GIS技术在水质污染评价中的应用研究
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INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY行业科技0 引言地理信息系统(GIS )是在计算机软硬件的支持下,对地理空间数据进行获取、存储、分析、显示、输出的信息系统。
水环境的水质状况空间特征随空间分布发生变化,而GIS 技术具有对空间数据处理、分析能力强大的特点,利用GIS 空间数据处理技术与水质评价模型相结合,通过可视化专题地图形式来描述水环境水质演化分布特征 [1]。
随着国内生活与生产用水需求迅猛增长,湖泊生态与环境破坏现象频发[2]。
水质的优劣严重影响国民生产生活用水,水体污染问题的日益严峻成为社会经济可持续发展亟待解决的重大问题。
因此,快捷、准确的水质监测和评价对内陆水体愈发重要。
通过实验掌握GIS 空间分析技术强大功能及更直观表达信息的这种优势,可以在水环境水质评价和监测上得到综合应用,对于水质评价实践方法深入研究具有重要意义。
本文基于GIS 技术,进行水环境水质评价实验研究分析,同时传播并行优化相关科学知识。
1 基于GIS 技术的水质评价研究现状及实验原理1.1 基于GIS 技术的水质评价研究现状近年来,GIS 技术蓬勃发展和逐步完善,不断为水环境水质评价迈向现代化、信息化提供新的技术支撑,水环境水质评价的方法和内容也得到持续拓宽和深化。
为了实现水环境水质综合评价结果表达可视化,更进一步研究湖泊水体污染这种区域变量的空间特征变异性,目作者简介:冯少茹,硕士,实验师,主要研究方向为3S 技术在资源环境中的应用。
基金项目: 校质量工程重点项目(2021jy07);安徽省示范实验实训中心(2021sysxzx005);校级校企合作实践教育基地(2021xqj03);水污染控制与废水资源化国家级实验教学示范中心(安徽建筑大学)。
基于GIS技术的水环境水质评价实验研究冯少茹安徽建筑大学 环境与能源工程学院,安徽 合肥 230601科技视界SCIENCE & TECHNOLOGY VISION前利用GIS技术与叶绿素a浓度遥感反演模型相结合建立水环境综合评价信息系统的应用非常广泛。
GIS技术在水资源管理与水环境保护中的应用案例随着经济的不断发展和人口的增长,水资源管理和水环境保护成为全球范围内亟需解决的重要问题。
在这个背景下,地理信息系统(GIS)技术的应用日益广泛,为水资源管理和水环境保护提供了有效的工具和方法。
一、水资源管理中的GIS应用案例在水资源管理中,GIS技术的应用主要体现在水资源的调查、评估、规划和管理等方面。
以某水库的管理为例,利用GIS技术,可以对水库的水质、水量、水流等进行实时监测和统计,进而评估水资源的利用情况和变化趋势。
同时,通过GIS技术可以将这些信息与地理位置进行关联,生成水资源分布图、水资源利用规划等。
这样,水库管理者可以通过空间分析和数据挖掘等方法,更好地了解水源地的特点和供水区域的需求,为水资源的合理调配和管理提供技术支持。
此外,GIS技术还可以应用于水资源的保护和保育中。
例如,在自然保护区的管理中,利用GIS技术可以对水源地的位置、范围、地形、植被等进行综合分析,制定出科学合理的水资源保护措施。
通过空间分析和模拟等方法,可以预测和评估不同保护措施对水资源的影响程度,从而选择最佳的保护方案。
二、水环境保护中的GIS应用案例水环境保护是保障人类健康和生态系统完整性的重要任务。
GIS技术的应用为水环境保护提供了空间分析、数据管理和决策支持等方面的有力支持。
在水环境监测中,利用GIS技术可以实现对不同地点的水质和污染源的分布进行可视化和动态监测。
通过采集水质数据和污染源数据,并与GIS系统进行整合和分析,可以实时在地图上展示水质状况和污染源分布情况,为环保部门提供科学依据和决策支持。
