ArcGIS-Excel软件在石台县水土流失统计中的应用

刘 伟，刘卓玛姐，邵永昌，沈 强

(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，合肥 230088)

1 基本概况

石台县水土流失面积统计分析是石台县水保规划的重要组成部分，每个小流域和乡镇土壤侵蚀强度统计结果准确与否直接关乎到石台县水保规划的成果质量高低。因此要将全县范围内所有小流域和乡镇土壤不同侵蚀强度情况进行准确统计分析，为石台县水保规划提供准确可靠的数据支撑是非常必要的。由于全县土壤侵蚀分布梯度密集，覆盖范围广，情况复杂，同时全县拥有128个小流域和8个乡镇，数量多，要在现有矢量数据上进行传统方法统计，不仅工作量巨大，给水保规划编制工作带来诸多不便，且统计结果存在较大误差，不能准确反映土壤侵蚀实际情况。

（1）地形地貌。石台县地貌以山地为主，兼丘陵、平畈，其中低山、高丘面积1156 km2，约占全县面积的82%。西北部是九华山脉的南端，东南部是黄山余脉，形成南北高、东西低的倾斜地势。境内山峦起伏，沟壑纵横，一般山体坡度在35°～45°，最陡山坡超过70°，海拔一般在50～1000 m 之间，境内最高点是南部的牯牛降山峰，海拔1 727.6 m，最低处是北部的黄湓河河床海拔34.0 m，境内相对高差1 693.6 m。呈现山高谷深，坡地陡峭，高差悬殊，起伏急剧的地形地貌特点。

（2）区域地质。石台县在大地构造上属江南古陆和南京拗陷的过渡地带。地面土质有6 种类型，分别为碳酸盐岩类残坡积物、泥质岩类残坡积物、酸性结晶岩类残坡积物、第四纪红色粘土、洪积物、近代河流冲积物。石台县地震动峰值加速度为0.05 g，地震基本烈度为Ⅵ度。

（3）土壤植被。石台县境内土壤有红壤土、黄壤土、黄棕壤土、石质土、潮土、石灰岩土、水稻土共7大土类，14个亚类，43个土属，71个土种。成土母质主要有两大类：一类是地带性泥质页岩、干板岩为主体的酸性或偏酸性岩类坡积物、残积物；另一类是非地带性石灰岩类坡积物、残积物。全县耕地土壤pH值5.5～8.0，有机质含量1%～2.5%。

2 水土流失类型与水土保持存在问题

2.1 水土流失类型

石台县属于全国水土流失类型区划分中的南方红壤区（南方山地丘陵区），水土流失以水力侵蚀为主，表现形式主要是坡面面蚀，丘陵岗地区亦有浅沟及小切沟侵蚀。

2.2 水土保持存在的问题

《中华人民共和国水土保持法》《安徽省实施〈中华人民共和国水土保持法〉办法》等有关水土保持的法律法规颁布实施以来，水土保持工作取得了很大进步，但是还存在诸多不足。主要问题如下：

（1）水土保持意识和观念有待进一步提高。部分单位和个人对水土流失这个环境问题缺乏认识，对水土保持的重要性和紧迫性认识不足，水土保持的基本国策意识和法制观念仍需进一步提高。

（2）新的人为水土流失仍未得到有效遏制。经济建设的快速发展，生产建设项目不断增多，一些部门和地方水土保持意识淡薄，往往只看眼前利益，“重开发、轻治理”“只开发、不治理”“边治理、边破坏”“一方治理、多方破坏”的现象还较突出，造成新的人为水土流失不断发生，主要表现在施工过程中的水土保持措施不到位、施工迹地未恢复、建筑垃圾未及时清理和废弃土石渣未及时妥善处理等。

（3）水土保持综合监管能力建设仍有待加强。水土保持政府目标责任制、生产建设项目监督管理制度、监测公告制度等尚不能满足实际需求，公众参与与激励机制尚不健全，重点水土保持工程建设项目投资、建设与管理等方面的制度需进一步完善，水土保持监管机构与能力亟待提高，科技支撑体系还不够健全，现代化水平不高，信息化建设有待加强。

