新技術(shù)在沙棘生態(tài)減沙工程圖斑繪制與面積測算上的應(yīng)用

尚攀

(黃河水利委員會(huì)晉陜蒙接壤地區(qū)水土保持監(jiān)督局，陜西榆林719000)

新技術(shù)在沙棘生態(tài)減沙工程圖斑繪制與面積測算上的應(yīng)用

尚攀

(黃河水利委員會(huì)晉陜蒙接壤地區(qū)水土保持監(jiān)督局，陜西榆林719000)

沙棘;生態(tài)減沙工程;圖斑繪制;面積測算;新技術(shù)

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

我國的沙棘生態(tài)減沙工程自20世紀(jì)90年代開始實(shí)施，多年來對(duì)治理黃土高原和砒砂巖區(qū)水土流失、攔沙固沙、減少入黃泥沙發(fā)揮了不可替代的作用，極大地促進(jìn)了這些地區(qū)生態(tài)環(huán)境的整體改善和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。一般來講，沙棘生態(tài)減沙工程項(xiàng)目實(shí)施包括落實(shí)種植地、調(diào)運(yùn)種植苗木、組織人員種植、開展種植情況驗(yàn)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(xiàn)種植費(fèi)、上報(bào)項(xiàng)目實(shí)施報(bào)告等工作流程。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，各個(gè)流程緊密聯(lián)系，環(huán)環(huán)相扣，采用的一些技術(shù)方法對(duì)提高項(xiàng)目實(shí)施效果意義重大，尤其是后期的圖斑繪制和面積測算環(huán)節(jié)，因?yàn)閳D斑繪制的精確度和面積測算的準(zhǔn)確度對(duì)于是否能合理地兌現(xiàn)種植費(fèi)用影響重大，是整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施成果的具體體現(xiàn)。

近年來，一些新技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施中被積極采用，對(duì)提高項(xiàng)目實(shí)施效果發(fā)揮了極大的作用。筆者根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)闡述新技術(shù)在圖斑繪制與面積測算上的具體應(yīng)用，以供同行探討學(xué)習(xí)。

1　傳統(tǒng)方法在沙棘生態(tài)減沙項(xiàng)目上的應(yīng)用及其局限性

傳統(tǒng)的圖斑繪制方法，多為繪圖人員手持地形圖，結(jié)合溝道名稱，根據(jù)實(shí)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(biāo)(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(wǎng)或者求積儀測量圖斑面積。

多年來，傳統(tǒng)方法對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施發(fā)揮了極大的作用，但也有其局限性:地形圖的繪制年代久遠(yuǎn)，圖上的地理地標(biāo)信息與實(shí)地差異很大;項(xiàng)目區(qū)地域廣闊，人煙稀少，缺乏了解當(dāng)?shù)貙?shí)地情況的向?qū)В嗄陙韲?yán)重的水土流失造成一些溝道地形變化較大，使繪圖人員實(shí)地觀測時(shí)選取的參照物極易出錯(cuò);圖紙勾繪完成后二次復(fù)印時(shí)受機(jī)器限制，可能會(huì)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(tǒng)方法受人為和機(jī)(儀)器因素影響較大，誤差極大，同時(shí)工作量也大，影響項(xiàng)目的整體實(shí)施效果。

2　新技術(shù)在沙棘生態(tài)減沙項(xiàng)目上的應(yīng)用

近年來開展的十大孔兌沙棘生態(tài)減沙工程，積極采用了一些新技術(shù)，對(duì)項(xiàng)目圖斑繪制與面積測算發(fā)揮了極大的作用，項(xiàng)目實(shí)施整體效果良好。

2.1GPS現(xiàn)場采點(diǎn)

