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基于.NET平台和ArcGIS Engine的土壤污染预警系统的设计与开发

作　者: 苗德强
导　师: 胡锋
学　校: 南京农业大学
专　业: 土壤学
关键词: .NET ArcGIS Engine 溧水县 土壤污染 预警系统
分类号: X833
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 23次
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内容摘要


土壤是人类最重要的自然资源和农业生产资料,是关系到人类赖以生存和发展的物质基础。土壤环境状况直接影响到社会经济发展、生态环境安全、食品安全以及人体健康。随着我国工业化进程的加快,人们面临的土壤环境压力越来越大。研究开发以信息技术为支撑的土壤污染预警系统,实现快速的土壤污染的评价、预测、预警和污染信息查询；可为土壤环境管理者提供强大的决策服务,以便及时采取针对性的防范措施,改变土壤的恶化趋势和避免土壤持续污染。地理信息系统作为空间数据管理、信息分析的现代化技术,尤其在涉及空间信息的环境风险管理领域具有特殊的优势。特别是近年来随着计算机技术和地理信息技术的快速发展,这为土壤污染预警系统的建立创造了良好的技术条件。本文针对国内外土壤环境污染预警相关研究的和结合现实条件,对系统做了科学性的需求分析与设计。在此基础上筛取了系统开发所需的数学模型,包括土壤单因子评价模型、内梅罗指数法评价模型、加权平均评价模型、改性灰色聚类法评价模型、Rapant生态风险指数法风险评估模型、Hakanson潜在生态危害指数法生态风险评估模型、土壤重金属含量超标年限预测模型和土壤重金属累积预测模型。采用Microsoft Visual Studio.Net 2008作为开发平台、ArcGIS Engine 9.3为开发组件和C#作为开发语言,通过GIS嵌入式二次开发和对所筛选的土壤环境数学模型的编程,实现了系统需求分析的所有功能,研发了基于.NET平台和ArcGIS Engine的土壤污染预警系统。本系统实现的主要功能有：①GIS的常用功能,包括基本地图操作功能(放大、缩小、漫游、全图显示、前进、后退、比例尺等)、鹰眼导航、图层控制、地图浏览、地图制版、右键快捷方式、状态栏显示等；②地图编辑功能；③土壤查询功能(空间查询、属性查询、通过图形的空间位置关系(相交、相离、包含、边界接触等)查询和属性表查询)；④土壤污染评价(土壤单因子评价、内梅罗指数法评价、加权平均指数法评价、改性灰色聚类法评价)；⑤土壤生态风险评估(Rapant生态风险指数法土壤重金属生态风险评估、Hakanson潜在生态危害指数法土壤重金属生态风险评估)；⑥土壤重金属含量超标年限预测；⑦土壤重金属含量累积预测预警。最后以国家生态示范县江苏省南京市溧水县为例,对系统进行了实例应用。本系统对溧水县的应用结果,揭示了溧水县重金属总体处于良好状态,但有少量重金属因子例如Hg和Pb等在一些监测点上含量超标,存在较大的生态环境风险,而且预测结果也提示此种趋势应该引起重视。系统检测结果表明,系统运行良好、稳定,系统界面友好,实现了可视化的输出,结果显示直观,成功实现了预期的设计目标。本研究在国内率先实现了基于.NET平台和ArcGIS Engine的土壤污染预警系统,该系统可为土壤环境管理者提供强大的决策信息支持,具有重要的应用价值和现实意义。

