关于水污染控制规划地理信息系统研究

　一、项目简况
　　“水污染控制规划地理信息系统研究”于1999年底被国家自然科学基金委员会批准立项，2000年1月正式启动，2002年10月研究工作结束，随后进行了研究成果的应用。2003年3月向国家自然科学基金委员会递交了项目结题报告，2003年9月得到了基金委批复，批准项目结题。2003年10月20日，在重庆市科学技术委员会的组织下，由国家自然科学基金委员会、清华大学、南京大学、后勤工程学院、重庆市环境科学研究院等单位的七名专家组成专家组，对项目进行了鉴定。专家组认为“该成果处于国内领先，达到了国际先进水平，具有广阔的应用前景”。
　　水污染控制规划是本世纪60年代以来，随着系统工程方法和计算机技术的发展而提出的。它是在污染源调查和水质现状评价的基础上，依照国家或城市对相应水体功能的环境质量要求，建立相应的数学模型，计算出水体中各污染物的最大允许排放量(即水环境容量)，然后根据规划水平年预测的污染负荷计算出污染物削减量，以使水域功能满足所要求的环境质量标准。削减污染物量可以有多种方法和措施，水污染控制规划必须通过经济效益、环境效益和社会效益的分析和比较，优化出满意的实施方案。
　　二、主要成果
　　本研究将理论研究和实例应用研究相结合，以Ge0MediaProfessional3.0为GIS系统开发平台，以VB6.O为系统二次开发语言，以MicmsoftAccess97为数据库系统，并以重庆市三峡库区凤嘴江为实例，开发了水污染控制规划地理信息系统及其软件WPCPGIS，并在重庆市渝北区御临河流域综合治理规划中成功应用。
　　主要研究内容包括:
　　l、水污染控制规划地理信息系统数据库研究
　　WPCPGIS空间数据库设计采用了基于现象的矢量数据模型对现实世界中的地理实体中的实体进行抽象，利用GeoMedia
　　Professional3.0完成河系及相关实体数据结构和组织设计。并用特征类(rea*ureClass)来管理空间数据。
　　在WPCPGIS中，空间数据和属性数据存贮在ACCESS的不同数据表中，并通过主键属性进行数据表间的联接。利用visualBasic6.0和GeoMediaProfessional3.0中的数据控件实现对空间数据库和属性数据库的调用。
　　本研究针对水污染控制规划的系统性与综合性、空间相关性、数据的动态性和适时性、数据定性分析与定量分析相结合等特点，阐述了水污染控制规划地理信息系统数据库的设计方法。建立了W代PGIS数据库，为规划决策提供了切实可行、方便灵活的数据资源。该数据库系统具有动态更新能力和高度的信息共享性，充分体现了空间信息系统数据库的特征。
　　2、水污染控制规划地理信息系统模型库研究
　　通过水污染控制规划地理信息系统模型库的研究，系统地归纳、分析、完善了整个水污染控制规划过程的各种计算模型，并开发了水污染控制规划过程的实用计算模型，包括模糊影响系数环境容量计算模型，污染负荷分配模型，规划方案环境效益计算模型等等。将模型库技术引人水污染控制规划地理信息系统中，开发了WPCPGIS模型库系统。该模型库系统能够很好地对水环境系统和规划方案进行模拟，为规划人员和决策者进行污染源分布及排放强度、河流污染负荷、水质状况、水体环境容量、规划水平年水质预测情况、各规划方案的经济技术比较等研究提供决策支持。模型的计算结果能在wPCPGIS软件中以数字地图的形式直观地显示出来，使得W】丫PGIS能够直接用于水污染控制规划决策。模型库采用结构化设计，是一个开放(open)的系统，系统开发人员可以根据模型的发展和实际需要，添加新模型或修改已有模型。
　　3、水污染控制规划地理信息系统的建立
　　本研究在水污染控制规划地理信息系统数据库和模型库研究的基础上，将Gls技术应用到水污染控制规划的每一个过程，并实现了GIS软件、模型和数据库三者数据同步，达到了对象空间数据和属性数据的动态管理，适时更新，并且使得wPcPGIS系统能够自动响应信息变化，这对于污染源的动态管理特别有意义。在WPCPGIS软件中可修改污染源的空间数据和属性数据，通过数据库输人模型库计算，系统再将模型的计算结果存人数据库，被GIS软件调用，并以数字地图的形式显示出来。同样规划人员可以直接修改、添加数据库中的数据，通过模型库计算，在WPcPGIS数字地图中显示出来。
　　本研究将模型库技术、数据库技术租G巧技术相结合，实现了水质状况的动态显示。通过隶属度加权综合平均水质级别法进行了水域水质级别计算，使得水质评价结果直接与(地面水环境质量标准》联系在一起，能够给规划人员和决策者提供准确的水质污染信息，并将水质级别以专题数字地图的形式显示出来，超过水质目标的河段用红色警示，将抽象的水质状况以非常直观的形式显示出来，让决策者能够一目了然。
　　4、实例研究与应用
　　以重庆市三峡库区的凤嘴江为算例，进行了水污染控制规划地理信息系统研究，并开发了凤嘴江WPCPGIS系统，取得了较好的应用效果。然后又在重庆市渝北区御临河流域综合治理规划中，应用了WPCPGIS。将渝北区御临河流域内的污染源、城镇信息、污染治理设施规划和水质规划等众多信息用GIS数字地图的形式表现出来，使得原先枯燥复杂的综合治理规划非常直观的展示在专家和领导面前，得到广泛好评。