GIS与水质评价和预测模型集成研究

摘要

三峡库区成库后，其水质状况一直受到各方的关注，强化三峡库区的水质预警预报工作，提高三峡库区应对水污染事件的信息化水平是三峡库区面临的一项紧迫任务。GIS作为收集、存储、管理、应用和分析地理信息的现代化工具，已成为管理和利用与空间位置有关的信息资源的重要工具，地理信息系统与水质模型的集成已成为水质预警预报信息化方面的发展趋势之一。
　　 本文依托重庆市科委科技计划攻关重大项目“三峡库区水环境安全预警平台”(CSTC2006AA7024)，采用组件式GIS产品MapObjects和面向对象的程序开发语言Visual C++，采用紧密耦合方式，实现了GIS与水质评价和预测模型在三峡库区预警平台中的集成应用。
　　 首先分析了水质评价与预测模型及其在水质预警系统中的研究与应用的国内外现状，在水质评价模型方面，重点研究了单因子水质评价法、综合水质标识指数法等水质评价方法；在水质预测模型方面，主要研究了一维水动力学模型、BOD-DO模型等常用的水质预测模型，分析并指出了水质评价和预测模型被用于水质评价和模拟时具有很强的功能，但在模拟结果的显示方面还存在困难。鉴于水环境信息具有很强的空间特征，提出了将GIS与水质模型进行集成起来的思路。
　　 其次，本文介绍了地理信息系统二次开发方法，重点研究了MapObjects控件中的方法、属性和类，研究了在紧密耦合方式下，GIS与水质模型集成的技术路线和实现方法。
　　 最后，实现了信息录入、数据处理、成果输出等诸多功能；采用综合标识指数法对水质级别进行水质评价。采用一维水动力学模型和BOD-DO模型实现了对水质的预测，并用不同的颜色对不同的水质进行渲染；实现了GIS与水质评价和预测模型的集成，能很好的满足水质评价、趋势分析等功能需求。将GIS与水质模型的集成实现技术应用于三峡库区水环境安全预警平台。
　　 本文既弥补了水质模型在模拟结果可视化上的不足，又充分发挥了GIS技术空间空间数据分析、处理上的优势。本文的工作作为水质模型与GIS集成在预警系统中的初步尝试和探索，对于该领域的研究具有一定的借鉴意义，也为以后更复杂水质模型与GIS集成的进一步深入研究起到了基础性作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

1.1课题背景及意义

1.1.1课题背景

1.1.2研究意义

1.2国内外现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3本论文的主要研究内容和组织结构

2水质评价与预测方法

2.1水质评价

2.1.1水质评价的目的和意义

2.1.2水质评价标准

2.1.3单因子水质评价法

2.1.4综合水质标识指数法

2.1.5其他水质评价方法

2.2水质预测

2.2.1水质预测模型介绍

2.2.2一维水动力学模型预测

2.2.3 BOD-DO耦合模型

2.2.4其他水质预测方法

2.3本章小结

3 GIS二次开发及其与水质模型的集成方式

3.1地理信息系统

3.2地理信息系统二次开发概述

3.3组件式地理信息系统二次开发

3.3.1组件技术的发展

3.3.2 COM、ActiveX与ActiveX控件

3.3.3组件技术与GIS

3.4 MapObjects

3.4.1 MapObjects介绍

3.4.2 MapObjects结构

3.4.3 MapObjects特点

3.4.4 MapObjects支持的数据源

3.4.5 MapObjects功能及优势

3.5 GIS与水质模型的集成实现方法

3.5.1 GIS与水质模型的集成概要

3.5.2 GIS与水质模型的集成方式

3.5.3本文采用的集成方式

3.6本章小结

4 GIS与水质评价和预测模型的集成应用

4.1项目背景分析

4.1.1三峡库区概况

4.1.2项目需求分析

4.2平台设计

4.2.1平台总体框架设计

4.2.2平台开发运行环境

4.2.3数据库设计

4.3 GIS与水质模型集成的方法实现

4.3.1 GIS基本功能模块实现

4.3.2集成方法实现框架

4.3.3集成实现

4.4 GIS与水质评价模型的集成应用

4.4.1水质评价指标与评价标准

4.4.2水质评价模型实现

4.4.3水质评价在GIS上的实现

4.5 GIS与水质预测模型的集成应用

4.5.1水质预测模型的实现

4.5.2 BOD-DO耦合模型的实现

4.5.3水质预测模型在GIS上的实现

4.6本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2进一步研究工作

致 谢

参考文献

附 录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录