arcgis在小流域水土保持规划设计中的运用

王勇

摘  要：为了提高水土保持规划设计工作的科学性，树立生态环境保护观念，提高工作质量及效率，可以在工作中应用信息技术。ArcGIS就是目前应用效果较好的一种地理信息系统，主要借助科技信息技术完成对数据的整理、分析，以及对数据库、模型图的构建工作，可以判断出规划设计方案是否可行。该文主要从ArcGIS的组成结构、运用方法等方面进行简要介绍。

关键词：ArcGIS   小流域   水土保持   规划设计

中图分类号：X32                            文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）07（a）-0042-03

Abstract： In order to improve the scientificity of water and soil conservation planning and design， establish the concept of ecological environment protection， and improve the work quality and efficiency， information technology can be applied in the work. ArcGIS is a geographic information system with good application effect at present. It mainly completes the sorting and analysis of data and the construction of database and model map with the help of scientific and technological information technology， so as to judge whether the planning and design scheme is feasible. This paper briefly introduces the composition， structure and application method of ArcGIS.

Key Words： ArcGIS; Small watershed; Soil and water conservation; Planning and design

管理部门需要根据国土面积管理工作的区域划分原则，对归属于本区域的小流域进行统一的管理，目的是从生态建设的角度出发，展开水土保持的规划设计工作。在保护自然资源的前提下，研究发挥出资源使用价值的方法。

1  小流域水土保持规划设计的基本内容及主要难题

小流域通常是指二、三级支流以下，以分水岭和下游河道出口断面为界，集水面积在50 km2 下的、相对独立和封闭的自然汇水区域。在进行水土保持规划设计工作时，应先了解这项工作的基本内容，找到工作的重点及难点所在。

1.1 基本内容

在规划设计环节，需要了解小流域的水流流速、流向以及水位线高低和水体质量。了解小流域属于哪条河流的分支，从水文特点方面展开分析，如果存在水土流失问题和环境污染问题，需要在规划设计方案中制订解决对策。同时，如果涉及到兴修水利，如引水灌溉、水库建设、大坝修建等多项工作任务，则需要预先拟订施工计划，做好经济预算、安全風险预估以及项目行为规范化的管理，并应当确定基础设施的建设位置。另外，水土保持工作还包括边坡防护、排水沟的建设工作，要在整个工程当中融入生态环境保护的相关观念[1]。

1.2 主要难题

水土保持规划设计工作的难点在于工程施工项目多、工作任务量大，对施工位置的精准度有较高要求，需要提前进行地形、地势勘查，并确定小流域所在位置的高程信息，然后要绘制施工图纸。而传统图纸大多都是以平面图为基础，扫入计算机缩放后，在CAD中人工勾绘边界。整体绘图效果会受到人员工作行为及工作能力的影响，而且单独依靠平面图无法准确体现高程信息，图形过于抽象，无法为施工建设工作提供基础支持。这些技术难题都是目前我国各地区管理部门在展开小流域水土保持工作时，需要技术人员解决的根本问题[2]。

2  ArcGIS的组成结构及应用优势

针对平面图无法解决的问题，技术人员开始研究应用地理信息系统构建立体模型，利用信息技术还原小流域周边建筑物、自然资源分布信息的实际情况，方便从中制订科学的水土保持工程建设方案。

2.1 组成结构

ArcGIS是信息技术发展进程中，在GIS技术的基础上诞生的。在使用这个技术之前，要在计算机系统当中完善地理信息系统的构建工作，需要了解该系统的基本组成结构和各项使用功能。首先，工作人员需要先确定地图比例尺的参数，然后在系统当中设置信息收集系统，实时、高效地完成对卫星定位系统定位测量出来的小流域三维坐标数据信息的整理工作。其次，结合坐标系来完成虚拟模型的构建工作[3]。实际上，地理信息系统是由多个现状图叠加组成的，比如：针对小流域水土保持规划设计问题，构建地理信息系统时，应完善小流域地形分带、土地利用、坡度分级等图层，系统应具备对各种文件格式的解析、兼容能力。

2.2 应用优势

在网络信息技术的支持下，运用ArcGIS来完成水土保持规划设计工作，可以将小流域周围的实际人文建设情况和自然资源覆盖情况汇总在系统当中，方便分析水质、土壤环境特征[4]。而且，实际构建出来的模型图可以根据需要进行放大、缩小等操作，可以从细节处对工程建设方案的可行性进行深入分析。除此之外，地理信息系统还可以作为数据库，在规划设计环节提供基础数据信息。另外，系统还具有可编辑的功能，在水土保持规划设计完成后，具体展开施工建设任务时，能够根据工程施工进度，利用模型图及相关软件模拟施工流程。

