生产建设项目水土流失防治责任范围上图关键技术

中国水土保持ＳＷＣＣ　２０１６年第１１期　９　生产建设项目水土流失防治　责任范围上图关键技术　王敬贵　，亢　庆　，孙　云　，赵永军　，赵　院　，姜德文　（１．珠江水利科学研究院，广东广州５１０６１１；２．水利部水土保持监测中心，北京１０００５３）　［关键词］水土保持；水土流失；防治责任范围；上图技术；生产建设项目　［摘要］各级水行政主管部门批复的生产建设项目水土流失防治责任范围是指项目建设单位依法应承担水土流失防　治义务的区域，也是各类建设施工活动和扰动影响严格限定的范围或者不允许超出的范围。防治责任范围矢量图是生　产建设项目水土保持“天地一体化”监管的重要基础数据之一，而目前各级水行政主管部门批复的生产建设项目水土保　持方案基本上是纸质图，需要通过上图将其空间化和矢量化。重点介绍了生产建设项目水土流失防治责任范围上图的　含义和总体要求，以及基于公里网格交叉点和特征地物点的地理配准技术、防治责任范围边界勾绘和属性数据录入等上　图关键技术，可以为全国各地开展生产建设项目水土保持“天地一体化”监管工作提供参考和借鉴。　［中图分类号］Ｓ１５７　［文献标识码］ｃ　［文章编号］１０００—０９４１（２０１６）】１－０００９—０４　生产建设项目水土流失防治责任范围（以下简称　遥感解译、生产建设项目防治责任范围上图、扰动合规　“防治责任范围”）是指项目建设单位依法应承担水土　性初步分析、现场复核和遥感调查结果修正等主要内　流失防治义务的区域，由项目建设区和直接影响区组　容，其中防治责任范围上图是遥感调查的一个关键环　成。项目建设区是指开发建设项目建设征地、占地、使　节，是判定扰动合规性的前提条件之一。本文旨在介　用及管辖的地域；直接影响区是指在项目建设过程中　绍生产建设项目防治责任范围上图的关键技术，以供　可能对项目建设区以外造成水土流失危害的地　今后各级水行政主管部门开展生产建设项目“天地一　域　。各级水行政主管部门批复的生产建设项目水　体化”监管工作时参考和借鉴。　土流失防治责任范围，是项目建设单位对生产建设行　为可能造成水土流失且必须采取有效措施进行预防和　１上图的含义和总体要求　治理的范围　Ｊ，也是各类建设施工活动和扰动影响严　１．１上图的含义　格限定的范围或者不允许超出的范围。　所谓生产建设项目防治责任范围上图，就是指将　根据水利部《全国水土保持信息化工作２０ｌ５—　生产建设项目防治责任范围图空间化和矢量化并最终　２０１６年实施计划》（办水保［２０１５］８８号）的总体部署，　获得具有既定地理空问坐标的防治责任范围矢量图的　各流域机构和省级水行政主管部门要选择一个示范县　过程。不同生产建设项目的防治责任范围图的上图过　开展生产建设项目水土保持“天地一体化”监管示范　程会有所不同，具体存在以下４种上图过程：①防治责　工作。根据生产建设项目“天地一体化”监管示范总　任范围图为纸质图，其上图过程比较复杂，包括扫描、　体实施方案　，生产建设项目“天地一体化”监管包括　初步定位、地理配准、防治责任范围边界勾绘等步骤。　前期准备、遥感调查、审核入库、成果应用与示范总结　②防治责任范围图为扫描栅格图，其上图过程包括初　４个阶段，遥感调查为核心阶段，包括扰动地块（图斑）　步定位、地理配准、防治责任范围边界勾绘等步骤。③　［基金项目］水利部综合事业局拔尖人才培养专项资金研究项目　（２０１５０６０８一Ｏ１）　防治责任范围图为矢量图，若有地理坐标信息，则其上　图过程仅包括坐标转换和格式转换；若没有地理坐标　［６］杨洪泉．大众电子地图的应用现状及发展趋势　［Ｊ］．测绘通报，２０１４（１１）：３７－４１．　［７］郭敏杰．大数据和云计算平台应用研究［Ｊ］．现代　电信科技，２０１４（８）：７—１１．　