鴨綠江流域地理信息檔案構(gòu)建及應(yīng)用分析

(丹東市鴨綠江防洪護(hù)岸工程建設(shè)管理局，遼寧 丹東 118000)

中國河流眾多，僅流域面積超過1000km2的河流就超過1500條，這些河流為地區(qū)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、居民生活提供了大量的水資源。但由于流域內(nèi)工廠污水的肆意排放，導(dǎo)致當(dāng)前中國一半以上的河流受到嚴(yán)重污染，每年的治污費(fèi)用高達(dá)上千億元。如何降低流域污染損失已成為多地政府面臨的重大經(jīng)濟(jì)問題。而建立河流地理信息檔案則是這一切工作的基礎(chǔ)[1]。

1 流域概況

鴨綠江全長795km，流域面積6.19萬km2，年徑流量327.60億m3。其中鴨綠江丹東段是國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)，區(qū)內(nèi)有東北地區(qū)最大的海上通道—丹東港。鴨綠江是公認(rèn)的“東北亞生態(tài)環(huán)境平衡者”，但隨著近年來流域內(nèi)人類活動(dòng)的不斷增加，導(dǎo)致其水質(zhì)情況不容樂觀。有關(guān)學(xué)者對鴨綠江丹東段水質(zhì)進(jìn)行研究，雖然其符合中國地表水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，但化學(xué)需氧量數(shù)值依然偏高。若不加強(qiáng)排污管理，必然影響風(fēng)景區(qū)及港口建設(shè)。

2 GIS技術(shù)簡介

GIS全稱為地理信息系統(tǒng)，是一門新興的空間信息分析技術(shù)，在資源和環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮著技術(shù)先導(dǎo)作用。GIS主要由數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)管理、結(jié)果輸出三部分組成。GIS技術(shù)可以有效管理各種資源環(huán)境信息，并對其進(jìn)行快速、重復(fù)的分析測試，也可以將數(shù)據(jù)收集、空間分析、決策過程有效整合，顯著提高管理的科學(xué)度、精確度。

目前，GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、土地資源、生態(tài)環(huán)境、災(zāi)害預(yù)警等方面有著廣泛應(yīng)用。在河流地理信息檔案構(gòu)建中，可對洪水災(zāi)害原因進(jìn)行分析，動(dòng)態(tài)監(jiān)測災(zāi)情，并進(jìn)行災(zāi)情評估。在河流污染治理中，可有效監(jiān)控污染源，并制定相應(yīng)的緊急應(yīng)對預(yù)案，有效降低損失。

3 鴨綠江流域地理信息檔案的構(gòu)建

鴨綠江(丹東段)流域地理信息檔案的構(gòu)建是以GIS技術(shù)為開發(fā)平臺，面向管理和決策層的可視化信息系統(tǒng)。主要目標(biāo)包括全面收集鴨綠江(丹東段)流域的監(jiān)測點(diǎn)位置、水源地、自然保護(hù)區(qū)、居民區(qū)、交通系統(tǒng)等資料，建立鴨綠江(丹東段)流域紙質(zhì)和電子檔案。

3.1 構(gòu)建地理信息檔案的框架分析

3.1.1 優(yōu)化鴨綠江流域檔案信息管理

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前檔案管理的各步驟已趨向于數(shù)字化，常用技術(shù)包括遙感、GPS、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)多媒體網(wǎng)絡(luò)等。優(yōu)化鴨綠江流域檔案信息管理旨在提高相關(guān)部門對復(fù)雜空間的的分析能力，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。

3.1.2 建立突發(fā)性災(zāi)害應(yīng)急管理體系

污染問題是當(dāng)前各大河流面臨的主要威脅，鴨綠江一旦被污染，會(huì)迅速降低沿河流域價(jià)值。傳統(tǒng)監(jiān)測手段主要依靠環(huán)保局下設(shè)的監(jiān)測站點(diǎn)，主要監(jiān)測對象為城市區(qū)域，一旦出現(xiàn)污染問題，較難精確判斷事故點(diǎn)。地理信息檔案可為環(huán)保部門提供必要的相關(guān)空間信息和屬性信息，提供關(guān)鍵點(diǎn)的詳細(xì)地圖[2]。

3.2 信息檔案系統(tǒng)的構(gòu)建

鴨綠江流域地理信息系統(tǒng)將河流屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化管理，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)(運(yùn)行流程如圖1所示)。

圖1 電子信息檔案系統(tǒng)工作流程

3.2.1 數(shù)據(jù)采集

為完成該項(xiàng)目信息系統(tǒng)檔案數(shù)據(jù)采集工作，相關(guān)部門組織四隊(duì)技術(shù)人員攜帶GPS定位儀、照相器材等設(shè)備沿著鴨綠江丹東段兩岸進(jìn)行實(shí)地勘測，收集以下信息：河道及沿岸自然地貌特征；河道水環(huán)境信息(匯流、取水、排水位置和特征)；水利工程位置及規(guī)模；區(qū)域行政劃分及交通情況。

3.2.2 數(shù)據(jù)庫的建立

在GIS中，首先需要對收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分層，重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)：數(shù)據(jù)要有相同的屬性信息；數(shù)據(jù)的比例尺一致，且有相同的使用目的及方式；不同部門的數(shù)據(jù)應(yīng)放入不同的層。鴨綠江數(shù)據(jù)主要分為：地形地貌、居民區(qū)、交通線、水系、其他等五類。

