利用ArcGis軟件驗證河南省農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地污染普查中采樣點位合理性的成果與研究

李永革，黃雅鳳，趙江偉，黃 鵬，

（1.河南省安陽市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測站，河南安陽455000；2.安陽市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測檢驗中心，河南安陽455000；3.安陽農(nóng)業(yè)技術推廣站，河南安陽455000；4.北京合眾思壯科技股份有限公司，北京100015）

開展農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤污染普查（重金屬），可以為政府及有關部門編制農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃、指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、強化產(chǎn)地安全管理、有針對性地開展耕地污染源治理等方面提供依據(jù)，有效提高和改善農(nóng)業(yè)環(huán)境質(zhì)量，控制產(chǎn)地環(huán)境污染源，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全[1]。

1 河南省開展農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤污染普查（重金屬）的做法和關鍵環(huán)節(jié)

依據(jù)《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》、《農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地安全管理辦法》和《國務院和農(nóng)業(yè)部關于土壤污染防治及農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境安全管理》等相關法律、法規(guī)和文件精神，河南省、江蘇省、湖南省開展了耕地土壤環(huán)境質(zhì)量類別劃分試點工作。這項工作涉及的內(nèi)容主要包括：一是以農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染普查為基礎，對土壤環(huán)境質(zhì)量進行評價，劃分農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量；二是對土壤劃分類別后，列表制圖入冊，編報《農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地安全狀況報告》；三是建立耕地分類清單，制定耕地分類管理方案。

按照規(guī)劃中確定的技術方案和環(huán)節(jié),河南省農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染普查工作分步實施，我們在實施中，主要承擔了定點采樣這個環(huán)節(jié)，其技術路線為：收集基礎資料—確認區(qū)域類別—制定普查方案（關鍵是點位布設方案）—開展技術培訓—定位踏勘布點（包括點位調(diào)整）—進行樣品采集。其中，一項重要內(nèi)容就是普查區(qū)的點位布設,這項工作可以說是土壤污染普查基礎工作中的基礎，是所有普查工作數(shù)據(jù)的依據(jù)和來源。采樣點位布設的定位、密度和范圍是否合理，關系到采集樣品的代表性及由此檢測的數(shù)據(jù)是否能準確顯示該地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量整體狀況，形成的土壤污染情況報告是否科學、準確、有效。

2 點位設置的工作步驟及容易產(chǎn)生的問題

點位設置的工作步驟和技術路線是：確認轄區(qū)內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地區(qū)域類型范圍及面積—確定各區(qū)域布點密度—確定各區(qū)域點位—相對均勻地落實采樣點位位置—踏勘確定采樣地塊—樣品采集。

點位設置的原則是：“布點密度密疏有度”即重點區(qū)域（指工礦企業(yè)周邊）每150畝布1個點。其他農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地一般每2000畝1個點位?！安键c數(shù)量不留‘死角’”，即每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和行政村都布設采樣點。“布點方法統(tǒng)一均勻”，即統(tǒng)一采用均勻布點法（不同區(qū)域類別密度不同）。

遵照這三個原則，在實際工作中，只有重點區(qū)域的布點密度和數(shù)量多，其他區(qū)域點位相對較少，可以節(jié)省一部分財力和人力。因為目前沒有現(xiàn)代化的地圖理論點位同實地定位點直接相互定位、驗證技術和工具，實地定位找到理論采樣點并逐一驗證存在很多問題和困難，特別是針對大尺度區(qū)域布點，這一問題更加突出，主要表現(xiàn)在四個方面：一是實地找到的點位同地圖理論點之間誤差大，無法達到要求；二是區(qū)域網(wǎng)格中心定點為原則性定點，整個區(qū)域定點的均勻性無法保證；三是無法及時直觀看到現(xiàn)場布設點位的全貌，存在許多點位重合、盲區(qū)；四是各種布點定位系統(tǒng)和軟硬件應用的操作比較復雜，操控也不夠普及，采樣人員熟練使用難度大，不能準確定位。

3 ArcGIS軟件的引入和在普查工作中應用

3.1 什么是ArcGIS軟件和ArcGIS軟件引入在普查工作中的作用

ArcGIS是一個在地理信息系統(tǒng)（GIS）構建和應用中居世界領先地位的平臺，可以將其視為一個繪制地圖和地理信息的基礎架構。在ArcGIS的基礎架構上可以建立我們的數(shù)據(jù)分布地圖（工作地圖），直觀地檢驗、判斷工作質(zhì)量。在此基礎上，專家們可以通過計算機分析這些信息，也可以通過基于web的應用程序?qū)Ψ治鼋Y(jié)果進行影響評估，最主要的是，可以直接找出錯誤所在，方便在工作中及時改正錯誤。為各項工作任務順利實施和高效管理打下堅實基礎，做到為正確評估提供可靠依據(jù)，為決策做好技術支撐。

