新技术在沙棘生态减沙工程图斑绘制与面积测算上的应用

2016-09-02尚攀

中国水土保持 2016年3期

关键词：图斑实地沙棘

尚攀

(黄河水利委员会晋陕蒙接壤地区水土保持监督局，陕西榆林719000)

新技术在沙棘生态减沙工程图斑绘制与面积测算上的应用

尚攀

(黄河水利委员会晋陕蒙接壤地区水土保持监督局，陕西榆林719000)

沙棘;生态减沙工程;图斑绘制;面积测算;新技术

多年来开展的沙棘生态减沙工程为治理黄土高原水土流失、减少入黄泥沙发挥了巨大的作用。沙棘生态减沙工程在实施过程中采用了各种技术和方法，一些新技术在项目实施中被积极采用，对提高项目实施效果发挥了极大的作用。重点阐述了手持GPS和Excel、VPstudio、AutoCAD等软件在沙棘生态减沙工程图斑绘制与面积测算上的应用，指出了新技术所具备的优势。

我国的沙棘生态减沙工程自20世纪90年代开始实施，多年来对治理黄土高原和砒砂岩区水土流失、拦沙固沙、减少入黄泥沙发挥了不可替代的作用，极大地促进了这些地区生态环境的整体改善和区域经济的可持续发展。一般来讲，沙棘生态减沙工程项目实施包括落实种植地、调运种植苗木、组织人员种植、开展种植情况验收(包括种植位置、密度与成活率)、绘制种植图斑、确定种植面积、兑现种植费、上报项目实施报告等工作流程。在项目实施过程中，各个流程紧密联系，环环相扣，采用的一些技术方法对提高项目实施效果意义重大，尤其是后期的图斑绘制和面积测算环节，因为图斑绘制的精确度和面积测算的准确度对于是否能合理地兑现种植费用影响重大，是整个项目实施成果的具体体现。

近年来，一些新技术在项目实施中被积极采用，对提高项目实施效果发挥了极大的作用。笔者根据自身工作经验，重点阐述新技术在图斑绘制与面积测算上的具体应用，以供同行探讨学习。

1　传统方法在沙棘生态减沙项目上的应用及其局限性

传统的图斑绘制方法，多为绘图人员手持地形图，结合沟道名称，根据实地观测的地形(诸如陡崖、沟道分支、河沟走势、宽度)，以一些显著的地标(例如居民房屋、高大树木、羊圈、水井、高压电线等)为参照物，手工勾绘图斑。在面积测算上多利用米格网或者求积仪测量图斑面积。

多年来，传统方法对项目的实施发挥了极大的作用，但也有其局限性:地形图的绘制年代久远，图上的地理地标信息与实地差异很大;项目区地域广阔，人烟稀少，缺乏了解当地实地情况的向导，多年来严重的水土流失造成一些沟道地形变化较大，使绘图人员实地观测时选取的参照物极易出错;图纸勾绘完成后二次复印时受机器限制，可能会造成地形图比例放大或者缩小，影响后期的面积测算。因此，传统方法受人为和机(仪)器因素影响较大，误差极大，同时工作量也大，影响项目的整体实施效果。

2　新技术在沙棘生态减沙项目上的应用

近年来开展的十大孔兑沙棘生态减沙工程，积极采用了一些新技术，对项目图斑绘制与面积测算发挥了极大的作用，项目实施整体效果良好。

2.1GPS现场采点

在项目图斑绘制阶段，主要采用实地观测与手持GPS现场采点相结合的方法采点。首先，结合要深入实地采点的地形图进行GPS调校，设置中央子午线和坐标系，确定采集点的坐标形式为经纬度坐标或者大地坐标。其次，深入实地，结合地形图利用GPS定位，观测种植地段原地貌，并用GPS采点。通常为观测人员走遍种植地段，闭合采点。最后为采点收集。目前市面上的GPS均提供采点收集软件GPS Office，实地采点完毕后运用GPS Office进行采点的收集，并转换为Excel支持的数据文件格式。

2.2Excel在采点收集与转换上的应用

用Excel收集并转换采集点的方法，主要是利用Excel强大的函数与公式功能，将坐标转换公式输入Excel表格中，以实现数据的批量转换，提高工作效率。关于坐标转换的Excel转换工具，网络上很多，此不赘述。坐标转换工具见图1。

