GIS可行性分析

华北水利水电学院 技术组 黄福想 信景俊 晁 浩 时 间 2012 3 12 可行性研究分析报告 郑州市空气质量评估分析 郑州空气质量评估可行性研究报告 2 目录目录 1 1 引言引言 4 4 1 1 项目背景 4 2 2 市场可行性市场可行性 4 4 2 1 市场前景 4 3 3 技术路线技术路线 5 5 4 4 技术可行性技术可行性 6 6 4 1 与 GIS 结合开发的优越性 6 4 2 GIS 的可视化表示 7 4 3 数据的表达如图 8 4 4 系统的优点 8 5 5 功能说明功能说明 9 9 5 1 图形显示功能 9 5 2 信息查询功能 9 5 3 环境评价功能 10 6 6 资源可行性资源可行性 1010 6 1 人力资源 10 6 2 软件资源 10 6 3 设备资源 10 7 7 经济可行性经济可行性 1010 8 8 社会可行性社会可行性 1010 8 1 法律可行性 10 8 2 政策可行性 11 8 3 使用可行性 11 9 9 结论结论 1111 10 10 参考文献参考文献 1212 郑州空气质量评估可行性研究报告 3 图目录 技术路线图 3 1 6 与 GIS 的关系 4 1 7 GIS 可视化表示 4 2 8 数据流程 4 3 9 郑州空气质量评估可行性研究报告 4 郑州市空气质量评估分析可行性研究报告郑州市空气质量评估分析可行性研究报告 1 引言引言 随着我国社会经济和城市化建设的快速发展 以城市大气污染物排放量逐 渐增大为根源的大气污染问题日益突出 已逐渐成为我国可持续发展的必须尽 快解决的热点问题 为了了解和掌握大气污染发展趋势和满足社会公众对大气 污染预报的需求 强化大气污染物的排放量的控制管理 跟上世界先进水平 各市政部门迫切需要建立具有实用价值的区域性大气污染预报系统 采用 GIS 的相关功能进行数据的分析 建立基于 GIS 平台的空气质量评估分析系统 解 决大气环境管理所面临的问题 具有十分重要的意义和应用价值 1 1 项目背景项目背景 城市空气质量预报作为一项业务在全国范围内正如火如荼的展开 对预报 工作进行管理和对预报效果进行检验是保证这项业务正常运行的必要条件 为 进一步规范气象部门城市空气质量预报服务工作 不断提高预报质量和服务水 平 加强业务管理工作 充分调动业务技术人员的积极性 一套切实可行的 评估分析系统亟待出台 2 市场市场可行性可行性 2 1 市场前景市场前景 随着我国经济社会的快速发展 以煤炭为主的能源消耗大幅攀升 机动车 保有量急剧增加 经济发达地区氮氧化物 NOx 和挥发性有机物 VOCs 排放 量显著增长 臭氧 O3 和细颗粒物 PM2 5 污染加剧 污染加重 灰霾现 象频繁发生 能见度降低 迫切需要实施新的 环境空气质量标准 增加污染 物监测项目 加严部分污染物限值 以客观反映我国环境空气质量状况 推动 大气污染防治 空气污染问题已影响到部分地区的正常的生命生活 国家有关部门也在不 郑州空气质量评估可行性研究报告 5 断的加大管理力度 增加空气污染整治的投入 一些新的鼓励政策也应运而生 环保部副部长吴晓青 2 日在国新办新闻发布会上透露 为贯彻环境空气质 量新标准 初步测算 十二五 期间 全国大概要布设 1500 个监测点 前期 需要投入将超过 20 多亿元 每年新增费用将超过 1 个亿 2 月 29 日 国务院常务会议同意发布新修订的 环境空气质量标准 部 署加强大气污染综合防治重点工作 3 技术路线技术路线 通过调研和讨论 确定了各子系统的主要功能 同时 确定了各子系统的 链接方式和功能的实现方式 包括数据的识别 交换方式和路径及其他的实现 方式 确定了不同的模型的适用条件 数据的录入和识别方式 结合研究目标 郑州的 