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SuperMap与聚类分析集成及在区域环境管理中的应用

作　者: 张雁雁
导　师: 马民涛
学　校: 北京工业大学
专　业: 环境工程
关键词: SuperMap 聚类分析区域污染源污染源分析
分类号: X321
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着全球性环境的日益恶化，环境保护在实现人类可持续发展战略过程中扮演越来越重要的角色。区域污染源管理是环境管理的基础工作，区域污染源具有二维地理分布和多变量、多样本海量污染源数据的特征。现有的环境管理系统，虽然可以利用GIS技术的空间拓扑关系显示污染源的地理空间分布信息，但GIS仅作为显示工具，与人们要求的对污染源进行分析和综合处理等辅助决策还有很大距离。同时，很多学者在对污染源分析时常采用多元统计分析的方法，来研究多样本与多变量之间的相互关系，从而揭示大量数据之间内在的变化规律。但将GIS与多元统计分析方法相结合的环境管理信息系统尚未出现。本论文正是基于发挥GIS强大空间管理能力及多元统计分析处理多变量多样本的强大功能的各自优势，在SuperMap GIS 5.0提供的专业GIS系列软件的基础上进行二次开发，利用SuperMap Objects和Visual Basic 6.0高级编程工具开发，建立了区域污染源分析系统，并针对基于SuperMap平台成功地集成了多元统计分析的重要方法之一“聚类分析”的分析模块；它将与SuperMap平台结合为环境数字化管理带来极大方便。本论文在回顾了地理信息系统的发展和目前研究热点的基础上，详细阐述了区域污染源环境管理信息系统的建立。主要包括该系统的设计目标、开发思想、系统设计、功能设计、数据库建设以及与聚类分析模块的集成过程。以VisualBasic 6.0为基本开发工具，结合SuperMap Objects 5.0二次开发平台，采用SQLServer 2000数据库开发区域污染源环境管理系统，并将多元统计分析方法之一的聚类分析方法集成到系统中，借助地理信息技术的空间分布技术与聚类分析方法强大的对海量数据的处理能力为区域污染源环境管理和决策提供有效的数字化管理工具和环境分析工具；以北京市西部某典型城市区域为例，尝试性的应用GIS与聚类分析方法的集成技术对区域污染源进行了分析并针对性的提出了环境管理建议。本论文工作为今后此领域的研究工作提供参考和可借鉴的工作方法与工作模式。本论文研究工作将聚类分析方法与GIS技术集成，建立区域污染源环境管理系统；结合环境专业知识，探索城市典型区域内环境污染状况及其环境质量的时空规律，进一步提出相应改善城市环境质量的环境对策，为环境管理部门今后制定环境发展规划工作，更有效的开展环境管理和治理工作提供科学依据。同时，本研究可为其它城市在对上同类型区域环境质量管理工作中，有效地利用现有大量环境数据，进行高效管理提供一定的借鉴与参考。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的来源  10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本课题研究目的及意义  11-13
  1.4 本论文研究工作的主要内容  13
  1.5 本论文研究工作的技术路线  13-14
  1.6 本章小结  14-16
第2章系统开发的理论基础及关键技术介绍  16-24
  2.1 地理信息系统  16-17
    2.1.1 地理信息系统概念  16
    2.1.2 地理信息系统特征  16-17
    2.1.3 地理信息系统构成  17
  2.2 GIS 的二次开发开发方式  17-19
    2.2.1 GIS 开发的三种实现方式  17-18
    2.2.2 集成二次开发主要方式  18-19
  2.3 本系统采用的GIS 平台  19-21
    2.3.1 SuperMap Objects 的概念  19
    2.3.2 SuperMap Objects 的组成  19-20
    2.3.3 SuperMap Objects 的特点  20
    2.3.4 SuperMap Objects 的功能  20-21
  2.4 数据库技术  21-22
    2.4.1 数据库简介  21
    2.4.2 SQL Server 2000 数据库介绍  21-22
  2.5 本章小结  22-24
第3章聚类分析的数学原理及其建模  24-34
  3.1 聚类分析概述  24-27
    3.1.1 聚类分析  24
    3.1.2 聚类分析步骤  24-25
    3.1.3 距离  25-26
    3.1.4 相似系数  26-27
  3.2 系统聚类分析  27-29
    3.2.1 系统聚类的基本思想  27
    3.2.2 系统聚类步骤  27-29
  3.3 系统聚类实现的关键技术  29-32
  3.4 本章小结  32-34
第4章系统的总体设计  34-42
  4.1 系统的设计原则  34
  4.2 系统设计的目标  34
  4.3 系统的总体结构设计  34-35
  4.4 系统的功能设计  35-36
    4.4.1 空间数据管理模块  35-36
    4.4.2 属性数据管理模块  36
    4.4.3 统计分析模块  36
    4.4.4 数据库管理模块  36
  4.5 系统的数据库设计  36-39
    4.5.1 系统的空间数据库设计  36-38
    4.5.2 系统的属性数据库设计  38-39
  4.6 系统开发工具的选择  39-40
    4.6.1 开发工具的选择  39-40
    4.6.2 数据库选择  40
  4.7 系统开发及运行环境  40
    4.7.1 硬件配置  40
    4.7.2 软件配置  40
  4.8 本章小结  40-42
第5章系统的主要功能及实现  42-58
  5.1 系统主界面分析  42
  5.2 底图管理  42-48
    5.2.1 图形显示  43
    5.2.2 图层管理  43-46
    5.2.3 设置图层  46-48
  5.3 统计分析  48-54
    5.3.1 添加污染源图层  49-50
    5.3.2 自选污染源分析  50-51
    5.3.3 全部污染源分析  51-54
  5.4 数据库管理模块  54-56
    5.4.1 污染企业基本信息查询与登记  54-55
    5.4.2 数据库配置  55
    5.4.3 属性数据管理  55-56
  5.6 本章小结  56-58
第6章北京市某区域污染源管理应用实例  58-70
  6.1 研究项目概况  58
  6.2 本研究主要内容  58-59
  6.3 选择典型研究区域  59
  6.4 研究区环境概况  59-60
  6.5 各项指标数据的来源和处理  60-61
    6.5.1 数据的来源  60
    6.5.2 数据的筛选  60-61
  6.6 区域污染源的聚类分析  61-65
    6.6.1 确定区域污染源分析评价的原始数据  61-62
    6.6.2 确定数据预处理方法和分类统计量参数  62
    6.6.3 聚类分析  62-63
    6.6.4 统计综合指标分析法  63-64
    6.6.5 平均指标分析法解译谱系图  64-65
  6.7 结论  65-66
  6.8 区域污染源环境管理控制对策  66-69
    6.8.1 区域污染源水环境管理控制对策  66
    6.8.2 区域污染源固体废物排放的治理对策  66-67
    6.8.3 区域污染源工业废气的治理  67-69
  6.9 本章小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文  76-77
致谢  77

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