本期期刊速读内容来自《铁路节能环保与安全卫生》杂志2018年第8卷第1期文章《基于奥维互动地图和ArcGIS的铁路环水保现场调查技术方法研究》,作者李海蓉。
李海蓉(1988—),女,甘肃人,工程师,2014年毕业于中国矿业大学(北京),环境科学,理学硕士。
摘要:
铁路项目线路长、地形地貌复杂,铁路环评现场调查点类型多、数量大,如何在内业制定完善的现场调查方案,在外业快速准确无误的找到调查目标点,是值得研究的内容,进而提高工作效率和外业调查质量,压缩外业调查时间,节省人力及经济成本。
本文以商丘至合肥至杭州客运专线为例,利用AcrGIS强大的空间分析、数据转换功能和奥维互动地图免费影像地图及实时定位导航功能,研究提出了一套完整的铁路环水保现场快速调查方法,可推广应用于类似交通项目环水保现场调查及环境影响影响评价中,提高工作效率及评价质量。
1 概述
铁路建设一方面对国民经济和社会发展起到巨大推进作用,另一方面,铁路建设对沿线地区生态环境也可能造成严重且长久的影响。目前,社会对建设项目的环境影响评价要求越来越严,铁路环评项目的现场调查显得尤为重要。然而铁路线路长,调查内容和调查点多,如何提高调查工作效率是值得研究的问题。
奥维互动地图是由北京元生华网公司开发的基于Google API 与Sogou API的跨平台地图浏览器,可安装在手机移动终端上,直接调用Google地图、Google卫星图、Google卫星混合图等免费地图,集成了各种免费影像数据、地图及地形数据,可导入导出谷歌KMZ文件并具有定位导航功能。
地理信息系统软件ArcGIS能有效管理各种地理空间数据,目前可以在相关网站免费下载全国众多地理空间数据(全国行政区划图、河流水系、DEM高程数据、植被类型分布数据、地貌类型分布图等),通过地理信息系统软件能快速共享已有数据资源至某铁路项目,进而整体大尺度了解铁路沿线地貌类型、水系、土地利用等相关信息。
本文以商丘至合肥至杭州客运专线为例,有效利用地理信息系统软件(ArcGIS)完成铁路环评水保外业调查方案及调查计划,将铁路线位、设计里程、车站、环境敏感区、取弃土场、大临工程等数据导入到手机移动终端奥维互动地图,利用奥维互动地图高分辨率影像、地图及定位导航功能在外业中快速准确无误地找到调查目标点,并直观地精准判断调查点与拟建铁路的位置关系,调查点周围环境现状,最终研究形成一套快速高质量完成铁路项目环水保现场调查方法。
2 Arcgis 数据转化方法研究
2.1 CAD转KMZ方法流程
环水保现场调查分内业工作和外业工作,内业制定调查方案及调查计划,根据调查方案完成外业调查工作。
首先收集线路平面、取土场、弃土(渣)场、大临工程、环境敏感区等CAD格式矢量图,并了解各矢量图所采取的投影类型和坐标系统,通过ArcGIS软件数据转换功能能转换为地理信息系统矢量格式,以便转换为谷歌KMZ文件及叠加免费矢量数据,如全国行政区划图、河流水系等,了解铁路线位穿越的行政区划、沿线的地貌类型、主要植被类型、主要土地利用现状、主要河流水系分布情况,对项目有一个整体的认识和把握。具体流程如图1。
图1 方法流程图
2.2 数据转换
数据转换包括:一是线路平面、取土场、弃土(渣)场、大临工程、环境敏感区等CAD格式矢量图转换为shapefile格式,二是shapefile格式转换为谷歌KMZ文件。
CAD格式矢量图转换利用ArcGIS的ArcToolbox工具的To Shapefile工具,在Arccatalog工具中定义文件投影和坐标系统。
shapefile格式转换为谷歌KMZ文件利用ArcGIS的ArcToolbox工具的To KML工具。
(1)线位转换为ArcGIS格式shapefile
线路平面图线路中线为多条线段,转化过程中数据冗余较多且后期转为KMZ文件时数据量太大导致无法正常显示,建议重新沿线路左线进行描线,尽可能减少线段数量,将描的新线按正确的投影类型和坐标系统转换为线位Shapefile格式,在ArcGIS中依据重大桥梁、隧道起终点分割线位,并在属性表中输入相应桥隧名称。
(2)取弃土场、噪声敏感点等点状坐标转换为shapefile格式
首先通过线路平面图查阅取弃土场、噪声敏感点等点状坐标,并存到EXCEL文件,在ArcGIS软件的AD XY Data工具将坐标增加到ArcMap环境中(见图2),并转成成shepefile格式,文件投影坐标系统可以直接引入线位数据的投影坐标系统(见图3)。
图2 点状数据转换方式窗口
图3 点状数据转换成果
2.3 线位叠加生态要素
目前,通过收集,已有全国行政区划图、全国水系图、全国县级以上城市分布图、全国地貌类型图、全国植被类型图、全国土壤图、全国土壤类型图、全国土地利用现状图。
将以上生态要素图层和线位图层在ArcGIS软件中叠加,了解铁路线位穿越的行政区划,沿线的地貌类型,主要植被类型,主要土地利用现状,主要河流水系及生态敏感区分布情况(见图4)。
图4 线位叠加自然景观图、地貌图
2.4 坐标矫正
由于受谷歌公司限制及坐标系统原因,Shapefile格式线位等矢量数据直接通过ArcGIS转换为KML并插入oogle Earth后有偏差,可通过以下方法消除偏差,提高定位及导航精度。
矫正坐标步骤为:首先按实际坐标转换为KML,并插入到谷歌地图和奥维地图中,并依据相关工具测算出E、N相应差值,商合杭铁路E差值为-116,N差值为-4;其次利用ArcGIS投影坐标属性中将相应差值进行消除,False_Easting值为500000-114=499884,False_Northing值为-4;最后将坐标调整后的线位等矢量数据依次转换为KML数据(见图5)。
图5 坐标矫正步骤
2.5 线位、敏感点数据转为谷歌KML数据
将已转成的线位、敏感点shapefile数据直接利用ArcGIS的ArcToolbox工具直接转换为KML数据。导入到手机移动终端的奥维互动地图中,线状的KMZ以轨迹形式显示,点状KMZ文件以标签形式显示(在地图中可显示具体名称如里程、车站名称等),面状KMZ文件以图形形式显示。
2.6 完成现场调查
按照确定的外业调查的重点区段及点位,借助插入线位和调查点的谷歌地图快速完成环评现场调查,调查点信息可以直接标注在Google earth中,方便在内业工作时进一步落实具体地点、查询和资料整理工作。
3 结果分析
4 结语
由于铁路线路长、调查点较多,另外涉及的敏感区区域较大、无铁路实体,且环评周期较短,很难逐个到现场调查,故需借助地理信息系统事先了解工程内容及调查目标,直观显示环水保关注的要点,借助谷歌地图遥感影像和道路信息快速找到调查点和路线,缩短调查时间提高工作效率,按时完成环水保外业调查。在移动导航的基础上,可以进一步的发展与互动地图应用领域的结合,应用于环水保“可视化”汇报及环境敏感区数据库的建立。
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