基于gis的武汉东湖水环境信息管理系统研究与开发.pdf

华中科技大学 硕士学位论文 基于GIS的武汉东湖水环境信息管理系统研究与开发 姓名：李贝 申请学位级别：硕士 专业：环境工程 指导教师：刘年丰 20070606 I 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 摘摘 要要 水体污染和富营养化是湖泊面临的最严重的环境问题之一，加强水环境管理， 是防治湖泊污染的重要任务鉴于水环境信息具有很强的空间特征，把 GIS 应用于 水环境信息管理中，将计算机显示技术、数据库技术和水环境模型相结合，具有很 好的现实意义 本论文建立了包括湖泊地理形态、水文、水质监测等数据在内的武汉东湖水环境 信息基础数据库， 运用GIS二次开发技术， 在.NET平台下， 使用VB语言和MapObjects 二次开发组件、运用 SQL Server 后台数据库管理系统，并结合环境数学模型，构建 与实现了基于 GIS 的东湖水环境信息管理系统该系统以水质与环境容量模块为核 心，总体构架由系统管理、数据库管理、地图显示与控制、水质与环境容量、信息 查询，及图形图表输出六个大的功能模块组成每一模块又进行了功能上的详细划 分和实现，各个模块相对独立、互相调用，从而成为一个有机的整体。

本研究重点对水质与环境容量模块进行了研究和开发，针对东湖的水环境特征， 在进行了东湖水量平衡和氮、磷收支平衡的基础上，选择了适合东湖的测算 TN、TP 和非持续性有机污染物环境容量的模型：狄龙模型、OECD 模型和 CODCr零维模型； 选择了水质评价的单因子、综合评价模型和富营养化评价的加权综合营养指数模型， 应用数据库技术和 VB.NET 编程语言，实现了基于 GIS 的水质评价、富营养化评价、 污染物环境容量计算和相关查询功能 本系统操作简便，实现了 GIS 软件的大部分地图功能，信息显示直观形象，图 文并茂具有较好的普适性，适用于类似东湖的中小型湖泊的水环境信息管理 关键词：关键词：水环境信息 GIS 数据库 MapObjects 东湖 II 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 Abstract Water pollution and eutrophication are the most serious environmental problems to lakes. To strengthen management is an important task for lake protection and pollution prevention. For the sake of the complex spatial characteristics of water environment information, it has a great meaning to integrate the techniques of computer display technique, database and water environmental models together. Taking East Lake as a research sample, this paper established the basic database of water environment for the lake. Through using the secondary development technique of GIS, the program language of VB.NET and comGIS of MapObjects, applying the SQL Server background database management system, as well as environmental models, a GIS-based water environment information management system is carried out. The system consists of six function modules: system control, database management, digital map display and control, water environment information management, information query, and picture output. Every module is independent and has a style of its own in its function. But for the whole system, they are mutually dependent and become an organic whole body. This research analyzed and calculated the water quantity input and output, as well as the total phosphorus and total nitrogen flowing in and out during a balance year in East Lake. According to the calculation and balance equation, the proper environmental capacity models for TN, TP and CODCr are selected, that are Dillon model, OECD model and zero-dimension capacity model for CODCr. And the proper water quality evaluation model and eutrophication assessment model are also selected. Through the program language of VB.NET and database technique, the functions of water quality and eutrophication assessment, environmental capacity calculation, and query are carried out. The system has an easy-operated interface, and carries out most of the map functions of GIS software. By the means of the water system digital map, the data can be displayed visually with graphs. This system also adapts to other lakes similar to East Lake, which are of middle or small size. Keywords: Water environment information GIS Database MapObjects East Lake 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出贡献的个人和集 体， 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和 借阅 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密□， 在 年解密后适用本授权书 不保密□ （请在以上方框内打“√” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 1 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 1 绪言绪言 1.1 研究背景及意义研究背景及意义 1.1.1 研究意义研究意义 长期以来，我国水环境面临着水体污染、水资源短缺和洪涝灾害等多方面压力。

水体污染加剧了水资源短缺，生态环境破坏导致洪涝灾害频发在今后相当长的时 期内，水污染仍将是我国水环境面临的突出问题强化水环境管理，防治水质污染 是我国水资源保护的一项紧迫任务，能够及时准确地对水质进行模拟、评价、预测 和规划，为合理的利用水资源提供可靠的决策依据，己成为水环境管理发展的必然 趋势 由于水环境信息具有很强的空间特征，信息量十分庞大，传统的信息管理方法， 除用纸张进行信息的收集储存的物理缺陷以外，技术上也难以适应现代水环境管理 的需要[1] 随着计算机技术突飞猛进的发展和在各领域的广泛应用，水环境管理也进 入信息化管理的阶段[2]地理信息系统(GIS)因其高效的空间数据和属性数据的维护 能力，及强大的检索查询功能，为在水环境管理过程中实时获取信息和决策分析提 供了一个有效的工作平台和可靠的技术支持 近十几年里， 国内外许多专家对 GIS 和水环境数学模型的结合技术进行了探索， 取得了可喜的成绩，一些商业软件如雨后春笋般涌现出来这些软件大都功能全面、 专业性强，但商业软件格昂贵，而且常常需要对软件进行二次开发后，才能很好地 解决具体的环境问题因此，针对现实中具体问题，开发经济的、适用于具体环境 问题的、便于非专业管理人员操作使用的水环境信息管理系统，就显得非常必要而 且实用。

1.1.2 课题背景及目的课题背景及目的 本论文是《武汉东湖风景名胜区总体规划》修编前期研究的子专题“东湖风景名 胜区生态环境资源保护策略”的主要研究内容之一 武汉东湖风景名胜区是首批国家重点风景名胜区2006 年，该区管理体制进行 了改革根据国家《风景名胜区条例》 （2006 年 9 月 6 日国务院通过，自 2006 年 12 2 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 月 1 日起施行） ，“风景名胜区应当自设立之日起 2 年内编制完成总体规划”为了加 快东湖的发展，提高决策的科学性，东湖管理局、武汉规划院于 2007 年初，组织了 对《武汉东湖风景名胜区总体规划》修编的前期研究，“东湖风景名胜区生态环境资 源保护策略”是其中主要的子专题 本论文的主要目的是建立武汉东湖水环境信息管理系统，包括水环境信息基础 数据库，动态评价水质及富营养化现状，测算东湖的 TN、TP、CODCr的环境容量， 为判断东湖风景区的旅游开发活动是否超过水环境承载力提供定量结论，为管理者 提供管理、决策的科学依据 1.2 国内外研究现状与趋势国内外研究现状与趋势 1.2.1 国内外研究现状国内外研究现状 美国国家环保局在1964年开发的STORET COGENT[3]是国际上开发最早的大型 水环境质量管理信息系统。

同一时期，英国开发出的水质档案系统(WAP2)[4]，加拿 大的国家水数据库(NAQUADAT)[5]也是较成功的水环境管理信息系统 到70年代末， 发达国家几乎都建成了为水环境管理提供支持的水环境管理信息系统 随着信息技术的飞速发展，特别是 3S(GIS、RS、GPS)技术、web 技术，和专家 系统的出现，环境信息系统(EIS)逐渐发展，出现了一些相对完善、综合性强的，并 应用于环境。