灤河流域水質(zhì)功能區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理與專題圖制作

吳翠莉

【摘要】流域作為一個(gè)相對(duì)完整的資源管理單元和人類活動(dòng)集中區(qū)域，其水環(huán)境問題是制約我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素之一。為協(xié)助開展重要江河湖泊水功能區(qū)水質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)典型流域調(diào)查，進(jìn)行典型流域水功能區(qū)水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)圖GIS專題圖制作，本文通過對(duì)灤河流域基本情況調(diào)查，識(shí)別主要排污企業(yè)，通過空間地理位置的比對(duì)，采用緩沖區(qū)分析方法，篩選排污企業(yè)。在此基礎(chǔ)上，通過遙感影像識(shí)別，辨識(shí)企業(yè)污染口數(shù)據(jù)，制作企業(yè)排污專題數(shù)據(jù)。

【關(guān)鍵詞】灤河流域；水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)圖；大數(shù)據(jù)挖掘；空間緩沖區(qū)

【Abstract】As a relatively complete resource management unit and a concentrated area of human activities， the water environment is one of the important factors that restrict the coordinated development of society， economy and environment in china. To carry out the important rivers of water function zone of lake water quality safety risk in typical watershed investigation assistance， making typical water quality water function zone risk map GIS thematic map， the basic situation of the Luanhe River Basin， identify the main polluting enterprises， through the space location than on， using the buffer analysis method， screening of sewage enterprises. On this basis， through the remote sensing image recognition， identify enterprise pollution mouth data， making enterprise sewage thematic data.

【Key words】Luanhe River Basin；Water quality risk map；Data mining；Spatial buffer

1. 研究區(qū)概況

（1）灤河流域[1]位于華北地區(qū)東北部，北起內(nèi)蒙古高原，南臨渤海，西接薊運(yùn)河，東與遼河相鄰，涉及內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北和遼寧3個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)）的27縣（區(qū)），流域總面積44750km2。屬于季節(jié)性河流，年際變化大，豐枯相差1.7-3.5倍[2]。

（2）農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)嚴(yán)重和工業(yè)耗水量大，未經(jīng)處理的工業(yè)、生活污水直接排入河道，導(dǎo)致河道內(nèi)水質(zhì)污染嚴(yán)重。根據(jù)灤縣站測得揮發(fā)酚、暗淡的超標(biāo)倍數(shù)已超《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的16倍多，屬于嚴(yán)重污染河流。因此，完善專題圖制作，為重點(diǎn)流域提供水質(zhì)管理依據(jù)是十分必要的。

2. 研究方法

2.1大數(shù)據(jù)挖掘方法。

（1）最小-最大規(guī)范化[3]

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變化，假定minA和maxA分別為屬性A的最小和最大值，最小-最大規(guī)范化計(jì)算公式如下：

把屬性A的值映射到[new_minA，new_maxA]區(qū)間內(nèi)；

（2）小數(shù)定標(biāo)規(guī)范化[4]

j是max（|v' |）<1最小的整數(shù)。

2.2緩沖區(qū)分析模塊。

（1）凸角圓弧法原理。

基本原理：在軸線的兩端點(diǎn)處用半徑為緩沖距的圓弧進(jìn)行擬合，在軸線的各個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)處，先判斷該折點(diǎn)的凹凸性，然后在折點(diǎn)的凸側(cè)用緩沖距為半徑的圓弧擬合，而在折點(diǎn)的凹側(cè)處，用與該點(diǎn)關(guān)聯(lián)的兩條平行緩沖線的交點(diǎn)為對(duì)應(yīng)緩沖點(diǎn)。由于在凸側(cè)用圓弧彌合，使凸側(cè)平行邊線與軸線等寬，在凹側(cè)，平行邊線相交在角分線上。

（2）柵格法原理。

基本思想：將點(diǎn)、線和面這些空間目標(biāo)柵格化，向目標(biāo)柵格周圍擴(kuò)張，然后近邊界提取，生成矢量結(jié)果。該方法在原理上比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)。