［作者简介］亢庆（１９７３一），男，河南济源市人，高级　工程师，博士，主要从事水土保持监测、　遥感应用研究工作。　［收稿日期］２０１６－０９－２７　（责任编辑张培虎）　ｌ０　中国水土保持ＳＷＣＣ　２０１６年第１１期　信息，则其上图过程也较复杂，包括栅格化、初步定位、　线状工程，如油气管线、输电线路、铁路等，可以用线路　地理配准、防治责任范围边界勾绘等步骤。④防治责　走向中心线来表示；⑧点、线、面图形要分别保存在点　任范围图虽然是纸质图或者扫描栅格图，但有拐点精　状Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ、线状Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ和面状Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件中。　确坐标信息，其上图过程也较简单，可以直接生成具有　（２）属性数据要求。生产建设项目防治责任范围　．地理坐标的矢量图，然后再进行坐标转换和格式转换　矢量图的属性数据要求包括：①点状Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ、线状　即可。生产建设项目防治责任范围上图的通用技术流　Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ和面状Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件的属性数据表结构相同　程见图１。　１．２上图的总体要求　（见表１）；②“项目名称”字段填写水土保持方案中项　目的正式名称；③“组成部分”填写项目各组成部分的　广ｊ＿　防治责任范围上图最终会得到防治责任范围矢量　名称，如“路基区”“桥梁区”“施工便道区”“取土场”　图，因此上图的总体要求也就是对该矢量图或者矢量　“弃渣场”“尾矿库”“贮灰场”等，若某组成部分由多个　一　数据的要求，包括数据格式、坐标系统和数据内容３个　方面的要求。其中，数据格式要求统一采用Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ　矢量数据文件格式；坐标系统要求统一采用ＣＧＣＳ２０００　坐标系，高斯一克吕格投影（３度分带）；数据内容方面，　包括空间图形数据和属性数据两个方面的要求。　治责任　围纸质图　坐标转　图１　生产建设项目防治责任范围上图技术流程　（１）空间图形数据要求。生产建设项目防治责任　范围矢量图的空间图形数据要求包括：①只标识项目　建设区边界和位置；②应完整包含项目各组成部分的　边界或者位置；③边界必须与水土保持方案中的水土　流失防治责任范围图边界保持一致；④对于需要永久　征占地的主体工程区及可以确定具体边界的面状工　程，使用一个或若干个多边形表示其防治责任范围的　空间位置和边界，可以直接用征地范围表示；⑤对于不　能确定具体边界的面状临时工程或者组成部分，如取　土场、弃渣（砂、石、土）场、施工营地等，可以用一个点　来表示，该点应尽可能是中心点；⑥对于不能确定具体　边界的线状临时工程或者组成部分，如施工便道等，可　以用起止点连线来表示；⑦对于不能确定具体边界的　图形表示，则应进行编号，例如“弃渣场１警　　“‘弃渣场　２¨’；④“面积”填写多边形的图上面积，对于用点、线表　示的工程或者组成部分，填写设计面积值；上一格任一一防图一一的日一式范『●　．Ｉ　一　信一＿１　一　　⑤“备注”　填写弃渣场的设计弃渣量、取土场的设计取土量，以及　其他需要特别说明的内容。