同时,GIS技术还可以与遥感技术相结合,利用卫星图像等数据,对水体质量进行遥感监测和分析,实现对大范围水环境变化的监测和预警。
除了水质监测,GIS技术还可以在水环境保护规划和管理中发挥重要作用。
例如,在城市雨水管理方面,通过GIS技术可以建立雨水管网模型,利用网络分析和模拟方法,确定合理的雨水流向和排放点,最大限度地减少城市内涝和水污染。
GIS技术在水文水资源中的应用分析GIS(地理信息系统)是一种将地理空间信息与数据库系统相结合的技术工具。
在水文水资源领域,GIS技术能够提供空间数据管理、分析和可视化等重要功能,对于管理和保护水资源具有重要意义。
1. 水文地理分析GIS技术可以利用地理空间数据进行水文地理分析,例如根据地形、土地利用和降雨等数据进行水流模拟,推测洪水的影响范围和淹没区域,帮助制定防洪和水库调度等措施。
还可以进行流域分析,通过分析河流的长度、坡度、面积、水源等信息,评估水资源的分布和利用情况。
2. 水质监测和污染防治GIS技术可以帮助建立水质监测网络,并将监测数据空间化,制作水质分布图和趋势图,实时监测水体的水质状况。
GIS还能与污染源模型相结合,模拟污染物在空间上的传输和扩散,预测潜在污染源的影响范围,为污染源的防控提供支持。
3. 水资源评价与规划GIS技术能够整合各种与水资源相关的数据,包括地质、地形、气象等数据,进行水资源评价和规划。
通过建立水资源数据库,分析水资源的空间分布和可利用性,评估水资源的供需状况,并为水资源的合理配置和利用提供科学依据。
4. 水灾风险评估利用GIS技术,可以进行水灾风险评估,据此制订相应的防灾预案。
通过结合洪水模拟、地形和土地利用等信息,评估洪水、干旱等自然灾害的风险,确定易受影响区域和重要设施,为灾害管理和应急响应提供参考。
5. 水资源管理和决策支持GIS技术可提供多种空间数据分析工具和模型,为水资源管理和决策提供支持。
可以利用GIS技术建立水资源管理模型,模拟不同管理措施对水资源的影响,对不同的管理方案进行比较,为水资源决策提供科学依据。
GIS技术在水文水资源领域有着广泛的应用。
它可以通过整合和分析空间数据,为水资源的管理、保护和利用提供科学依据,提高水资源的管理效率和决策的科学性。
随着地理信息技术的不断发展和完善,相信GIS技术在水文水资源领域的应用将会更加广泛和深入。
如何利用地理信息系统进行生态环境评估地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种利用计算机技术进行空间数据收集、存储、管理、分析和展示的工具。
在如今环境污染日益严重的背景下,如何利用GIS进行生态环境评估成为了一项重要的任务。
本文将探讨如何利用GIS进行生态环境评估,并展开讨论。
首先,GIS可以提供各种环境因素的空间位置和分布信息。
通过收集和整理环境因素(如气象数据、遥感影像、土地利用信息等)的GIS数据,我们可以建立环境因子的数据库。
利用GIS软件,我们可以将这些数据进行叠加分析,了解环境因子的空间分布和相互关系。
例如,我们可以通过分析气象数据和土地利用信息,评估某个地区的气候特征对生态环境的影响程度。
这种空间分析可以帮助我们更好地理解生态环境的变化和演化。
其次,GIS可以进行生态敏感性评估。
生态敏感性评估是评估一个区域内某种自然要素(如动植物、湿地、水资源等)对环境变化的敏感程度。
借助GIS,我们可以将不同要素的空间分布数据与环境因素数据相结合,从而对环境条件对生态要素的影响程度进行量化分析。
例如,我们可以通过分析湿地空间分布数据和水质数据,来评估湿地对水质污染的敏感程度。
这样的评估结果可以为环境保护和生态恢复提供科学依据。
此外,GIS还可以进行生态风险评估。
生态风险评估是评估某种人为活动或自然灾害对生态系统的潜在影响和风险程度。
