新技術在沙棘生態減沙工程圖斑繪制與面積測算上的應用

尚攀

(黃河水利委員會晉陜蒙接壤地區水土保持監督局，陜西榆林719000)

新技術在沙棘生態減沙工程圖斑繪制與面積測算上的應用

尚攀

(黃河水利委員會晉陜蒙接壤地區水土保持監督局，陜西榆林719000)

沙棘;生態減沙工程;圖斑繪制;面積測算;新技術

多年來開展的沙棘生態減沙工程為治理黃土高原水土流失、減少入黃泥沙發揮了巨大的作用。沙棘生態減沙工程在實施過程中采用了各種技術和方法，一些新技術在項目實施中被積極采用，對提高項目實施效果發揮了極大的作用。重點闡述了手持GPS和Excel、VPstudio、AutoCAD等軟件在沙棘生態減沙工程圖斑繪制與面積測算上的應用，指出了新技術所具備的優勢。

我國的沙棘生態減沙工程自20世紀90年代開始實施，多年來對治理黃土高原和砒砂巖區水土流失、攔沙固沙、減少入黃泥沙發揮了不可替代的作用，極大地促進了這些地區生態環境的整體改善和區域經濟的可持續發展。一般來講，沙棘生態減沙工程項目實施包括落實種植地、調運種植苗木、組織人員種植、開展種植情況驗收(包括種植位置、密度與成活率)、繪制種植圖斑、確定種植面積、兌現種植費、上報項目實施報告等工作流程。在項目實施過程中，各個流程緊密聯系，環環相扣，采用的一些技術方法對提高項目實施效果意義重大，尤其是后期的圖斑繪制和面積測算環節，因為圖斑繪制的精確度和面積測算的準確度對于是否能合理地兌現種植費用影響重大，是整個項目實施成果的具體體現。

近年來，一些新技術在項目實施中被積極采用，對提高項目實施效果發揮了極大的作用。筆者根據自身工作經驗，重點闡述新技術在圖斑繪制與面積測算上的具體應用，以供同行探討學習。

1　傳統方法在沙棘生態減沙項目上的應用及其局限性

傳統的圖斑繪制方法，多為繪圖人員手持地形圖，結合溝道名稱，根據實地觀測的地形(諸如陡崖、溝道分支、河溝走勢、寬度)，以一些顯著的地標(例如居民房屋、高大樹木、羊圈、水井、高壓電線等)為參照物，手工勾繪圖斑。在面積測算上多利用米格網或者求積儀測量圖斑面積。

多年來，傳統方法對項目的實施發揮了極大的作用，但也有其局限性:地形圖的繪制年代久遠，圖上的地理地標信息與實地差異很大;項目區地域廣闊，人煙稀少，缺乏了解當地實地情況的向導，多年來嚴重的水土流失造成一些溝道地形變化較大，使繪圖人員實地觀測時選取的參照物極易出錯;圖紙勾繪完成后二次復印時受機器限制，可能會造成地形圖比例放大或者縮小，影響后期的面積測算。因此，傳統方法受人為和機(儀)器因素影響較大，誤差極大，同時工作量也大，影響項目的整體實施效果。

2　新技術在沙棘生態減沙項目上的應用

近年來開展的十大孔兌沙棘生態減沙工程，積極采用了一些新技術，對項目圖斑繪制與面積測算發揮了極大的作用，項目實施整體效果良好。

2.1GPS現場采點

在項目圖斑繪制階段，主要采用實地觀測與手持GPS現場采點相結合的方法采點。首先，結合要深入實地采點的地形圖進行GPS調校，設置中央子午線和坐標系，確定采集點的坐標形式為經緯度坐標或者大地坐標。其次，深入實地，結合地形圖利用GPS定位，觀測種植地段原地貌，并用GPS采點。通常為觀測人員走遍種植地段，閉合采點。最后為采點收集。目前市面上的GPS均提供采點收集軟件GPS Office，實地采點完畢后運用GPS Office進行采點的收集，并轉換為Excel支持的數據文件格式。

2.2Excel在采點收集與轉換上的應用

用Excel收集并轉換采集點的方法，主要是利用Excel強大的函數與公式功能，將坐標轉換公式輸入Excel表格中，以實現數據的批量轉換，提高工作效率。關于坐標轉換的Excel轉換工具，網絡上很多，此不贅述。坐標轉換工具見圖1。

圖1　用Excel坐標轉換工具實現坐標轉換

通常GPS采集的數據點為經緯度坐標，此時需要轉換為大地坐標，經度坐標是大地坐標系中的橫坐標，緯度坐標是大地坐標系中的縱坐標。在CAD中導入大地坐標時還需要轉換坐標單位，大地坐標基本單位是米(m)，導入CAD坐標系之前需要轉換為毫米(mm)，以1∶1萬地形圖為例，數據單位換算是10倍關系，見圖2。如果GPS采集的數據點為大地坐標，則減少了經緯度轉換為大地坐標這一步操作，具體情況依采用的GPS功能而定。

2)對晉元莊路口與阜石路路口之間的行人過街，其信號燈放行時序與下游阜石路路口東西直行相位相同，此時南北方向車輛因處于排隊狀態，因此行人過街安全性得到保證；同時當南北向車流獲得通行權，行人過街處于紅燈狀態，因此減緩了行人過街對直行車輛造成的影響.