建立數(shù)據(jù)庫需要利用設(shè)備將圖形信息數(shù)據(jù)化，即轉(zhuǎn)化為一定結(jié)構(gòu)的數(shù)字化圖形。其基本步驟如下：?地圖掃描。將地圖掃描到計(jì)算機(jī)，保證其變形較小。?利用ArcMap軟件將其數(shù)字化。?圖形配準(zhǔn)。本項(xiàng)目采用TIC點(diǎn)配準(zhǔn)，首先確定標(biāo)志性物體點(diǎn)，以此展開確定其他位置坐標(biāo)。多幅數(shù)據(jù)也可通過公共TIC點(diǎn)進(jìn)行拼接，其誤差要求不大于3%。?矢量化。質(zhì)量好的圖像可采用自動(dòng)跟蹤手段，其他的采用人工跟蹤，可最大化節(jié)約時(shí)間[3]。

3.2.3 功能模塊建立

鴨綠江地理信息檔案系統(tǒng)主要針對河道兩岸及水環(huán)境變化情況，主要功能包括：信息查詢、信息管理、水環(huán)境管理、水質(zhì)監(jiān)測四大模塊，如圖2所示。

圖2 鴨綠江地理信息檔案系統(tǒng)功能組成

a.信息查詢功能模塊。該模塊包含的查詢工程類型包括：排水口、采砂點(diǎn)、垃圾堆放點(diǎn)等；線工程有主河道、分支河道、防護(hù)林等，如圖3所示[4]。終端每次可以同時(shí)查詢一個(gè)或多個(gè)工程信息，根據(jù)終端級別(省級、市級、縣級)不同，其查詢的范圍也不同。該系統(tǒng)可提供柱狀、餅狀、線狀等多種統(tǒng)計(jì)圖，用戶可根據(jù)自身需求查看。

圖3 查詢模塊內(nèi)的點(diǎn)和線工程

b.信息管理功能模塊。地理信息檔案的信息管理包含兩項(xiàng)功能：瀏覽編輯和圖表自動(dòng)生成。用戶瀏覽時(shí)可對各類點(diǎn)工程和線工程進(jìn)行查看，也可實(shí)時(shí)對工程的變化進(jìn)行編輯，例如：新增或取締的排污口或采砂點(diǎn)等。系統(tǒng)可以根據(jù)水環(huán)境信息自動(dòng)生成圖表，實(shí)時(shí)存到電子檔案之中。用戶可以根據(jù)時(shí)間來進(jìn)行查找[5]。

c.水質(zhì)監(jiān)測模塊。該項(xiàng)目GIS系統(tǒng)中的水質(zhì)監(jiān)測內(nèi)容包含：監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)位置、水質(zhì)檢測信息收集、水質(zhì)保護(hù)緊急應(yīng)對等，這些數(shù)據(jù)會(huì)在設(shè)置的周期內(nèi)自動(dòng)更新和存儲，若出現(xiàn)水質(zhì)問題會(huì)提醒用戶，并提供一些應(yīng)對措施。

4 地理信息檔案的應(yīng)用

通過應(yīng)用GIS技術(shù)來建立鴨綠江地理信息檔案，可快速應(yīng)對緊急污染事故。由于丹東港來往貨輪很多，發(fā)生船體碰撞的幾率較大，而原油泄漏對水體污染威脅最大，在此對這種事故進(jìn)行模擬分析。

事故發(fā)生后，應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)：首先調(diào)查組第一時(shí)間趕往現(xiàn)場，利用GPS設(shè)備定位事故點(diǎn)并上傳到GIS系統(tǒng)；然后技術(shù)人員將位置點(diǎn)在電子地圖中標(biāo)識，輸入泄漏量，之后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)流域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)(河水流速、風(fēng)速、水位等)自動(dòng)計(jì)算出污染體的影響范圍，以此為依據(jù)可提前對這些區(qū)域采取應(yīng)對措施[6]。

5 結(jié) 語

鴨綠江(丹東段)流域，通過應(yīng)用GIS技術(shù)建立地理信息系統(tǒng)，顯著提高了流域管理的自動(dòng)化和信息化程度，使管理部門第一時(shí)間了解到流域情況，為更好地管理和開發(fā)河道提供了海量真實(shí)數(shù)據(jù)，而且大大減輕了測量人員工作量，是數(shù)字化河道管理的典范。

[1] 張繡.鴨綠江流域地理信息系統(tǒng)研究[D].沈陽航空工業(yè)學(xué)院，2007(12).

[2] 梅樹紅，何琪.大數(shù)據(jù)時(shí)代測繪地理信息檔案資源的建設(shè)與應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2016(5)：46-49.

[3] 李黎，黃雁，沈萍，等.測繪地理信息數(shù)字檔案盒技術(shù)探討和實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息，2015(2)：41-45.

[4] 朱俊崎.淺談測繪地理信息檔案在地理國情監(jiān)測中的作用[J].南方國土資源，2013(7)：25-28.

[5] 陳仲.航道地理信息數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與研究[D].重慶交通大學(xué)，2009(4).

[6] 曹雪峰.地圖檔案信息化建設(shè)研究[D].黑龍江大學(xué)，2015(4).