利用GIS,我们可以将人类活动和自然灾害的数据与环境要素数据进行空间分析,得出可能造成生态系统损害的区域和程度。
例如,我们可以通过分析土地利用数据和自然灾害数据,来评估某个区域内土地规划对自然灾害风险的影响程度。
这样的评估可以帮助政府和决策者制定相应的风险管理和生态保护措施。
此外,GIS还可以进行环境影响评估。
环境影响评估是评估某种人类活动对环境的直接或间接影响,并提供相应的环境保护措施。
通过将环境要素的数据与人类活动的数据进行空间分析,我们可以了解人类活动对环境的影响程度,评估环境影响的大小和范围。
GIS技术在环境保护中的应用案例分析近年来,环境污染日益严重,环境保护成为当今社会关注的焦点。
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)作为一种强大的信息技术工具,在环境保护中发挥着重要作用。
本文将通过分析实际案例,探讨GIS技术在环境保护方面的应用,旨在突显其重要性和潜力。
一、境内水环境保护案例水是生命之源,保护水资源对于维护生态平衡和人类健康至关重要。
某市利用GIS技术进行水环境保护方面的工作,通过数字化高程模型和水文数据建立了水源地分布图。
通过GIS技术,可以实时监测水源地的水质状况,判断是否发生污染,并及时采取相应措施。
同时,该市还利用GIS技术进行水体污染源的定位和追踪,准确找出污染物的来源,加强监管和治理。
二、城市空气质量监测与治理案例城市化进程的加速增加了大气污染的风险,监测和治理城市空气质量成为各大城市的重点任务。
某大城市利用GIS技术开展了城市空气质量监测与治理工作。
首先,通过GIS技术建立了空气质量监测站点分布图,全面监测城市各区域的空气污染情况。
其次,利用GIS技术模拟城市大气污染的扩散情况,预测可能出现高污染区域。
最后,结合GIS技术和大数据分析,形成空气质量动态监测报告和治理建议,为相关政府部门提供决策依据。
三、自然环境保护案例保护自然环境是人类的责任和义务。
某自然保护区运用GIS技术进行生物多样性保护工作。
首先,利用GIS技术建立了自然保护区的地图数据库,记录自然保护区的生境类型、动植物分布等信息。
其次,通过GIS技术,对自然保护区内的物种进行动态监测,并进行生态模型分析,为生物多样性保护提供科学依据。
最后,结合GIS技术和遥感技术,实现了对自然保护区植被覆盖度的监测和评估,为植被恢复和保护提供指导。
四、应急环境监测与响应案例环境突发事件对人类和自然环境都带来极大的威胁,及时监测和响应成为保护生命安全的关键。
某应急管理部门运用GIS技术开展应急环境监测和响应工作。
如何进行水质监测与评价利用地理信息系统水是生命之源,保障水资源的质量和量越来越成为全球关注的焦点。
水质监测与评价是确保水资源安全和水环境可持续发展的重要手段。
而地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)则是一种能够对实地数据进行收集、存储、管理、分析和展示的工具,具有空间分析和决策支持的能力。
本文将介绍如何利用GIS进行水质监测与评价,以帮助保障水资源的质量。
首先,进行水质监测需要收集实地水质数据。
水质参数包括溶解氧、PH值、浊度、氨氮等,这些参数的测量需要在不同时间和空间上进行。
GIS可以用于管理和整合这些数据,通过坐标定位等功能,将不同地点的水质数据可视化地展示出来。
其次,利用GIS进行水质评价需要建立水质评价模型。
水质评价模型是通过分析水质参数之间的关系,对水体的质量进行评估和判断的工具。
在GIS中,可以利用拓扑分析和空间分析的功能,建立水质评价模型,从而对水体的污染程度和水质状况进行定量和定性的评价。
水质评价模型的建立需要依据一定的指标和标准。
例如,国家环境保护标准中对于水质的分级和评价都有明确的规定。
在GIS中,可以将这些指标和标准通过属性数据的方式进行输入,然后利用相关分析功能进行计算和比较,从而得出水质评价的结果。