（4）投入机制不能满足水土保持建设需要。农村“两工”的取消一定程度上减轻了农民负担，但也给水土保持生态建设的投入带来了严峻的考验，农民对土地依存度降低，以及土地使用权和经营方式不协调，治理投入大，投资收益周期长、经济效益相对较低等，社会和群众参与治理的积极性不高，水土保持投入不足的问题日益凸显。

3 ArcGIS-Excel统计分析土壤侵蚀

3.1 统计原理

（1）运用ArcGIS 软件对shp 矢量数据的识别、配准、转化、相交、导出等功能，对现有土壤侵蚀图、小流域图、乡镇行政区划图等多个shp 矢量图依次进行配准、相交、导出数据等运算步骤，进而得到各个小流域和乡镇区域内土壤侵蚀情况，主要包括各小流域和乡镇的土壤不同侵蚀强度以及侵蚀面积等成果，为进一步统计分析提供数据支撑。

（2）运用Excel 软件中的筛选、多条件排序、多条件求和函数SUMIFS 等功能，分别对运用ArcGIS软件导出的各个小流域和乡镇土壤侵蚀数据进行处理，统计出各个流域和乡镇的水土流失情况。

3.2 统计分析操作方法

3.2.1 基础资料

（1）石台县土壤侵蚀矢量图（tif）。由水行政主管部门提供的石台县土壤侵蚀矢量图，文件格式为tif。内容涵盖微度、轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈6个侵蚀强度

（2）石台县小流域矢量图（shp）。由水行政主管部门提供的石台县小流域矢量图，文件格式为shp。内容涵盖小流域代码、小流域名称、小流域类型、小流域面积。

（3）石台县乡镇行政区区划矢量图（shp）。文件格式为shp，内容涵盖石台县境内区域最新的乡镇行政边界信息。

上述文件坐标均为为“CGCS_2 000，CGCS2 000_3_Degree_GK_CM_117E”。

3.2.2 主要操作步骤

（1）将石台县土壤侵蚀矢量图（tif）、石台县小流域矢量图（shp）、石台县乡镇行政区划矢量图（shp）3 个文件导入ArcGIS 软件，在ArcGIS 软件中检查、复核各个文件的实际坐标的，确保其统一性。

（2）对已导入的石台县土壤侵蚀矢量图（tif）文件进行配准，进而转成shp格式，生成石台县土壤侵蚀矢量图（shp）文件。

（3）运用ArcGIS 软件“地理处理”中的“相交”选项，将石台县小流域矢量图（shp）文件与石台县土壤侵蚀矢量图（shp）文件相交，生成小流域土壤侵蚀相交shp 图。同理，将乡镇行政区划矢量图（shp）文件与“石台县土壤侵蚀矢量图（shp）文件相交，生成石台县行政区划土壤侵蚀相交shp图。

（4）分别打开小流域土壤侵蚀相交shp 图和石台县行政区划土壤侵蚀相交shp 图的“打开属性表”，在属性表中添加“面积”字段，通过“计算几何”属性，分别计算出两个文件的各自土壤侵蚀面积。打开计算地类面积表“属性表”中的“导出”属性，将计算的地类面积成果导出格式为“dBASE 表”的文件，分别命名为“石台县小流域土壤侵蚀数据表”和“石台县行政区划土壤侵蚀数据表”，再将各自的“dBASE 表”文件扩展名改为“csv”格式，打开“csv”格式文件，点击“保存”，文件默认存为“xls”格式文件。

（5）打开石台县小流域土壤侵蚀数据表，通过Excel文件中的高级筛选、多条件排序功能将数据表按照小流域代码、小流域名称、土壤侵蚀强度的主次顺序排序，并运用SUMIFS 函数统计每个小流域中不同土壤侵蚀强度，输出最终数据。同理，对石台县行政区划土壤侵蚀数据表也进行通过Excel 文件中的高级筛选、多条件排序功能将数据表按照行政区划、土壤侵蚀强度的主次顺序排序，并运用SUMIFS 函数统计每个乡镇行政区划中不同土壤侵蚀强度，输出最终数据。