05 09 年的空气质量数据 污染源的分布及排放特点 研究此方案的可 行性 合理性 技术路线如图所示 郑州大气排放清单 数据校正统一编码 数据更新转换格式 基础地理电子地图 应用清单将郑州市 的网格坐标转换成 统一坐标 建立统一的坐 标网格 表格与空间 数据的链接 点污染 数据库 线污染 数据库 面污染 数据库 郑州空气质量评估可行性研究报告 6 技术路线图 3 1 4 技术可行性技术可行性 4 1 与与 GIS 结合开发的优越性结合开发的优越性 GIS 在环境科学方面具有广泛的应用前景 在空气质量影响评价中将 GIS 与相关的环境质量数学模型相结合 可以对复杂的环空间数据进行定量分析处 理 并可以对多种环境因素综合分析 使预测成为可能 从而为空气污染规划 与管理走向自动化 定量化和科学化开辟了广阔的前景 充分利用 GIS 对空间 数据的采集 管理和分析功能了 开发了一个城市空气质量评估分析系统 与 GIS 的关系 4 1 传统的对全市环境状况的评价是用超标率来衡量 即考查超标点数与总测 点数之比 事实上 由于测点的非均匀分布 该方法并不能很好地反映超标情 况 通过地理信息系统 我们可以得到某指标在全市分布的等值线图 从而计 算出超标面积与全市面积之比 这样得到的超标情况更真实 在此基础上 可 气象观察资料 大气排放清单 大气污染源 地理信息系统 网络发布系统 GIS 大气扩散模型地理信息系统 控制 措施 郑州空气质量评估可行性研究报告 7 以从 3 个方面进行扩展 1 将超标区域与各种功能区进行空间运算 还可得到 如居民区的超标情况 旅游区的超标情况 工业区的超标情况等 2 对超标等 级进行划分 得到各等级的面积情况 比超标与否有了更深层次的了解 3 对 多个污染因素进行叠加 得到综合指标 以此来评价全市环境状况 另外通过 上面得到的空间分析结果 进一步还可对点区求并 从而知道空间某点所属区 域 即知该点是在清洁区中还是在重污染区 4 2 GIS 的可视化表示的可视化表示 GIS 的可视化技术 通过强大的 有效的地图系统将复杂的空间和属性数 据以地图的形式展现出来 讲个文本 表格 图形等形式的空间数据转化为二 维 三维地图 可视化空气质量的数据所表达的空间关系 通过数据的形象化 浏览寻找数据的内在的空间运动模式和规律 其流程图如下 3 1 所示 GIS 可视化表示 4 2 空间数据库 符号库 要素 特征 及定位信息 数据转换 预处理符号化地图整饰地图输出 数据概化投影变换 郑州空气质量评估可行性研究报告 8 4 3 数据的表达如图数据的表达如图 数据流程 4 3 4 4 系统的优点 系统的优点 1 先进性 本系统采用开放式数据库互连 ODBC 技术 较好地解决了属性 数据的录入问题 与环保系统原有的管理信息系统实现了无缝连接 另外由于 ODBC 适合于各种数据库系统 从而使本系统与其他系统有较好的兼容性 而且 ODBC 的客户机 服务器特性 为本系统扩展到网络环境下提供了可能 给系统 扩充预留了空间 2 用户界面友好 全汉字操作环境 操作方法简单 快捷 系统实现中 较好地隐藏了与用户要求无关的信息 源数据 渲染结果可视化 显示 栅格矢量渲染 数据格式解析 提取目标数据 构造栅格矢量数据集 郑州空气质量评估可行性研究报告 9 5 功能说明功能说明 5 1 图形显示功能图形显示功能 图形显示功能主要包括基本显示功能及要素显示功能 前者主要包括放大 缩小 重绘 全图显示等 后者主要包括单要素 重要要素 全要素 任选要 素等 以上功能的提出主要源于底图信息量太大 事实上有很多是与某项查询 要求无关或关系不大的 在进行全图显示时 等待的时间也较长 另外 底图 要素往往淹没了专题图要素 不便于查找 为此我们提供了这些要素显示功能 