全文目录


摘要  7-9ABSTRACT  9-11第一章 绪论  11-21  1.1 研究背景和意义  11-13    1.1.1 研究背景  11    1.1.2 研究意义  11-13  1.2 土壤污染预警研究进展概述  13-14  1.3 土壤环境信息系统研究进展概述  14-16  1.4 土壤污染预警相关概念的概述  16-18    1.4.1 土壤污染预警概念  16    1.4.2 土壤污染预警的特点  16-17    1.4.3 土壤污染预警的类型  17-18  1.5 论文研究的主要内容、技术路线与论文组织结构  18-21    1.5.1 论文研究的主要内容  18-19    1.5.2 研究的技术路线  19-20    1.5.3 论文的组织结构  20-21第二章 系统开发关键技术的概述  21-31  2.1 嵌入式GIS技术  21  2.2 嵌入式GIS的特点和优势  21-22  2.3 ArcGIS Engine介绍  22-23  2.4 .NET体系平台  23-27    2.4.1 .NET Framework概述  24-26    2.4.2 Visual Studio .NET  26-27  2.5 数据库技术  27-30    2.5.1 关系数据模型及SQL Server  27-28    2.5.2 空间数据库引擎ArcSDE  28-30  2.6 本章小结  30-31第三章 系统需求分析与总体设计  31-47  3.1 系统需求分析  31-32    3.1.1 业务需求分析  31    3.1.2 功能需求分析  31-32    3.1.3 性能需求分析  32  3.2 系统的总体设计  32-39    3.2.1 系统设计原则  32-33    3.2.2 系统设计目标  33    3.2.3 系统的总体框架设计  33-34    3.2.4 系统的体系结构设计  34-35    3.2.5 系统的界面设计  35-36    3.2.6 系统的功能结构设计  36-39  3.3 系统开发方式的选择  39-40    3.3.1 独立开发  39    3.3.2 单纯二次开发  39    3.3.3 嵌入式二次开发  39-40  3.4 开发组件和开发平台的选择  40-41    3.4.1 系统开发组件选择  40    3.4.2 开发平台的选择  40-41  3.5 系统数据库设计与实现  41-45    3.5.1 建立数据库流程  41-42    3.5.2 数据库实现过程  42-45    3.5.3 数据库连接的实现  45  3.6 本章小结  45-47第四章 系统开发采用模型的筛取  47-57  4.1 土壤污染评价模型  47-51    4.1.1 单项污染因子评价模型  47-48    4.1.2 加权平均指数法评价模型  48    4.1.3 内梅罗指数法评价模型  48-49    4.1.4 改性灰色聚类法评价模型  49-51  4.2 土壤环境生态风险评估模型  51-53    4.2.1 Rapant生态风险指数法风险评估模型  51-52    4.2.2 Hakanson潜在生态危害指数法生态风险评估模型  52-53  4.3 土壤重金属含量超标年限预测模型  53-54  4.4 土壤重金属含量累积预测预警模型  54-55  4.5 本章小结  55-57第五章 系统的开发与实现  57-79  5.1 系统的软硬件环境  57-58    5.1.1 硬件环境  57    5.1.2 软件环境  57-58  5.2 系统主工作界面  58  5.3 系统的基础功能的实现  58-64    5.3.1 基本地图操作功能  58-59    5.3.2 鹰眼的实现  59-61    5.3.3 右键快捷方式的实现  61-62    5.3.4 状态显示栏的实现  62-64  5.4 数据查询功能模块的实现  64-67    5.4.1 通过空间查询功能  64-65    5.42 通过属性查询功能  65    5.4.3 通过位置查询功能  65-66    5.4.4 属性表查询和管理功能  66-67  5.5 土壤污染评价功能的实现  67-73    5.5.1 单项污染因子评价功能  67-69    5.5.2 土壤污染综合评价功能  69-73  5.6 土壤环境生态风险评估功能的实现  73-75    5.6.1 Rapant生态风险指数法生态风险评估功能  73-74    5.6.2 Hakanson潜在生态危害指数法生态风险评估功能  74-75  5.7 土壤重金属含量超标年限预测功能的实现  75-76  5.8 土壤重金属累积预测预警功能的实现  76-77  5.9 本章小结  77-79第六章 应用实例—以江苏省南京市溧水县为例  79-93  6.1 实例区概况  79  6.2 准备工作  79-80  6.3 基于本系统的土壤重金属污染评价  80-85    6.3.1 土壤重金属单因子污染评价  80-83    6.3.2 内梅罗指数法重金属污染综合评价  83    6.3.3 加权平均指数法重金属污染综合评价  83-84    6.3.4 改性灰色聚类法重金属污染综合评价  84-85  6.4 基于本系统的土壤重金属污染生态风险评估  85-88    6.4.1 Rapant生态风险指数法风险评估  85-86    6.4.2 Hakanson潜在生态危害指数法生态风险评估  86-88  6.5 基于本系统的土壤重金属含量超标年限预测  88-90  6.6 基于本系统的土壤重金属含量累积预测预警  90-92  6.7 本章小结  92-93第七章 结论与展望  93-97  7.1 全文总结  93-94  7.2 创新与不足  94  7.3 讨论与展望  94-97参考文献  97-103附录  103-105作者简介及参与科研课题情况  105-107致谢  107

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境质量评价与环境监测 > 环境监测 > 土壤监测
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