圖2　Excel表格實現CAD所需坐標轉換

2.3VPstudio在地形圖裁剪與傾斜校正上的應用

VPstudio是一款能將掃描得到的光柵圖片文件完美地轉換成CAD矢量圖片格式，并能實現對光柵圖的裁剪、傾斜校正的矢量轉換軟件，適用于各種規格的草案、文檔、技術圖紙和地形圖處理。在沙棘生態減沙工程項目中，進行地形圖處理操作時，我們通過CAD這款軟件繪制圖斑需要拼接所有地形圖，而測繪局提供的原始地形圖上面包含圖名、圖號、圖例、經緯度坐標等諸多標注信息，要想得到完整的拼合地形圖，必須對原始地形圖進行必要的裁剪，剔除標注信息。VPstudio這款軟件則充分迎合了我們的需要。

首先，確定原始地形圖的圖幅寬度、高度?？梢酝ㄟ^對所有地形圖多次抽樣測量求平均值的方式予以確定，測量方法可以通過CAD軟件直接量測。其次，進行光柵圖像傾斜校正。將需要裁剪的地形圖插入VP-studio，進行必要的傾斜校正。最后，進行光柵圖像校準。采用4點校準的方式進行校準，并依據之前確定的圖幅寬度、高度將校準后的地形圖進行裁剪。

2.4AutoCAD在勾繪圖斑和面積測算時的應用

首先，建立初始坐標系。依據1∶1萬地形圖左下角的經緯度坐標值，將其轉換成CAD軟件支持的坐標，以此坐標值導入裁剪之后的地形圖，建立初始坐標系。其次，依據項目實施要求依次建立繪制圖斑時需要的圖層，確定各圖層信息，按地形圖圖號順序或小流域依次導入每個地形圖，拼接底圖。然后導入經Excel坐標轉換工具轉換后的GPS采集數據點，形成閉合圖斑，依據實際地形校正繪制的圖斑。最后，通過CAD自帶的計算功能測算各個圖形圖斑的面積，按照項目要求標注面積，添加各圖斑圖釋、地形圖圖例等標注信息，生成項目成果圖。

3　新技術的優勢

通常一個項目區包含幾百個圖斑，用傳統方法人工勾繪和計算，需要好幾個月才能完成。而新技術采用后，只需在計算機上對數據進行導入、轉換并對圖斑進行勾繪、修飾等操作，就能快速完成，工作效率得以顯著提高，項目工作量大大減少。

3.2提高了工作質量和精準度，減少了工作誤差

傳統方法的人工實地觀測和現場圖斑勾繪，受外部環境影響較大，誤差很大。利用米格網和求積儀測算面積，效率低、工作量大、出錯率高，出錯后還難以快速修改。采用新技術后，只需要按照標準嚴格調校GPS和所采用的繪圖軟件，就能確保工作的準確無誤，極大地減少了人為、器械等外部因素的影響。在種植地塊用GPS準確定位、及時采點，不受地形自然變化的影響，采點時基本無需設置觀測參照物，技術人員可以一邊實地檢查沙棘的種植位置、密度和成活率等情況，一邊用GPS采點，這樣采集的數據更加準確，也更加貼近實際。同時，用CAD繪制的圖斑，線條美觀，顯示清晰，圖斑質量極高。通過CAD自帶的計算功能計算出來的面積，基本無錯誤。

3.3提高了掌握項目實施情況的準確性

項目區地域廣闊，采用傳統的繪圖和面積測算方法，對實際種植情況掌握不夠準確，易出現重復種植、重復上圖、超流域種植等現象，圖斑發生錯誤時難以快速修改。利用CAD繪制圖斑，圖層分明，便于查錯和修改。而且，每年種植的面積是否有重復、所在流域位置是否準確、有無超流域種植現象等，把GPS現場采集的數據點導入CAD底圖校驗便知。

3.4費省效宏，提高了項目實施的經濟效益

新技術的使用大大降低了項目實施成本，節省了大量的人力物力，有效地縮短了項目實施過程的繪圖時間，同時也確保了項目成果圖的質量，具有良好的經濟效益和實用價值。

4　結語

科學技術是第一生產力，新技術是推動社會發展的強大動力。目前，沙棘生態減沙工程中采用的這些新技術，對促進項目順利實施作出了巨大的貢獻。相信不久的將來，隨著更多先進技術在沙棘生態減沙項目上的廣泛應用，將會為項目成果的驗收決策提供更有力的幫助。

(責任編輯徐素霞)

S157;TP391

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1000-0941(2016)03-0067-03

尚攀(1988—)，男，河南鄧州市人，助理工程師，學士，主要從事水土保持監督管理、規劃設計、監理等工作。

2015-03-30