3. 數(shù)據(jù)挖掘與空間屬性分析

3.1構(gòu)建污染企業(yè)分布圖。

本次采用的是網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于國家重點(diǎn)監(jiān)測企業(yè)信息網(wǎng)站。該類網(wǎng)站具有數(shù)據(jù)量大、覆蓋全面、信息更新快等特點(diǎn)，能夠有效的提取所需信息[5]。新數(shù)據(jù)庫主要針對(duì)廢水行業(yè)為目標(biāo)進(jìn)行構(gòu)建，數(shù)據(jù)庫目標(biāo)類型主要針對(duì)排放廢水可能對(duì)河流造成直接污染的企業(yè)，將其整理成主要數(shù)據(jù)庫，并將經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制經(jīng)緯度便于被Arcgis識(shí)別，成果圖如下（灤河流域污水企業(yè)分布圖見圖1）：

3.2緩沖區(qū)分析。

緩沖區(qū)分析是圍繞點(diǎn)、線、面要素，自動(dòng)建立其周圍一定距離多邊形，用以識(shí)別這些實(shí)體或主體對(duì)臨近對(duì)象的輻射范圍和影響度。根據(jù)調(diào)查研究，一般排污企業(yè)聚集在外城水系附近，根據(jù)企業(yè)占地大小的平均值，故將緩沖區(qū)設(shè)置為2km，即河道周圍2km左右的污染企業(yè)可能會(huì)就近排放入河流。最后基于企業(yè)空間地理位置和緩沖區(qū)大小進(jìn)行分析，將對(duì)河流有的污染企業(yè)篩選出來，成果圖如下（水系緩沖區(qū)構(gòu)建見圖2）：

4. 水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)專題圖制作

4.1基本圖繪制。

在基礎(chǔ)地理圖層的基礎(chǔ)上，疊加污染企業(yè)排放口圖層，并添加風(fēng)險(xiǎn)圖的附加信息，圖層排列一般按點(diǎn)圖層在最上層，線圖層在中間，面圖層在最下層，需重點(diǎn)展示的圖層放在上層的原則疊放。

4.2確定繪圖規(guī)格。endprint

采用A0和A3兩種規(guī)格（A0圖紙尺寸為1189mm×841mm、A3圖紙尺寸為420mm×297mm）。

4.3圖形分幅。

在確定規(guī)格后，需要分幅繪制，主要考慮下面三點(diǎn)依據(jù)：①考慮縣、市級(jí)行政區(qū)劃界線進(jìn)行劃分，使圖件貼合實(shí)際需要；②考慮水系，沿用自然的線狀，圖件易用易理解；③根據(jù)實(shí)際分析結(jié)果，盡可能優(yōu)化組合成圖幅最少，便于圖件的管理與使用。

4.4繪制前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

（1）基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。

采用收集的1：5000矢量數(shù)據(jù)及調(diào)查、測量補(bǔ)充的地圖數(shù)據(jù)，通過掃描數(shù)字化、拼接、坐標(biāo)和高程轉(zhuǎn)換，制圖綜合、圖形處理等，形成符合繪制系統(tǒng)格式、屬性要求的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。

（2）數(shù)據(jù)處理要求。

繪制系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用中國大地坐標(biāo)系統(tǒng)2000（CGCS2000），高斯-克呂格投影；高程統(tǒng)一采用1985年國家高程基準(zhǔn)；圖形數(shù)據(jù)采用*.shp格式。繪制采用Arcgis桌面系統(tǒng)編輯軟件步驟進(jìn)行。依次導(dǎo)入流域地理數(shù)據(jù)、導(dǎo)入企業(yè)數(shù)據(jù)、污染排放口數(shù)據(jù)、導(dǎo)入相關(guān)附屬信息，創(chuàng)建繪制工程。成果圖件包括電子圖和紙質(zhì)圖兩種數(shù)據(jù)形式。每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)包括兩個(gè)地圖文檔，流域基礎(chǔ)地圖與污染口專題地圖均為mxd格式，成果圖由制圖系統(tǒng)整飾后輸出為jpg格式（水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)專題圖見圖3）。

5. 結(jié)論

本次研究結(jié)論如下：

（1）在典型流域進(jìn)行基礎(chǔ)資料大數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集時(shí)，篩選出了特征信息。

（2）對(duì)特征信息進(jìn)行挖掘，通過數(shù)據(jù)變換和挖掘提高了挖掘數(shù)據(jù)的精度和代表性。把不同來源、格式、特點(diǎn)性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機(jī)的集中，建立了數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)工作提供全面的數(shù)據(jù)支撐。

（3）在基礎(chǔ)地理圖層的基礎(chǔ)上，疊加污染企業(yè)排放口圖層，并添加風(fēng)險(xiǎn)圖的附加信息，制作水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)專題圖。

參考文獻(xiàn)

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