水环境管理中ARCGIS的应用

耿烽杰 陈东星

摘要：Arcgis具有强大的空间分析功能。以饮用水水源空间分布制图为例，利用Arcgis的空间数据采集与编辑、处理功能进行饮用水水源管理工作，能够实现对饮用水源的可视化管理，Arcgis空间分析技术值得在实际工作中广泛应用和推广。

关键词：Arcgis;矢量数据;应用

随着科学技术的发展，水环境管理的要求越后来越高，越来越精细。本文就水环境管理中AECGIS的应用展开论述，首先对Arcgis及矢量数据进行介绍，接着论述矢量数据制作的要求及意义，最后分析Arcgis在水环境管理中的具体应用，包括集中式饮用水水源保护区分布图及其他应用。希望通过本文的研究，对水环境管理者及水环境研究者提供一些参考。

1  Arcgis及矢量数据介绍

地理信息系统（Gis）是在计算机软件的支持下，对相关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的信息系统，Arcgis是美国环境系统研究所公司Esri推出的一款地理信息系统平台，由Arcmap/Arccatalog/Geoprocessing三个基础模块组成，其中Arcmap是Arcgis的核心应用，具有地图制图的所有功能[1]。

GIS研究的数据是地理空间数据，栅格数据与矢量数据是地理信息系统中空间数据组织的两种最基本的方式

栅格数据是是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。栅格结构是大小相等分布均匀、紧密相连的像元（网格单元）阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织。而矢量图是由点、线、面等元素组成，它们都是通过数学公式计算获得的。例如一幅花的矢量图形实际上是由线段形成外框轮廓，由外框的颜色以及外框所封闭的颜色决定花显示出的颜色。由于矢量图形可通过公式计算获得，所以矢量图形文件体积一般较小。

2  矢量数据制作的要求及意义

《关于开展全国集中式饮用水源地保护专项排查工作的通知》（环办环监[2017]94号）中明确了水源保护区矢量数据制作的要求：

组织技术单位根据保护区划分文件的文字描述和拐点坐标，参照实地情况制作保护区矢量信息。shapefi1e格式（下面简称shp格式）是常见的矢量数据格式，用于描述空间数据的几何和属性特征，是矢量数据结构的一种。

ARcGIs软件的 Arccata1og模块可以创建SHP格式文件及对应的数据属性表格（dBase表），定义SHP格式数据的投影坐标系统等。

一个shp格式文件至少包括三个文件：

（1）主文件（*.shp）--存储地理要素的几何图形的文件。

（2）索引文件（*.shx）--存储图形要素与属性信息索引的文件。

（3）dBASE表文件（*.dbf）--存储要素信息属性的dBase表文件。

除此之外，还有可选文件，包括空间参考文件（*.prj）和几何体的空间索引文件（*.sbn和*.sbx）。

矢量数据空间要求：投影须采用WGS84或2000国家经纬度坐标系;一级保护区与二级保护区空间关系合乎逻辑;不同水源地保护区空间关系不能相互叠加;水源地保护区边界信息为面信息。

矢量圖形最大的优点是无论放大、缩小或旋转等不会失真。因此在环境管理中可以更好地保持要素的形状和相对位置关系。作为饮用水水源保护区划分的技术成果之一，矢量边界信息可以作为环境执法的技术依据，成为环境管理的重要技术支撑手段[2]。

3  Arcgis在水环境管理中的具体应用

3.1  应用于饮用水水源保护区图件制作

饮用水水源保护区的边界信息，通常有文字描述或者拐点坐标，如果只有文字描述可以通过谷歌地图等地图工具找到相应的水井坐标导入Arcgis进行线文件或面文件矢量数据制作;如果有保护区拐点坐标，先选定相应的坐标系，再将拐点坐标导入Arcgis进行矢量化，然后导出符合坐标系要求（WGS84或2000国家经纬度）的矢量数据。

对保护区所在地行政区划图进行矢量化并完成地理配准，同时对重点河段、保护区周边污染源等元素进行矢量化，将以上矢量数据加载到Arcgis中，再将制作完成的水源保护区矢量数据加载到Arcgis中，图层叠加后得到饮用水水源保护区图件。

3.2  重点污染源分布图件制作

重点污染源分布主要以点文件形式呈现，需要利用现场调查资料建立“重点污染源信息.xls/txt”文件，内容包括重点污染源名称，重点污染源坐标（经度、纬度），所在村镇，主要污染物类型等，按照上述要求对重点污染源进行分类后制表。通过数据导入功能，分别将不同类型的污染源表格以点文件形式导入Arcgis，然后导出符合坐标系要求（WGS84或2000国家经纬度）的矢量数据。

对重点污染源所在地行政区划图进行矢量化并完成地理配准，同时对重点河段等元素进行矢量化，将以上矢量数据加载到Arcgis中，再将制作完成的重点污染源矢量数据加载到Arcgis中，图层叠加后得到重点污染源分布图件。

下一步，随着新技术的发展和推广在环境管理领域的应用将更加广泛。地理信息系统（GIS）的空间信息管理的综合分析能力、遥感（RS）的空间动态监测能力及全球定位系统（GPS）的高精度定位能力等诸多技术手段极大的方便了环境管理管理工作[3]。将新技术与环境管理相结合，将新技术贯穿于环境管理过程中，将有助于从业者更加高效科学地开展工作，改善环境质量。

参考文献

[1] 张小莹，李海林.Arcgis9在饮用水水源地保护区划分中的应用[J].甘肃水利水电技术，2011（2）：35-37.

[2] 安宝明，徐从海，黄永军.ArcGIS在农村饮用水源地环境生态管理工作中的应用探讨[J].环境生态学，2019（2）：17-22.

[3] 颜世杰，梅亚东，张文杰.我国饮用水水源地保护存在的主要问题及其研究展望[J].江西水利科技，2011，37（2）：79-82.