在进行水质评价时,地理因素是一个不可忽视的因素。
地理因素包括地形、土壤类型、水流方向等,这些因素都会对水质参数的分布和传输产生一定的影响。
利用GIS的空间分析功能,可以将这些地理因素与水质数据进行关联和分析,从而揭示地理环境与水质之间的关系。
除了水质监测和评价,GIS还可以在水资源管理中发挥重要作用。
水资源管理涉及到的问题包括水量的合理分配、水质的保护和恢复、水环境的规划和设计等。
GIS可以通过对空间数据的分析和模拟,为水资源管理者提供科学决策的支持。
例如,在水量的分配中,GIS可以模拟水流的路径和水资源的分布,为确定水源地和取水点提供参考;在水质的保护和恢复中,GIS可以通过分析污染源的分布和排放量,为制定对策和实施措施提供依据;在水环境的规划和设计中,GIS可以通过模拟水域的变化和水质的变化,为规划者提供方案和预测。
基于GIS的城市环境监测研究随着城市化进程的加速,城市环境问题日益凸显,如空气污染、水污染、噪音污染等,对居民的生活质量和健康产生了严重影响。
为了有效地监测和管理城市环境,地理信息系统(GIS)技术发挥着越来越重要的作用。
GIS 是一种集地理空间数据采集、存储、管理、分析和展示于一体的技术系统。
它能够将环境数据与地理空间位置相结合,实现对城市环境的可视化分析和综合评估。
通过 GIS,我们可以将城市划分成不同的区域,对每个区域的环境状况进行详细的监测和分析。
在城市环境监测中,GIS 可以用于空气质量监测。
通过在城市中布置多个空气质量监测站点,收集二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物的浓度数据。
这些数据与监测站点的地理位置信息一起输入到 GIS系统中,能够生成直观的空气质量地图。
我们可以清晰地看到不同区域空气质量的差异,从而为制定针对性的污染治理措施提供依据。
例如,对于空气质量较差的区域,可以加强工业排放管控,增加绿化面积,以改善空气质量。
水污染也是城市环境面临的重要问题之一。
利用 GIS 技术,可以对城市河流、湖泊和地下水的水质进行监测和分析。
将水质监测数据与水域的地理信息相结合,能够准确地了解污染的分布情况和扩散趋势。
对于污染严重的水域,可以采取有效的治理措施,如加强污水处理设施建设,控制污染源排放等。
噪音污染同样不容忽视。
GIS 可以整合城市中的噪音监测数据,结合道路、商业区、居民区等地理要素,绘制噪音污染地图。
这有助于规划部门合理规划城市功能分区,减少噪音对居民的影响。
比如,将工厂、交通主干道等噪音源远离居民区,设置隔音设施等。
此外,GIS 还能够用于固体废弃物管理。
通过对垃圾填埋场、垃圾处理设施的位置和垃圾产生量的监测,优化垃圾收集和运输路线,提高垃圾处理效率,减少对环境的污染。
在数据采集方面,GIS 可以整合来自不同部门和传感器的数据,包括环保部门的监测数据、气象部门的气象数据、交通部门的交通流量数据等。
地理信息系统(GIS)在环境监测中的应用地理信息系统(GIS)是一种结合了地理、地图绘制和数据管理的技术。
它可以捕捉、存储、分析、管理和展示地理空间信息。
随着科技的进步和环境保护意识的增强,GIS在环境监测中的应用变得越来越重要。
本文将探讨GIS在环境监测中的应用,并讨论其优势和限制。
一、地理信息系统(GIS)在环境监测中的优势1. 空间数据分析能力GIS的主要优势之一是其强大的空间数据分析能力。
通过收集和整理环境监测相关的数据,GIS可以对其进行空间分析,揭示地理位置与环境变量之间的关系。
例如,在大气污染监测中,GIS可以帮助确定空气质量与污染源之间的关联性,以及污染物的扩散路径。
这些分析结果可以提供决策者更准确的环境信息,从而指导环境保护措施的制定。
2. 数据集成与可视化GIS具有良好的数据集成和可视化能力。
