論水工環(huán)系列圖編制

論水工環(huán)系列圖編制

摘要：追蹤全球環(huán)境變化，解決跨界水工環(huán)的大區(qū)域問題、尋找大的系統(tǒng)規(guī)律與特征，開展洲際與跨界水工環(huán)小比例尺編圖是較好的手段，國家或大的經(jīng)濟(jì)區(qū)（帶）在研究地下水資源和地質(zhì)環(huán)境與人類工程活動和諧發(fā)展也同樣如此。為了將水工環(huán)相互交融的四維信息簡捷明了地服務(wù)于讀者，從多層次、多目標(biāo)、多因素特點(diǎn)出發(fā)，劃分了水工環(huán)圖件的類別，并對有關(guān)圖件主題與內(nèi)容形式分析，對小比例尺圖件編制方法進(jìn)行了探索，對于提升重大地質(zhì)調(diào)查成果的集成表現(xiàn)形式，更好地滿足社會的需求具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：水工環(huán);圖件類別;編制方法

CartographyofHydrological-Engineering-EnvironmentalGeologyMaps

DONGHua,ZHANGFa-wang,CHENGYan-pEi,GAOYun

(TheInstituteofHydrogeologyandEnvironmentalGeology,CAGS,Shijiazhuang050061,China)

Abstract:It′sagoodmeanstotraceglobalenvironmentalchange,addresscross-borderregionalhydrological-engineering-environmentalgeologyissuesandfindrulesandcharacteristicsoflargesystemsbyintercontinentalandcross-bordermappingwithsmallscales.Thestudyofgroundwaterresource,geologicalenvironmentandtheharmoniousdevelopmentofhumanactivitiesforonenationormajoreconomicareas(zones)isalsothetruth.Inordertoprovidethestraightforwardhydrological-engineering-environmentalgeologyinformationwith4-Dtothereaders,theclassification,maincontentsofhydrological-engineering-environmentalgeologymapshavebeenelaboratedinthispaperbasedonthemulti-level,multi-objective,multi-factorcharacteristicsofthemaps,whichisofgreatsignificanceinenhancingtheintegrationofmajorgeologicalsurveyformstobettermeettheneedsofthecommunity.

Keywords:hydrological-engineering-environmentalgeology；mapclassifications;cartography

水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)（簡稱：水工環(huán)）系列圖件，是該領(lǐng)域研究成果的重要表現(xiàn)形式，其服務(wù)領(lǐng)域十分廣泛，是一個龐大的多目標(biāo)、多層次、多因素疊置的多維研究體系。高俊院士把地圖定義為：地圖是用符號表示的地面的概化了的圖形，它必須經(jīng)過數(shù)學(xué)變換來建立在平面上。地圖作為人們認(rèn)識和研究客觀存在的結(jié)果，可以反映各種自然、社會現(xiàn)象的空間分布，也當(dāng)作人們認(rèn)識和研究客觀存在的工具，去獲得新知識［1］。地圖不僅是地學(xué)、生物和環(huán)境科學(xué)等區(qū)域性學(xué)科調(diào)查研究的成果的重要表現(xiàn)形式，而且是各學(xué)科、各部門總結(jié)規(guī)律、分析評價、預(yù)測預(yù)報、區(qū)劃規(guī)劃和決策管理的重要手段［2］。地圖表達(dá)的時空跨度大，既有全球性、區(qū)域性和局部性層次區(qū)別，也有古地史與現(xiàn)代時域上的差異；從服務(wù)對象上又可分為科普性、管理與規(guī)劃性和應(yīng)用性；圖件有大、中、小比例尺的區(qū)分，其表現(xiàn)形式上，既有紙介質(zhì)的平面圖、剖面圖、統(tǒng)計圖，又有電子數(shù)字圖、可視化圖等種類繁多。由于水工環(huán)圖件種類繁雜，服務(wù)層次有別、對象不同，編圖內(nèi)容和表現(xiàn)形式也不同。地圖學(xué)專家廖克指出：地圖學(xué)是一門技術(shù)性較強(qiáng)的學(xué)科，容易忽視理論的研究與探索。地圖學(xué)的理論與方法往往來源于地圖編制實(shí)踐，但必須從大量的地圖編制實(shí)踐中，將所積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過系統(tǒng)總結(jié)和概括提煉，形成一定的原則和規(guī)則，又用其指導(dǎo)地圖編制實(shí)踐［3］。因此，有必要探討水工環(huán)圖件的類別劃分、編圖主題與內(nèi)容，圖層要素的邏輯關(guān)系，文字報告與附圖、插圖以及圖件與說明書的匹配關(guān)系。闡述大區(qū)域、大尺度與大系統(tǒng)小比例尺水工環(huán)系列圖的編制的意義，提升重大地質(zhì)調(diào)查成果的集成表現(xiàn)形式，對于國家的宏觀決策、不同行業(yè)的需求和促進(jìn)學(xué)科發(fā)展是十分必要。

