利用ArcGis软件验证河南省农产品产地污染普查中采样点位合理性的成果与研究

李永革，黄雅凤，赵江伟，黄 鹏，

（1.河南省安阳市农业环境监测站，河南安阳455000；2.安阳市农产品质量安全检测检验中心，河南安阳455000；3.安阳农业技术推广站，河南安阳455000；4.北京合众思壮科技股份有限公司，北京100015）

开展农产品产地土壤污染普查（重金属），可以为政府及有关部门编制农村经济发展规划、指导农业生产、强化产地安全管理、有针对性地开展耕地污染源治理等方面提供依据，有效提高和改善农业环境质量，控制产地环境污染源，保障农产品质量安全[1]。

1 河南省开展农产品产地土壤污染普查（重金属）的做法和关键环节

依据《农产品质量安全法》、《农产品产地安全管理办法》和《国务院和农业部关于土壤污染防治及农产品产地环境安全管理》等相关法律、法规和文件精神，河南省、江苏省、湖南省开展了耕地土壤环境质量类别划分试点工作。这项工作涉及的内容主要包括：一是以农产品产地土壤重金属污染普查为基础，对土壤环境质量进行评价，划分农用地土壤环境质量；二是对土壤划分类别后，列表制图入册，编报《农产品产地安全状况报告》；三是建立耕地分类清单，制定耕地分类管理方案。

按照规划中确定的技术方案和环节,河南省农产品产地土壤重金属污染普查工作分步实施，我们在实施中，主要承担了定点采样这个环节，其技术路线为：收集基础资料—确认区域类别—制定普查方案（关键是点位布设方案）—开展技术培训—定位踏勘布点（包括点位调整）—进行样品采集。其中，一项重要内容就是普查区的点位布设,这项工作可以说是土壤污染普查基础工作中的基础，是所有普查工作数据的依据和来源。采样点位布设的定位、密度和范围是否合理，关系到采集样品的代表性及由此检测的数据是否能准确显示该地区土壤环境质量整体状况，形成的土壤污染情况报告是否科学、准确、有效。

2 点位设置的工作步骤及容易产生的问题

点位设置的工作步骤和技术路线是：确认辖区内农产品产地区域类型范围及面积—确定各区域布点密度—确定各区域点位—相对均匀地落实采样点位位置—踏勘确定采样地块—样品采集。

点位设置的原则是：“布点密度密疏有度”即重点区域（指工矿企业周边）每150亩布1个点。其他农产品产地一般每2000亩1个点位。“布点数量不留‘死角’”，即每个乡镇和行政村都布设采样点。“布点方法统一均匀”，即统一采用均匀布点法（不同区域类别密度不同）。

遵照这三个原则，在实际工作中，只有重点区域的布点密度和数量多，其他区域点位相对较少，可以节省一部分财力和人力。因为目前没有现代化的地图理论点位同实地定位点直接相互定位、验证技术和工具，实地定位找到理论采样点并逐一验证存在很多问题和困难，特别是针对大尺度区域布点，这一问题更加突出，主要表现在四个方面：一是实地找到的点位同地图理论点之间误差大，无法达到要求；二是区域网格中心定点为原则性定点，整个区域定点的均匀性无法保证；三是无法及时直观看到现场布设点位的全貌，存在许多点位重合、盲区；四是各种布点定位系统和软硬件应用的操作比较复杂，操控也不够普及，采样人员熟练使用难度大，不能准确定位。

3 ArcGIS软件的引入和在普查工作中应用

3.1 什么是ArcGIS软件和ArcGIS软件引入在普查工作中的作用

ArcGIS是一个在地理信息系统（GIS）构建和应用中居世界领先地位的平台，可以将其视为一个绘制地图和地理信息的基础架构。在ArcGIS的基础架构上可以建立我们的数据分布地图（工作地图），直观地检验、判断工作质量。在此基础上，专家们可以通过计算机分析这些信息，也可以通过基于web的应用程序对分析结果进行影响评估，最主要的是，可以直接找出错误所在，方便在工作中及时改正错误。为各项工作任务顺利实施和高效管理打下坚实基础，做到为正确评估提供可靠依据，为决策做好技术支撑。