3  ArcGIS在水土保持规划设计中的运用方法

根据不同区域的地势、地形情况以及自然环境条件，需要设置不同的水土保持规划设计方案。为了保证方案的合理性和可行性，应当充分掌握ArcGIS技术的应用技巧。

3.1 收集数据信息

建设地理信息系统，需要先收集真实的地物信息，然后将这些信息汇总到计算机设备当中。在大数据时代，可以利用物联网技术为各个电子设备之间建立联系，方便数据的及时传递。同时，应当使用精密的测量仪器进行现场测量工作，常见做法是使用GPS技术进行卫星定位，要在地面建设信号接收站和发送站。然后，还可以利用卫星影像、无人机完成现场图形的摄录工作，根据计算机系统的兼容性特点，完成数据格式的转化工作。

3.2 建立数据库

整理数据后，应根据数据的类型做好分类处理工作，建设数据库。与传统的系统功能相比，新时期的数据库不仅可以存储和整理文字信息，对于图片、图表等信息也可以进行集中管理。数据库当中数据信息的真实性和完整性，会影响后续规划设计方案的科学性。针对小流域的水土保持工作来看，要设计图斑表、区域表、边界表、线状地物表、点状地物表等。

3.3 模型图构建

根据一定的比例，结合实际的建筑物建设情况，交通路线分布情况，构建模型图。在这个基础上完成对排水、灌水渠道的布局路线设计工作;确定边坡支护的各项参数，并着重分析小流域周围需要建设哪些基础设施，然后以信息技术将这些构思体现在模型图当中。分析工程建设所需材料、资金、设备，拟定规划设计方案，绘制施工平面图，为工程建设工作的稳步开展奠定基础。

3.4 规划方案评估

ArcGIS具有数据分析的能力，在数据汇总完成、模型图构建工作和数据库建设工作结束后，可以通过数据分析来评估此次规划设计方案。具体需要从空间分析角度，确定物体的三维坐标位置，分析物体是否适宜建设在这个位置[5]。这项分析工作的专业性比较高，应由专业工作人员从物理、地理学相关知识的角度来展开分析。调整规划设计方案对于保持水土、保护自然环境都有着积极的作用。因此，应确保技术人员在进行地理信息系统构建工作时，能够掌握这项技术的操作方法。

4  简述ArcGIS的实际运用原则

河流的不同分支虽然会流向不同的地方，需要根据国土划分情况来对同一条河流进行分区域管理。但是，基于水资源的使用价值较高，各地区应当统一管理原则，规范管理行为。以小流域的管理工作为例，应以水土保持工作为基本工作任务。在具体应用现代化技术展开水土保持规划设计工作时，应遵循以下几点原则。

4.1 数据处理

地理信息系统当中的数据信息必须要明确来源，并应当对数据参数进行核实，要考虑到现场测量过程中，天气变化因素、自然磁场、设备自身质量对测量结果产生的影响，做好复核工作。因为水土保持工作通常涉及到很多大型施工任务，诸如边坡支护、水库及大坝的建设等，实际的施工位置和施工方法的选择都需要以现场勘查数据为基础前提。另外，在数据处理环节，应做好数据库的更新工作[6]。因为人们日常生产经营活动会对水土资源进行开发利用，所以要定期進行水土资源利用情况的调查工作，结合调查结果及时更改数据库当中的内容，避免工作人员在规划设计环节使用了陈旧的数据，造成设计方案与施工条件不符的情况。

4.2 实用性

在进行小流域水土保持规划设计工作时，想要使用地理信息系统，需要提升技术人员的计算机操作能力，要尽量让软件系统的界面更加简洁，让各项功能操作方法更加简便，以此来提高系统的实用性。同时，应当以创新为基础，不断根据工程建设要求和科技信息行业的发展情况，完善系统功能，旨在充分发挥出系统的使用价值，解决水土保持规划设计工作的实际难题。

5  结语

在物联网技术的发展背景下，ArcGIS可以与卫星定位系统建立联系，方便结合定位装置测量出来的地物信息进行数据汇总，构建数据库，为规划设计工作提供基础数据支持，要注意保证数据信息的真实性和准确性。然后，结合制图软件进行平面图和立体模型的构建。以小流域周围的现状图为基础，完整地展现出周围的人文建设和自然资源分布情况，方便确定水土保持工程的布局方案，从中做好经济管理和安全风险管控工作。最后，以空间分析的方式对工程设计方案进行可行性分析，以此来保障工程建设工作的稳步开展。

参考文献

[1] 季洪涛.分析GIS技术在水土保持中的应用[J].珠江水运，2020（13）：44-45.

[2] 路光超.水土保持功能在水土保持区划中的应用研究[J].资源节约与环保，2021（5）：23-24.

[3] 李长保.ArcGIS在小流域水土保持规划设计中的应用[J].中国水土保持，2018（1）：65-68.

[4] 邓健.陕北黄土丘陵区典型退耕流域农林景观配置模式综合评价及优化[D].杨凌：西北农林科技大学，2017.

[5] 朱嘉.基于GIS技术的总体城市设计导控路径初探[D].南京：东南大学，2019.

[6] 彭世良.地质公园景观资源系统综合评价及生态修复策略研究[D].武汉：中国地质大学，2020.