ArcGIS系統(tǒng)+污染普查農(nóng)業(yè)部錄入軟件（借助ArcMap）=地圖直觀點位位置圖，就是ArcGIS系統(tǒng)在河南省的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染普查工作中的應用公式。也就是將現(xiàn)實點位設置信息通過制作需要導入到ArcGIS中去，利用ArcMap把權屬文件（行政區(qū)劃地圖）和點位信息進行耦合，再通過ArcMap顯示出來，使我們可以直觀地在地圖上看到設置點位的具體位置，判斷點位設置的合理性，同時對實際操作中的失誤一目了然，以此做到對全省點位設置的合理性進行綜合審核，及時更正現(xiàn)實操作失誤的目的，同時為點位設置成功后開展采樣和形成檢測數(shù)據(jù)打下良好基礎。

3.2 利用ArcGIS配合農(nóng)業(yè)部錄入軟件驗證點位布局合理性的操作步驟

首先，安裝正版的ArcGIS軟件；

其次，安裝農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)錄入軟件；準備好各縣區(qū)采樣點位GPS照片，進入點位審核環(huán)節(jié)。

采樣點位審核：

第一步：以縣區(qū)為單位，將數(shù)據(jù)包導入到農(nóng)業(yè)部錄入軟件，利用軟件的“數(shù)據(jù)審核”功能，將部分數(shù)據(jù)“復制”“粘貼”到EXCEL表格中，涉及采樣地址等，具體如表1所示。

表1 EXCEL數(shù)據(jù)表樣式

第二步：打開Arc Map，點擊“添加數(shù)據(jù)”圖標，在電腦軟件中找到河南省的“權屬”，添加到軟件中。

用鼠標右鍵點擊軟件左側(cè)的“權屬”文件，選擇菜單欄中部的“標注要素”，各地市的名稱就會在地圖中顯示出來，如圖1所示。

再次點擊“添加數(shù)據(jù)”將縣區(qū)的數(shù)據(jù)導入到軟件中，導入的數(shù)據(jù)會從軟件左側(cè)顯示，用鼠標右鍵點擊導入的數(shù)據(jù)，選擇“顯示XY數(shù)據(jù)”，出現(xiàn)對話框如圖2所示。

圖1 Arc Map軟件標注要素圖

圖2 經(jīng)緯度輸入對話框

“經(jīng)度”在“X字段”中選擇，“緯度”在“Y字段”中選擇，點擊“確定”，在彈出對話框點擊“確定”。采樣點位從圖中顯示，如圖3所示。

采樣點位核查的關鍵要素：

1）了解該縣區(qū)的點位數(shù)量。如果大于500個點位，可以從EXCL表中將數(shù)據(jù)分成幾個部分，每部分都不超過500個點位；

2）對幾個部分分別進行審核，一定要有審核記錄，方便下一步對數(shù)據(jù)進行糾正、改錯；

3）查看該縣區(qū)是否有出省界點位，如果該縣區(qū)的數(shù)據(jù)有出省界的點位，軟件會很明顯顯示出來。

3.3 應用實例及解決的問題

以蘭考縣為例，首先從軟件導出的表格中了解蘭考縣的點位總數(shù)為447個，點擊軟件上部“識別”按鈕，拖動鼠標框選軟件中所有點位，會出現(xiàn)圖4所示對話框：

圖3 采樣點位

圖4 識別對話框

從對話框中我們可以看出，軟件中的點位數(shù)是446個，缺失1個點位，有1個點位明顯出省界。用鼠標點擊出界點可以看到出界點的詳細信息。缺失點位利用Arc Map軟件中框選點位和農(nóng)業(yè)部錄入軟件導出的EXCEL表格中的點位進行比對找出，仔細查找缺失的原因并修訂。

對于大部分點位，可點擊手型圖標，用鼠標輪可將地圖放大到合適的位置進行核查。如圖5所示，從圖中可以看出：在左下角比較密集的點位有疑似出界點?？梢詫⒁伤泣c位的信息顯示出來與GPS定位照片進行比對，落實是否出界。

數(shù)據(jù)審核的流程如圖6所示。

圖5 采樣點位核查圖

圖6 數(shù)據(jù)審核流程圖

4 應用前景

為了解《中華人民共和國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》實施情況，2018年5月到9月，全國人大常委會執(zhí)法檢查組進行了執(zhí)法檢查，代表執(zhí)法檢查組匯報的人大常委會吉炳軒副委員長提到：“農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境污染形勢仍很嚴峻”，“一些地區(qū)特別是重金屬礦區(qū)周邊耕地內(nèi)源性重金屬污染問題突出，社會反映強烈?！睘檫M一步做好土壤狀況監(jiān)測和利用，2019年1月1日，《中華人民共和國土壤污染防治法》開始實施，這就要求各級農(nóng)業(yè)部門要進一步做好農(nóng)田污染調(diào)查和治理的基礎工作，繼續(xù)組織好農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬污染普查，為有針對性地治理污染農(nóng)用地提供可靠、真實的點位及數(shù)據(jù)。在這些工作中，利用ArcGIS系統(tǒng)技術的應用和產(chǎn)生的效益將更加廣泛。