运用ArcGIS-Exce 软件对2019 年石台县小流域土壤侵蚀强度和石台县行政区划土壤侵蚀强度进行统计、分析，思路明了、效率高、操作步骤简单，统计结果准确，统计分析方法有较好应用价值。

3.3 统计成果

3.3.1 石台县小流域土壤侵蚀情况

通过ArcGIS-Excel 软件统计、分析可得：石台县全境总水土流失面积为223.34 km2（不含微度侵蚀面积），占石台县国土面积15.80%。轻度水土流失面积219.51 km2，占水土流失总面积98.29%；中度水土流失面积2.04 km2，占水土流失总面积0.91%；强烈水土流失面积1.06 km2，占水土流失总面积0.47%；极强烈水土流失面积0.64 km2，占水土流失总面积0.29%；剧烈水土流失面积0.08 km2，占水土流失总面积0.04%。石台县小流域土壤侵蚀情况见表1。

表1 石台县小流域土壤侵蚀情况（2019年）

3.3.2 石台县行政区划土壤侵蚀情况

石台县水土流失面积（不含微度侵蚀面积）按照乡镇划分结果如下：大演乡水土流失面积28.61 km2，占大演乡国土面积19.46%；丁香镇水土流失面积20.42 km2，占丁香镇国土面积18.02%；横渡镇水土流失面积22.38 km2，占横渡镇国土面积13.07%；矶滩乡水土流失面积19.41 km2，占矶滩乡国土面积20.35%；七都镇水土流失面积69.36 km2，占七都乡国土面积20.09%；仁里镇水土流失面积25.45 km2，占仁里镇国土面积13.79%；仙寓镇水土流失面积30.08 km2，占仙寓镇国土面积13.71%；小河镇水土流失面积7.63 km2，占小河镇国土面积5.54%。石台县行政区划（分乡镇）土壤侵蚀情况见表2。

表2 石台县行政区划（分乡镇）土壤侵蚀情况（2019年）

4 成果评价

（1）可靠性评价。依据ArcGIS-Excel软件统计分析出来的地类成果，将石台县土壤侵蚀矢量图（tif）、石台县小流域矢量图（shp）、石台县乡镇行政区划矢量图（shp）有效结合。石台县境内的土壤侵蚀统计成果与石台县土壤侵蚀矢量图（tif）完全一致，同时按照小流域划分统计，也满足每个小流域土壤侵蚀统计结果的要求；根据石台县乡镇行政区划矢量图（shp）成果，将石台县全县境内土壤侵蚀情况划分统计到各个乡镇中，使统计成果符合实际要求。因此该统计分析成果是可靠的。

（2）适用性评价。ArcGIS-Excel 软件统计分析出的成果实现了石台县土壤侵蚀矢量图（tif）、石台县小流域矢量图（shp）、石台县乡镇行政区划矢量图（shp）之间的数据关联与耦合，其统计、分析结果满足石台县水保规划的技术要求。针对多个矢量图数据之间的相互运用等多条件下的组合要求，运用该技术可以快速、准确地统计出所需要的数据，相较于传统CAD图上手动划分、量算和统计以及手动处理Excel 表格中数十万行等海量数据等工作而言，该软件的组合使用大大减少了机械、重复工作，统计和分析效率得到了提升。因此ArcGIS-Excel软件在小流域和行政区划土壤侵蚀统计分析工作中适用性较强。

5 结语

本文运用ArcGIS-Exce 软件对2019 年石台县小流域土壤侵蚀强度和石台县行政区划土壤侵蚀强度进行统计、分析，实现了多张矢量图信息耦合，在数十万行数据中快速、清晰地分层梳理、统计，准确地将各矢量图信息反映在成果中，极大提高了统计、分析效率，使土壤侵蚀统计结果科学、准确，能够满足水保规划编制的数据需要，为类似工作提供参考。