ArcGIS在水利水電工程移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

胡玉龍，徐小芳，姜小青

（江蘇省工程勘測(cè)研究院有限責(zé)任公司，江蘇 揚(yáng)州 225002）

ArcGIS是GIS體系化應(yīng)用系統(tǒng)，其中包含地理分析、地圖視覺化、數(shù)據(jù)庫(kù)等功能，能夠?qū)臻g信息進(jìn)行處理和分析，直觀顯示、編輯、發(fā)布信息。在當(dāng)前水利水電工程中，ArcGIS技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，因此有必要?jiǎng)?chuàng)新ArcGIS的數(shù)據(jù)庫(kù)、空間定位、空間分析等技術(shù)，進(jìn)而提升移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

1 水利水電工程移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)中ArcGIS技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

GIS又稱地理信息系統(tǒng)，主要利用遙感技術(shù)、計(jì)算科學(xué)技術(shù)、地理學(xué)、地圖學(xué)等理論內(nèi)容，發(fā)揮查詢、輸入、存儲(chǔ)、顯示等功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。ArcGIS技術(shù)可以顯示、查詢、編輯地理數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)處理框架，具備空間分析、數(shù)據(jù)建模、二次開發(fā)的功能。ArcGIS技術(shù)的核心是地理信息，需要在明確對(duì)象地理方位的前提下找尋相關(guān)數(shù)據(jù)，分析、查詢、處理數(shù)據(jù)信息。

水利水電工程中移民安置設(shè)計(jì)規(guī)劃的主要工作內(nèi)容包含調(diào)查實(shí)物數(shù)據(jù)、確定影響范圍、規(guī)劃設(shè)計(jì)影響對(duì)象、保護(hù)環(huán)境、水庫(kù)庫(kù)底清淤等。因此，在移民安置設(shè)計(jì)規(guī)劃中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)科學(xué)設(shè)置工程影響范圍，明確工程和對(duì)象的位置關(guān)系，借助ArcGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的銜接。依托ArcGIS的地理屬性、空間定位、數(shù)據(jù)庫(kù)、空間分析等功能，完成移民專業(yè)的安置設(shè)計(jì)、移民影響分析等工作，優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)和實(shí)物調(diào)查質(zhì)量[2]。

2 水利水電工程移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)中ArcGIS技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 在調(diào)查工作中的應(yīng)用

水利水電移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，調(diào)查工作主要包含對(duì)工業(yè)企業(yè)、城鎮(zhèn)、農(nóng)村、專業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)際調(diào)查，調(diào)查的內(nèi)容分為對(duì)象等級(jí)、數(shù)量、影響度、具體位置，主要收集、分析、應(yīng)用地理信息，具體應(yīng)用內(nèi)容包含以下三方面。

（1）土地調(diào)查。傳統(tǒng)土地調(diào)查主要借助AutoCAD工具劃分圖斑，明確面積、土地類型、權(quán)屬結(jié)構(gòu)。由于水利水電工程占地面積較大，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更或需要開展大面積調(diào)查工作時(shí)，會(huì)增加調(diào)查工作量，出現(xiàn)操作錯(cuò)誤問題，產(chǎn)生調(diào)查誤差。ArcGIS技術(shù)可借助數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)新土地調(diào)查方式，科學(xué)分類數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確、快速地引出管理數(shù)據(jù)。其中，ArcGIS矢量數(shù)據(jù)庫(kù)需要在收集數(shù)據(jù)前定義信息的種類，如利用點(diǎn)格類型數(shù)據(jù)標(biāo)記并存儲(chǔ)明顯的標(biāo)志物，通過線格數(shù)據(jù)明確土地界限，借助面格類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)宗地圖斑，并明確占地類型、地類、權(quán)屬、土地證件號(hào)等數(shù)據(jù)，進(jìn)而模擬實(shí)際土地環(huán)境，便于規(guī)劃設(shè)計(jì)移民安置內(nèi)容。同時(shí)，利用ArcGIS數(shù)據(jù)庫(kù)可以幫助工作人員結(jié)合查詢功能，統(tǒng)計(jì)、篩選、定位占地?cái)?shù)據(jù)，將其應(yīng)用于設(shè)計(jì)、規(guī)劃、實(shí)施階段。例如，當(dāng)設(shè)計(jì)人員在查詢工程永久占地宗地?cái)?shù)量和位置時(shí)，輸入“select sum(shapearea) from data where‘工程種類’=‘水電站名稱’and‘地類名稱’=‘地類名稱’”，能夠?qū)崿F(xiàn)查詢與定位功能，同時(shí)記錄地理等級(jí)、土地權(quán)屬等信息，為后續(xù)工程投資補(bǔ)償工作提供技術(shù)支持。

