ArcGIS-Excel軟件在石臺縣水土流失統計中的應用

劉 偉，劉卓瑪姐，邵永昌，沈 強

(安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司，合肥 230088)

1 基本概況

石臺縣水土流失面積統計分析是石臺縣水保規劃的重要組成部分，每個小流域和鄉鎮土壤侵蝕強度統計結果準確與否直接關乎到石臺縣水保規劃的成果質量高低。因此要將全縣范圍內所有小流域和鄉鎮土壤不同侵蝕強度情況進行準確統計分析，為石臺縣水保規劃提供準確可靠的數據支撐是非常必要的。由于全縣土壤侵蝕分布梯度密集，覆蓋范圍廣，情況復雜，同時全縣擁有128個小流域和8個鄉鎮，數量多，要在現有矢量數據上進行傳統方法統計，不僅工作量巨大，給水保規劃編制工作帶來諸多不便，且統計結果存在較大誤差，不能準確反映土壤侵蝕實際情況。

（1）地形地貌。石臺縣地貌以山地為主，兼丘陵、平畈，其中低山、高丘面積1156 km2，約占全縣面積的82%。西北部是九華山脈的南端，東南部是黃山余脈，形成南北高、東西低的傾斜地勢。境內山巒起伏，溝壑縱橫，一般山體坡度在35°～45°，最陡山坡超過70°，海拔一般在50～1000 m 之間，境內最高點是南部的牯牛降山峰，海拔1 727.6 m，最低處是北部的黃湓河河床海拔34.0 m，境內相對高差1 693.6 m。呈現山高谷深，坡地陡峭，高差懸殊，起伏急劇的地形地貌特點。

（2）區域地質。石臺縣在大地構造上屬江南古陸和南京拗陷的過渡地帶。地面土質有6 種類型，分別為碳酸鹽巖類殘坡積物、泥質巖類殘坡積物、酸性結晶巖類殘坡積物、第四紀紅色粘土、洪積物、近代河流沖積物。石臺縣地震動峰值加速度為0.05 g，地震基本烈度為Ⅵ度。

（3）土壤植被。石臺縣境內土壤有紅壤土、黃壤土、黃棕壤土、石質土、潮土、石灰巖土、水稻土共7大土類，14個亞類，43個土屬，71個土種。成土母質主要有兩大類：一類是地帶性泥質頁巖、干板巖為主體的酸性或偏酸性巖類坡積物、殘積物；另一類是非地帶性石灰巖類坡積物、殘積物。全縣耕地土壤pH值5.5～8.0，有機質含量1%～2.5%。

2 水土流失類型與水土保持存在問題

2.1 水土流失類型

石臺縣屬于全國水土流失類型區劃分中的南方紅壤區（南方山地丘陵區），水土流失以水力侵蝕為主，表現形式主要是坡面面蝕，丘陵崗地區亦有淺溝及小切溝侵蝕。

2.2 水土保持存在的問題

《中華人民共和國水土保持法》《安徽省實施〈中華人民共和國水土保持法〉辦法》等有關水土保持的法律法規頒布實施以來，水土保持工作取得了很大進步，但是還存在諸多不足。主要問題如下：

（1）水土保持意識和觀念有待進一步提高。部分單位和個人對水土流失這個環境問題缺乏認識，對水土保持的重要性和緊迫性認識不足，水土保持的基本國策意識和法制觀念仍需進一步提高。

（2）新的人為水土流失仍未得到有效遏制。經濟建設的快速發展，生產建設項目不斷增多，一些部門和地方水土保持意識淡薄，往往只看眼前利益，“重開發、輕治理”“只開發、不治理”“邊治理、邊破壞”“一方治理、多方破壞”的現象還較突出，造成新的人為水土流失不斷發生，主要表現在施工過程中的水土保持措施不到位、施工跡地未恢復、建筑垃圾未及時清理和廢棄土石渣未及時妥善處理等。

（3）水土保持綜合監管能力建設仍有待加強。水土保持政府目標責任制、生產建設項目監督管理制度、監測公告制度等尚不能滿足實際需求，公眾參與與激勵機制尚不健全，重點水土保持工程建設項目投資、建設與管理等方面的制度需進一步完善，水土保持監管機構與能力亟待提高，科技支撐體系還不夠健全，現代化水平不高，信息化建設有待加強。