唪　　表１　防治责任范围属性数据表结构　２上图的关键技术　如图１所示，对于有拐点精确坐标，或者有坐标信　息的矢量防治责任范围图而言，上图比较简单，可以先　生成矢量格式的防治责任范围图，然后再进行坐标转　换和文件格式转换，将其他坐标系统和文件格式转换　为ＣＧＣＳ２０００坐标系、高斯一克吕格投影（３度分带）和　Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ矢量数据文件格式。利用拐点坐标生成矢量　图及矢量数据坐标转换和文件格式转换的具体方法可　以参考有关专著　一　，在此不再赘述。由于防治责任　范围纸质图和没有坐标的矢量防治责任范围图，都需　要扫描或者栅格化成栅格格式的防治责任范围图后才　能上图，因此下面重点介绍栅格格式防治责任范围图　的上图关键技术。　２．１基于公里网格交叉点的地理配准技术　对于以具有公里网要素的地形图为底图制作的生　产建设项目水土流失防治责任范围图，可以采用基于　公里网格交叉点坐标的空间配准上图技术，不需要以　经过几何精校正的遥感影像作为参考，直接以公里网　格交叉点的　、，，坐标对防治责任范围栅格图进行空间　配准，然后再勾绘防治责任范围矢量边界，完成上图工　作。　以ＡｒｃＧＩＳ软件为例，基于公里网格交叉点的空间　配准上图技术的具体操作步骤和方法如下：　ｌｉ做　等：，１ｉ产　没坝Ｈ水上流火防治责仃池旧　司父键技术　（Ｉ）在Ａｒ（・Ｍａｐ软件中加载待配准的防治责任范　嗣栅格图和已经几何校正过的遥感影像ｊ　围栅格图　（２）打开“地理配准（Ｇｅｏｒｅｔ￣ｒｅｎｃｉｎｇ）”　具条，选　（２）在该栅格图上找到生产建设项目防治责任范　择需要配准的栅格防治责任范围图，并将“Ｇｅｏｒ‘ｅｆｂＪ‘ｅｌｉ　围内及其周边的所有公里网交叉点，对这些公里网交　ｃｉｎｇ”下拉菜单下的“Ａｕｔｏ　Ａｄｊｕｓｔ”取消，然后点击“Ａｄｄ　叉点进行编号，并查找（推算）和列表记录各个公里网　交叉点的实际地理坐标Ｘ、Ｙ值，至少要找到７个或者　更多公里网格交叉点　Ｃｏｌｉｔｒｏｌ　Ｐｏｉｎｔｓ”＿Ｉ二具按钮、　（３）使用“Ａｄ｛Ｉ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｏｉｎｔｓ”工具在栅格　上精　确找到一个特征地物点作为控制点，点击该特征地物　（３）打开“地理　准（Ｇｅｏｒ’ｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ）”工具条，选　点，然后再在遥感影像上找到该特征地物点的同名点，　择需要配准的栅格防治责任范围　，并将“Ｇｅｏｌ・ｅｆｅｌ・ｅｌｌ　点击陔同名点作为参考点，则建立了一个控制点一参号　ｃｉｎｇ—Ｆ拉菜单下的“Ａｕｔｏ　Ａｄｊｕｓｔ”取消，然后点击“，、（Ｉ（Ｉ　点的链接。　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｏｉｎｔｓ”＿Ｔ具按钮？　（４）可以先在栅格防治责任范围图靠近４个角的　附近寻找特征地物点，重复步骤（３），建立　４个控制点　（４）使用“Ａｄｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｏｉｎｔｓ”工具在栅格【皋Ｊ　ｆ－精　确找到一个公里网格交叉点作为控制　ｔ　，点击该交叉　点，然后用鼠标右击输入该点的实际地理坐标（　，＇’），　坐标仉的单位一般为米。　参考点链接，完成初步定位　（５）在初步定位基础上，再在防治责任范刚图内　及其周边　找更多的特征地物点，并在遥感影像上找　（５）蘑复步骤（４），依次点击步骤（２）中找好的公　到对应的同名地物点，重复步骤（３），建立多个控制点一　特征地物点至少要７个．且尽量均匀分　网格交叉点，并右击鼠标输入其地理坐标　、Ｙ值，卣　参考点的链接，到将（２）　ｆ１找到的所有公里网格交叉点添加为控制　点。　布　（６）单击查看链接表按钮，查看链接表中每个链　则删除误差大的链接，并可以再重新添加控制点，直到　（６）　击　看链接表按钮，查看表中每个链接的　接的残差及ＲＭＳ误差。