GIS在湖泊水质监测中的应用颐.pdfVIP

.334. 中国遥感奋进创新二十年学术论文集 GIS在湖泊水质监测中的应用① 万幼川 秦 昆 吴振斌 (武汉大学遥感信息工程学院) 中〔科院武汉水生生物研究所) 摘要:人口、资源和环境是当今人类社会所共同面临的最严峻间题，我国由于经济的快速增长和人 口的大幅度增加，对环境造成的影响和压力越来越大 使得濒临城市的河流和湖泊污染日趋严重 如何利用现代高新技术建立一套及时、高效、准确、迅速的环境监测、调查与评价系统已是当务之 急 本研究利用G“IS+应用模块”形式，建立了水质信息系统，提出了显 隐交替解算水质流场和浓 度场方法及具体实现算法并以东湖为试验区对湖泊N,P,LAS,COD,BOD5等主要污染物浓度水 质进行了模拟，实现了水质管理、评价、查询、统计、分析及制图输出一体化模式。 一、概 述 水质污染是我国面临的最为严重环境问题之一，防治水质污染已成为我国环境保护的一 项紧迫的任务 要解决我国水环境何题除靠政策管理外，必须依靠先进的科学技术，为此水质 信息系统的开发、建立和应用，成为提高水质管理和治理的重要技术手段。 国外特别是北美、西欧和日本一些发达国家的研究学者(Wezenaketal.，1976,Mooreet al.,1980,,1itiesandetal..1983)早在20世纪70年代末和90年代初就已开始将GIS技术应 用于环境水质的监控，成功地对湖泊、水库和河流的水质、淤积和水生生物进行了有效的管理 和分析，形成了具有代表性的监控管理系统:如美国水质检索与评估系统(STORET-CO GEN丁)、英国水质档案系统(WAP2)和加拿大国家水质数据库(NAQUADAT)。特别是美国 水质检索与评估系统在世界范围内产生了较大的影响，在实施PL92-500的公共法上起到了: 1)提供有法律性的水质监测数据;2)提供确定河流允许污染负荷和应削减量的信息支持，从而 对建设污水处理的可行性和效益提供水质信息支持;3)提供水质报告，跟踪水质变化以及 PL92-500战略目标实施状况的分析和检验;4)提供发放排污许可证的水质信息支持。由此可 见，水质信息系统的建立不仅提高了水质监控的能力，而且是各级政府进行科学决策的重要依 据。 在水质信息数据库方面，我国已在环境监测总站建立了“国家环境数据库”，一些地方也建 立了一批水质监测数据库和工业污染源调查数据库，可进行信息的存储、检索，也具有某种数 据统计的功能，但所建立的有关水质信息数据库缺乏系统性和完整性，主要用于报表的生成， 无法对环境进行有效的监控更无法实现空间数据和属性数据的联结。由此可见，目前我国环凌 信息系统的建立才刚刚起步，而我国的环境污染程度有进一步加重的趋势现状，又要求我们采 取先进的监控手段，因此开展这方面研究已刻不容缓。 本研究在分析有关信息系统建立及有关理论方法的基础上开展了水质信息系统的设计、 建立和应用等方面的研究，努力将该技术应用于水质监控、管理、决策和治理中。 31本研究获中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术测绘遥感信息工程国家重点实拉室开放基金资助 GIs在湖泊水质监测中的应用 ·335. 二、水质信息系统总体设计 水质信息系统的建立是以多层次、多用途、多功能.为区域性的水质污染及其消除和控制 提供先进的管理、分析和决策手段为目标。因此本研究在设计过程中遵循的主要原则是: (1)充分利用现有的先进的技术和系统，在此基础上进行开发，从而保持建立的系统具有 先进性同时又能节省开发时间; (2〕实用性:基础数据库建立、应用模块开发考虑和满足管理、决策的需要; (3)保持数据的完整性即对数据的输入、处理、存贮、输出进行合理的控制; (4)与有关的环境部门一道完成系统的建立并投人到实际的运行中。 本系统设计的总流程如图1所示。 图1 水质信息系统框图 该系统主要由三部分组成: 1.数据输人和预处理:包括航空影像、卫星数字影像、各种专题图、地形图、GPS实时观测