ArcGIS 在生態(tài)評(píng)價(jià)制圖中的應(yīng)用

王浩祥

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,陜西 西安 710001）

0 引言

《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 生態(tài)影響》（HJ 19-2022）導(dǎo)則頒布后,要求項(xiàng)目圖件內(nèi)容包含：項(xiàng)目地理位置圖、項(xiàng)目總平面圖布置圖及施工總布置圖、土地利用現(xiàn)狀圖、地表水系圖、植被類型圖、生態(tài)保護(hù)目標(biāo)空間分布圖、植被覆蓋度空間分布圖和生態(tài)系統(tǒng)類型圖等。其中,土地利用現(xiàn)狀圖、植被類型圖、植被覆蓋度空間分布圖、生態(tài)系統(tǒng)類型圖等一直是困擾各個(gè)環(huán)評(píng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)難點(diǎn),為解決生產(chǎn)項(xiàng)目中圖件制作的瓶頸以及普遍技術(shù)薄弱的問(wèn)題,需選擇更加行之有效的方法。本次以某水庫(kù)工程的土地利用現(xiàn)狀圖為例,主要介紹地表覆蓋數(shù)據(jù)的收集,用ArcGIS 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)化和提取等處理過(guò)程,導(dǎo)則中要求的其他圖件也可以參考土地利用現(xiàn)狀圖的繪制方法完成,可為有關(guān)制圖工作提供參考。

1 ArcGIS 概述

ArcGIS 是由美國(guó)Esri 公司研發(fā),構(gòu)建于工業(yè)上無(wú)縫擴(kuò)展的GIS 家族產(chǎn)品。它的用途主要為創(chuàng)建和使用地圖,編輯和管理地理數(shù)據(jù),分享、共享和顯示地理信息,并在一系列應(yīng)用中使用地圖和地理數(shù)據(jù)[1],為工程建設(shè)管理提供技術(shù)支撐。

2 地表覆蓋數(shù)據(jù)的收集

地表覆蓋是指地球表面各種物質(zhì)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(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過(guò)程,決定著地表水熱和物質(zhì)平衡,其變化直接影響著物質(zhì)循環(huán),甚至影響著氣候變化[2]。地表覆蓋數(shù)據(jù)是制作土地利用現(xiàn)狀圖的基礎(chǔ),而地類數(shù)據(jù)的調(diào)查采集和地圖的可用性通常會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)段,及時(shí)、準(zhǔn)確的土地利用圖有助于確定水資源開發(fā)、交通工礦等規(guī)劃的優(yōu)先事項(xiàng),并為其提供資源配置理論基礎(chǔ)。依據(jù)《全球地表30 m 覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明》和《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T21010-2017）,土地利用類型定義見(jiàn)表1。

表1 土地利用類型定義表

在繪制土地利用現(xiàn)狀圖前必須有獲取地表覆蓋數(shù)據(jù)的方式及途徑,我們可以通過(guò)登錄清華大學(xué)旗下更高分辨率的觀測(cè)和監(jiān)測(cè)-全球土地覆蓋（www.data.ess.tsinghua.edu.cn）網(wǎng)站來(lái)免費(fèi)獲取。該網(wǎng)站的成果為清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系宮鵬教授研究組與國(guó)內(nèi)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(shù)據(jù),通常選擇2017 年10 m 分辨率數(shù)據(jù)進(jìn)行下載,在進(jìn)入選擇頁(yè)面后,會(huì)有數(shù)據(jù)的范圍需要進(jìn)行選取。

如圖1 所示,為一部分可下載的地表覆蓋數(shù)據(jù)。其中,第一列表示數(shù)據(jù)的分類模式,第二列藍(lán)色字符表示可以下載的數(shù)據(jù),每一行所提供的是不同地區(qū)的數(shù)據(jù),點(diǎn)擊藍(lán)色字符可以對(duì)其進(jìn)行下載。字符“fromglc10v01”表示數(shù)據(jù)類型,該字符后第一個(gè)數(shù)值表示該數(shù)據(jù)所位于地區(qū)的緯度,第二個(gè)數(shù)值表示經(jīng)度,若該數(shù)值前帶有負(fù)號(hào)表示“南緯”和“西經(jīng)”,沒(méi)有負(fù)號(hào)則表示“北緯”和“東經(jīng)”。

圖1 范圍選擇

本次評(píng)價(jià)的普化水庫(kù)位于陜西省寶雞市麟游縣,規(guī)模為Ⅲ等中型水庫(kù),主要任務(wù)是為當(dāng)?shù)毓I(yè)生產(chǎn)及城鎮(zhèn)生活供水。依據(jù)生態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則圖件規(guī)范與要求,必需以圖形、圖像的形式對(duì)生態(tài)評(píng)價(jià)的有關(guān)空間進(jìn)行內(nèi)容的描述、表達(dá)或定量分析,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的選擇與評(píng)價(jià)基準(zhǔn)時(shí)段和范圍應(yīng)當(dāng)基本匹配。普化水庫(kù)工程位于麟游縣九成宮鎮(zhèn)和常豐鎮(zhèn)的交界處,屬于東經(jīng)108°44′～108°54′,北緯34°38′～34°42′,工程現(xiàn)狀水平年為2019 年,地表覆蓋數(shù)據(jù)形成年份與其基本一致,按照上述地理范圍對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下載即可。