1水工環(huán)圖件的類別劃分

按地圖內(nèi)容可分為普通地圖和專題地圖兩大類，前者又分為地形圖和普通地理圖。后者分為自然地圖和社會經(jīng)濟(jì)地圖（人文地圖），必要時還可分出介于上述二者之間的環(huán)境地圖。環(huán)境地圖包括環(huán)境污染與環(huán)境保護(hù)、自然災(zāi)害、疾病與醫(yī)療地理等部門專題地圖。水工環(huán)圖件在地圖大類中屬于專題地圖。由于水工環(huán)工作在社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展與環(huán)境的和諧關(guān)系中非常重要，隨著水工環(huán)研究工作的不斷深入，各學(xué)科間交叉滲透，對水工環(huán)圖件用途和內(nèi)容提出多方面要求，成果圖件名目在增多，水平要求更高，服務(wù)的領(lǐng)域也在擴(kuò)展，長期以來，缺乏系統(tǒng)分類，編者感到迷茫與困惑，用圖者來至于不同方面存在認(rèn)知上的差異。因而，圖件類別的劃分對編圖選題與應(yīng)用效果都會有幫助。

1.1分類原則

水工環(huán)圖件的科學(xué)性，是以圖形表征水工環(huán)學(xué)科內(nèi)涵與外延，學(xué)科間的交叉滲透，創(chuàng)新與發(fā)展；其實(shí)用性主要是針對用戶的需求而言，按服務(wù)對象，讀者層次給予區(qū)別，提出下列分類原則。

①科學(xué)性與實(shí)用性目標(biāo)明確的原則。

②基礎(chǔ)性與專題性有別的原則。

③用途與內(nèi)容一致系統(tǒng)分明的原則。

④圖面層次有序邏輯性強(qiáng)的原則。

1.2水工環(huán)圖件的類別劃分

面對大量的水工環(huán)圖件，按照上述分類原則、編圖內(nèi)容和服務(wù)性質(zhì)與層次，做出如下5種分類。

①基礎(chǔ)性圖件。是以傳統(tǒng)地學(xué)為基礎(chǔ)，編制的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)基本內(nèi)容為主的圖件，闡述各自主題條件類型，分布規(guī)律及主要特征，包括：巖相古地理圖、第四紀(jì)地質(zhì)地貌圖、巖土體類型圖、可溶巖類型圖、水文地質(zhì)圖、工程地質(zhì)圖、環(huán)境地質(zhì)圖、巖溶環(huán)境地質(zhì)圖［4-7］…等。

②專題性圖件。是強(qiáng)調(diào)突出與深入地反映某種或多種要素和現(xiàn)象，以專門性水工環(huán)研究為出發(fā)點(diǎn)，體現(xiàn)水工環(huán)調(diào)查評價結(jié)果為主，選題具有一定的獨(dú)立性，更注重于資源與功能的針對性，在應(yīng)用方面更側(cè)重于工程開發(fā)、建設(shè)與區(qū)劃的專項(xiàng)論證，具有一定參考價值，主要有：地下水資源圖、地下水富水程度圖、水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)圖、地下水供水適宜性圖、地下水等水位線及埋深分區(qū)圖、地下水開發(fā)利用程度圖、地下水潛力圖、地下水應(yīng)急供水水源地、土壤包氣帶埋深分區(qū)圖、地下含水系統(tǒng)調(diào)蓄能力圖、地下水水質(zhì)評價圖、水文地球化學(xué)圖、地下水化學(xué)類型圖、地?zé)豳Y源圖、熱礦水分布圖，工程地質(zhì)分區(qū)圖，巖土體結(jié)構(gòu)圖、地下空間資源開發(fā)及保護(hù)圖、建筑地基地質(zhì)環(huán)境適宜性圖、建材資源圖、特殊類土分布圖、礦山環(huán)境地質(zhì)圖，地質(zhì)旅游景觀資源圖［4-8］…等。

