基于ArcEngine的云南省土壤污染空间分析系统

论文摘要

土壤是人类赖以生存的基本要素之一,但是随着我国经济的快速发展,全国环境污染日益严重,土壤污染的总体形势也不容乐观,部分地区土壤污染严重,在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出现了土壤重污染区和高风险区。同时还有来自废气、污水、垃圾、农药、化肥等方面的污染,土壤污染类型多样,并且呈现出新老污染物并存的局面。其中重金属污染具有长期潜在威胁并且难于治理的特点,从而极易造成大面积土壤废弃,更严重的是污染物被农作物吸收进入食物链,威胁着人类的健康。因此迫切需要对土壤污染因素进行分析,而传统的分析工具无法达到空间分析的目的。随着信息技术的高速发展,3S (RS、GIS、GPS)和空间数据库技术的出现在土壤空间数据管理和分析上体现出快速高效的优势。因此,应用现代化手段提高土壤资源管理和分析水平已经成为一种顺应时代变化的趋势。本论文以云南省为例。云南省环境监测中心站对全省范围内布置的1718个采样点进行调查,调查项目包括采样点的具体地理位置、海拔高度、土地利用类型、土壤类型、理化元素、无机元素、有机元素等,从而得到一系列土壤质量调查数据。本文以这些调查数据为基础、Visual Studio 2005(VS 2005)为开发平台、C#为开发语言、ArcEngine为嵌入式二次开发组件、SQL Server2005为数据库,对云南省土壤污染信息进行管理和分析。本文研究内容包括以下三个方面：第一,数据库的设计与建立。本文中数据库包括空间数据库和属性数据库,将两者进行统一管理,实现属性数据和空间数据的交互。(1)空间数据库。以市级／县级、不同土地利用类型／不同土壤类型方面对云南省土壤污染情况进行分析。空间数据库包括以下几方面信息：1718个采样点、州界、云南城市、云南县界、省界、矿产资源,这些信息均由空间数据库进行统一管理。(2)属性数据库。1718个采样点对应的无机污染元素和理化性质的详细信息,并且建立与空间数据库对应的属性数据库。第二,土壤污染管理信息系统的构架。采用C#语言与ArcEngine开发方法,获得具有属性数据和空间数据管理的数据库管理系统。采用此开发方法,使开发出的土壤资源管理信息系统能够脱离专业的软件环境,提高土壤资源的定量化、模式化和标准化管理水平,为土壤资源管理决策奠定良好的基础。第三,土壤污染因素的空间分析。本文主要分析了13种无机污染元素(砷、镉、钴、铬、铜、氟、汞、锰、镍、铅、硒、钒、锌)随着经度、纬度、海拔的分布趋势以及与13种背景元素、矿产资源分布、pH、机械组成、土地利用类型、有机质间的相关性分析。通过对云南省土壤污染空间分析系统进行设计,可获得相关所需要的云南省土壤污染范围、特点、原因和主要污染因素,进而提出土壤污染防治对策和建议,对今后做好全省土壤环境功能区划和土壤污染防治规划具有积极意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的目的、背景和意义
• 1.2 土壤资源及其管理
• 1.2.1 土壤资源的定义及其特点
• 1.2.2 土壤资源信息管理的现状与方法
• 1.2.3 地理信息系统在土壤资源污染分析方面的应用
• 1.3 研究方案
• 1.3.1 论文的主要工作
• 1.3.2 论文的结构
• 第二章 系统的体系架构
• 2.1 系统遵循的软件工程思想
• 2.2 系统的目标和设计的原则
• 2.2.1 系统设计的目标
• 2.2.2 系统设计的原则
• 2.3 系统功能模块化设计
• 2.4 基于ArcEngine的空间分析
• 2.5 系统的开发平台
• 2.5.1 Visual Studio 2005
• 2.5.2 ArcEngine
• 2.5.3 C#与SQL Server2005
• 第三章 云南省土壤数据库的建立
• 3.1 系统土壤数据的地理数据类型
• 3.2 空间数据的组织
• 3.3 属性数据的组织
• 第四章 云南省土壤质量数据空间分析方法
• 4.1 数学方法分析
• 4.1.1 平均质量分数分析
• 4.1.2 相关性分析
• 4.1.3 数学方法在空间分析中的应用
• 4.2 地图操作空间分析方法
• 4.2.1 地图测量
• 4.2.2 地图图形区域选择
• 4.2.3 等高线的绘制
• 4.2.4 地图点元素渲染
• 第五章 系统实现及结果
• 5.1 系统界面
• 5.2 空间测量
• 5.3 空间查询结果
• 5.4 空间分析及渲染结果
• 5.4.1 污染随垂直向分布趋势
• 5.4.2 污染随水平向分布趋势
• 5.4.3 污染与矿产资源分布的关系
• 5.4.4 污染与背景值的关系
• 5.4.5 污染与理化性质的关系
• 5.4.6 污染与土地利用类型的关系
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间主要研究工作和成果
• 致谢