（2）專項(xiàng)設(shè)施調(diào)查。專項(xiàng)設(shè)施包含輸變電、電信等光纜架空類設(shè)施。線桿極易受到水利水電工程施工的影響，同時(shí)會(huì)因水庫(kù)被淹沒而轉(zhuǎn)移，影響桿線的可追溯性和定位的準(zhǔn)確性。專項(xiàng)設(shè)施經(jīng)常出現(xiàn)同桿異線情況，需要加強(qiáng)對(duì)線纜的追測(cè)能力和定位水平提升[3]。借助相關(guān)軟件處理技術(shù)，將位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)，調(diào)整為KML格式，便于直觀得出項(xiàng)目具體位置圖，并為設(shè)計(jì)人員制訂復(fù)建計(jì)劃提供數(shù)據(jù)資料。此外，可以利用ArcGIS技術(shù)采集專項(xiàng)設(shè)施具體的位置數(shù)據(jù)，借助程序找尋地圖檔案中的表格文件，分析多個(gè)地圖間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，再輸出供打印的圖片。

（3）房屋調(diào)查。借助ArcGIS技術(shù)，可以在系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)、地理信息、影像數(shù)據(jù)、房屋位置圖，實(shí)現(xiàn)影像、數(shù)據(jù)、位置模塊的結(jié)合?；贕IS構(gòu)建房屋矢量分布圖，明確房屋面積、結(jié)構(gòu)、戶主等信息。矢量數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠提升位置的清晰度。當(dāng)房屋調(diào)查結(jié)束后，可以結(jié)合工程設(shè)計(jì)情況，借助矢量圖明確水利水電工程對(duì)于房屋建設(shè)的影響。此外，可以利用ArcGIS數(shù)據(jù)庫(kù)收集并長(zhǎng)期保留現(xiàn)場(chǎng)房屋調(diào)查影響視頻和圖片，明確房屋位置并進(jìn)行可視化展示。

2.2 界定移民影響區(qū)間

其一，構(gòu)建DEM模型明確淹沒區(qū)間。水利水電工程中，可以依據(jù)水庫(kù)調(diào)節(jié)、河道洪水等形式，分析淹沒主體的耐淹度、重要程度，針對(duì)不同主體設(shè)置洪水位。例如，園地耕地設(shè)計(jì)位置在20%～50%，農(nóng)村居民區(qū)為5%～10%。借助ArcGIS技術(shù)中三維模式收集高程點(diǎn)中數(shù)據(jù)，構(gòu)建三角不規(guī)則TIN網(wǎng)，發(fā)揮數(shù)字DEM高程模型功能[4]。其二，完成行政區(qū)劃。依托ArcGIS技術(shù)能夠?qū)⒁泼褓Y源數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)相融合，獲取空間信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息收集、分析處理價(jià)值。篩選行政區(qū)劃范圍，將多個(gè)行政區(qū)劃繪制在CAD軟件中，可減少對(duì)外調(diào)查任務(wù)量，提升調(diào)查成果的準(zhǔn)確性。

2.3 在移民信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）數(shù)據(jù)查詢模塊。構(gòu)建移民信息系統(tǒng)能夠處理和查詢相關(guān)信息，其中包含移民區(qū)域內(nèi)的土地類型、淹沒區(qū)、調(diào)查數(shù)據(jù)、設(shè)施影響等內(nèi)容。利用ArcGIS數(shù)據(jù)庫(kù)，可將移民數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)充分結(jié)合，有效發(fā)揮移民系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理能力。借助查詢功能可以獲取淹沒實(shí)物數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)用地和房屋數(shù)據(jù)，全面查詢數(shù)據(jù)明細(xì)。例如，若某戶主房屋或用地（包含魚塘、旱地、水田等）被淹沒，工作人員可在查詢窗口輸入淹沒對(duì)象的具體指標(biāo)，開展查詢工作。此外，空間分析過程可以分析環(huán)境容量、完成土地分類、計(jì)算安置人口，為居民點(diǎn)和安置點(diǎn)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供支持，提升移民規(guī)劃安置的效率，突出規(guī)劃成果的直觀性。借助ArcGIS技術(shù)能夠科學(xué)分析特定區(qū)域中移民可使用土地資源、待安置的移民量，進(jìn)而定位可供安置的區(qū)域位置，制訂水利水電工程移民安置計(jì)劃。此外，移民信息系統(tǒng)可以借助圖形查詢的功能，實(shí)現(xiàn)表達(dá)式、專題屬性、單一主體查詢工作。通過在查詢窗口輸入條件語(yǔ)句，尋找相對(duì)應(yīng)的地圖對(duì)象，如輸水布置圖、樞紐設(shè)計(jì)圖、淹沒范圍圖等，系統(tǒng)地圖可以自主跳轉(zhuǎn)至目標(biāo)區(qū)域，并通過高亮顏色直觀顯示查詢位置。工作人員點(diǎn)擊該位置能夠獲取更加詳細(xì)的屬性數(shù)據(jù)，或者點(diǎn)擊圖斑得到對(duì)應(yīng)屬性值。