中國③特殊性（問題）圖件。是指與人類工程活動有關(guān)的環(huán)境地質(zhì)負(fù)面效應(yīng)的圖件,具有警示作用，具體反映地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題等的分布、成因、發(fā)育發(fā)生規(guī)律及其評價，預(yù)警與防治措施等方面的內(nèi)容。主要包括：地下水誘發(fā)危害圖、土壤與地下水污染圖、土地荒漠化圖、土壤鹽漬化圖、地下咸水分布圖、原生特殊化學(xué)元素（氟、碘、鐵錳、砷、酚、氰、鉻、亞硝酸鹽、氡等）分布圖，地質(zhì)災(zāi)害（崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、海水入侵等）易發(fā)性分區(qū)圖、地質(zhì)災(zāi)害分布圖［7］…等。

④資源與環(huán)境安全保障性圖件。評估反映地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣、資源數(shù)量多少，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障程度，為國土規(guī)劃與整治、生態(tài)建設(shè)、功能區(qū)劃、區(qū)位經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能定位提供決策依據(jù)。包括：地下水保障程度圖、地下水合理開發(fā)利用圖、地下水防污性能圖、地下水供水安全保障圖、地質(zhì)災(zāi)害危險性圖、地質(zhì)災(zāi)害評估圖、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報圖、土地利用地質(zhì)環(huán)境風(fēng)險預(yù)測圖、地質(zhì)旅游景觀資源開發(fā)與保護(hù)圖、地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃圖…等。

⑤政府宏觀決策性圖。是為國家和各級政府及行業(yè)部門服務(wù)的圖件,大致包括：國土規(guī)劃與地質(zhì)環(huán)境和諧建議圖、地下水合理開發(fā)利用與保護(hù)建議圖、資源開發(fā)利用與環(huán)境恢復(fù)建議圖、經(jīng)濟(jì)區(qū)（帶）與地質(zhì)環(huán)境功能和諧建議圖、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與地質(zhì)環(huán)境管理建議圖、環(huán)境地質(zhì)遠(yuǎn)景工作建議圖、水工環(huán)（階段）工作部署圖［11］…等。2編圖主題與內(nèi)容及圖層要素的關(guān)系

根據(jù)上述水工環(huán)圖件的類別，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)性圖件編圖主題明確，表示內(nèi)容及方法規(guī)范；而專題性、特殊性圖件選題存在多元化問題，應(yīng)該以問題為導(dǎo)向，需求為目標(biāo)，表達(dá)內(nèi)容廣泛形式多樣；資源與環(huán)境安全保障性圖和政府宏觀決策性圖，是在專題性圖件基礎(chǔ)上，經(jīng)過對問題的歸納分析綜合概括，提升到為更高層次服務(wù)為目的，要具有前瞻性。針對專題性、特殊性圖件及其編圖主題與內(nèi)容及圖層要素的關(guān)系，作出以下分析與探討，以便提高用圖效果。2.1選題方法

水工環(huán)系列圖的選題應(yīng)本著問題為導(dǎo)向，目的優(yōu)先，服務(wù)對象層次有別，即：找準(zhǔn)問題、科學(xué)評價、用戶對口、警示未來、保障持續(xù)為選題原則。編制水工環(huán)系列圖是一個復(fù)雜的系統(tǒng),它包容了不同內(nèi)容、不同功能、不同設(shè)計階段、不同部門所需要的水工環(huán)資料、評價結(jié)論和決策建議圖件,其數(shù)量多少和選擇的圖件種類完全取決于實(shí)際需要,原則上以能回答和解決規(guī)劃和設(shè)計方面提出的問題為準(zhǔn)。其編圖選題內(nèi)容也不盡一致，有圍繞全球水循環(huán)與地下水形成與演化為目的，研究水-巖相互作用、水文地球化學(xué)特征、地下水環(huán)境演化…等；有圍繞地下水資源及其開發(fā)利用與保護(hù)為目的，研究地下水合理開發(fā)利用、地下水防污性能、人類活動對地下水的污染、地下水誘發(fā)危害…等；還有圍繞國家和地方各類工程建設(shè)，開展巖土工程地質(zhì)適宜性評價，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價，地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報…等。