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)類型

下載的數(shù)據(jù)屬于柵格數(shù)據(jù)模型,它是地理信息系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)組織的兩種最基本方式之一,另一種則為最常用的矢量數(shù)據(jù)模型。在柵格數(shù)據(jù)模型中,是由每一個(gè)網(wǎng)格構(gòu)成,每一個(gè)網(wǎng)格稱為一個(gè)單元,通常在各單元賦予相應(yīng)的屬性值來(lái)表示某種實(shí)體,屬性值相同的網(wǎng)格在地圖上展示出相同的表現(xiàn)形式,從而也呈現(xiàn)出了河流、森林、耕地等形態(tài)。因此,在國(guó)土、測(cè)繪、規(guī)劃等部門的圖紙繪制中,柵格表達(dá)了很多專題圖件。

3.2 數(shù)據(jù)處理過(guò)程

首先將下載好的數(shù)據(jù)用ArcGIS 軟件打開,然后在內(nèi)容列表中點(diǎn)擊數(shù)據(jù),選擇屬性,再選擇顯示欄中的唯一值,由于數(shù)據(jù)本身已經(jīng)被區(qū)分好了類別,就可以看到標(biāo)題和標(biāo)注下分別顯示出不同的代碼,而每個(gè)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(shuō)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(jì)數(shù)下的每一行也顯示出了不同的數(shù)值,它表示了所對(duì)應(yīng)屬性值下的網(wǎng)格數(shù)量,數(shù)值越大則表示所對(duì)應(yīng)地類的面積越大,數(shù)值越小則表示面積越小。然后可以根據(jù)不同代碼對(duì)每種地類進(jìn)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(shù)據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明》中的數(shù)據(jù)類型賦值及顏色配置表中的說(shuō)明,也可以將其他項(xiàng)目已成符號(hào)庫(kù)中的符號(hào)文件進(jìn)行選取應(yīng)用,在完成配色后對(duì)標(biāo)注欄下的每種地類進(jìn)行重新命名即可,這樣就完成了數(shù)據(jù)的符號(hào)化過(guò)程,配置完成前后的符號(hào)系統(tǒng)見(jiàn)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(shù)據(jù)另存為一個(gè)圖層文件,即把符號(hào)化的結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ),在相同圖件的繪制中,可以將圖層文件直接導(dǎo)入到需要處理的數(shù)據(jù)中去,不必對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)的逐一符號(hào)化,這樣可以大大提高制圖效率。

圖2 配置前后的符號(hào)系統(tǒng)

在完成數(shù)據(jù)符號(hào)化后,接下來(lái)就需要對(duì)評(píng)價(jià)范圍進(jìn)行提取。我們需要的繪制范圍是麟游縣九成宮鎮(zhèn)和常豐鎮(zhèn),則按照這兩個(gè)區(qū)域范圍進(jìn)行提取。在這里可以選擇系統(tǒng)工具箱提取分析中的“按掩膜提取”,見(jiàn)圖3。但需要注意的是有時(shí)在系統(tǒng)工具箱中會(huì)無(wú)法找到“提取分析”這個(gè)命令,這里是因?yàn)闆](méi)有開啟相應(yīng)的擴(kuò)展模塊,所以應(yīng)該在工具欄中的擴(kuò)展模塊選項(xiàng)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(jīng)符號(hào)化后的柵格數(shù)據(jù),在輸入柵格數(shù)據(jù)或要素掩膜數(shù)據(jù)欄中輸入九成宮鎮(zhèn)或常豐鎮(zhèn)的矢量范圍數(shù)據(jù),或者按掩膜提取進(jìn)行批處理,同時(shí)添加多個(gè)輸入命令,然后輸出柵格即可。在完成提取過(guò)程后,則可以對(duì)圖件進(jìn)一步完善處理,在頁(yè)面視圖中選擇合適的模板布局,調(diào)整到適當(dāng)?shù)牡貓D比例,再添加標(biāo)題、圖例、指北針、比例尺、角圖等圖紙基本要素,最后導(dǎo)出地圖,這樣就完成了本項(xiàng)目的土地利用現(xiàn)狀圖。

3.3 結(jié)果評(píng)價(jià)

本項(xiàng)目所處區(qū)域的土地利用現(xiàn)狀圖見(jiàn)圖4。

圖4 項(xiàng)目區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖

由圖4 可以看出,項(xiàng)目區(qū)的地類被區(qū)分成了不同的顏色形態(tài),每種顏色形態(tài)分別表示了一種現(xiàn)狀,較為準(zhǔn)確地反映了當(dāng)前該區(qū)域土地利用的概況,而在ArcGIS 軟件中對(duì)數(shù)據(jù)屬性的識(shí)別及數(shù)據(jù)的處理過(guò)程也有助于環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作描述區(qū)域內(nèi)土地利用現(xiàn)狀、分析土地利用變化趨勢(shì),進(jìn)一步了解社會(huì)活動(dòng)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化,給本次評(píng)價(jià)工作帶來(lái)很大的便利。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)ArcGIS 軟件可以完成土地利用現(xiàn)狀圖的描繪,也可以用于完成生態(tài)評(píng)價(jià)中要求的植被類型圖、植被覆蓋度空間分布圖、生態(tài)系統(tǒng)類型圖等其他圖件。與傳統(tǒng)制圖方式相比,ArcGIS 制圖是精準(zhǔn)與復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的模式,它傳遞和應(yīng)用了各類信息數(shù)據(jù),重新定義了數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式,將圖像和數(shù)據(jù)通過(guò)屬性值有機(jī)地結(jié)合起來(lái),體現(xiàn)出整個(gè)制圖過(guò)程的準(zhǔn)確性和完整性。以ArcGIS 為基礎(chǔ)可以較為方便地解決生態(tài)評(píng)價(jià)中的制圖問(wèn)題,更好地完成環(huán)評(píng)工作。