ArcGIS 在生態評價制圖中的應用

王浩祥

（陜西省水利電力勘測設計研究院,陜西 西安 710001）

0 引言

《環境影響評價技術導則 生態影響》（HJ 19-2022）導則頒布后,要求項目圖件內容包含：項目地理位置圖、項目總平面圖布置圖及施工總布置圖、土地利用現狀圖、地表水系圖、植被類型圖、生態保護目標空間分布圖、植被覆蓋度空間分布圖和生態系統類型圖等。其中,土地利用現狀圖、植被類型圖、植被覆蓋度空間分布圖、生態系統類型圖等一直是困擾各個環評機構的技術難點,為解決生產項目中圖件制作的瓶頸以及普遍技術薄弱的問題,需選擇更加行之有效的方法。本次以某水庫工程的土地利用現狀圖為例,主要介紹地表覆蓋數據的收集,用ArcGIS 軟件對數據進行符號化和提取等處理過程,導則中要求的其他圖件也可以參考土地利用現狀圖的繪制方法完成,可為有關制圖工作提供參考。

1 ArcGIS 概述

ArcGIS 是由美國Esri 公司研發,構建于工業上無縫擴展的GIS 家族產品。它的用途主要為創建和使用地圖,編輯和管理地理數據,分享、共享和顯示地理信息,并在一系列應用中使用地圖和地理數據[1],為工程建設管理提供技術支撐。

2 地表覆蓋數據的收集

地表覆蓋是指地球表面各種物質類型及其自然屬性與特征的綜合體,其空間分布反映著人類社會經濟活動過程,決定著地表水熱和物質平衡,其變化直接影響著物質循環,甚至影響著氣候變化[2]。地表覆蓋數據是制作土地利用現狀圖的基礎,而地類數據的調查采集和地圖的可用性通常會有一個較長的時段,及時、準確的土地利用圖有助于確定水資源開發、交通工礦等規劃的優先事項,并為其提供資源配置理論基礎。依據《全球地表30 m 覆蓋數據產品說明》和《土地利用現狀分類》（GB/T21010-2017）,土地利用類型定義見表1。

表1 土地利用類型定義表

在繪制土地利用現狀圖前必須有獲取地表覆蓋數據的方式及途徑,我們可以通過登錄清華大學旗下更高分辨率的觀測和監測-全球土地覆蓋（www.data.ess.tsinghua.edu.cn）網站來免費獲取。該網站的成果為清華大學地球系統科學系宮鵬教授研究組與國內外多家單位共同合作完成,它提供了2015 年30 m 分辨率和2017 年10 m 分辨率的數據,通常選擇2017 年10 m 分辨率數據進行下載,在進入選擇頁面后,會有數據的范圍需要進行選取。

如圖1 所示,為一部分可下載的地表覆蓋數據。其中,第一列表示數據的分類模式,第二列藍色字符表示可以下載的數據,每一行所提供的是不同地區的數據,點擊藍色字符可以對其進行下載。字符“fromglc10v01”表示數據類型,該字符后第一個數值表示該數據所位于地區的緯度,第二個數值表示經度,若該數值前帶有負號表示“南緯”和“西經”,沒有負號則表示“北緯”和“東經”。

圖1 范圍選擇

本次評價的普化水庫位于陜西省寶雞市麟游縣,規模為Ⅲ等中型水庫,主要任務是為當地工業生產及城鎮生活供水。依據生態評價導則圖件規范與要求,必需以圖形、圖像的形式對生態評價的有關空間進行內容的描述、表達或定量分析,基礎數據的選擇與評價基準時段和范圍應當基本匹配。普化水庫工程位于麟游縣九成宮鎮和常豐鎮的交界處,屬于東經108°44′～108°54′,北緯34°38′～34°42′,工程現狀水平年為2019 年,地表覆蓋數據形成年份與其基本一致,按照上述地理范圍對數據進行下載即可。