在环境监测中,涉及到的数据常常来自不同的来源,如传感器、无人机、卫星图像等。
使用GIS可以将这些数据集成到一个统一的平台上,通过地图展示和可视化呈现。
这样,环境监测人员可以直观地了解到不同地理位置的环境状况,并更好地解读和分析数据。
3. 建模和预测GIS可以帮助环境监测人员进行建模和预测,以评估环境变量的可能发展趋势和效果。
通过收集历史数据和实时数据,GIS可以利用数学和统计模型来模拟未来的环境情况。
这对于环境监测人员预测环境变化、评估不同干预措施的效果至关重要。
二、地理信息系统(GIS)在环境监测中的应用案例1. 水资源管理GIS在水资源管理中发挥着重要作用。
通过收集和分析水源的空间和统计数据,可以实现对水质、水流等指标的监测和评估。
例如,GIS 可以用于分析水源涵养区的分布情况,为保护水源提供科学依据。
此外,GIS还可以帮助确定水质分布的空间特征,以及水质的变化趋势,为水资源管理者提供决策支持。
2. 自然灾害监测GIS在自然灾害监测中也发挥着重要作用。
它可以用来分析和预测地震、洪水、沙尘暴等自然灾害的发生概率和影响范围。
基于地理信息系统(GIS)的水污染控制规划探究一、引言水污染对人类的健康和环境造成了严峻的恐吓,而有效的水污染控制规划是解决这一问题的关键。
传统的水污染控制方法通常仅凭阅历和常规监测数据,缺乏整体的空间分析和决策支持能力。
地理信息系统(GIS)的引入为水污染监测与控制提供了新的思路和方法。
本探究旨在探讨基于GIS的水污染控制规划,提出一种系统性的方法来分析、评估和制定水污染控制策略。
二、GIS在水污染控制规划中的应用1. 空间数据管理:GIS能够对水污染相关的空间数据进行管理和整合,包括水质监测数据、地形地貌、土地利用和相关水文因素等。
通过将这些数据整合到一张地图中,可以更明晰地了解水污染的空间分布特征和影响因素。
2. 空间分析与模型建立:GIS提供了一系列的空间分析工具和模型,可以对水污染数据进行空间统计分析和建模。
例如,可以使用空间插值方法对有限的水质监测数据进行推断,以得到全区域的水质状况。
此外,还可以建立污染物扩散模型,分析其输运路径和影响范围,为水污染源的管控提供依据。
3. 决策支持系统:基于GIS的水污染控制规划还包括决策支持系统的建立,将各种数据、模型和分析结果集成在一个系统中,为决策者提供全面的信息支持。
决策支持系统可以援助决策者快速评估不同的控制策略和措施,制定最佳的水污染控制规划。
三、基于GIS的水污染控制规划流程1. 数据采集与整理:收集和整理各类与水污染相关的数据,包括水质监测数据、地形地貌数据、土地利用数据等。
同时,进行数据预处理和质量控制,确保数据的准确性和可靠性。
2. 空间分析和模型建立:利用GIS的空间分析工具和模型,对水污染数据进行空间统计分析,建立污染物输运模型等。
通过对数据进行分析,揭示水污染的空间分布特征和影响因素,为控制策略的制定提供依据。
3. 排污源定位与管控:依据空间分析结果,确定水污染的主要排污源,并制定针对性的管控策略。
通过GIS的空间数据管理功能,实现对排污源的准确定位和监管。
基于GIS技术的生态环境评价研究随着人类社会的快速发展,生态环境问题也日益突显。
如何保护好生态环境,促进持续发展,成为全球共同关注的问题。
为了准确评估生态环境的状况及其对人类的影响,基于GIS技术的生态环境评价研究应运而生。
GIS是一种以空间信息为核心的信息系统,它能够将空间信息和属性信息进行有效整合,提供全方位、多层次的地理信息展示、空间数据分析以及预测评估等功能。
结合GIS技术,对生态环境进行评价,可以更为准确、全面地分析生态环境的空间分布、组成及其与人类活动的关系。
首先,生态环境评价应首先考虑环境质量。
GIS技术可以对研究区域的空气、水、土地等环境质量数据进行收集、整理和分析。
