水環境管理中ARCGIS的應用

耿烽杰 陳東星

摘要：Arcgis具有強大的空間分析功能。以飲用水水源空間分布制圖為例，利用Arcgis的空間數據采集與編輯、處理功能進行飲用水水源管理工作，能夠實現對飲用水源的可視化管理，Arcgis空間分析技術值得在實際工作中廣泛應用和推廣。

關鍵詞：Arcgis;矢量數據;應用

隨著科學技術的發展，水環境管理的要求越后來越高，越來越精細。本文就水環境管理中AECGIS的應用展開論述，首先對Arcgis及矢量數據進行介紹，接著論述矢量數據制作的要求及意義，最后分析Arcgis在水環境管理中的具體應用，包括集中式飲用水水源保護區分布圖及其他應用。希望通過本文的研究，對水環境管理者及水環境研究者提供一些參考。

1? Arcgis及矢量數據介紹

地理信息系統（Gis）是在計算機軟件的支持下，對相關地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的信息系統，Arcgis是美國環境系統研究所公司Esri推出的一款地理信息系統平臺，由Arcmap/Arccatalog/Geoprocessing三個基礎模塊組成，其中Arcmap是Arcgis的核心應用，具有地圖制圖的所有功能[1]。

GIS研究的數據是地理空間數據，柵格數據與矢量數據是地理信息系統中空間數據組織的兩種最基本的方式

柵格數據是是按網格單元的行與列排列、具有不同灰度或顏色的陣列數據。柵格結構是大小相等分布均勻、緊密相連的像元（網格單元）陣列來表示空間地物或現象分布的數據組織。而矢量圖是由點、線、面等元素組成，它們都是通過數學公式計算獲得的。例如一幅花的矢量圖形實際上是由線段形成外框輪廓，由外框的顏色以及外框所封閉的顏色決定花顯示出的顏色。由于矢量圖形可通過公式計算獲得，所以矢量圖形文件體積一般較小。

2? 矢量數據制作的要求及意義

《關于開展全國集中式飲用水源地保護專項排查工作的通知》（環辦環監[2017]94號）中明確了水源保護區矢量數據制作的要求：

組織技術單位根據保護區劃分文件的文字描述和拐點坐標，參照實地情況制作保護區矢量信息。shapefi1e格式（下面簡稱shp格式）是常見的矢量數據格式，用于描述空間數據的幾何和屬性特征，是矢量數據結構的一種。

ARcGIs軟件的 Arccata1og模塊可以創建SHP格式文件及對應的數據屬性表格（dBase表），定義SHP格式數據的投影坐標系統等。

一個shp格式文件至少包括三個文件：

（1）主文件（*.shp）--存儲地理要素的幾何圖形的文件。

（2）索引文件（*.shx）--存儲圖形要素與屬性信息索引的文件。

（3）dBASE表文件（*.dbf）--存儲要素信息屬性的dBase表文件。

除此之外，還有可選文件，包括空間參考文件（*.prj）和幾何體的空間索引文件（*.sbn和*.sbx）。

矢量數據空間要求：投影須采用WGS84或2000國家經緯度坐標系;一級保護區與二級保護區空間關系合乎邏輯;不同水源地保護區空間關系不能相互疊加;水源地保護區邊界信息為面信息。

矢量圖形最大的優點是無論放大、縮小或旋轉等不會失真。因此在環境管理中可以更好地保持要素的形狀和相對位置關系。作為飲用水水源保護區劃分的技術成果之一，矢量邊界信息可以作為環境執法的技術依據，成為環境管理的重要技術支撐手段[2]。

3? Arcgis在水環境管理中的具體應用

3.1? 應用于飲用水水源保護區圖件制作

飲用水水源保護區的邊界信息，通常有文字描述或者拐點坐標，如果只有文字描述可以通過谷歌地圖等地圖工具找到相應的水井坐標導入Arcgis進行線文件或面文件矢量數據制作;如果有保護區拐點坐標，先選定相應的坐標系，再將拐點坐標導入Arcgis進行矢量化，然后導出符合坐標系要求（WGS84或2000國家經緯度）的矢量數據。

對保護區所在地行政區劃圖進行矢量化并完成地理配準，同時對重點河段、保護區周邊污染源等元素進行矢量化，將以上矢量數據加載到Arcgis中，再將制作完成的水源保護區矢量數據加載到Arcgis中，圖層疊加后得到飲用水水源保護區圖件。

3.2? 重點污染源分布圖件制作

重點污染源分布主要以點文件形式呈現，需要利用現場調查資料建立“重點污染源信息.xls/txt”文件，內容包括重點污染源名稱，重點污染源坐標（經度、緯度），所在村鎮，主要污染物類型等，按照上述要求對重點污染源進行分類后制表。通過數據導入功能，分別將不同類型的污染源表格以點文件形式導入Arcgis，然后導出符合坐標系要求（WGS84或2000國家經緯度）的矢量數據。

對重點污染源所在地行政區劃圖進行矢量化并完成地理配準，同時對重點河段等元素進行矢量化，將以上矢量數據加載到Arcgis中，再將制作完成的重點污染源矢量數據加載到Arcgis中，圖層疊加后得到重點污染源分布圖件。

下一步，隨著新技術的發展和推廣在環境管理領域的應用將更加廣泛。地理信息系統（GIS）的空間信息管理的綜合分析能力、遙感（RS）的空間動態監測能力及全球定位系統（GPS）的高精度定位能力等諸多技術手段極大的方便了環境管理管理工作[3]。將新技術與環境管理相結合，將新技術貫穿于環境管理過程中，將有助于從業者更加高效科學地開展工作，改善環境質量。

參考文獻

[1] 張小瑩，李海林.Arcgis9在飲用水水源地保護區劃分中的應用[J].甘肅水利水電技術，2011（2）：35-37.

[2] 安寶明，徐從海，黃永軍.ArcGIS在農村飲用水源地環境生態管理工作中的應用探討[J].環境生態學，2019（2）：17-22.

[3] 顏世杰，梅亞東，張文杰.我國飲用水水源地保護存在的主要問題及其研究展望[J].江西水利科技，2011，37（2）：79-82.