水质GIS技术 gis在水文水资源领域的应用

GIS在水质污染方面的应用？具体是什么

GIS应该是利用解析遥感图像来达到水质污染方面的应用，利用数学模型，代入校正参数来解析，具体我也不太明白，查查相关的文献资料吧

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提倡二次供水水质在线监测有什么优势呢？

以物联网水质传感技术为核心，利用大数据、地理信息系统、物联网、云计算等信息技术，搭建包括实时水质监测、GIS展示、统计分析、超标报警等功能，实现对供水管网的出水、饮用水等在线监控、自动监督、远程监管。

                                                                水厂自来水供应前水质实时监测

一、产品详情

二次供水水质物联网监测应用聚焦水环境治理的重点民生问题，通过部署在居民区二次供水系统内部的物联网水质传感器，采集水体信息，为城市二次供水的工作长效管理、跟踪评价提供坚实的数据基础。二次供水水质物联网监测系统的建设，弥补无法实时获取二次供水水质变化情况，通过获取高时间分辨率、高空间分辨率的水质监测大数据，实时分析水质变化情况，为各级管理部门提供二次供水水质的数据，确保市民用水安全，提高居民的生活保障力度。

示范图

                                                                            水厂实拍图

系统由应用层、平台层、传输层和感知层构成，其中监测设备通过NB-IoT、LoRa窄带物联技术或者GPRS进行通信，感知数据接入物联网监测平台。

                                                                                  监控室

1） 监测指标

根据《城市供水水质标准》（CJ-T 206-2005）、《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）、《二次供水设施卫生规范》（GB17051-1997），二次供水选取余氯、浊度等指标来评价水体质量。

（2） 数据传输

监测设备监测数据可通过NB-IoT、LoRa或GPRS等方式进行上传，数据上传频率默认为15min/次（可根据用户需求设定）。

（3） 监测设备

水质物联网监测设备主要包括一体式机柜和传感器两部分

（4） 部署方案

二次供水水质物联网监测是在水箱旁部署专用检测箱，在入户水管处增加三通管，其中一路通往用户，另一路将池水引入检测箱内的检测池中，确保检测的水与入户饮用水同质量。通过部署在检测池内的专用水质传感器监测相关水质数据。水样经由房屋雨水排口排出。测量前会给予一定时间的水流通来清洗检测池。其设备安装示意图如下图所示：

二、应用场景

本方案适用于智慧城市、二次供水、居民饮用水的水质监测。

                                                                                                  水厂实拍图

三、产品亮点

（1） 实时监测

将传统水质监测与新兴物联网技术相结合，实现水箱水质实时监测：高空间分辨率：易于大量部署，形成完善的监测网络； 高时间分辨率：水质数据24小时实时监测；

实时监测数据

（2） GIS展示

通过水质数据与GIS系统结合，直观的展现水质变化情况，并提供移动端水质综合信息服务，具体内容包括：通过不同颜色展示各个监测点的水质情况；具有信息面板，展示各个监测点的指标信息；GIS系统的其他基本操作，如：放大/缩小，拖动等。

（3） 超标报警

通过居民区二次供水水质信息的实时分析，推送水质劣化事件。当水质监测值到达预警限值时，发送超标报警。管理人员可及时了解水质超标情况，迅速采取治理措施。

四、客户案例

                                                                                                    安装现场图

                                                                                  野外取水监测点

安装现场

地理信息系统与自然科学

随着社会经济和科技的发展，已经有越来越多的新技术在环境保护科学中应用起来，其中地理信息系统科学与环境科学的交互渗透，使得环境科学的发展有了质的飞跃，使得环境保护的监测、管理、规划都更加的便捷。其中，地理信息系统中开发应用的软件ArcGIS的使用很好地解决了环境保护、环境监测、环境生态学、环境毒理学中需要绘制地理图形的问题，摆脱手工制图的不精确性，提高了环境科学领域工作的效率。地理信息系统是特定的空间信息系统，它处理的对象是多种地理实体，地理现象数据及其空间关系数据，简言之，地理信息系统是对空间数据进行采集，编辑，储存，分析和输出的计算机系统，以其强大的空间数据管理系统以及空间分析能力，实现了准确管理和分析的目的，因此，GIS与环境科学的结合运用有着巨大的发展潜力，GIS 与环境科学在研究对象和研究方法上具有的相似性和互补性,使二者的结合有着巨大的发展潜力,预期在环境管理、环境监测、环境规划、环境影响评价、环境工程及环境地球化学等领域拥有很好的应用前景。