满足用户的不同要求 5 2 信息查询功能信息查询功能 点位查询点位查询 可查询某类监测点位的分布情况 如降尘监测点的分布 若想进一 步得到某监测点的具体信息 则可在地图上指定所关心的监测点 之后系统将 弹出对话框 在用户输入一些要求后 如某一年的降尘 系统即给出该点的有 关信息 如降尘的年均值 最大值及最小值 数据查询数据查询 系统将列出某类监测点所有点位的名称供用户选择 选择好后 系 统将显示该点的有关信息 本查询与点位查询基本一致 只是前者为图示查询 而此处则为传统的信息查询 切入方式不同 空间分布查询空间分布查询 固定某个时间 对某类点空间分布的总体情况进行查询 如可 以查 1995 年黄石市二氧化硫平均值最高及最低的监测点 另外也可绘制出全市 二氧化硫分布情况的等值线图 将结果与底图进行多层叠加可以看出哪些区域 浓度较大 时间变化查询时间变化查询 固定空间点 对该点的各种监测结果进行查询 并绘制出相应 的变化图 如查询某点氮氧化物在什么季节浓度最大 最小 以及随季节变化 的情况 郑州空气质量评估可行性研究报告 10 时空变化查询时空变化查询 用于对时空两方面都变化的情况进行查询 如查某项目的季平 均最大值 需要得到该最大值发生在具体的哪个监测点位及具体的季度情况 另外 以幻灯片的方式演示空间分布随时间 如季节 年份 变化的情况 5 3 环境评价功能环境评价功能 数据统计评价数据统计评价 主要完成一些常规的统计评价 如某测点的二氧化硫是否超标 本市所有测点中某项指标的超标测点数与总测点数的比率 以及指数 综合指 数及统计中的趋势分析等 地理信息统计评价及分析地理信息统计评价及分析 6 资源可行性资源可行性 6 1 人力资源人力资源 具备系统开发所需要的 GIS 开发人员 6 2 软件资源软件资源 具备 ArcGIS SQLSever Microsoft Visual stadio 等开发所需的软件 6 3 设备资源设备资源 具备系统开发所需要的主要设备 计算机 7 经济可行性经济可行性 成本较小 仅需要购买近几年的空气质量统计数据 正版的 ArcGIS 软件 及开发人员的费用所需费用 8 社会可行性社会可行性 8 1 法律可行性法律可行性 与甲方签订详细的合同书 将责任细化到个人 杜绝非法的诈骗行为 郑州空气质量评估可行性研究报告 11 8 2 政策可行性政策可行性 有关空气污染的治理工作已受到了国家有关负责人的充分认识 出台了许 多鼓励支持进行空气质量评估相关研究的政策 环保部副部长吴晓青昨日透露 国家将投入 1000 多亿元用以治理重点区域大气污染 8 3 使用可行性使用可行性 由于系统的设计考虑到用户人群对相关知识的了解程度 系统设计倾向于 傻瓜式操作 方便了一些环保市政工作人员的使用 为进一步的决策提供可靠 地支持 9 结论结论 1 本系统将地理信息与属性信息有机地结合在一起 不仅实现了传统的数 据查询 而且引入了图示查询 满足了用户各方面的要求 2 将地理信息与监测数据结合在一起 提出了基于 GIS 的新的环境质量状 况评价方法 该方法比原方法能更真实地反映整体的环境质量状况 并能实现 一些预测功能 我们认为本系统可以实施开发 相关的细化功能可以结合用户提出他的其 他的需求 进行稍微的改动 郑州空气质量评估可行性研究报告 12 10 参考文献参考文献 1 程杨 杨林生 李海蓉 全球环境变化与人类健康 地理科学进展 2006 25 2 46 58 2 冉涛 吴朝正 李晓 环境污染对人类健康影响的研究进展 云南环境 科学 2005 24 增刊 1 171 173 3 廖永丰 基于 GIS 的城市空气质量模拟与健康风险评估 中科院地理与 资源所博士论文 2004 4 唐继海 陆志坚 刘丹青 地理信息系