例如:空气质量,通过全国多个监测点的观测值和地理位置数据,可以绘制出空气污染的分布情况地图,对于污染源的管理和监测提供数据支持;水质评价则可以基于各水体的环境因素和水质参数,通过信息技术对污染源分布和传输进行模拟,并制定出相应的治理措施。
土地利用类型及覆盖度的GIS分析,可以了解土地利用状况、人类活动对土地利用的影响,以及环境压力程度等。
其次,生态环境评价应考虑生态系统的健康状况。
生态系统评价可以基于GIS技术为评价体系添加非空间数据,对各物种的分布、数量、群体结构、密度、多样性等进行综合考察。
对于生物多样性保护,研究人员可通过与GIS数据的整合,来了解各区域的生态类型、受威胁物种及其栖息地等资源情况,以及进行环境综合评价。
在生态系统恢复方面,GIS方案和模型可以帮助评估生态系统恢复范围的潜在和实际生态服务,通过模拟预测不同治理方案的效果,制定更有效的治理方案,以最小化环境压力。
综上所述,基于GIS技术的生态环境评价,可以充分利用信息技术,为各级政府提供科学的决策依据,帮助制定更为严谨的环保治理方案,为促进生态文明建设、推动可持续发展做出贡献。
毕业设计(论文)专业地理信息系统年级2003姓名曹镇鸿学号20032316046论文题目GIS技术在水质污染评价中的应用研究指导教师张桂欣职称助教二OO七年六月三日目录引言 (1)1 GIS在水质污染评价中的应用 (1)1.1 地理信息系统简介 (1)1.2 GIS在水质污染评价分析中作用 (2)2 本文主要研究的内容和意义 (2)2.1 研究区域的概况 (2)2.2 本文研究的目的与意义 (3)3 GIS在水质污染评价分析的相关研究 (3)3.1 基于GIS工作平台上的河流污染评价规划 (3)3.2 水质污染GIS数据库的建立 (4)3.3 基于GIS在水质污染评价功能 (4)4 GIS在黄浦江水质污染评价中的应用实例 (5)4.1 数据的来源 (5)4.2 数据预处理过程 (6)4.3 水质污染数据库的建立 (7)4.4 黄浦江水质污染分析 (9)5 结束语 (13)参考文献 (13)致谢 (15)GIS技术在水质污染评价中的应用研究曹镇鸿南京信息工程大学地理信息系统,南京210044摘要:在地理信息系统和遥感技术的支持下,以黄浦江为研究对象,选取总磷、总氮、化学需氧量、5日生化需氧量、温度、溶解氧和浊度7项指标进行评价。
在对研究区域采样数据进行空间分析,并绘制出水质污染评价图,探讨地理信息系统的空间分析方法在水质污染评价分析中的应用。
关键词:地理信息系统水质污染空间分析分析评价引言水是生命之泉。
但是,随着社会经济的发展,水资源短缺和水污染问题己成为制约社会经济发展的瓶颈。
1997年1月,联合国在《世界淡水资源的全面评估》的报告中指出:水资源短缺将严重制约世纪社会经济的发展,并可能导致国家间的冲突。
中国水环境问题亦非常严峻,随着我国城市化水平的提高和城市经济的发展,流经城市的河段普遍受到污染,其中为一劣类水质在个环保重点城(市直辖市、省会城市、经济特区、沿海开放城市和重点旅游城市)的典型水域中,25%为Ⅳ类水质,10.6%为Ⅴ类水质,29.8%为劣Ⅴ类水质。
水环境质量的不断恶化,导致了可利用水资源的进一步减少,加剧了水资源的供需矛盾[1]。
据1999年《中国环境状况公报》显示,河流以有机污染为主,主要污染物是氨氮、生化需氧量、高锰酸盐指数和挥发酚等;这些因素构成了水环境问题影响范围广,危害严重,治理难度大等特征。
为了有效利用水资源、减少水污染,必须对水环境实行综合管理和控制,以达到水体的环境质量目标。
1.GIS在水质污染评价中的应用1.1 地理信息系统简介地理信息系统( Geographic Information System ,GIS) 是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科,它是在计算机软件和硬件支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