图1　用Excel坐标转换工具实现坐标转换

通常GPS采集的数据点为经纬度坐标，此时需要转换为大地坐标，经度坐标是大地坐标系中的横坐标，纬度坐标是大地坐标系中的纵坐标。在CAD中导入大地坐标时还需要转换坐标单位，大地坐标基本单位是米(m)，导入CAD坐标系之前需要转换为毫米(mm)，以1∶1万地形图为例，数据单位换算是10倍关系，见图2。如果GPS采集的数据点为大地坐标，则减少了经纬度转换为大地坐标这一步操作，具体情况依采用的GPS功能而定。

2)对晋元庄路口与阜石路路口之间的行人过街，其信号灯放行时序与下游阜石路路口东西直行相位相同，此时南北方向车辆因处于排队状态，因此行人过街安全性得到保证；同时当南北向车流获得通行权，行人过街处于红灯状态，因此减缓了行人过街对直行车辆造成的影响.

图2　Excel表格实现CAD所需坐标转换

2.3VPstudio在地形图裁剪与倾斜校正上的应用

VPstudio是一款能将扫描得到的光栅图片文件完美地转换成CAD矢量图片格式，并能实现对光栅图的裁剪、倾斜校正的矢量转换软件，适用于各种规格的草案、文档、技术图纸和地形图处理。在沙棘生态减沙工程项目中，进行地形图处理操作时，我们通过CAD这款软件绘制图斑需要拼接所有地形图，而测绘局提供的原始地形图上面包含图名、图号、图例、经纬度坐标等诸多标注信息，要想得到完整的拼合地形图，必须对原始地形图进行必要的裁剪，剔除标注信息。VPstudio这款软件则充分迎合了我们的需要。

首先，确定原始地形图的图幅宽度、高度。可以通过对所有地形图多次抽样测量求平均值的方式予以确定，测量方法可以通过CAD软件直接量测。其次，进行光栅图像倾斜校正。将需要裁剪的地形图插入VP-studio，进行必要的倾斜校正。最后，进行光栅图像校准。采用4点校准的方式进行校准，并依据之前确定的图幅宽度、高度将校准后的地形图进行裁剪。

2.4AutoCAD在勾绘图斑和面积测算时的应用

首先，建立初始坐标系。依据1∶1万地形图左下角的经纬度坐标值，将其转换成CAD软件支持的坐标，以此坐标值导入裁剪之后的地形图，建立初始坐标系。其次，依据项目实施要求依次建立绘制图斑时需要的图层，确定各图层信息，按地形图图号顺序或小流域依次导入每个地形图，拼接底图。然后导入经Excel坐标转换工具转换后的GPS采集数据点，形成闭合图斑，依据实际地形校正绘制的图斑。最后，通过CAD自带的计算功能测算各个图形图斑的面积，按照项目要求标注面积，添加各图斑图释、地形图图例等标注信息，生成项目成果图。

3　新技术的优势

通常一个项目区包含几百个图斑，用传统方法人工勾绘和计算，需要好几个月才能完成。而新技术采用后，只需在计算机上对数据进行导入、转换并对图斑进行勾绘、修饰等操作，就能快速完成，工作效率得以显著提高，项目工作量大大减少。

3.2提高了工作质量和精准度，减少了工作误差

传统方法的人工实地观测和现场图斑勾绘，受外部环境影响较大，误差很大。利用米格网和求积仪测算面积，效率低、工作量大、出错率高，出错后还难以快速修改。采用新技术后，只需要按照标准严格调校GPS和所采用的绘图软件，就能确保工作的准确无误，极大地减少了人为、器械等外部因素的影响。在种植地块用GPS准确定位、及时采点，不受地形自然变化的影响，采点时基本无需设置观测参照物，技术人员可以一边实地检查沙棘的种植位置、密度和成活率等情况，一边用GPS采点，这样采集的数据更加准确，也更加贴近实际。同时，用CAD绘制的图斑，线条美观，显示清晰，图斑质量极高。通过CAD自带的计算功能计算出来的面积，基本无错误。

3.3提高了掌握项目实施情况的准确性

项目区地域广阔，采用传统的绘图和面积测算方法，对实际种植情况掌握不够准确，易出现重复种植、重复上图、超流域种植等现象，图斑发生错误时难以快速修改。利用CAD绘制图斑，图层分明，便于查错和修改。而且，每年种植的面积是否有重复、所在流域位置是否准确、有无超流域种植现象等，把GPS现场采集的数据点导入CAD底图校验便知。

3.4费省效宏，提高了项目实施的经济效益

新技术的使用大大降低了项目实施成本，节省了大量的人力物力，有效地缩短了项目实施过程的绘图时间，同时也确保了项目成果图的质量，具有良好的经济效益和实用价值。