arcgis在小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計中的運用

王勇

摘? 要：為了提高水土保持規(guī)劃設(shè)計工作的科學性，樹立生態(tài)環(huán)境保護觀念，提高工作質(zhì)量及效率，可以在工作中應(yīng)用信息技術(shù)。ArcGIS就是目前應(yīng)用效果較好的一種地理信息系統(tǒng)，主要借助科技信息技術(shù)完成對數(shù)據(jù)的整理、分析，以及對數(shù)據(jù)庫、模型圖的構(gòu)建工作，可以判斷出規(guī)劃設(shè)計方案是否可行。該文主要從ArcGIS的組成結(jié)構(gòu)、運用方法等方面進行簡要介紹。

關(guān)鍵詞：ArcGIS? ?小流域? ?水土保持? ?規(guī)劃設(shè)計

中圖分類號：X32? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）07（a）-0042-03

Abstract： In order to improve the scientificity of water and soil conservation planning and design， establish the concept of ecological environment protection， and improve the work quality and efficiency， information technology can be applied in the work. ArcGIS is a geographic information system with good application effect at present. It mainly completes the sorting and analysis of data and the construction of database and model map with the help of scientific and technological information technology， so as to judge whether the planning and design scheme is feasible. This paper briefly introduces the composition， structure and application method of ArcGIS.

Key Words： ArcGIS; Small watershed; Soil and water conservation; Planning and design

管理部門需要根據(jù)國土面積管理工作的區(qū)域劃分原則，對歸屬于本區(qū)域的小流域進行統(tǒng)一的管理，目的是從生態(tài)建設(shè)的角度出發(fā)，展開水土保持的規(guī)劃設(shè)計工作。在保護自然資源的前提下，研究發(fā)揮出資源使用價值的方法。

1? 小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計的基本內(nèi)容及主要難題

小流域通常是指二、三級支流以下，以分水嶺和下游河道出口斷面為界，集水面積在50 km2 下的、相對獨立和封閉的自然匯水區(qū)域。在進行水土保持規(guī)劃設(shè)計工作時，應(yīng)先了解這項工作的基本內(nèi)容，找到工作的重點及難點所在。

1.1 基本內(nèi)容

在規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)，需要了解小流域的水流流速、流向以及水位線高低和水體質(zhì)量。了解小流域?qū)儆谀臈l河流的分支，從水文特點方面展開分析，如果存在水土流失問題和環(huán)境污染問題，需要在規(guī)劃設(shè)計方案中制訂解決對策。同時，如果涉及到興修水利，如引水灌溉、水庫建設(shè)、大壩修建等多項工作任務(wù)，則需要預(yù)先擬訂施工計劃，做好經(jīng)濟預(yù)算、安全風險預(yù)估以及項目行為規(guī)范化的管理，并應(yīng)當確定基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)位置。另外，水土保持工作還包括邊坡防護、排水溝的建設(shè)工作，要在整個工程當中融入生態(tài)環(huán)境保護的相關(guān)觀念[1]。

1.2 主要難題

水土保持規(guī)劃設(shè)計工作的難點在于工程施工項目多、工作任務(wù)量大，對施工位置的精準度有較高要求，需要提前進行地形、地勢勘查，并確定小流域所在位置的高程信息，然后要繪制施工圖紙。而傳統(tǒng)圖紙大多都是以平面圖為基礎(chǔ)，掃入計算機縮放后，在CAD中人工勾繪邊界。整體繪圖效果會受到人員工作行為及工作能力的影響，而且單獨依靠平面圖無法準確體現(xiàn)高程信息，圖形過于抽象，無法為施工建設(shè)工作提供基礎(chǔ)支持。這些技術(shù)難題都是目前我國各地區(qū)管理部門在展開小流域水土保持工作時，需要技術(shù)人員解決的根本問題[2]。

2? ArcGIS的組成結(jié)構(gòu)及應(yīng)用優(yōu)勢

針對平面圖無法解決的問題，技術(shù)人員開始研究應(yīng)用地理信息系統(tǒng)構(gòu)建立體模型，利用信息技術(shù)還原小流域周邊建筑物、自然資源分布信息的實際情況，方便從中制訂科學的水土保持工程建設(shè)方案。

2.1 組成結(jié)構(gòu)

