论水工环系列图编制

论水工环系列图编制

摘要：追踪全球环境变化，解决跨界水工环的大区域问题、寻找大的系统规律与特征，开展洲际与跨界水工环小比例尺编图是较好的手段，国家或大的经济区（带）在研究地下水资源和地质环境与人类工程活动和谐发展也同样如此。为了将水工环相互交融的四维信息简捷明了地服务于读者，从多层次、多目标、多因素特点出发，划分了水工环图件的类别，并对有关图件主题与内容形式分析，对小比例尺图件编制方法进行了探索，对于提升重大地质调查成果的集成表现形式，更好地满足社会的需求具有重要的意义。

关键词：水工环;图件类别;编制方法

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

水文地质、工程地质和环境地质（简称：水工环）系列图件，是该领域研究成果的重要表现形式，其服务领域十分广泛，是一个庞大的多目标、多层次、多因素叠置的多维研究体系。高俊院士把地图定义为：地图是用符号表示的地面的概化了的图形，它必须经过数学变换来建立在平面上。地图作为人们认识和研究客观存在的结果，可以反映各种自然、社会现象的空间分布，也当作人们认识和研究客观存在的工具，去获得新知识［1］。地图不仅是地学、生物和环境科学等区域性学科调查研究的成果的重要表现形式，而且是各学科、各部门总结规律、分析评价、预测预报、区划规划和决策管理的重要手段［2］。地图表达的时空跨度大，既有全球性、区域性和局部性层次区别，也有古地史与现代时域上的差异；从服务对象上又可分为科普性、管理与规划性和应用性；图件有大、中、小比例尺的区分，其表现形式上，既有纸介质的平面图、剖面图、统计图，又有电子数字图、可视化图等种类繁多。由于水工环图件种类繁杂，服务层次有别、对象不同，编图内容和表现形式也不同。地图学专家廖克指出：地图学是一门技术性较强的学科，容易忽视理论的研究与探索。地图学的理论与方法往往来源于地图编制实践，但必须从大量的地图编制实践中，将所积累的丰富经验，经过系统总结和概括提炼，形成一定的原则和规则，又用其指导地图编制实践［3］。因此，有必要探讨水工环图件的类别划分、编图主题与内容，图层要素的逻辑关系，文字报告与附图、插图以及图件与说明书的匹配关系。阐述大区域、大尺度与大系统小比例尺水工环系列图的编制的意义，提升重大地质调查成果的集成表现形式，对于国家的宏观决策、不同行业的需求和促进学科发展是十分必要。

1水工环图件的类别划分

按地图内容可分为普通地图和专题地图两大类，前者又分为地形图和普通地理图。后者分为自然地图和社会经济地图（人文地图），必要时还可分出介于上述二者之间的环境地图。环境地图包括环境污染与环境保护、自然灾害、疾病与医疗地理等部门专题地图。水工环图件在地图大类中属于专题地图。由于水工环工作在社会经济持续发展与环境的和谐关系中非常重要，随着水工环研究工作的不断深入，各学科间交叉渗透，对水工环图件用途和内容提出多方面要求，成果图件名目在增多，水平要求更高，服务的领域也在扩展，长期以来，缺乏系统分类，编者感到迷茫与困惑，用图者来至于不同方面存在认知上的差异。因而，图件类别的划分对编图选题与应用效果都会有帮助。

1.1分类原则

水工环图件的科学性，是以图形表征水工环学科内涵与外延，学科间的交叉渗透，创新与发展；其实用性主要是针对用户的需求而言，按服务对象，读者层次给予区别，提出下列分类原则。

①科学性与实用性目标明确的原则。

②基础性与专题性有别的原则。

③用途与内容一致系统分明的原则。

④图面层次有序逻辑性强的原则。

1.2水工环图件的类别划分

面对大量的水工环图件，按照上述分类原则、编图内容和服务性质与层次，做出如下5种分类。

①基础性图件。是以传统地学为基础，编制的水文地质、工程地质与环境地质基本内容为主的图件，阐述各自主题条件类型，分布规律及主要特征，包括：岩相古地理图、第四纪地质地貌图、岩土体类型图、可溶岩类型图、水文地质图、工程地质图、环境地质图、岩溶环境地质图［4-7］…等。