若满意则配准完成，若不满意　残差及ＲＭＳ误差　若满意则配准完成，若不满意则删　为止　除误燕大的链接．许可以再重新添加控制点．直到满意　满意为止：　（７）单击地理配准工具下拉菜单下的“Ｕｐｄａｔｅ　Ｄｉｓ—　ｐｌａｙ”　具，进行显示更新；然后　点击“Ｒｅｃｔｉｆｙ”上具，　（７）　击地理配准工具下拉菜单下的“Ｕｐｄａｔｅ　Ｄｉｓ—　ｐｌａｙ”Ｉ　具，进行显示更新；然后再点击“Ｒｅｃｔｉｆｙ”工具，　就会对栅格防治责任范围图进行校ＩＦ，校正后栅格防　就会对该栅格防治责任范围　进行校正，校正后该栅　治责任范围图已经具有与参考的遥感影像一致的地理　格防治责任范嗣图已经具有与地形图底图一致的地理　坐标，这才算完成了精确的地理配准。　坐标，这才算完成了地理配准．　．２．２　基于特征地物点的地理配准技术　对于没有公里网，或者公里网格交叉点不明显，或　本文以某博物馆建设项目为例展示了基于特征地　物点的地理配准过程和效果，详　图２。　者公里网格交叉点坐标值尤法推算的栅格防治责任范　围图，【１】‘以采用基于特征地物点的空间配准卜图技术。　在这种情况下，需要以经过几何精校正的遥感影像作　为参考，在栅格防治责任范围图和遥感影像上找到Ⅲ　名地物点或者特征点（如道路交叉点、道路与河流的交　叉点、道路或者河流的转弯点、建筑物的角点，等等），　在遥感影像的参考点和栅格防治责任范围图的控制点　之间建、　一一埘应关系，然后通过平移、旋转和缩放，　将栅格防治责任范围图配准到遥感影像给定的平面坐　（ａ）项目防治责任范围扫描图　（ｂ）项目区及周边遥感影像图　（“＋”表示特征地物点）　标系中，使栅格防治责任范围　具有与遥感影像一敛　的地理坐标　然后再勾绘防治责任范围边界线，完成　上图工作。　以Ａｉ　ＧＩＳ软件为例，基于特征地物点的空问配准　（ｃ）防治责任范围上图后效果　（粗线代表防治责任范围边界）　上图技术的具体操作步骤和方法如下：　（１）在Ａｉ　Ｍａｐ软件中加载待配准的防治责任范　图２某博物馆建设项目防治责任范围上图示例　１２　中国水土保持ＳＷＣＣ　２０１６年第１１期　２．３防治责任范围边界勾绘与属性数据录入　要基础，通过遥感解译可以获得生产建设项目实际扰　完成栅格防治责任范围图的地理配准后，栅格防　动范围，再与批复的防治责任范围图进行空间叠加分　治责任范围图就具有地理坐标，就可以进行防治责任　析后，可以掌握生产建设项目实际扰动是否合规或者　范围边界勾绘和属性数据录入工作，生成防治责任范　超出批复的防治责任范围，从而可以为水土保持监督　围矢量图。　检查和行政执法提供科学依据。因此，生产建设项目　据，非常有必要建立空间数据库，对批复的防治责任范　围图进行信息化管理。　（２）目前，各级水行政主管部门批复的生产建设　以ＡｒｃＧＩＳ软件为例，防治责任范围边界勾绘与属　水土流失防治责任范围图是重要的水土保持基础数　性数据录入的具体操作步骤如下：　（１）在ＡｒｃＣａｔａｌｏｇ中新建一个面状Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ格式　的矢量数据文件，用于存储防治责任范围矢量图，定义　坐标系统和投影信息（可以直接引用配准好的防治责　项目水土保持方案绝大多数都有防治责任范围图，但　任范围栅格图的坐标系统和投影），并增加表１所示的　属性字段；　（２）在ＡｒｃＭａｐ软件中加载已经配准好的防治责　任范围栅格图和步骤（１）新建的Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件，并利　用缩放和平移工具，将防治责任范围栅格图放大到合　适的比例和位置；　（３）打开“编辑器（Ｅｄｉｔｏｒ）”工具条，点击“开始编　辑（Ｓｔａｒｔ　