基于GIS 的铜川新区水环境管理决策支持系统.docVIP

----------------《水资源研究》第25卷 第2期(总第91期)2004年6月---------------- 基于GIS的铜川新区水环境管理决策支持系统 阮仕平1 党志良1 胡晓寒1 马 飞1 张孟涛2 （1.西安理工大学 环境科学研究所，陕西 西安 710048； 2.北 京市自来水集团公司 供水分公司，北京 100034）  摘 要： 在西部缺水地区建设生态城市，关键是水的问题，做好水环境管理是建设生态城市的关键，也是建设生态城市的保证。介绍了基于GIS的铜川新区水环境管理决策支持系统（简称TNWEMDSS）的研制过程，系统的基本结构、硬件环境、系统数以及系统软件，分析了系统的技术特点和主要功能。该系统的建立对其它新兴城市的水环境管理信息化工作具有一定的借鉴意义。 关键词： 水环境管理； 地理信息系统； 模型库； 决策支持系统 1 概 述  陕西省铜川市地处陕北黄土高原与关中盆地的交接地带，属于西部缺水地区。铜川老区是一个因煤而兴的矿业城市，全市工业以煤炭、水泥等资源型产业为主，目前正面临经济结构单一、环境污染和生态环境破坏严重、矿竭城衰等一系列问题[1]。经有关部门批准，1993年11月，铜川市委、市政府在铜川市南部开始铜川新区的建设。 铜川市在1997年11月就被国家发展计划委员会、国家科技部列为《中国21世纪议程》8个试点城市之一，1998年4月被联合国开发计划署（UNDP）列为支持中国地方21世纪议程能力建设3个试点城市之一[1]。水是人类环境的主要组成部分，更是生命的基本要素[3]，在西部缺水地区建设生态城市，关键是水的问题。做好水环境管理是建设生态城市的关键，也是建设生态城市的保证。因此，水环境管理决策支持系统的建立已成当务之急。 2 TNWEMDSS系统目标 (1) 对影响水环境的各因素进行定性分析和定量计算，以辅助决策者把握水环境现状，并对未来的水环境状况做出预测； (2) 根据预测结果对影响水环境的各个因素进行分析评价； (3) 建立决策分析模块，提出多种水污染控制、水环境保护的可行方案，为水环境管理提供决策支持； (4) 水环境数据管理与应用，如数据查询、统计、空间分析等； (5) 环境信息共享和发布等。 3 TNWEMDSS系统分析 3.1 系统用户  系统设计以铜川市环境保护局作为开发原型，因此作为环境决策主体的铜川市环境保护局的各级管理人员是系统的服务对象和最终用户。此外，系统的直接用户还包括关心铜川环境的Internet用户。 3.2 系统数据分析 本系统所需信息源主要有：空间信息（行政区划、地形、水系、道路、植被、土壤、降雨量、土地利用、土地类型、水质监测站点、城镇、污染源等专题图层）、水环境质量信息、水污染源信息及水文信息。系统这4方面的信息需经过汇集分析，分类编码后，设计成适用各类功能的数据库，在功能程序模块与水环境模型的驱动下实现系统需求[2]。 为了维护系统数据的安全，对发布数据建立单独的发布数据库，其内容采自其它数据库。Intranet和Internet在逻辑上分为两段，采用间断性复制功能，把Intranet网上的发布信息复制到Internet网上。系统的数据流程见图1。（略） 3.3 系统开发的软硬件需求  (1) 硬件需求。由于地理信息系统（GIS）数据运算量大，要求较快的CPU处理速度，并且空间及属性数据需占用较大的外存[2]，所以系统采用Pentium Ⅲ以上机型，128M内存，40G硬盘。 (2) 软件平台需求。软件平台采用MapInfo公司的MapInfo Professional 7.0 SCP、Microso ft Access 2000数据库管理系统、VB编程语言，地图发布采用国家遥感应用工程技术研究中 心的地网GeoBeans4.5。由于系统中存在大量的环境模型计算，仅使用VB自带的基本数学函 数库不仅使系统开发工程量大，而且执行效率不高。因此系统的模型计算部分采用Matrix V B。Matrix VB是Mathwoks公司针对VB提供的一个MATLAB组件库（Component Object Model Library），它提供了大量的有效算法，可以加强VB内建数学运算与图形展示功能。其函数库 的功能大致可分为8大类，即：矩阵运算、运算符重载、最优化运算、多项式、信号处理、 随机与统计分析、图形图像处理、控制系统，它们可以完成大部分MATLAB能够完成的工作并 实现了脱离MATLAB环境对MATLAB函数和过程的有效调用[4，5]。 3.4 系统的功能需求  根据上述系统目标，为满足铜川新区水环境综合管理与决策的需要，采用系统集成的方法，将GIS与数据库系统相结合