关键词：地理信息系统，环境科学，空间关系数据，空间数据管理系统

1. GIS技术的简介

地理信息系统(Geographical Information System，简称 GIS) 是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的、动态的地理信息为地理研究和决策服务。地理信息系统能为现实地理空间上的物质和能量运动规律的研究提供方便、准确的空间管理和空间分析手段。GIS系统是在数据库管理系统( DBMS)和计算机辅助设计( CAD)两个比较成熟的软件技术基础上发展起来的,并附加了对空间数据进行管理和分析的特殊功能。GIS以其混合数据结构和独特的地理空间分析功能而别具一格。它所提供的专用函数可用来进行测量、坐标变换、图号和颜色, 根据编辑好的空间数据分层选择, 通过逐层叠加形成各种专题图, 通过绘图机、打印机等输出。

GIS是采集、储存、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。GIS 引擎提供大量操作分析功能, 包括:测距、投影变换、统计、拓扑叠压、缓冲区分析、地形表面操作、网络分析等等. 许多GIS 产品允许用户利用宏语言对系统进行扩展, 包括定制菜单和函数等. 有的还支持与外部应用程序进行开放通讯。GIS 可以根据若干原则来分类, 例如: 所完成的任务、目的、专业类型、系统功能、用户类型、行政等级、空间数据模型、数据结构、地理范围和系统操作难易程度等. 这里介绍按照GIS 空间数据模型的不同, 将GIS 软件分为以下几类: 栅格、二维拓扑矢量、数字高程模型(DEM )、不规则三角网(T IN )、三维模型、时序模型等。栅格数据模型在许多产品中都存在, 但趋势是更灵活的二维拓扑或不规则三角网。真正的三维和时序模型还很少使用, 但它们是未来的研究方向. 另外, 图象GIS 将遥感图

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象与GIS 矢量分析紧密结合起来, 对地形进行三维立体观察和GIS 分析, 这也是目前的研究方向之一。

2. 在环境科学领域中的发展

环境问题是21 世纪全球性的问题,对环境问题的研究及解决必然涉及到复杂、敞开的地表系统。而GIS 能为现实地理空间上的物质和能量运动规律的研究提供方便、准确的空间管理和空间分析手段。环境科学研究 水圈、大气圈、土壤圈和生物圈等构成地表系统的环境要素,旨在揭示人类活动对环境要素所造成的影响及其它们之间的相互作用规律,并采取各种合理的工程措施进行调控,以确保环境质量的长期可持续性。由于环境科学涉及复杂和敞开的地表系统,因此GIS 为研究物质和能量在现实地理空间的运动和转化规律提供了方便准确的空间管理和空间分析手段。由于在研究对象和研究方法上所具有的相似性和互补性，GIS 与环境科学的结合运用在环境管理、环境规划、环境监测、环境影响评价、环境工程及环境地球化学等领域拥有广泛的应用前景。

3. GIS在环境监测中的应用

环境监测离不开环境信息的采集和处理，而环境信息85%以上与空间位置有关，因此地理信息系统就成为环境监测的有效工具。在地理信息系统的帮助下，可以方便地获取、存储、管理和分析各种环境信息，并且能为环境监测提供全面、及时、准确、客观和有效的环境信息。地理信息系统具有强大的空间分析和数据处理功能，充分利用GIS的功能模块结合选定的环境监测模型可以对多源环境信息进行处理，从中发现环境演变的动态规律，从而实现对环境的动态监测，并将环境的变化情况、规律制成图片直观地表达出来。 3.1 在大气环境动态监测中的应用