（4）投入機制不能滿足水土保持建設需要。農村“兩工”的取消一定程度上減輕了農民負擔，但也給水土保持生態建設的投入帶來了嚴峻的考驗，農民對土地依存度降低，以及土地使用權和經營方式不協調，治理投入大，投資收益周期長、經濟效益相對較低等，社會和群眾參與治理的積極性不高，水土保持投入不足的問題日益凸顯。

3 ArcGIS-Excel統計分析土壤侵蝕

3.1 統計原理

（1）運用ArcGIS 軟件對shp 矢量數據的識別、配準、轉化、相交、導出等功能，對現有土壤侵蝕圖、小流域圖、鄉鎮行政區劃圖等多個shp 矢量圖依次進行配準、相交、導出數據等運算步驟，進而得到各個小流域和鄉鎮區域內土壤侵蝕情況，主要包括各小流域和鄉鎮的土壤不同侵蝕強度以及侵蝕面積等成果，為進一步統計分析提供數據支撐。

（2）運用Excel 軟件中的篩選、多條件排序、多條件求和函數SUMIFS 等功能，分別對運用ArcGIS軟件導出的各個小流域和鄉鎮土壤侵蝕數據進行處理，統計出各個流域和鄉鎮的水土流失情況。

3.2 統計分析操作方法

3.2.1 基礎資料

（1）石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）。由水行政主管部門提供的石臺縣土壤侵蝕矢量圖，文件格式為tif。內容涵蓋微度、輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈6個侵蝕強度

（2）石臺縣小流域矢量圖（shp）。由水行政主管部門提供的石臺縣小流域矢量圖，文件格式為shp。內容涵蓋小流域代碼、小流域名稱、小流域類型、小流域面積。

（3）石臺縣鄉鎮行政區區劃矢量圖（shp）。文件格式為shp，內容涵蓋石臺縣境內區域最新的鄉鎮行政邊界信息。

上述文件坐標均為為“CGCS_2 000，CGCS2 000_3_Degree_GK_CM_117E”。

3.2.2 主要操作步驟

（1）將石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）、石臺縣小流域矢量圖（shp）、石臺縣鄉鎮行政區劃矢量圖（shp）3 個文件導入ArcGIS 軟件，在ArcGIS 軟件中檢查、復核各個文件的實際坐標的，確保其統一性。

（2）對已導入的石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）文件進行配準，進而轉成shp格式，生成石臺縣土壤侵蝕矢量圖（shp）文件。

（3）運用ArcGIS 軟件“地理處理”中的“相交”選項，將石臺縣小流域矢量圖（shp）文件與石臺縣土壤侵蝕矢量圖（shp）文件相交，生成小流域土壤侵蝕相交shp 圖。同理，將鄉鎮行政區劃矢量圖（shp）文件與“石臺縣土壤侵蝕矢量圖（shp）文件相交，生成石臺縣行政區劃土壤侵蝕相交shp圖。

（4）分別打開小流域土壤侵蝕相交shp 圖和石臺縣行政區劃土壤侵蝕相交shp 圖的“打開屬性表”，在屬性表中添加“面積”字段，通過“計算幾何”屬性，分別計算出兩個文件的各自土壤侵蝕面積。打開計算地類面積表“屬性表”中的“導出”屬性，將計算的地類面積成果導出格式為“dBASE 表”的文件，分別命名為“石臺縣小流域土壤侵蝕數據表”和“石臺縣行政區劃土壤侵蝕數據表”，再將各自的“dBASE 表”文件擴展名改為“csv”格式，打開“csv”格式文件，點擊“保存”，文件默認存為“xls”格式文件。

（5）打開石臺縣小流域土壤侵蝕數據表，通過Excel文件中的高級篩選、多條件排序功能將數據表按照小流域代碼、小流域名稱、土壤侵蝕強度的主次順序排序，并運用SUMIFS 函數統計每個小流域中不同土壤侵蝕強度，輸出最終數據。同理，對石臺縣行政區劃土壤侵蝕數據表也進行通過Excel 文件中的高級篩選、多條件排序功能將數據表按照行政區劃、土壤侵蝕強度的主次順序排序，并運用SUMIFS 函數統計每個鄉鎮行政區劃中不同土壤侵蝕強度，輸出最終數據。

