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，國家或大的經濟區(qū)（帶）在研究地下水資源和地質環(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于讀者，從多層次、多目標、多因素特點出發(fā)，劃分了水工環(huán)圖件的類別，并對有關圖件主題與內容形式分析，對小比例尺圖件編制方法進行了探索，對于提升重大地質調查成果的集成表現(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、工程地質和環(huán)境地質（簡稱：水工環(huán)）系列圖件，是該領域研究成果的重要表現(xiàn)形式，其服務領域十分廣泛，是一個龐大的多目標、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，它必須經過數學變換來建立在平面上。地圖作為人們認識和研究客觀存在的結果，可以反映各種自然、社會現(xiàn)象的空間分布，也當作人們認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、生物和環(huán)境科學等區(qū)域性學科調查研究的成果的重要表現(xiàn)形式，而且是各學科、各部門總結規(guī)律、分析評價、預測預報、區(qū)劃規(guī)劃和決策管理的重要手段［2］。地圖表達的時空跨度大，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；從服務對象上又可分為科普性、管理與規(guī)劃性和應用性；圖件有大、中、小比例尺的區(qū)分，其表現(xiàn)形式上，既有紙介質的平面圖、剖面圖、統(tǒng)計圖，又有電子數字圖、可視化圖等種類繁多。由于水工環(huán)圖件種類繁雜，服務層次有別、對象不同，編圖內容和表現(xiàn)形式也不同。地圖學專家廖克指出：地圖學是一門技術性較強的學科，容易忽視理論的研究與探索。地圖學的理論與方法往往來源于地圖編制實踐，但必須從大量的地圖編制實踐中，將所積累的豐富經驗，經過系統(tǒng)總結和概括提煉，形成一定的原則和規(guī)則，又用其指導地圖編制實踐［3］。因此，有必要探討水工環(huán)圖件的類別劃分、編圖主題與內容，圖層要素的邏輯關系，文字報告與附圖、插圖以及圖件與說明書的匹配關系。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，提升重大地質調查成果的集成表現(xiàn)形式，對于國家的宏觀決策、不同行業(yè)的需求和促進學科發(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濟地圖（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、自然災害、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)工作在社會經濟持續(xù)發(fā)展與環(huán)境的和諧關系中非常重要，隨著水工環(huán)研究工作的不斷深入，各學科間交叉滲透，對水工環(huán)圖件用途和內容提出多方面要求，成果圖件名目在增多，水平要求更高，服務的領域也在擴展，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知上的差異。因而，圖件類別的劃分對編圖選題與應用效果都會有幫助。

1.1分類原則

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

①科學性與實用性目標明確的原則。

②基礎性與專題性有別的原則。

③用途與內容一致系統(tǒng)分明的原則。

④圖面層次有序邏輯性強的原則。

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、編圖內容和服務性質與層次，做出如下5種分類。

①基礎性圖件。是以傳統(tǒng)地學為基礎，編制的水文地質、工程地質與環(huán)境地質基本內容為主的圖件，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、第四紀地質地貌圖、巖土體類型圖、可溶巖類型圖、水文地質圖、工程地質圖、環(huán)境地質圖、巖溶環(huán)境地質圖［4-7］…等。

②專題性圖件。是強調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，體現(xiàn)水工環(huán)調查評價結果為主，選題具有一定的獨立性，更注重于資源與功能的針對性，在應用方面更側重于工程開發(fā)、建設與區(qū)劃的專項論證，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、水文地質參數分區(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)調蓄能力圖、地下水水質評價圖、水文地球化學圖、地下水化學類型圖、地熱資源圖、熱礦水分布圖，工程地質分區(qū)圖，巖土體結構圖、地下空間資源開發(fā)及保護圖、建筑地基地質環(huán)境適宜性圖、建材資源圖、特殊類土分布圖、礦山環(huán)境地質圖，地質旅游景觀資源圖［4-8］…等。

中國③特殊性（問題）圖件。是指與人類工程活動有關的環(huán)境地質負面效應的圖件,具有警示作用，具體反映地質災害、環(huán)境地質問題等的分布、成因、發(fā)育發(fā)生規(guī)律及其評價，預警與防治措施等方面的內容。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、原生特殊化學元素（氟、碘、鐵錳、砷、酚、氰、鉻、亞硝酸鹽、氡等）分布圖，地質災害（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、地質災害分布圖［7］…等。

④資源與環(huán)境安全保障性圖件。評估反映地質環(huán)境質量優(yōu)劣、資源數量多少，對經濟發(fā)展的保障程度，為國土規(guī)劃與整治、生態(tài)建設、功能區(qū)劃、區(qū)位經濟發(fā)展功能定位提供決策依據。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、地質災害危險性圖、地質災害評估圖、地質災害預測預報圖、土地利用地質環(huán)境風險預測圖、地質旅游景觀資源開發(fā)與保護圖、地質環(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)部門服務的圖件,大致包括：國土規(guī)劃與地質環(huán)境和諧建議圖、地下水合理開發(fā)利用與保護建議圖、資源開發(fā)利用與環(huán)境恢復建議圖、經濟區(qū)（帶）與地質環(huán)境功能和諧建議圖、社會經濟發(fā)展與地質環(huán)境管理建議圖、環(huán)境地質遠景工作建議圖、水工環(huán)（階段）工作部署圖［11］…等。2編圖主題與內容及圖層要素的關系