ArcGIS系统+污染普查农业部录入软件（借助ArcMap）=地图直观点位位置图，就是ArcGIS系统在河南省的农产品产地土壤重金属污染普查工作中的应用公式。也就是将现实点位设置信息通过制作需要导入到ArcGIS中去，利用ArcMap把权属文件（行政区划地图）和点位信息进行耦合，再通过ArcMap显示出来，使我们可以直观地在地图上看到设置点位的具体位置，判断点位设置的合理性，同时对实际操作中的失误一目了然，以此做到对全省点位设置的合理性进行综合审核，及时更正现实操作失误的目的，同时为点位设置成功后开展采样和形成检测数据打下良好基础。

3.2 利用ArcGIS配合农业部录入软件验证点位布局合理性的操作步骤

首先，安装正版的ArcGIS软件；

其次，安装农业部数据录入软件；准备好各县区采样点位GPS照片，进入点位审核环节。

采样点位审核：

第一步：以县区为单位，将数据包导入到农业部录入软件，利用软件的“数据审核”功能，将部分数据“复制”“粘贴”到EXCEL表格中，涉及采样地址等，具体如表1所示。

表1 EXCEL数据表样式

第二步：打开Arc Map，点击“添加数据”图标，在电脑软件中找到河南省的“权属”，添加到软件中。

用鼠标右键点击软件左侧的“权属”文件，选择菜单栏中部的“标注要素”，各地市的名称就会在地图中显示出来，如图1所示。

再次点击“添加数据”将县区的数据导入到软件中，导入的数据会从软件左侧显示，用鼠标右键点击导入的数据，选择“显示XY数据”，出现对话框如图2所示。

图1 Arc Map软件标注要素图

图2 经纬度输入对话框

“经度”在“X字段”中选择，“纬度”在“Y字段”中选择，点击“确定”，在弹出对话框点击“确定”。采样点位从图中显示，如图3所示。

采样点位核查的关键要素：

1）了解该县区的点位数量。如果大于500个点位，可以从EXCL表中将数据分成几个部分，每部分都不超过500个点位；

2）对几个部分分别进行审核，一定要有审核记录，方便下一步对数据进行纠正、改错；

3）查看该县区是否有出省界点位，如果该县区的数据有出省界的点位，软件会很明显显示出来。

3.3 应用实例及解决的问题

以兰考县为例，首先从软件导出的表格中了解兰考县的点位总数为447个，点击软件上部“识别”按钮，拖动鼠标框选软件中所有点位，会出现图4所示对话框：

图3 采样点位

图4 识别对话框

从对话框中我们可以看出，软件中的点位数是446个，缺失1个点位，有1个点位明显出省界。用鼠标点击出界点可以看到出界点的详细信息。缺失点位利用Arc Map软件中框选点位和农业部录入软件导出的EXCEL表格中的点位进行比对找出，仔细查找缺失的原因并修订。

对于大部分点位，可点击手型图标，用鼠标轮可将地图放大到合适的位置进行核查。如图5所示，从图中可以看出：在左下角比较密集的点位有疑似出界点。可以将疑似点位的信息显示出来与GPS定位照片进行比对，落实是否出界。

数据审核的流程如图6所示。

图5 采样点位核查图

图6 数据审核流程图

4 应用前景

为了解《中华人民共和国农产品质量安全法》实施情况，2018年5月到9月，全国人大常委会执法检查组进行了执法检查，代表执法检查组汇报的人大常委会吉炳轩副委员长提到：“农产品产地环境污染形势仍很严峻”，“一些地区特别是重金属矿区周边耕地内源性重金属污染问题突出，社会反映强烈。”为进一步做好土壤状况监测和利用，2019年1月1日，《中华人民共和国土壤污染防治法》开始实施，这就要求各级农业部门要进一步做好农田污染调查和治理的基础工作，继续组织好农产品产地重金属污染普查，为有针对性地治理污染农用地提供可靠、真实的点位及数据。在这些工作中，利用ArcGIS系统技术的应用和产生的效益将更加广泛。