2.2編圖主題與內(nèi)容

水工環(huán)系列圖是由系統(tǒng)的專業(yè)數(shù)據(jù)資料，通過水工環(huán)專業(yè)內(nèi)容與測繪信息、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換與連接，基于各類空間數(shù)據(jù)的地圖編輯，來豐富其內(nèi)涵與外延，拓展系統(tǒng)功能和圖面表現(xiàn)形式，反映出資料數(shù)據(jù)化，平臺多元化，形式多樣化，從中提取命題所涵蓋的各層次的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)主題突出，內(nèi)容鮮明的圖件，才會有所創(chuàng)新。例如:地下水環(huán)境系列圖，大致可以歸納為:地下水的環(huán)境優(yōu)劣、質(zhì)量的好壞與利用適宜程度評價,地下水環(huán)境與人類活動相互作用引發(fā)的負(fù)面效應(yīng),地下水環(huán)境時空演變等綜合研究結(jié)論。不同編圖主題目標(biāo)可以編制出不同內(nèi)容、尺度和形式的地下水環(huán)境圖件，往往出現(xiàn)主題與內(nèi)容不符，容易混淆不清，僅就一下幾種圖作出簡要提示，如：地下水化學(xué)環(huán)境圖，是在不同的水文地球化學(xué)作用條件下，所形成的水化學(xué)類型及其水中化學(xué)組分總量空間分布特征和規(guī)律；地下水水質(zhì)圖，是以《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》或《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》評價出地下水質(zhì)量級別，衡量水的質(zhì)量優(yōu)劣；地下水污染圖，是水質(zhì)現(xiàn)狀與背景值比較，評價地下水遭受污染的程度，與地下水水質(zhì)圖概念是有嚴(yán)格區(qū)別的。地下水防污性能（脆弱性）圖，所強(qiáng)調(diào)的應(yīng)該是淺表層巖性的阻隔污染物質(zhì)進(jìn)入含水層的能力，還有地下水的自凈能力為主要內(nèi)容；地下水供水質(zhì)量適宜性圖，則是參照我國不同供水目的所對應(yīng)對的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從適宜性與安全性及利用方式作出評價。

2.3圖面形式與圖層要素的關(guān)系

水工環(huán)專題圖件必須在明確主題及專題內(nèi)容的前提下，以專題內(nèi)容提取成圖信息，了解用圖者的需求，研究不同層次讀者對圖的理解和接受程度與視覺效果，經(jīng)過歸納整理轉(zhuǎn)化成圖形語言，設(shè)計圖例系統(tǒng)，確定圖層要素主次關(guān)系，圖層屬性與圖面表達(dá)形式在邏輯關(guān)系上要一致，并且有系統(tǒng)完整的數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)支撐，才能滿足不同層次用圖者的需求，圖面內(nèi)容既簡捷、易讀、易懂、感染力強(qiáng)，又有屬性明晰和數(shù)字內(nèi)涵豐富的數(shù)據(jù)庫支撐系統(tǒng)，更便于信息的提取，重組生成新的圖件，實(shí)現(xiàn)動態(tài)管理的效果。

3小比例尺水工環(huán)系列圖編制展望

3.1洲際與跨界水工環(huán)系列圖編制

李廷棟院士在歸納國際地質(zhì)編圖特點(diǎn)和發(fā)展趨勢時指出:一是由專業(yè)性圖件向?qū)嵱眯詧D件發(fā)展；二是由單一地質(zhì)類圖件向多學(xué)科系列圖件發(fā)展；三是由地區(qū)性、國家級圖件向洲際及全球性圖件發(fā)展［8］。