ArcGIS是信息技術(shù)發(fā)展進程中，在GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上誕生的。在使用這個技術(shù)之前，要在計算機系統(tǒng)當中完善地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建工作，需要了解該系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)和各項使用功能。首先，工作人員需要先確定地圖比例尺的參數(shù)，然后在系統(tǒng)當中設(shè)置信息收集系統(tǒng)，實時、高效地完成對衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位測量出來的小流域三維坐標數(shù)據(jù)信息的整理工作。其次，結(jié)合坐標系來完成虛擬模型的構(gòu)建工作[3]。實際上，地理信息系統(tǒng)是由多個現(xiàn)狀圖疊加組成的，比如：針對小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計問題，構(gòu)建地理信息系統(tǒng)時，應(yīng)完善小流域地形分帶、土地利用、坡度分級等圖層，系統(tǒng)應(yīng)具備對各種文件格式的解析、兼容能力。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢

在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的支持下，運用ArcGIS來完成水土保持規(guī)劃設(shè)計工作，可以將小流域周圍的實際人文建設(shè)情況和自然資源覆蓋情況匯總在系統(tǒng)當中，方便分析水質(zhì)、土壤環(huán)境特征[4]。而且，實際構(gòu)建出來的模型圖可以根據(jù)需要進行放大、縮小等操作，可以從細節(jié)處對工程建設(shè)方案的可行性進行深入分析。除此之外，地理信息系統(tǒng)還可以作為數(shù)據(jù)庫，在規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。另外，系統(tǒng)還具有可編輯的功能，在水土保持規(guī)劃設(shè)計完成后，具體展開施工建設(shè)任務(wù)時，能夠根據(jù)工程施工進度，利用模型圖及相關(guān)軟件模擬施工流程。

3? ArcGIS在水土保持規(guī)劃設(shè)計中的運用方法

根據(jù)不同區(qū)域的地勢、地形情況以及自然環(huán)境條件，需要設(shè)置不同的水土保持規(guī)劃設(shè)計方案。為了保證方案的合理性和可行性，應(yīng)當充分掌握ArcGIS技術(shù)的應(yīng)用技巧。

3.1 收集數(shù)據(jù)信息

建設(shè)地理信息系統(tǒng)，需要先收集真實的地物信息，然后將這些信息匯總到計算機設(shè)備當中。在大數(shù)據(jù)時代，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為各個電子設(shè)備之間建立聯(lián)系，方便數(shù)據(jù)的及時傳遞。同時，應(yīng)當使用精密的測量儀器進行現(xiàn)場測量工作，常見做法是使用GPS技術(shù)進行衛(wèi)星定位，要在地面建設(shè)信號接收站和發(fā)送站。然后，還可以利用衛(wèi)星影像、無人機完成現(xiàn)場圖形的攝錄工作，根據(jù)計算機系統(tǒng)的兼容性特點，完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化工作。

3.2 建立數(shù)據(jù)庫

整理數(shù)據(jù)后，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的類型做好分類處理工作，建設(shè)數(shù)據(jù)庫。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)功能相比，新時期的數(shù)據(jù)庫不僅可以存儲和整理文字信息，對于圖片、圖表等信息也可以進行集中管理。數(shù)據(jù)庫當中數(shù)據(jù)信息的真實性和完整性，會影響后續(xù)規(guī)劃設(shè)計方案的科學性。針對小流域的水土保持工作來看，要設(shè)計圖斑表、區(qū)域表、邊界表、線狀地物表、點狀地物表等。

3.3 模型圖構(gòu)建

根據(jù)一定的比例，結(jié)合實際的建筑物建設(shè)情況，交通路線分布情況，構(gòu)建模型圖。在這個基礎(chǔ)上完成對排水、灌水渠道的布局路線設(shè)計工作;確定邊坡支護的各項參數(shù)，并著重分析小流域周圍需要建設(shè)哪些基礎(chǔ)設(shè)施，然后以信息技術(shù)將這些構(gòu)思體現(xiàn)在模型圖當中。分析工程建設(shè)所需材料、資金、設(shè)備，擬定規(guī)劃設(shè)計方案，繪制施工平面圖，為工程建設(shè)工作的穩(wěn)步開展奠定基礎(chǔ)。