（2）移民設(shè)計(jì)分析模塊。移民分析設(shè)計(jì)能夠指導(dǎo)和規(guī)劃移民過程，進(jìn)而為現(xiàn)場(chǎng)提供可靠和真實(shí)的信息數(shù)據(jù)。其中，ArcGIS技術(shù)可以應(yīng)用于移民信息系統(tǒng)中，顯示系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程和狀態(tài)。依據(jù)ArcGIS技術(shù)的具體要求，針對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)多功能分析和整理，可提升信息分析和處理的質(zhì)量與效率。例如，分析安置區(qū)土地容量、水庫(kù)淹沒情況、安置人口規(guī)劃和計(jì)算等內(nèi)容。其中，水庫(kù)淹沒分析需要依據(jù)對(duì)象區(qū)域或高程，統(tǒng)計(jì)并分析該區(qū)域內(nèi)土地淹沒面積，同時(shí)按照土地的實(shí)際分類依次顯示具體內(nèi)容。安置區(qū)域的土地容量分析過程如下：在設(shè)計(jì)移民搬遷計(jì)劃時(shí)，科學(xué)設(shè)置移民安置規(guī)劃，明確安置手段和去向，為水利水電工程建設(shè)提供決策支持。移民管理信息系統(tǒng)的功能包含以下內(nèi)容：其一，管理標(biāo)準(zhǔn)圖件、數(shù)據(jù)、圖片。其二，評(píng)價(jià)功能。完成數(shù)據(jù)輸入、調(diào)查統(tǒng)計(jì)、分析輸出和匯總工作。例如，輸入影像視頻、航拍照片，錄入房屋、人口數(shù)據(jù)，分析并輸出關(guān)于移民工作的調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果。其三，分析階段。計(jì)算具體移民安置人口，借助ArcGIS技術(shù)得出安置人口計(jì)算表，輸出生活安置結(jié)果；分析環(huán)境容量和安置點(diǎn)，從而獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料和文件資料，實(shí)現(xiàn)信息保存、輸入、編輯；分析安置規(guī)劃決策，通過匯總調(diào)查結(jié)果和數(shù)據(jù)，明確移民安置規(guī)劃的具體投資、方案內(nèi)容，預(yù)測(cè)移民完成后的區(qū)域生活、生產(chǎn)水平，并針對(duì)設(shè)計(jì)變更和后續(xù)工程結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)揮評(píng)估和監(jiān)督管理功能，為移民主管部門提供跟蹤決策。

（3）空間分析模塊?？臻g分析是開展移民專業(yè)研究工作的核心，在該模塊中可以借助ArcGIS技術(shù)發(fā)揮空間分析功能，從而完成三維建模，得出對(duì)應(yīng)圖形，如目標(biāo)區(qū)域的淹沒范圍圖、斷面圖、坡向圖、坡度圖等內(nèi)容；又如在影像上規(guī)劃特定路線中的斷面信息、結(jié)合數(shù)字地面模型直觀顯示區(qū)域淹沒圖。

（4）三維分析模塊。借助ArcGIS技術(shù)能夠發(fā)揮三維顯示和分析功能，利用相關(guān)分析軟件使地形圖、水庫(kù)航拍、淹沒區(qū)域圖片轉(zhuǎn)變?yōu)镈EM影像，進(jìn)而模擬實(shí)際的三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)三維顯示、漫游、洪水淹沒、斷面分析等工作。以淹沒分析工作為例，可以依托ArcGIS技術(shù)進(jìn)行空間分析，借助地面高程模型、不同高程位置構(gòu)建淹沒模型圖，直觀展示多種水位淹沒情況，科學(xué)對(duì)比水位淹沒狀態(tài)的差異性。同時(shí)，可以結(jié)合設(shè)計(jì)模型、區(qū)域地形地貌構(gòu)建三維模型，實(shí)現(xiàn)移民安置點(diǎn)的可視化設(shè)計(jì)和展示。

（5）地圖控制模塊。借助地圖能夠結(jié)合真實(shí)的移民信息進(jìn)行決策指導(dǎo)，避免水利水電施工階段存在搶建問題。依托ArcGIS技術(shù)的地圖控制單元能夠獨(dú)立使用，或者向其他區(qū)域拓展，形成復(fù)雜的信息控制系統(tǒng)。移民信息處理系統(tǒng)中包含mxd文件、柵格數(shù)據(jù)、shapefile圖片式文件、layer文件等資料，系統(tǒng)可以輸入并處理上述文件。結(jié)合ArcGIS技術(shù)完成的地圖操作內(nèi)容包含三維模型分析、地圖量算、地圖直觀顯示。例如，借助地圖瀏覽、加載功能，完成圖片縮小、放大、全屏操作[5]。

3 結(jié)論

當(dāng)前，ArcGIS技術(shù)能夠向三維建模、空間數(shù)據(jù)分析、二次開發(fā)領(lǐng)域拓展，因此今后可以借助ArcGIS信息系統(tǒng)，構(gòu)建相對(duì)獨(dú)立的移民信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息分析、查詢、建模的統(tǒng)一化和一體化，為水利水電工程移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)中實(shí)際調(diào)查、設(shè)計(jì)規(guī)劃、區(qū)間劃分、系統(tǒng)構(gòu)建、評(píng)價(jià)工作提供經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持。