随着城市土业化的发展，城市工业企业数量和机动车数量都在急剧增加，有毒有害污染物大量排人到城市空气中，很多国家和地区都在为改善大气环境质量做着努力。而大气环境有着以下特点：1、它的空间尺度大，人类赖以生存的大气圈有上百公里的厚度；2、空气在自然环境中有着最好的流动性，地面是其不可逾越的固体边界。因此大气环境动态监测最适合用GIS技术进行监测和分析。引用地理信息系统技术和数据库管理技术，可以将所有对大气有污染隐患的企业及位置信息、主要污染物、污染物移动范围、周围地形进行收集、整理，并建立地理信息数据库。利用GIS空间分析和数据显示功能，可获得污染物在人气中的浓度分布图，进而可了解污染物的空间分布和超标情况。在这方面己经有了成功实例：欧洲的RAINS模式就是一个跨国界的SO2排放量计算机管理系统，我国环保项目中“国家大气环境信息系统”，都是通过GIS技术进行监测和分析的。 3.2 GIS在水资源环境监测中的应用

水是人类生存和发展不可缺少的物资条件，是工农业的重要资源，然而，水源污染口趋严重并多以复合型污染为基本特征，造成大比例水不能用于饮用，因

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此有必要加强对水资源环境的监测和管理。水资源环境的特点是空间信息量大，而对空间信息的管理与分析正是 GIS的优点。GIS用于水资源环境监测，主要是对水质监测数据和空间数据进行科学有效的组织和管理，能够让管理人员方便地对各种空间信息进行查询、修改和编辑等；通过GIS强大的空间分析和图标分析功能，实现对空间和检测数据的分析和专题图的制作，进而为污染治理方案的制订提供有效的信息支持。比如Adamus和Bergman采用GIS与筛选函数分析水域内无点污染源的载荷分布，Richard和Host应用GIS与相关函数分析河流生物与上游土地应用及河流形状的关系，中国环境科学院郑丙辉等应用GIS定量分析昆明市松华坝水库的流域面源污染，Hudak等人在利用GIS技术对地下水监测网络进行的设计中，对所选研究区域进行详细的场地监测和分析，从而有利于管理地表和地下废物，及时发现潜在污染源，加强对水源井的保护，还能为填埋场选址提供决策支持。

4. GIS在环境综合影响评价中的应用

应用GIS进行环境影响综合评价，可以将大量的空间数据、属性数据与区域地理环境紧密结合，快速创建图形化的评价结果，形象直观地将区域环境污染的分布、污染物的数据及其环境影响显示出来，为决策者或环境管理者服务，进而能随时运用GIS强大的空间分析功能，按不同的范围及约束条件，迅速生成评价区域的各种环境评价结果及专题图。 4.1 数据处理

环境影响综合评价涉及大量的工程项目规划数据、区域自然环境和社会经济环境数据、污染物排放数据和环境本底值，这些数据是进行评价的基础数据，在GIS中可存入属性数据库中，然后与评价区域的地理空间位置图绑定，对以后进行的环境影响预测及评价提供了极大的方便，可以随时调用任意地区的相关数据，按照设定值进行数据查询和检索。由于GIS具有海量数据的快速处理能力，可以满足环境影响评价中大量数据分析、预测和评价的要求，并且可通过程序设计，将评价结果存入数据库中，再按照关系化数据库语言进行评价区域的结果分级检索及生成专题图，为环境影响综合评价的数字化发展提供了强大的技术支持，使数据的处理快速、准确、灵活。

4.2 影响预测和综合评价

GIS具有极强的管理空间数据的能力，并利用空间数据进行空间分析，而环境影响综合评价的原始数据、预测数据和评价结果与地理区域的空间位置联系密切。这样，在进行环境影响综合评价时，应用GIS进行综合分析和评价，可以将评价的基础数据和预测数据与空间数据相结合，得出不同方法所获得的分析和评价结果，并以数据库、图形、图表的方式保存，便于以后的分析与应用。此外，编制应用软件将GIS与各种综合评价方法进行集成，设计环境影响综合评价应用软件，可以有目的地对各种评价结果进行空间分析，提高环境影响综合评价的处理速度和空间表现力，并按照不同的要求及时提供预测分析结果，在评价区域地