基于GIS的河流水质模拟系统研究

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1、摘要建立水质模拟信息系统是环境监测部门和管理部门对河流水环境进行管理、模拟、预测以及决策的有效手段和方法之一。本文建立了基于GIS的河流水质模拟系统，并以湘江长沙段为例，进行河流水环境信息的管理分析以及水质的模拟预测。论文主要包括以下几个方面的内容：根据水环境管理与模拟预测的需求以及地理信息系统的特征，设计了基于GIS的河流水质模拟系统。从结构、功能等方面对基础信息管理、监测数据信息管理以及水质模拟与预测等三个子系统进行了详细设计。通过对相关软件进行综合分析，结合系统特点，确定了系统开发的技术路线，

2、即以ArcSDE作为空间数据引擎，采用Oracle进行数据管理，在．NET环境下结合ArcEngine进行组件式二次开发，利用Matlab对水质模型进行数值计算并将其与GIS集成。研究了组件技术、插件技术等系统构建的关键技术，使系统具有良好的可维护性和可扩展性。介绍了河流一维和二维水质基本模型及其解析解，在Matlab中实现了求解一维模型的有限差分法和求解二维模型的特征有限元法，并通过．NET与Matlab的联合编程，将模型与GIS集成，通过河流一维、二维空间数据的离散化，实现了水质模拟的可视化表达

3、。利用相关技术和方法，以湘江长沙段为例，构建了河流水质模拟地理信息系统，并实现了对水环境信息的管理与水质模拟预测。关键词地理信息系统，水质模型，数值解法，空间离散化，集成ABSTRACTItisaneffectivemeasureormethodforthedepartmentofenvironmentalmonitoringandadministrationtodevelopthewaterqualitysimulatingsystemtoforecastthequalityofwaterinor

4、dertocontrolthewater-pollutionandmakedecisionontheenvironmentalproblems．Inthispaper,theStreamWaterQualitySimulatingSystem(SWQSS)hasbeendevelopedandappliedinChangShasectionofXiangiiangRivertoadministratewaterenvironmentalinformationandforecastthequality

5、ofwater．111epapermainlyincludesfollowingseveralaspects：111eWaterQualitySimulatingSystemhasbeendesignedbasedonnotonlytherequirementofwaterenvironmentaladministrationandsimulationbutalsothecharacteristicsofGIS．Thefunctionsofthethreesub-systems，whichareba

6、sicinformationmanagementsystem，monitoringdatamanagementsystemandwaterqualitysimulationandforecastsystem，havebeendesignedindetail．Basedonthecharacteristicsandrequirementsofthesystem．thetechnologicalroutesanddevelopmentalstrategieshavebeendevisedaftercom

7、paringsomesottwares．TheArcADEhasbeenusedasaspatialdataengine，andtheenvironmentaldatahasbeenmanagedbyOracle．Thesystem，whosewaterqualitymodelscalculatedinMatlab，hasbeenseconddevelopedusingArcEnginecomponentbyC拌．NET．Thekeytechnologies，suchascomponenttechn

8、ologyandthePlug-intechnology,whichCannotonlyintegratemodelswithGIS．butalsoenhancethemaintenanceandextensibilityofthesystem，havebeenresearched．Thebasicmodelsofstreamwaterqualityandtheseanalyticalsolutionshavebeenintroduced．TheFiniteDiffe