地理信息系统在黄龙泉小流域水土保持规划中的应用

□吴 鹏（河南省水土保持监督监测总站）

随着信息通讯技术的不断发展，地理信息系统的应用为水土保持生态建设初步设计提供了准确的数据来源和有效的技术支撑。以丹江口库区及上游水土保持重点防治工程丹南项目区黄龙泉小流域为对象，以卫星遥感数据及1:1万地形图为基础数据，进行小流域水土保持初步设计和规划。

一、项目区概况

丹江口库区及上游水土保持重点防治工程丹南项目区黄龙泉小流域位于淅川县西南部，流域土地总面积26.12km2,其中水土流失面积16.55km2，占总面积的63.4%，水土流失以水力侵蚀为主，流失强度以轻度、中度为主，局部地区存在强烈流失。大面积的坡耕地、荒山荒坡是产生水土流失的主要区域。流域平均土壤侵蚀模数为3720t/km2·a，年土壤侵蚀量约6.16万t。该流域地貌类型属于伏牛山低山丘陵区，流域大致成东北西南走向，西南部较高为低山区，东北部较低为丘陵区，严重的水土流失和洪涝灾害制约了当地农村经济社会的可持续发展并影响了南水北调中线工程水源地水质的安全。

二、数据收集与整理

卫星数据、地形图、应用地理信息系统开展水土保持规划的必要准备，本次规划利用长江水利委员会的遥感监测数据，1980西安坐标系1：1万地形图，以及国产的Region Manager软件。

（一）现场调查

1.校核图斑数据

利用1:1万地形图与遥感监测数据叠加，产生的具有图斑数据的地形图，对其进行现场校核，核实土地利用现状数据。并初步整理图斑，将相同数据图斑进行合并，对面积较大图斑进行分离，以达到设计要求。

2.调查流域社会经济情况

定位居民点及村庄位置，并以村为单位调查人口劳动力、各产业生产情况、粮食产量、经济收入等，与当地村民座谈，收集水土保持经验与建议等。

（二）数据录入

将已有的调查数据录入地理信息系统，包括地形图信息的矢量化、沟道线、地物点的录入、图斑信息的修改及整理。

图1 修改与完善属性数据后的图斑数据

对遥感影像所提取的土地利用，植被盖度加以核实、整理后，利用地形线矢量化后所产生的DEM数据，提取坡度等信息，按侵蚀标准进行分级，从而获得图斑的侵蚀强度数据。

图2 面蚀侵蚀强度分级标准

三、调整土地利用结构

运用数据库条件判定调整土地利用结构，得出初步规划措施，再通过现场调查资料完善和修改规划措施。

（一）调整原则

在保证流域内粮食生产总量供需平衡的前提下，改善灌溉条件，改良作物品种，提高耕作水平，发展优质高效农业。加大经济林果种植比例，适宜造林的的退耕还林，对荒山荒坡和疏林地利用生态自我修复能力，封山禁牧，提高林草植被覆盖率，改善生态环境。

（二）调整方案

〈5°的耕地作为基本农田保留；5°～15°之间的坡耕地中选择坡度稍缓、土层较厚的改造成水平梯田，其余作为耕地后备资源保留；15°～25°之间的坡耕地全部退耕还林，根据现场调查及座谈内容退耕还生态林或退耕还经济林；荒山荒坡和疏林地全部进行封禁治理。

图3 利用条件规则产生初步措施数据

（三）调整结果

耕地面积由1193.83hm2减少到972.80hm2，基本农田面积由242.67hm2增加到389.49hm2，农业人均基本农田由治理前的0.03hm2增加到治理期末的0.047hm2，坡耕地全部治理。经果林面积由治理前的0hm2增加到81.94hm2，人均经果林面积增加了0.01hm2。水土保持林由1171.76hm2增加到1455.11hm2，其中退耕还生态林增加139.09hm2，荒山荒坡144.26hm2和疏林地559.19hm2全部封禁治理。

四、图件制作

（一）DEM制作

数字高程模型(DEM)是高斯投影平面上定义在x、y域离散点上以高程表达地面起伏形态的数字集合。在本次规划中是通过将地形图数据矢量化以后，在Region Manager软件的支持下，采用八方向法插值方式产生DEM。

图4 采用1:1万地形图数字化后经插值获得的D E M图像

在DEM数据基础上可派生出单个图斑内平均高程、平均坡度、坡向等数据，为流域规划提供依据。

（二）专题图制作

在完善土地利用现状、水土流失现状，并将规划措施成果录入地图数据库后，通过对属性表中指定字段的符号库的定义并填充地图，完成3个专题图的制作，直观的显示该流域土地利用现状、水土流失现状及措施规划情况。

图5 黄龙泉小流域措施规划图部分提取图

地理信息系统类软件强大的制图功能，不仅能够通过组合图层更快更准确的制作专题图，使繁杂的专题图填充工作变得简单，更大的优势则是实现了数据库与图件的实时更新，保证了土地现状信息、规划数据与图件的同步协调。