地理信息系统能对地理空间数据和信息实现输入、存储、管理、检索、修理和综合分析。
具体来讲,它是一个对空间数据(实体的地理位置) 和非空间数据(实体和各种属性) 进行处理的技术系统,它对数据处理、管理和分析的巨大功能已经广泛地被应用于许多领域。
除此之外,GIS 还是一个计算机制图系统,其贮存的数据,分析的结果,都可以输出成各种专业图件和辅助说明文件。
在GIS 中地图是以专题图层的方式显示的。
每个专题图层都是一类图形要素实体的集合,如河流、村庄、公路等。
传输的信息主要是专题要素的空间分布状态、质量差异、数量差异及动态变化。
专题图层是用于分析和表示数据的一种强有力方式,它通过对某个特定专题在地图上进行渲染,使信息数据以图的形式在地图上生动地体现出来,清楚地看出数据记录中难以发现的变化趋势和规律。
各个图层之间可以通过图形要素属性数据联系在一起,这就为空间分析提供了很好的条件[2]。
1.2 GIS在水质污染评价分析中作用GIS在水质污染评价分析中的作用主要体现在以下几个方面:①建立水质污染指标和水质环境相关文件数据库。
②利用GIS技术对水质污染监测网络进行设计,水质污染监测收集的信息又能通过GIS时实储存和显示,并对所选评区域进行详细的场地监测和评价分析。
③GIS能够集成与场地和建设项目有关的各种数据及用于水质污染评价的各种模型,具有很强的综合分析、模拟和预测能力。
④GIS能够提供快速反应决策能力。
⑤GIS具有很强的数据管理、更新和跟踪能力,能协助检查和水质污染评价相关单位和工程建设单位履行各种职责,并向治理水质污染相关单位提供决策方案。
2.本文主要研究的内容和意义2.1 研究区域的概况上海市地处长江口,为平原感潮河网地区,属太湖流域。
上海的水系既受上游来水影响,又受到来自东海的潮汐作用,水流特性为往复流。
全市水面积687.7km2,占全市总面积的11.1%,主要河流为长江和黄浦江。
为根除区域性灾害和水环境治理需要,全市划分了14个水利控制片:嘉宝北片、蕴南片、淀北片、淀南片、浦东片、青松大控制片、太北片、太南片、浦南东片、浦南西片、商塌片、崇明岛片、长兴岛片、横沙岛片。
其中黄浦江上源有3条,主要水源来自太湖和淀山湖。
从淀山湖出口至吴淞江口全长113.4公里,是太湖最重要的排水出海通道。
在上海县境内,东岸流经鲁汇、杜行、陈行、三林4乡,北岸和西岸流经马桥乡、塘湾乡、曹行乡、龙华乡和龙华镇。
全长35公里(含闵行区段),西自女儿泾口起,向东至闸港折北至龙华镇出境。
自女儿泾至闸港段称南黄浦,江南为松江、奉贤县境,江北有一段为闵行区境,江面宽300~450米,河底高程—10米左右;自闸港向北称东黄浦,江面宽至600~700米,河床也逐渐加深至—15米左右,过龙华镇以后江面又收束到450米左右。
2000年,上海全市年废水排放总量为19.32亿t,日排放量为529.32万t。
其中工业废水全年排放总量为7.20亿t,日排放量为197.26万t,占废水总量的37.27%,生活污水全年排放量为12.12亿t,日排放量为332.05万t,占废水总量的62.73%035.9%的工业废水通过管道截流外排,其余的污水或经过处理或不经过处理,均直排人全市各大小河流。
2000年,综合评价污染河段(Ⅳ类水质以下的河段)长445.9km,占评价河段总长的93.0%。
枯水期,Ⅲ类河段占河道总长4.0%,Ⅳ类河段占32.0%;Ⅴ类河段占35.0%.劣Ⅴ类河段占29.0%;丰水期,Ⅲ类河段占河道总长3.0%,Ⅳ类河段占54.0%,Ⅴ类河段占20.0%,劣Ⅴ类河段占23.0%。
黄浦江全江段全年水体水质在Ⅳ类至Ⅴ类之间。
各类水质河段中,N类占干流全长81.3km的69.0%,Ⅴ类水占31.0%。
其中污染指标中NH3-N是黄浦江最具代表性的有机污染指标物,石油类和挥发酚是主要的有毒有害污染物。