3 數據處理

3.1 數據類型

下載的數據屬于柵格數據模型,它是地理信息系統中空間數據組織的兩種最基本方式之一,另一種則為最常用的矢量數據模型。在柵格數據模型中,是由每一個網格構成,每一個網格稱為一個單元,通常在各單元賦予相應的屬性值來表示某種實體,屬性值相同的網格在地圖上展示出相同的表現形式,從而也呈現出了河流、森林、耕地等形態。因此,在國土、測繪、規劃等部門的圖紙繪制中,柵格表達了很多專題圖件。

3.2 數據處理過程

首先將下載好的數據用ArcGIS 軟件打開,然后在內容列表中點擊數據,選擇屬性,再選擇顯示欄中的唯一值,由于數據本身已經被區分好了類別,就可以看到標題和標注下分別顯示出不同的代碼,而每個代碼表示了一種地類,具體代表哪種地類可以參照土地利用類型定義表（表1）中的說明,例如“代碼10”表示“耕地”,“代碼20”表示“林地”,“代碼30”表示“草地”,“代碼40”表示“灌木地”等等。在計數下的每一行也顯示出了不同的數值,它表示了所對應屬性值下的網格數量,數值越大則表示所對應地類的面積越大,數值越小則表示面積越小。然后可以根據不同代碼對每種地類進行配色,地類的配色方案選擇可以參照《全球30 m 地表覆蓋數據產品說明》中的數據類型賦值及顏色配置表中的說明,也可以將其他項目已成符號庫中的符號文件進行選取應用,在完成配色后對標注欄下的每種地類進行重新命名即可,這樣就完成了數據的符號化過程,配置完成前后的符號系統見圖2。為方便更快完成類似圖件的繪制,在這里可以將處理完成的數據另存為一個圖層文件,即把符號化的結果進行存儲,在相同圖件的繪制中,可以將圖層文件直接導入到需要處理的數據中去,不必對數據進行重復的逐一符號化,這樣可以大大提高制圖效率。

圖2 配置前后的符號系統

在完成數據符號化后,接下來就需要對評價范圍進行提取。我們需要的繪制范圍是麟游縣九成宮鎮和常豐鎮,則按照這兩個區域范圍進行提取。在這里可以選擇系統工具箱提取分析中的“按掩膜提取”,見圖3。但需要注意的是有時在系統工具箱中會無法找到“提取分析”這個命令,這里是因為沒有開啟相應的擴展模塊,所以應該在工具欄中的擴展模塊選項中勾選“Spatial Analyst”,才可以使用該模塊下的命令。

圖3 按掩膜提取

在輸入柵格欄中,輸入已經符號化后的柵格數據,在輸入柵格數據或要素掩膜數據欄中輸入九成宮鎮或常豐鎮的矢量范圍數據,或者按掩膜提取進行批處理,同時添加多個輸入命令,然后輸出柵格即可。在完成提取過程后,則可以對圖件進一步完善處理,在頁面視圖中選擇合適的模板布局,調整到適當的地圖比例,再添加標題、圖例、指北針、比例尺、角圖等圖紙基本要素,最后導出地圖,這樣就完成了本項目的土地利用現狀圖。

3.3 結果評價

本項目所處區域的土地利用現狀圖見圖4。

圖4 項目區土地利用現狀圖

由圖4 可以看出,項目區的地類被區分成了不同的顏色形態,每種顏色形態分別表示了一種現狀,較為準確地反映了當前該區域土地利用的概況,而在ArcGIS 軟件中對數據屬性的識別及數據的處理過程也有助于環境影響評價工作描述區域內土地利用現狀、分析土地利用變化趨勢,進一步了解社會活動及經濟發展變化,給本次評價工作帶來很大的便利。

4 結語

通過ArcGIS 軟件可以完成土地利用現狀圖的描繪,也可以用于完成生態評價中要求的植被類型圖、植被覆蓋度空間分布圖、生態系統類型圖等其他圖件。與傳統制圖方式相比,ArcGIS 制圖是精準與復雜數據處理的模式,它傳遞和應用了各類信息數據,重新定義了數據的表現形式,將圖像和數據通過屬性值有機地結合起來,體現出整個制圖過程的準確性和完整性。以ArcGIS 為基礎可以較為方便地解決生態評價中的制圖問題,更好地完成環評工作。