②专题性图件。是强调突出与深入地反映某种或多种要素和现象，以专门性水工环研究为出发点，体现水工环调查评价结果为主，选题具有一定的独立性，更注重于资源与功能的针对性，在应用方面更侧重于工程开发、建设与区划的专项论证，具有一定参考价值，主要有：地下水资源图、地下水富水程度图、水文地质参数分区图、地下水供水适宜性图、地下水等水位线及埋深分区图、地下水开发利用程度图、地下水潜力图、地下水应急供水水源地、土壤包气带埋深分区图、地下含水系统调蓄能力图、地下水水质评价图、水文地球化学图、地下水化学类型图、地热资源图、热矿水分布图，工程地质分区图，岩土体结构图、地下空间资源开发及保护图、建筑地基地质环境适宜性图、建材资源图、特殊类土分布图、矿山环境地质图，地质旅游景观资源图［4-8］…等。

中国③特殊性（问题）图件。是指与人类工程活动有关的环境地质负面效应的图件,具有警示作用，具体反映地质灾害、环境地质问题等的分布、成因、发育发生规律及其评价，预警与防治措施等方面的内容。主要包括：地下水诱发危害图、土壤与地下水污染图、土地荒漠化图、土壤盐渍化图、地下咸水分布图、原生特殊化学元素（氟、碘、铁锰、砷、酚、氰、铬、亚硝酸盐、氡等）分布图，地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、海水入侵等）易发性分区图、地质灾害分布图［7］…等。

④资源与环境安全保障性图件。评估反映地质环境质量优劣、资源数量多少，对经济发展的保障程度，为国土规划与整治、生态建设、功能区划、区位经济发展功能定位提供决策依据。包括：地下水保障程度图、地下水合理开发利用图、地下水防污性能图、地下水供水安全保障图、地质灾害危险性图、地质灾害评估图、地质灾害预测预报图、土地利用地质环境风险预测图、地质旅游景观资源开发与保护图、地质环境功能区划图…等。

⑤政府宏观决策性图。是为国家和各级政府及行业部门服务的图件,大致包括：国土规划与地质环境和谐建议图、地下水合理开发利用与保护建议图、资源开发利用与环境恢复建议图、经济区（带）与地质环境功能和谐建议图、社会经济发展与地质环境管理建议图、环境地质远景工作建议图、水工环（阶段）工作部署图［11］…等。2编图主题与内容及图层要素的关系

根据上述水工环图件的类别，传统的基础性图件编图主题明确，表示内容及方法规范；而专题性、特殊性图件选题存在多元化问题，应该以问题为导向，需求为目标，表达内容广泛形式多样；资源与环境安全保障性图和政府宏观决策性图，是在专题性图件基础上，经过对问题的归纳分析综合概括，提升到为更高层次服务为目的，要具有前瞻性。针对专题性、特殊性图件及其编图主题与内容及图层要素的关系，作出以下分析与探讨，以便提高用图效果。2.1选题方法

水工环系列图的选题应本着问题为导向，目的优先，服务对象层次有别，即：找准问题、科学评价、用户对口、警示未来、保障持续为选题原则。编制水工环系列图是一个复杂的系统,它包容了不同内容、不同功能、不同设计阶段、不同部门所需要的水工环资料、评价结论和决策建议图件,其数量多少和选择的图件种类完全取决于实际需要,原则上以能回答和解决规划和设计方面提出的问题为准。其编图选题内容也不尽一致，有围绕全球水循环与地下水形成与演化为目的，研究水-岩相互作用、水文地球化学特征、地下水环境演化…等；有围绕地下水资源及其开发利用与保护为目的，研究地下水合理开发利用、地下水防污性能、人类活动对地下水的污染、地下水诱发危害…等；还有围绕国家和地方各类工程建设，开展岩土工程地质适宜性评价，地质环境质量评价，地质环境监测，地质灾害预测预报…等。