3.4 規(guī)劃方案評估

ArcGIS具有數(shù)據(jù)分析的能力，在數(shù)據(jù)匯總完成、模型圖構(gòu)建工作和數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作結(jié)束后，可以通過數(shù)據(jù)分析來評估此次規(guī)劃設(shè)計方案。具體需要從空間分析角度，確定物體的三維坐標位置，分析物體是否適宜建設(shè)在這個位置[5]。這項分析工作的專業(yè)性比較高，應(yīng)由專業(yè)工作人員從物理、地理學相關(guān)知識的角度來展開分析。調(diào)整規(guī)劃設(shè)計方案對于保持水土、保護自然環(huán)境都有著積極的作用。因此，應(yīng)確保技術(shù)人員在進行地理信息系統(tǒng)構(gòu)建工作時，能夠掌握這項技術(shù)的操作方法。

4? 簡述ArcGIS的實際運用原則

河流的不同分支雖然會流向不同的地方，需要根據(jù)國土劃分情況來對同一條河流進行分區(qū)域管理。但是，基于水資源的使用價值較高，各地區(qū)應(yīng)當統(tǒng)一管理原則，規(guī)范管理行為。以小流域的管理工作為例，應(yīng)以水土保持工作為基本工作任務(wù)。在具體應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)展開水土保持規(guī)劃設(shè)計工作時，應(yīng)遵循以下幾點原則。

4.1 數(shù)據(jù)處理

地理信息系統(tǒng)當中的數(shù)據(jù)信息必須要明確來源，并應(yīng)當對數(shù)據(jù)參數(shù)進行核實，要考慮到現(xiàn)場測量過程中，天氣變化因素、自然磁場、設(shè)備自身質(zhì)量對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響，做好復核工作。因為水土保持工作通常涉及到很多大型施工任務(wù)，諸如邊坡支護、水庫及大壩的建設(shè)等，實際的施工位置和施工方法的選擇都需要以現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)前提。另外，在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，應(yīng)做好數(shù)據(jù)庫的更新工作[6]。因為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)經(jīng)營活動會對水土資源進行開發(fā)利用，所以要定期進行水土資源利用情況的調(diào)查工作，結(jié)合調(diào)查結(jié)果及時更改數(shù)據(jù)庫當中的內(nèi)容，避免工作人員在規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)使用了陳舊的數(shù)據(jù)，造成設(shè)計方案與施工條件不符的情況。

4.2 實用性

在進行小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計工作時，想要使用地理信息系統(tǒng)，需要提升技術(shù)人員的計算機操作能力，要盡量讓軟件系統(tǒng)的界面更加簡潔，讓各項功能操作方法更加簡便，以此來提高系統(tǒng)的實用性。同時，應(yīng)當以創(chuàng)新為基礎(chǔ)，不斷根據(jù)工程建設(shè)要求和科技信息行業(yè)的發(fā)展情況，完善系統(tǒng)功能，旨在充分發(fā)揮出系統(tǒng)的使用價值，解決水土保持規(guī)劃設(shè)計工作的實際難題。

5? 結(jié)語

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展背景下，ArcGIS可以與衛(wèi)星定位系統(tǒng)建立聯(lián)系，方便結(jié)合定位裝置測量出來的地物信息進行數(shù)據(jù)匯總，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，為規(guī)劃設(shè)計工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，要注意保證數(shù)據(jù)信息的真實性和準確性。然后，結(jié)合制圖軟件進行平面圖和立體模型的構(gòu)建。以小流域周圍的現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)，完整地展現(xiàn)出周圍的人文建設(shè)和自然資源分布情況，方便確定水土保持工程的布局方案，從中做好經(jīng)濟管理和安全風險管控工作。最后，以空間分析的方式對工程設(shè)計方案進行可行性分析，以此來保障工程建設(shè)工作的穩(wěn)步開展。

參考文獻

[1] 季洪濤.分析GIS技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用[J].珠江水運，2020（13）：44-45.

[2] 路光超.水土保持功能在水土保持區(qū)劃中的應(yīng)用研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2021（5）：23-24.

[3] 李長保.ArcGIS在小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國水土保持，2018（1）：65-68.

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[5] 朱嘉.基于GIS技術(shù)的總體城市設(shè)計導控路徑初探[D].南京：東南大學，2019.

[6] 彭世良.地質(zhì)公園景觀資源系統(tǒng)綜合評價及生態(tài)修復策略研究[D].武漢：中國地質(zhì)大學，2020.