基于开源WebGIS的江苏省农产品产地污染评价系统设计与实现

摘要

进入新世纪以来，中国经济快速发展，城市化和工业化的进程不断推进。在快速发展的过程中，环境遭受到巨大的破坏。大规模生活垃圾和工业废弃物的排放使得农产品产地的环境安全面临巨大的威胁。农产品产地环境安全状况的恶化直接影响了农产品的质量。也因此农产品产地环境安全问题受到越来越多的关注。政府有关部门也在寻求各种方式来监控农产品产地环境状况。及时准确的监控农产品产地环境状况，并收集相关数据进行风险评估对保障农产品产地安全具有重要意义。而信息技术的发展也使得利用互联网技术和GIS技术监测农产品产地环境状况成为可能。通过将GIS平台功能迁移到互联网平台上，可以实时的搜集农产品产地环境数据，建立产地环境信息数据库，提供信息查询、数据统计、污染风险分析等功能。 本研究的研究区为江苏省。数据来源于农产品产地实际采样和调查，采样点数量多，监控区面积大，收集的数据数量大、种类多。传统的农产品产地环境监测手段数据收集效率低，分析手段单一，无法满足当今的新形势下的农产品产地环境监测工作。针对面临的问题，本研究结合江苏省农产品产地环境调查工作的特点，提出以开源WebGIS技术为基础，建立农产品产地污染评价系统的方案。WebGIS既具备网络应用的强大信息收集和处理能力，也具备GIS的强大空间分析能力。基于开源WebGIS构建的农产品产地污染评价系统可以快速搜集各地的农产品产地信息，并使用空间分析模型和污染评价模型来对污染进行评价，得到污染风险评价图。本文的研究内容和成果主要包括以下几个方面: (1)本研究建立了一套基于开源WebGIS技术的系统架构，并得到成功应用。江苏省农环站基于此系统开展了2014年和2015年的农产品产地环境监测数据录入工作。前两年的系统实施经验使得系统得到完善和升级。系统的整体架构经能够适应实际使用，证明是一套成熟的系统架构。后续的功能开发都可以在此架构之上进行。 (2)本研究探索性的将开源WebGIS技术应用于农产品产地污染监测领域。传统的WebGIS开发都是基于商业GIS软件，费用高，限制多。而开源WebGIS技术则源代码全部免费开放，基于此进行开发更安全、更灵活。本研究对开源WebGIS技术的成功应用为WebGIS开发提供了新的思路和方向。 (3)系统的数据录入模块实现了对江苏省近年来的农产品产地环境监测数据的录入和管理，建立了农产品产地环境信息数据库。同时建立数据审核模块，制定数据标准，保证了数据库的数据质量以及后期的数据分析结果的精确性。 (4)本研究分析了现有的常见空间分析方法，并选取反距离权重插值法和克里金插值法作为系统的空间插值工具。在研究了常见的土壤污染评价方法之后，将单因子评价法，内梅罗指数法等整合入系统的分析工具中。用户可以自由的选择分析方法来分析数据。 (5)通过研究并整合GIS空间分析技术与环境污染风险评价模型，建立了分析评价模块，实现对农产品产地环境污染数据的分析，得到污染元素含量分布图、污染风险分级评价图等成果，为江苏省农产品产地重金属污染防治工作提供了技术支持。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2研究目的与意义

1．3国内外研究进展

1．3．1国外环境信息系统研究进展

1．3．2国内环境信息系统研究进展

1．4研究内容与技术路线

1．4．1研究内容

1．4．2技术路线

第二章系统开发关键技术研究

2．1 WebGIS技术

2．1．1 WebGIS关键要素

2．1．2 WebGIS的优势

2．2开源WebGIS平台

2．2．1 AjaX技术

2．2．2 OGC标准

2．2．3 GIS服务器

2．2．4 Web制图

2．2．5空间数据库

第三章污染评价模型的建立

3．1 GIS空间插值方法

3．1．1反距离权重法

3．1．2克里金法

3．2污染风险评价方法

3．2．1单因子指数法

3．2．2最大单因子指数法

3．2．3地积累指数法

3．2．4内梅罗指数法

3．2．5潜在生态危害指数法

3．3．1评价区域

3．3．2评价内容

3．3．3评价方案及目标

3．3．4方案特色

第四章系统设计与实现

4．1系统目标

4．2．1系统开发环境

4．2．2系统运行环境

4．3系统架构

4．4数据库设计

4．5功能模块实现

4．5．1信息门户

4．5．2信息资源管理

4．5．3综合办公

4．5．4数据管理系统

4．5．5分析决策系统

4．5．6后台管理系统

第五章结论与展望

5．1总结

5．2创新点

5．3展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文