運用ArcGIS-Exce 軟件對2019 年石臺縣小流域土壤侵蝕強度和石臺縣行政區劃土壤侵蝕強度進行統計、分析，思路明了、效率高、操作步驟簡單，統計結果準確，統計分析方法有較好應用價值。

3.3 統計成果

3.3.1 石臺縣小流域土壤侵蝕情況

通過ArcGIS-Excel 軟件統計、分析可得：石臺縣全境總水土流失面積為223.34 km2（不含微度侵蝕面積），占石臺縣國土面積15.80%。輕度水土流失面積219.51 km2，占水土流失總面積98.29%；中度水土流失面積2.04 km2，占水土流失總面積0.91%；強烈水土流失面積1.06 km2，占水土流失總面積0.47%；極強烈水土流失面積0.64 km2，占水土流失總面積0.29%；劇烈水土流失面積0.08 km2，占水土流失總面積0.04%。石臺縣小流域土壤侵蝕情況見表1。

表1 石臺縣小流域土壤侵蝕情況（2019年）

3.3.2 石臺縣行政區劃土壤侵蝕情況

石臺縣水土流失面積（不含微度侵蝕面積）按照鄉鎮劃分結果如下：大演鄉水土流失面積28.61 km2，占大演鄉國土面積19.46%；丁香鎮水土流失面積20.42 km2，占丁香鎮國土面積18.02%；橫渡鎮水土流失面積22.38 km2，占橫渡鎮國土面積13.07%；磯灘鄉水土流失面積19.41 km2，占磯灘鄉國土面積20.35%；七都鎮水土流失面積69.36 km2，占七都鄉國土面積20.09%；仁里鎮水土流失面積25.45 km2，占仁里鎮國土面積13.79%；仙寓鎮水土流失面積30.08 km2，占仙寓鎮國土面積13.71%；小河鎮水土流失面積7.63 km2，占小河鎮國土面積5.54%。石臺縣行政區劃（分鄉鎮）土壤侵蝕情況見表2。

表2 石臺縣行政區劃（分鄉鎮）土壤侵蝕情況（2019年）

4 成果評價

（1）可靠性評價。依據ArcGIS-Excel軟件統計分析出來的地類成果，將石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）、石臺縣小流域矢量圖（shp）、石臺縣鄉鎮行政區劃矢量圖（shp）有效結合。石臺縣境內的土壤侵蝕統計成果與石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）完全一致，同時按照小流域劃分統計，也滿足每個小流域土壤侵蝕統計結果的要求；根據石臺縣鄉鎮行政區劃矢量圖（shp）成果，將石臺縣全縣境內土壤侵蝕情況劃分統計到各個鄉鎮中，使統計成果符合實際要求。因此該統計分析成果是可靠的。

（2）適用性評價。ArcGIS-Excel 軟件統計分析出的成果實現了石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）、石臺縣小流域矢量圖（shp）、石臺縣鄉鎮行政區劃矢量圖（shp）之間的數據關聯與耦合，其統計、分析結果滿足石臺縣水保規劃的技術要求。針對多個矢量圖數據之間的相互運用等多條件下的組合要求，運用該技術可以快速、準確地統計出所需要的數據，相較于傳統CAD圖上手動劃分、量算和統計以及手動處理Excel 表格中數十萬行等海量數據等工作而言，該軟件的組合使用大大減少了機械、重復工作，統計和分析效率得到了提升。因此ArcGIS-Excel軟件在小流域和行政區劃土壤侵蝕統計分析工作中適用性較強。

5 結語

本文運用ArcGIS-Exce 軟件對2019 年石臺縣小流域土壤侵蝕強度和石臺縣行政區劃土壤侵蝕強度進行統計、分析，實現了多張矢量圖信息耦合，在數十萬行數據中快速、清晰地分層梳理、統計，準確地將各矢量圖信息反映在成果中，極大提高了統計、分析效率，使土壤侵蝕統計結果科學、準確，能夠滿足水保規劃編制的數據需要，為類似工作提供參考。