在項(xiàng)目圖斑繪制階段，主要采用實(shí)地觀測與手持GPS現(xiàn)場采點(diǎn)相結(jié)合的方法采點(diǎn)。首先，結(jié)合要深入實(shí)地采點(diǎn)的地形圖進(jìn)行GPS調(diào)校，設(shè)置中央子午線和坐標(biāo)系，確定采集點(diǎn)的坐標(biāo)形式為經(jīng)緯度坐標(biāo)或者大地坐標(biāo)。其次，深入實(shí)地，結(jié)合地形圖利用GPS定位，觀測種植地段原地貌，并用GPS采點(diǎn)。通常為觀測人員走遍種植地段，閉合采點(diǎn)。最后為采點(diǎn)收集。目前市面上的GPS均提供采點(diǎn)收集軟件GPS Office，實(shí)地采點(diǎn)完畢后運(yùn)用GPS Office進(jìn)行采點(diǎn)的收集，并轉(zhuǎn)換為Excel支持的數(shù)據(jù)文件格式。

2.2Excel在采點(diǎn)收集與轉(zhuǎn)換上的應(yīng)用

用Excel收集并轉(zhuǎn)換采集點(diǎn)的方法，主要是利用Excel強(qiáng)大的函數(shù)與公式功能，將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式輸入Excel表格中，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量轉(zhuǎn)換，提高工作效率。關(guān)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的Excel轉(zhuǎn)換工具，網(wǎng)絡(luò)上很多，此不贅述。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具見圖1。

圖1　用Excel坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

通常GPS采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)為經(jīng)緯度坐標(biāo)，此時(shí)需要轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)，經(jīng)度坐標(biāo)是大地坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)，緯度坐標(biāo)是大地坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)。在CAD中導(dǎo)入大地坐標(biāo)時(shí)還需要轉(zhuǎn)換坐標(biāo)單位，大地坐標(biāo)基本單位是米(m)，導(dǎo)入CAD坐標(biāo)系之前需要轉(zhuǎn)換為毫米(mm)，以1∶1萬地形圖為例，數(shù)據(jù)單位換算是10倍關(guān)系，見圖2。如果GPS采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)為大地坐標(biāo)，則減少了經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)這一步操作，具體情況依采用的GPS功能而定。

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

圖2　Excel表格實(shí)現(xiàn)CAD所需坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

2.3VPstudio在地形圖裁剪與傾斜校正上的應(yīng)用

VPstudio是一款能將掃描得到的光柵圖片文件完美地轉(zhuǎn)換成CAD矢量圖片格式，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)光柵圖的裁剪、傾斜校正的矢量轉(zhuǎn)換軟件，適用于各種規(guī)格的草案、文檔、技術(shù)圖紙和地形圖處理。在沙棘生態(tài)減沙工程項(xiàng)目中，進(jìn)行地形圖處理操作時(shí)，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(hào)、圖例、經(jīng)緯度坐標(biāo)等諸多標(biāo)注信息，要想得到完整的拼合地形圖，必須對(duì)原始地形圖進(jìn)行必要的裁剪，剔除標(biāo)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(duì)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(jìn)行光柵圖像傾斜校正。將需要裁剪的地形圖插入VP-studio，進(jìn)行必要的傾斜校正。最后，進(jìn)行光柵圖像校準(zhǔn)。采用4點(diǎn)校準(zhǔn)的方式進(jìn)行校準(zhǔn)，并依據(jù)之前確定的圖幅寬度、高度將校準(zhǔn)后的地形圖進(jìn)行裁剪。

2.4AutoCAD在勾繪圖斑和面積測算時(shí)的應(yīng)用

首先，建立初始坐標(biāo)系。依據(jù)1∶1萬地形圖左下角的經(jīng)緯度坐標(biāo)值，將其轉(zhuǎn)換成CAD軟件支持的坐標(biāo)，以此坐標(biāo)值導(dǎo)入裁剪之后的地形圖，建立初始坐標(biāo)系。其次，依據(jù)項(xiàng)目實(shí)施要求依次建立繪制圖斑時(shí)需要的圖層，確定各圖層信息，按地形圖圖號(hào)順序或小流域依次導(dǎo)入每個(gè)地形圖，拼接底圖。然后導(dǎo)入經(jīng)Excel坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)換后的GPS采集數(shù)據(jù)點(diǎn)，形成閉合圖斑，依據(jù)實(shí)際地形校正繪制的圖斑。最后，通過CAD自帶的計(jì)算功能測算各個(gè)圖形圖斑的面積，按照項(xiàng)目要求標(biāo)注面積，添加各圖斑圖釋、地形圖圖例等標(biāo)注信息，生成項(xiàng)目成果圖。