Ｅｄｉｔｉｎｇ）”工具按钮，然后再点击最右边的“创　建要素（Ｃｒｅａｔｅ　Ｆｅａｔｕｒｅ）”工具按钮，在弹出的界面中选　择步骤（１）新建的Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件作为待编辑文件，并　在“构造工具（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｏｏｌｓ）”菜单栏中选择“面　（Ｐｏｌｙｇｏｎ）”选项，就可以开始手工勾绘防治责任范围　边界“面状”要素；　（４）找准栅格图上的防治责任范围边界线，沿着　该边界线勾绘防治责任范围矢量边界，直至闭合，然后　右击鼠标，在弹出的菜单栏上点击“Ｆｉｎｉｓｈ　Ｓｋｅｔｃｈ”工　具，结束边界线勾绘，系统会自动生成一个多边形（面　状图形），并在ＡｒｃＭａｐ中显示；　（５）鼠标右击该Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件，然后点击“Ｏｐｅｎ　Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　Ｔａｂｌｅ”工具按钮，打开该Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件的属性　表，就可以将防治责任范围图的相关属性数据进行编　辑录入；　（６）完成防治责任范围边界勾绘和属性数据录入　工作后，点击“保存”工具按钮保存所作编辑，然后点　击“结束编辑（Ｓｔｏｐ　Ｅｄｉｔｉｎｇ）”工具按钮，退出编辑。　３讨论　（１）各级水行政主管部门批复的生产建设项目水　土流失防治责任范围是该生产建设项目各类建设施工　活动和扰动影响严格限定的范围或者不允许超出的范　围，具有明确的法律效力，是生产建设项目水土保持监　督检查和执法的重要依据之一。而防治责任范围矢量　图是生产建设项目水土保持“天地一体化”监管的重　基本上是纸质图，为了开展生产建设项目水土保持“天　地一体化”监管工作，提高生产建设项目水土保持监督　管理的信息化水平，非常有必要按照本文介绍的上图　关键技术，将这些纸质防治责任范围图进行上图，获得　具有地理空间坐标的防治责任范围矢量图，并将其进　行人库管理，为后续监督管理奠定数据基础。　（３）为了减少重复工作、提高工作效率和信息化　水平，对于今后新批复的生产建设项目水土保持方案，　建议各级水行政主管部门直接要求建设单位或者编制　单位在上报方案报告书的同时，提交符合相关要求（如　１．２节要求）或者规定的防治责任范围矢量图，各级水　行政主管部门可以将这些防治责任范围矢量图进行建　库管理。　［参考文献］　［１］中华人民共和国水利部．ＧＢ　５０４３３－－２００８开发建设项目水　土保持技术规范［Ｍ］．北京：中国计划出版社，２００８：２．　［２］姜德文．开发建设项目水土流失防治责任范围的界定［Ｊ］．　中国水土保持，１９９８（１Ｏ）：２６－２８．　［３］赵永军．水土流失防治责任范围的界定［Ｊ］．中国水土保持，　２００５（１）：２１—２３．　［４］李智广，王敬贵．生产建设项目“天地一体化”监管示范总　体实施方案［Ｊ］．中国水土保持，２０１６（２）：１４－１７．　［５］龚健雅．地理信息系统基础［Ｍ］．北京：科学出版社，２００１：　１５６－１６６．　［６］黄杏元，马劲松．地理信息系统概论：第三版［Ｍ］．北京：高　等教育出版社，２００８：７１—７９．　［７］王新生，王红，朱超平．ＡｒｃＧＩＳ软件操作与应用［Ｍ］．北京：　科学出版社，２０１０：５７—６７，７７—９７．　［作者简介］王敬贵（１９７５一），男，江西上犹县人，高级工程师，　博士，长期从事水土保持及遥感与ＧＩＳ应用相关　的科学研究和技术咨询工作。　［收稿日期］２０１６－０９—２６　（责任编辑　孙占锋）