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基于GIS技术的湖泊水质污染综合评价的研究

姚焕玫  
【摘要】:水质恶化问题已成为制约我国城市发展的主要问题,运用主成分分析法可以以少数的综合变量取代原有的多维变量来进行有针对性的定量化评价,在评价过程中,从对逆指标进行线性变换、用对数化法对指标进行无量纲化、评价指标的选择等三个方面对传统主成分分析方法进行改进后,与传统方法相比,更为合理地保留了原始指标矩阵中的信息,使第一主成分的贡献率有了显著的提高。 改进后的主成分分析方法应用于东湖的水质污染程度的综合评价以及太湖的富营养化评价中,取得较好效果,在各监测点水质横向和纵向的可比性、定量定性分析结合程度、指标权重选取等方面较其它方法有一定优越性。 通过对应分析可以揭示各污染因子之间、各监测点之间、污染因子与监测点之间的内在联系,找出水质综合质量与各个水质污染因子的关系,能够以较小的代价从原始数据中提取较多的信息,较好地反映客观环境的全面信息。利用主成分将东湖5个子湖观测点进行分类,对应分析图可为各子湖水质类比提供依据;在太湖水质富营养化污染分析中,生成10个监测点与富营养化各个指标的对应分析图,使环境管理者对各污染源和水质状况一目了然。 以湖北省武汉市为例,研究了湖泊的污染形成的历史原因。由于多年泥沙淤积,人工围湖垦殖、填埋等因素,湖北省湖泊数量和面积逐渐缩小,导致湖泊水质恶化。长期以来,非法填占和湖泊水质污染也严重地危害了武汉市湖泊发展。在可视化模型中显示50年代到80年代武汉市东西湖区湖泊历史变迁图,提出应该按照因地制宜和多尺度等级优化的规划和建设思想,将东西湖的大小湖泊和水体作为一个统一的生态组分来优化规划水质净化和生态修复,从多尺度对不同等级湖泊进行规划和建设。 地理信息系统技术的出现和逐步完善将为湖泊水质污染评价迈向信息化、现代化提供技术支持,湖泊污染评价的内容和方法也得以不断地深化和拓宽。 论文分析了GIS与环境模型相结合方式,利用Visual Basic、MapObjects和MATLAB建立环境综合评价信息系统,通过这种方式开发的应用程序具有高效无缝的系统集成、开发简捷、程序运行占用内存少等优点。系统同时提供各种环境系统模型,具有控制管理功能、输入输出功能、空间分析功能以及多信息支持下的辅助决策与模拟功能。以东湖中各子湖的水质污染综合评价为例,在VB开发环境下,在MATLAB 6.5软件中实现改进后的主成分方法的各个分析步骤,利用MapObjects 2.0控件完成东湖水质污染图的输出,可以进一步将水体的质量评价与GIS结合起来,以达到更好地为环境管理部门服务的目的。


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