3　新技術(shù)的優(yōu)勢

通常一個(gè)項(xiàng)目區(qū)包含幾百個(gè)圖斑，用傳統(tǒng)方法人工勾繪和計(jì)算，需要好幾個(gè)月才能完成。而新技術(shù)采用后，只需在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入、轉(zhuǎn)換并對(duì)圖斑進(jìn)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(xiàng)目工作量大大減少。

3.2提高了工作質(zhì)量和精準(zhǔn)度，減少了工作誤差

傳統(tǒng)方法的人工實(shí)地觀測和現(xiàn)場圖斑勾繪，受外部環(huán)境影響較大，誤差很大。利用米格網(wǎng)和求積儀測算面積，效率低、工作量大、出錯(cuò)率高，出錯(cuò)后還難以快速修改。采用新技術(shù)后，只需要按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格調(diào)校GPS和所采用的繪圖軟件，就能確保工作的準(zhǔn)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(zhǔn)確定位、及時(shí)采點(diǎn)，不受地形自然變化的影響，采點(diǎn)時(shí)基本無需設(shè)置觀測參照物，技術(shù)人員可以一邊實(shí)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(diǎn)，這樣采集的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，也更加貼近實(shí)際。同時(shí)，用CAD繪制的圖斑，線條美觀，顯示清晰，圖斑質(zhì)量極高。通過CAD自帶的計(jì)算功能計(jì)算出來的面積，基本無錯(cuò)誤。

3.3提高了掌握項(xiàng)目實(shí)施情況的準(zhǔn)確性

項(xiàng)目區(qū)地域廣闊，采用傳統(tǒng)的繪圖和面積測算方法，對(duì)實(shí)際種植情況掌握不夠準(zhǔn)確，易出現(xiàn)重復(fù)種植、重復(fù)上圖、超流域種植等現(xiàn)象，圖斑發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)難以快速修改。利用CAD繪制圖斑，圖層分明，便于查錯(cuò)和修改。而且，每年種植的面積是否有重復(fù)、所在流域位置是否準(zhǔn)確、有無超流域種植現(xiàn)象等，把GPS現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)導(dǎo)入CAD底圖校驗(yàn)便知。

3.4費(fèi)省效宏，提高了項(xiàng)目實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益

新技術(shù)的使用大大降低了項(xiàng)目實(shí)施成本，節(jié)省了大量的人力物力，有效地縮短了項(xiàng)目實(shí)施過程的繪圖時(shí)間，同時(shí)也確保了項(xiàng)目成果圖的質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用價(jià)值。

4　結(jié)語

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，新技術(shù)是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。目前，沙棘生態(tài)減沙工程中采用的這些新技術(shù)，對(duì)促進(jìn)項(xiàng)目順利實(shí)施作出了巨大的貢獻(xiàn)。相信不久的將來，隨著更多先進(jìn)技術(shù)在沙棘生態(tài)減沙項(xiàng)目上的廣泛應(yīng)用，將會(huì)為項(xiàng)目成果的驗(yàn)收決策提供更有力的幫助。

(責(zé)任編輯徐素霞)

S157;TP391

B

1000-0941(2016)03-0067-03

尚攀(1988—)，男，河南鄧州市人，助理工程師，學(xué)士，主要從事水土保持監(jiān)督管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、監(jiān)理等工作。

2015-03-30