GIS在嘉興水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

摘要：為了應(yīng)對(duì)嘉興市區(qū)河流污染嚴(yán)重的問題，對(duì)市區(qū)每條河流的治理實(shí)行“河長(zhǎng)制”，力爭(zhēng)通過長(zhǎng)效治水，責(zé)任治水，使嘉興的水質(zhì)惡化狀況得到根本改善。在水質(zhì)治理過程中，河長(zhǎng)必須要?jiǎng)討B(tài)掌握其管轄河流的水質(zhì)狀態(tài)。利用GIS建立了嘉興市河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可把河流監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息、污染源信息等在地圖上（調(diào)用天地圖）直觀顯示出來，并可對(duì)上述信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為采取進(jìn)一步的治污措施提供支持。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測(cè) GIS 天地圖 統(tǒng)計(jì)分析

1 概述

2011年度全省各行政區(qū)域交接斷面水質(zhì)的考核結(jié)果顯示，嘉興為全省11個(gè)設(shè)區(qū)市中，唯一評(píng)價(jià)為不合格的城市，2012年第一季度嘉興市跨界行政區(qū)域河流交接斷面考核結(jié)果依然不合格。兩次市區(qū)交接斷面水質(zhì)考核結(jié)果引起了嘉興各界對(duì)市區(qū)水質(zhì)的密切關(guān)注，社會(huì)各界對(duì)市區(qū)的水環(huán)境現(xiàn)狀、改善方向及治理難點(diǎn)有了清晰的認(rèn)識(shí)。市有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，將通過設(shè)立具有統(tǒng)籌能力的全市性“治水辦”，建立“河長(zhǎng)制”，層層落實(shí)各級(jí)政府水環(huán)境治理責(zé)任，力圖實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)效治水”、“責(zé)任治水”的目標(biāo)。俗話說，“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”，要實(shí)現(xiàn)污水治理的目標(biāo)，必須了解河流水質(zhì)的現(xiàn)狀，如監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，污染源信息等，只有了解了這些信息，才能有針對(duì)性的制定治理措施。

隨著GIS技術(shù)的發(fā)展及GIS本身的時(shí)空特點(diǎn)，可利用GIS把河流監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息、污染源信息等實(shí)時(shí)直觀的在地圖上進(jìn)行展示，建立嘉興市河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，河長(zhǎng)可通過該平臺(tái)實(shí)時(shí)了解其管轄的河流水質(zhì)狀況，污染源信息等，并可利用平臺(tái)提供的統(tǒng)計(jì)分析及歷史數(shù)據(jù)回放等功能對(duì)河流信息進(jìn)行報(bào)表分析等，為制定進(jìn)一步的治污措施提供支持。

2 嘉興河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)

平臺(tái)主要利用Asp.net4.0、ArcGIS Server for js API，SQL Server 2008和天地圖采用VS2010開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)，軟件架構(gòu)采用三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該架構(gòu)具有代碼邏輯清晰，后期功能擴(kuò)展及維護(hù)方便等特點(diǎn)。平臺(tái)具有河流監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)周報(bào)及分析，水質(zhì)月報(bào)及分析、水質(zhì)年報(bào)及分析，監(jiān)測(cè)點(diǎn)和污染源查詢分析等功能。

2.1 系統(tǒng)技術(shù)路線

服務(wù)器端：基于.NET平臺(tái)采用IIS7.5+SQL Server

2008+ASP.Net 4.0進(jìn)行開發(fā)。

客戶端：ArcgGIS Api for js+Html+CSS。

應(yīng)用Arcgis Api for js無縫調(diào)用“天地圖·嘉興”基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的WMTS矢量、影像服務(wù)。

利用Ajax無刷新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了河道、水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、污染源的查詢、展示等；利用slider滑動(dòng)條及圖形按鈕實(shí)現(xiàn)查詢條件的圖形化，方便用戶使用；利用Fusionchart圖表控件實(shí)現(xiàn)了周報(bào)、月報(bào)等報(bào)表統(tǒng)計(jì)；利用NPOI報(bào)表控件實(shí)現(xiàn)了報(bào)表輸出、打印等功能。

系統(tǒng)采用三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，方便后期維護(hù)及功能擴(kuò)展。