大量的生活污水和市郊密集型的农业生产(包括禽畜养殖业)是全市有机污染的主要产生源,而化工、轻工、纺织、医药等大型工业企业,虽然也是COD,NH3-N等的排放大户,但从总量上讲,比重已大大下降[3]。
2.2研究的目的与意义依据上海市黄浦江水质污染数据,简略介绍建立黄浦江水质污染数据库的过程,并通过数据库相关数据对黄浦江水质进行评价分析,为黄浦江水质污染治理提出一点决策数据。
初步介绍地理信息系统在水质污染评价中的应用方法。
3.GIS在水质污染评价分析的相关研究3.1基于GIS工作平台上的河流污染评价规划GIS 具有强大的空间数据管理系统、形象直观的应用界面、强大的空间分析能力等特点,能为现实地理空间上的物质和能量运动规律的研究提供方便、准确的管理和空间分析手段。
随着GIS 技术应用的不断扩展以及河流保护管理工作的迫切需要,GIS 技术已广泛用于河流资源管理、河流监测、河流评价、灾害评估、区域流域河流规划等众多领域,成为河流管理的有效决策支持工具。
同时河流信息数据一般都具有空间特性,借助于GIS 软件的空间分析能力,把河流信息的空间位置与属性特征一体化,使环境信息能在区域平面上充分展示其科学内涵。
河流污染评价规划中所需的一些统计,监测数据和图表等比较琐碎。
如何在计算机中对这些原始数据和新生成的数据进行合理规划地处理和管理,是数据信息能在整个规划步骤中共享,是河流污染控制规划的一个重要研究方向。
在这一方面,GIS已经具有了一定成果,一般来说,给予GIS的区域水质污染评价规划方案如图1所示。
图 1 基于GIS的水质污染评价规划[4]3.2 水质污染GIS数据库的建立地理信息数据包括空间数据和属性数据两部分。
其中,空间数据是指描述图面上空间对象的形态及位置的数据,如点的位置坐标,线的坐标数据列等,空间对象通常称为空间特征;而属性数据是描述空间特征的相关数据,如果图面上的多边形代表河流面,那么河流名称,面积,水存量的大小等数据就是属性数据。
根据地理信息的特点,在数据输入时,采用了空间信息和属性信息分别输入,最后关联的方法。
其工作的主要环节包括:空间数据的数字化采集,属性数据输入,数据格式转化与处理,数据核对与校验,数据关联等。
其基本工作流参见图2所示。
图 2 地理信息数据库的工作的流程[4]3.3 基于GIS在水质污染评价功能通过GIS在水质污染评价中的规划及对水质污染相关数据建立数据库等步骤可以实现以下几个功能。
(1)特征信息分类水质污染控制规划中涉及到的数据信息,按其来源可分为以下几类:①有关地方的国民经济统计资料,包括社会经济未来发展规划的指标信息;②污染及所生成的污染物基础数据,包括未来经济发展引起的污染源及污染物的增减信息;③城市排污管网信息;④水域单元的特征信息,如水文条件,污染物背景值几个功能区水域单元水质目标等;⑤控制规划中新生成的特征信息,如模拟计算出的各功能区水域流场分布及浓度场分布特征信息,污染物的允许排放量或消减量信息以及经济评价中优化的管网信息等。
(2)特征信息的管理,查询及分析以归类的特征输入计算机后,还需进行编辑和规范,以便于存储管理,查询及分析。
与空间有关的信息可以用地图形式表示和存储;而那些克脱离地图的属性信息,可用于GIS工具相兼容的商业数据库制作成数据包,以增强数据信息的可移植性。
如用sybase,oracle等存储管理给予arc/info平台的数据信息;用ms excel,lotus1-2-3等存储管理给予mapinfo平台的数据信息等。
在水质污染规划中,各功能区水域单元水质分布,城市排污管网分布等可用地图的形式存储管理;而国民经济统计资料,污染物的种类及数量可用兼容的数据库形式存储管理。
对各种特征信息可进行查询空间分析,如流场与浓度的叠加分析等。
(3)特征信息的输出面向用户的信息系统可通过显示屏,打印机或绘图仪等输出设备,显示或输出系统中各种特征信息(包括耦合属性信息与空间信息的特征信息)。