2.2编图主题与内容

水工环系列图是由系统的专业数据资料，通过水工环专业内容与测绘信息、数据库系统的转换与连接，基于各类空间数据的地图编辑，来丰富其内涵与外延，拓展系统功能和图面表现形式，反映出资料数据化，平台多元化，形式多样化，从中提取命题所涵盖的各层次的内容，实现主题突出，内容鲜明的图件，才会有所创新。例如:地下水环境系列图，大致可以归纳为:地下水的环境优劣、质量的好坏与利用适宜程度评价,地下水环境与人类活动相互作用引发的负面效应,地下水环境时空演变等综合研究结论。不同编图主题目标可以编制出不同内容、尺度和形式的地下水环境图件，往往出现主题与内容不符，容易混淆不清，仅就一下几种图作出简要提示，如：地下水化学环境图，是在不同的水文地球化学作用条件下，所形成的水化学类型及其水中化学组分总量空间分布特征和规律；地下水水质图，是以《饮用水水质准则》或《生活饮用水卫生标准》评价出地下水质量级别，衡量水的质量优劣；地下水污染图，是水质现状与背景值比较，评价地下水遭受污染的程度，与地下水水质图概念是有严格区别的。地下水防污性能（脆弱性）图，所强调的应该是浅表层岩性的阻隔污染物质进入含水层的能力，还有地下水的自净能力为主要内容；地下水供水质量适宜性图，则是参照我国不同供水目的所对应对的质量标准，从适宜性与安全性及利用方式作出评价。

2.3图面形式与图层要素的关系

水工环专题图件必须在明确主题及专题内容的前提下，以专题内容提取成图信息，了解用图者的需求，研究不同层次读者对图的理解和接受程度与视觉效果，经过归纳整理转化成图形语言，设计图例系统，确定图层要素主次关系，图层属性与图面表达形式在逻辑关系上要一致，并且有系统完整的数据库作为数据支撑，才能满足不同层次用图者的需求，图面内容既简捷、易读、易懂、感染力强，又有属性明晰和数字内涵丰富的数据库支撑系统，更便于信息的提取，重组生成新的图件，实现动态管理的效果。

3小比例尺水工环系列图编制展望

3.1洲际与跨界水工环系列图编制

李廷栋院士在归纳国际地质编图特点和发展趋势时指出:一是由专业性图件向实用性图件发展；二是由单一地质类图件向多学科系列图件发展；三是由地区性、国家级图件向洲际及全球性图件发展［8］。

自20世纪90年代开始,随着世界对全球变化所指的环境问题的日益关注，当前生态环境的恶化也达到了前所未有的程度，土地荒漠化、生态环境恶化与灾害事件频发的记录，水资源严重短缺。亚洲存在许多重大地质环境问题，急需开展洲际地质环境问题研究，编制地质环境系列图件，如：周边国家水资源开发造成咸海严重萎缩，中东为水而战；水污染事件频发，引起各国普遍关注，水、土污染导致生物多样性的减少等不和谐现象，已经构成人类社会可持续发展的严重障碍，需要从地质环境功能做出科学判断；研究气候变化对亚洲地下水资源及其环境影响；周边国家人类工程活动矿业开发的环境地质问题；跨界水资源开发的生态环境效应，需要作出战略性对策研究。因此，探索水工环学科新的学科增长点和结合点，拓宽研究领域，编制多维的现代水工环系列图,都存在跨界综合编图的问题。即：从地域上有全球、洲际、国际跨境流域、国家、地区、大流域、城市群到经济功能区…等的跨界；从构造地貌，地质结构而言，又存在不同地层单元，乃至地下含水层的跨界；时间系列上又有地质时期、古代、现代的跨界等。同时，还有学科之间跨界的横断科学。