根據上述水工環(huán)圖件的類別，傳統(tǒng)的基礎性圖件編圖主題明確，表示內容及方法規(guī)范；而專題性、特殊性圖件選題存在多元化問題，應該以問題為導向，需求為目標，表達內容廣泛形式多樣；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上，經過對問題的歸納分析綜合概括，提升到為更高層次服務為目的，要具有前瞻性。針對專題性、特殊性圖件及其編圖主題與內容及圖層要素的關系，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)系列圖的選題應本著問題為導向，目的優(yōu)先，服務對象層次有別，即：找準問題、科學評價、用戶對口、警示未來、保障持續(xù)為選題原則。編制水工環(huán)系列圖是一個復雜的系統(tǒng),它包容了不同內容、不同功能、不同設計階段、不同部門所需要的水工環(huán)資料、評價結論和決策建議圖件,其數量多少和選擇的圖件種類完全取決于實際需要,原則上以能回答和解決規(guī)劃和設計方面提出的問題為準。其編圖選題內容也不盡一致，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，開展巖土工程地質適宜性評價，地質環(huán)境質量評價，地質環(huán)境監(jiān)測，地質災害預測預報…等。

2.2編圖主題與內容

水工環(huán)系列圖是由系統(tǒng)的專業(yè)數據資料，通過水工環(huán)專業(yè)內容與測繪信息、數據庫系統(tǒng)的轉換與連接，基于各類空間數據的地圖編輯，來豐富其內涵與外延，拓展系統(tǒng)功能和圖面表現(xiàn)形式，反映出資料數據化，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容，實現(xiàn)主題突出，內容鮮明的圖件，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)的負面效應,地下水環(huán)境時空演變等綜合研究結論。不同編圖主題目標可以編制出不同內容、尺度和形式的地下水環(huán)境圖件，往往出現(xiàn)主題與內容不符，容易混淆不清，僅就一下幾種圖作出簡要提示，如：地下水化學環(huán)境圖，是在不同的水文地球化學作用條件下，所形成的水化學類型及其水中化學組分總量空間分布特征和規(guī)律；地下水水質圖，是以《飲用水水質準則》或《生活飲用水衛(wèi)生標準》評價出地下水質量級別，衡量水的質量優(yōu)劣；地下水污染圖，是水質現(xiàn)狀與背景值比較，評價地下水遭受污染的程度，與地下水水質圖概念是有嚴格區(qū)別的。地下水防污性能（脆弱性）圖，所強調的應該是淺表層巖性的阻隔污染物質進入含水層的能力，還有地下水的自凈能力為主要內容；地下水供水質量適宜性圖，則是參照我國不同供水目的所對應對的質量標準，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系

水工環(huán)專題圖件必須在明確主題及專題內容的前提下，以專題內容提取成圖信息，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，經過歸納整理轉化成圖形語言，設計圖例系統(tǒng)，確定圖層要素主次關系，圖層屬性與圖面表達形式在邏輯關系上要一致，并且有系統(tǒng)完整的數據庫作為數據支撐，才能滿足不同層次用圖者的需求，圖面內容既簡捷、易讀、易懂、感染力強，又有屬性明晰和數字內涵豐富的數據庫支撐系統(tǒng)，更便于信息的提取，重組生成新的圖件，實現(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編圖特點和發(fā)展趨勢時指出:一是由專業(yè)性圖件向實用性圖件發(fā)展；二是由單一地質類圖件向多學科系列圖件發(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)境問題的日益關注，當前生態(tài)環(huán)境的惡化也達到了前所未有的程度，土地荒漠化、生態(tài)環(huán)境惡化與災害事件頻發(fā)的記錄，水資源嚴重短缺。亞洲存在許多重大地質環(huán)境問題，急需開展洲際地質環(huán)境問題研究，編制地質環(huán)境系列圖件，如：周邊國家水資源開發(fā)造成咸海嚴重萎縮，中東為水而戰(zhàn)；水污染事件頻發(fā)，引起各國普遍關注，水、土污染導致生物多樣性的減少等不和諧現(xiàn)象，已經構成人類社會可持續(xù)發(fā)展的嚴重障礙，需要從地質環(huán)境功能做出科學判斷；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)境地質問題；跨界水資源開發(fā)的生態(tài)環(huán)境效應，需要作出戰(zhàn)略性對策研究。因此，探索水工環(huán)學科新的學科增長點和結合點，拓寬研究領域，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、城市群到經濟功能區(qū)…等的跨界；從構造地貌，地質結構而言，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時期、古代、現(xiàn)代的跨界等。同時，還有學科之間跨界的橫斷科學。

跨邊界含水層作為全球地下水資源中的重要部分，自20世紀末提出以后，國際水文地質界開始重視和研究［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個最值得關注的領域，包括自然科學—水文地質學、法律、社會經濟、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—水文地質學方面的研究內容包括:跨界含水層的特征，水文地質參數的空間分布和與地下水水力學相關的問題［10］。因此，相應的跨界含水層編圖問題就值得研究，這類圖件主題明確，涉及領域與服務對象廣范，需要兼顧社會屬性，應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，是提升重大地質調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)域經濟發(fā)展基本問題狀況的重要依據，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)時和深遠意義。②水工環(huán)系列圖件服務領域擴展，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，為數字編圖開辟出新河，對于科學利用地質資源、減輕和防治地質災害、保護環(huán)境、警示人們合理利用與保護資源,反演過去，科學預測未來，編圖研究領域與應用服務前景非常廣闊。

③信息傳輸媒介不僅僅局限于平面二維紙介質圖，基于計算機GIS系統(tǒng)，存儲的數據量大，信息查詢檢索、復雜的量算和空間分析、多為可視化、地圖制圖等更加精準便捷。多維電子圖形圖像技術更顯示出更強的優(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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