提供完善的后臺(tái)管理功能，實(shí)現(xiàn)權(quán)限的分配、污染源信息的管理等。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

利用SQL Server 2008建設(shè)了嘉興水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括河流信息表、監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息表、污染源（工業(yè)、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、生活污染源）信息表、河長(zhǎng)信息表、系統(tǒng)信息表等。下面主要介紹其中一些表的結(jié)構(gòu)。（見表1、2）

2.3 主要功能

嘉興河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)了河流監(jiān)測(cè)點(diǎn)、污染源的定位、信息查看、統(tǒng)計(jì)分析及報(bào)表導(dǎo)出，監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)等功能。對(duì)于查詢條件中的年份、月份、周次利用Slider滑動(dòng)條控件實(shí)現(xiàn)，水質(zhì)級(jí)別查詢條件利用圖片實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)的好處是方便用戶操作。由于水質(zhì)周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)的功能類似，下面主要介紹水質(zhì)周報(bào)的功能。河長(zhǎng)登陸時(shí)輸入用戶名、密碼、驗(yàn)證碼后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)其登陸名自動(dòng)在地圖上加載其負(fù)責(zé)的河流及河流監(jiān)測(cè)點(diǎn)和污染源，鼠標(biāo)點(diǎn)擊后可查看其詳細(xì)信息。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)現(xiàn)狀利用不同顏色進(jìn)行區(qū)別，方便用戶直觀了解水質(zhì)的狀況。查詢條件為：河流名稱（下拉選擇）、污染源類型（下拉選擇，分為全部、工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖污染源和生活污染源）、年份（從2008到現(xiàn)在所在的年份）、周次（一年設(shè)定共52周）、水質(zhì)級(jí)別（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，劣Ⅴ）。某用戶成功登陸后，會(huì)加載其負(fù)責(zé)的河流及與該河流相關(guān)聯(lián)的污染源信息及監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息。通過改變查詢條件可獲取所需要的信息；點(diǎn)擊頁(yè)面左邊Tab菜單的“圖表”可對(duì)查詢到的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行圖表分析，并可把圖表導(dǎo)出為圖片或PDF文件；選中需要導(dǎo)出的監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，可把其導(dǎo)出為Excel文件；點(diǎn)擊監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)果列表中的某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，則會(huì)在地圖上定位該監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并可把該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)信息，歷史水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示出來并對(duì)歷史水質(zhì)數(shù)據(jù)做圖表分析、導(dǎo)出為Excel文件。下圖為系統(tǒng)運(yùn)行界面：

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圖1 用戶登記成功后運(yùn)行的界面

2.4 本項(xiàng)目后續(xù)化工作的建議

水環(huán)境治理是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，如何實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)效治水”是一個(gè)需要多部門統(tǒng)一協(xié)調(diào)研究的課題。水環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)只是對(duì)水環(huán)境的現(xiàn)狀進(jìn)行展示，要想制定科學(xué)合理的水環(huán)境治理措施，必須在現(xiàn)有監(jiān)測(cè)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，可利用SWAT等水質(zhì)模型和智能仿真模型（如芝加哥大學(xué)研究的基于Agent的建模仿真平臺(tái)Repast）和GIS集成建設(shè)水環(huán)境治理GIS信息決策支持系統(tǒng)，通過輸入一系列影響河流水質(zhì)變化的影響因子（如河流周邊人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、土地利用/土地覆被變化——LUCC等）實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬河流水質(zhì)變化情況，為制定出科學(xué)合理的水污染治理方案提供決策支持。

3 總結(jié)

構(gòu)建了嘉興市河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，利用圖形化的查詢條件實(shí)現(xiàn)了河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、污染源的定位及詳細(xì)信息的查看，信息的圖表統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表輸出，監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)等功能，顯著增強(qiáng)了河長(zhǎng)實(shí)時(shí)了解其負(fù)責(zé)河流監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)狀況及污染源的信息能力，并對(duì)本項(xiàng)目的后續(xù)工作方向提出了個(gè)人建議。

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作者簡(jiǎn)介：徐蘭聲（1985-），女，云南云縣人，講師，研究方向：城市空間信息。