跨边界含水层作为全球地下水资源中的重要部分，自20世纪末提出以后，国际水文地质界开始重视和研究［10］。国际跨边界含水层资源管理计划（ISARM）在执行计划的5年中，将跨界含水层的研究归纳为5个最值得关注的领域，包括自然科学—水文地质学、法律、社会经济、制度和环境5个方面［3］。韩再生教授在跨界含水层研究中指出:自然科学—水文地质学方面的研究内容包括:跨界含水层的特征，水文地质参数的空间分布和与地下水水力学相关的问题［10］。因此，相应的跨界含水层编图问题就值得研究，这类图件主题明确，涉及领域与服务对象广范，需要兼顾社会属性，应编制跨界含水层分布图、跨界地下水资源图，跨界水环境安全保障图，跨界水资源开发利用建议图等系列图等［12］。

3.2展望水工环系列图的编制

展望水工环系列图的编制归纳为以下3个方面趋势。

①水工环系列图件不同于文字报告，是提升重大地质调查成果集成的重要表现形式，简捷明了，概括地反映水工环时空特征规律，是评价影响区域经济发展基本问题状况的重要依据，是制定国土总体规划的必不可少的参考资料，开展洲际与跨界水工环系列图编制,具有很好的现时和深远意义。②水工环系列图件服务领域扩展，表现形式多样，随着信息时代的迅猛发展，编图信息多元化，为数字编图开辟出新河，对于科学利用地质资源、减轻和防治地质灾害、保护环境、警示人们合理利用与保护资源,反演过去，科学预测未来，编图研究领域与应用服务前景非常广阔。

③信息传输媒介不仅仅局限于平面二维纸介质图，基于计算机GIS系统，存储的数据量大，信息查询检索、复杂的量算和空间分析、多为可视化、地图制图等更加精准便捷。多维电子图形图像技术更显示出更强的优势，动漫可视化发展趋势明显，吸引公众科普意识的视觉。

参考文献:

［1］高俊.地图、地图制图学，理论特征与科学结构［J］.地图,1986，(1,2).（GAOJun.MapandCartography,TheoreticalCharacteristicsandScientificFramework［J］.Map.1986,(1,2).(inChinese)）

［2］廖克.中国现代地图学发展的成功经验［J］.测绘科学,2007,32(5):6-8.(LIAOKe.ExperiencesofDevelopmentinChina’sModernCartology［J］.ScienceofSurveyingandMapping,2007,32(5):6-8.(inChinese))

［3］PURIS.Internationallyshared(transboundary)aquiferresourcesmanagment-AFrameworkDocument［M］//IHP-VInonserialdocumentsinhydrology.Pari,France:

UNESCO,2001:2-36.

［4］陈梦熊.中国水文地质工程地质事业的发展与成就［M］.北京:地震出版社,2003.(CHENMeng-xiong.DevelopmentsandAchievementsinHydrogeologyandEngineeringGeologyofChina［M］.BEijing:SeismicPress,2003.(inChinese))

［5］张宗祜.亚洲水文地质图(1：800万)［M］.北京:地质出版社,1997.(ZHANGZong-hu.HydrogeologicalMapofAsia(1:8,000,000)［M］.Beijing:GeologicalPublishingHouse,1997.(inChinese))

［6］张宗祜,李烈荣.中国地下水资源与环境图集［M］.北京:中国地图出版社,2004.(ZHANGZong-hu,LILie-rong.AtlasofGroundwaterResourcesandEnvironmentinChina［M］.Beijing:ChinaCartogarphyPress,2004.(inChinese))

［7］段永侯.中国环境地质图系(1:600万).北京:中国地图出版社,1992.(DUANYong-hou.EnvironmentalGeologicalMapSeriesofChina(1:6,000,000)［M］.Beijing:ChinaCartogarphyPress,1992.(inChinese))

［8］张兆吉,费宇红.华北地下水可持续利用图集［M］.北京:中国地图出版社,2009.(ZHANGZhao-ji,FEIYu-hong.AtlasofGroundwaterResourcesSustainableUtilizationinNorthChinaPlain［M］.Beijing:ChinaCartogarphyPress,2009.(inChinese))

［9］李廷栋.国际地质编图现状及发展趋势［J］.中国地质,2007,