自20世紀(jì)90年代開始,隨著世界對全球變化所指的環(huán)境問題的日益關(guān)注，當(dāng)前生態(tài)環(huán)境的惡化也達(dá)到了前所未有的程度，土地荒漠化、生態(tài)環(huán)境惡化與災(zāi)害事件頻發(fā)的記錄，水資源嚴(yán)重短缺。亞洲存在許多重大地質(zhì)環(huán)境問題，急需開展洲際地質(zhì)環(huán)境問題研究，編制地質(zhì)環(huán)境系列圖件，如：周邊國家水資源開發(fā)造成咸海嚴(yán)重萎縮，中東為水而戰(zhàn)；水污染事件頻發(fā)，引起各國普遍關(guān)注，水、土污染導(dǎo)致生物多樣性的減少等不和諧現(xiàn)象，已經(jīng)構(gòu)成人類社會可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙，需要從地質(zhì)環(huán)境功能做出科學(xué)判斷；研究氣候變化對亞洲地下水資源及其環(huán)境影響；周邊國家人類工程活動礦業(yè)開發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題；跨界水資源開發(fā)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，需要作出戰(zhàn)略性對策研究。因此，探索水工環(huán)學(xué)科新的學(xué)科增長點(diǎn)和結(jié)合點(diǎn)，拓寬研究領(lǐng)域，編制多維的現(xiàn)代水工環(huán)系列圖,都存在跨界綜合編圖的問題。即：從地域上有全球、洲際、國際跨境流域、國家、地區(qū)、大流域、城市群到經(jīng)濟(jì)功能區(qū)…等的跨界；從構(gòu)造地貌，地質(zhì)結(jié)構(gòu)而言，又存在不同地層單元，乃至地下含水層的跨界；時間系列上又有地質(zhì)時期、古代、現(xiàn)代的跨界等。同時，還有學(xué)科之間跨界的橫斷科學(xué)。

跨邊界含水層作為全球地下水資源中的重要部分，自20世紀(jì)末提出以后，國際水文地質(zhì)界開始重視和研究［10］。國際跨邊界含水層資源管理計劃（ISARM）在執(zhí)行計劃的5年中，將跨界含水層的研究歸納為5個最值得關(guān)注的領(lǐng)域，包括自然科學(xué)—水文地質(zhì)學(xué)、法律、社會經(jīng)濟(jì)、制度和環(huán)境5個方面［3］。韓再生教授在跨界含水層研究中指出:自然科學(xué)—水文地質(zhì)學(xué)方面的研究內(nèi)容包括:跨界含水層的特征，水文地質(zhì)參數(shù)的空間分布和與地下水水力學(xué)相關(guān)的問題［10］。因此，相應(yīng)的跨界含水層編圖問題就值得研究，這類圖件主題明確，涉及領(lǐng)域與服務(wù)對象廣范，需要兼顧社會屬性，應(yīng)編制跨界含水層分布圖、跨界地下水資源圖，跨界水環(huán)境安全保障圖，跨界水資源開發(fā)利用建議圖等系列圖等［12］。

3.2展望水工環(huán)系列圖的編制

展望水工環(huán)系列圖的編制歸納為以下3個方面趨勢。

①水工環(huán)系列圖件不同于文字報告，是提升重大地質(zhì)調(diào)查成果集成的重要表現(xiàn)形式，簡捷明了，概括地反映水工環(huán)時空特征規(guī)律，是評價影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本問題狀況的重要依據(jù)，是制定國土總體規(guī)劃的必不可少的參考資料，開展洲際與跨界水工環(huán)系列圖編制,具有很好的現(xiàn)時和深遠(yuǎn)意義。②水工環(huán)系列圖件服務(wù)領(lǐng)域擴(kuò)展，表現(xiàn)形式多樣，隨著信息時代的迅猛發(fā)展，編圖信息多元化，為數(shù)字編圖開辟出新河，對于科學(xué)利用地質(zhì)資源、減輕和防治地質(zhì)災(zāi)害、保護(hù)環(huán)境、警示人們合理利用與保護(hù)資源,反演過去，科學(xué)預(yù)測未來，編圖研究領(lǐng)域與應(yīng)用服務(wù)前景非常廣闊。

③信息傳輸媒介不僅僅局限于平面二維紙介質(zhì)圖，基于計算機(jī)GIS系統(tǒng)，存儲的數(shù)據(jù)量大，信息查詢檢索、復(fù)雜的量算和空間分析、多為可視化、地圖制圖等更加精準(zhǔn)便捷。多維電子圖形圖像技術(shù)更顯示出更強(qiáng)的優(yōu)勢，動漫可視化發(fā)展趨勢明顯，吸引公眾科普意識的視覺。

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