GIS在环境污染远程监测中的应用研究

摘要

随着我国不断迈向现代化强国，从中国制造向中国创新升级，在过去过分关注GDP而忽视生产过程中所伴随的废水、废气、残留有害物质排放，导致环境恶化，严重影响周边居住人群身心健康，诱发人们患病、致癌。为了对环境污染进行监测，不少监测系统和设备被研发出来并投入使用。本论文在分析了现有环境监测系统所存在的问题基础上，如不同地方的监测系统没有连接到互联网，使得监测到的数据不能共享及利用率低，导致有的数据被多次重复监测，资源浪费严重，且监测范围有限，监测系统不能完成较为复杂的数据分析和处理工作，处理监测数据的手段不够多样化等问题，结合新兴的物联网技术、GIS技术、信号检测技术、数据传输技术的发展，提出了一种将这些技术有机结合起来，实现直观、快速、高效地完成环境污染物定位与远程传输和显示的GIS系统实现方案，该系统可以通过设计在监测中心实时地从地图标注上了解不同监测地的监测数据指标，如将监测传感器放在可移动的车辆上，监测位置可任意选定和改变，因而有很高的机动性。为达到此目的，作者先利用北斗电路模块接收监测车辆位置的地理信号数据，然后可以通过设计与监测到的环境指标一起，在中央处理模块的控制下，通过GPRS传输模块传输到环境监测中心的电脑上，该数据经过地图控件MapX、地图软件MapInfo Professional、Winsock控件处理后，自动标注在PC界面的地理信息系统上，数据按每5秒刷新1次，地图具有放大、缩小、平移的功能，从而使环境监测人员能灵活、方便、实时性地了解不同地点的监测值，为科学决策提供依据。其选题具有很强的针对性和实用性。
　　论文的研究工作主要体现在如下几个方面:其一，首先通过查阅大量文献资料对国内外环境污染远程监测应用技术发展现状进行了分析对比，在研究和掌握现有地理信息系统理论和数据传输手段基础上，重点进行了如何利用北斗卫星导航系统进行监测点定位、利用GPRS网络远程传输数据、利用VB制作地图和监测点数据的自动标注相关理论的研究，提出了污染物远程监测系统的设计思想和系统的总体框架设计方案。其二，进行了系统硬件电路的设计，包括北斗电路模块、中央处理模块、GPRS传输模块。其中，GPRS传输模块选择了SIM300模块、北斗电路模块选择了东莞市泰斗微电子科技有限公司推出的支持北斗二代B1频点和GPS全球定位系统L1频点的TD3017模组、中央处理模块选取了性价比很高的STC12C5A60S2单片机。其三，进行了系统软件程序的设计，包括用Keil公司的KeilμVision4编程软件编写了使TD3017模组、SIM300模块在 STC12C5A60S2单片机协同下工作并向远端发送数据的C语言软件程序。利用美国MapInfo公司开发的可在Windows平台上使用的桌面地理信息系统软件MapInfo Professional v11.0，进行了地图图形文件的编辑，可对地图里的地址进行查询和显示，也可查询其他数据并对查询的数据进行统计和分析操作，并将分析的结果在地图上表示出来。此外，还利用MapInfo公司的可编程的地图控件MapX，完成对地图进行简单的放大、缩小、平移等操作，编程软件中还加入了Winsock控件，以便可以进行网络访问。其四，进行了所设计系统的硬件和软件功能的测试。系统很好地完成了北斗信号的接收、提取、无线传输以及在GIS平台上的显示，实现了远程无线定位的功能。
　　本研究可以通过设计灵活地监测不同地点的监测值，当将监测器放在可移动的车上时，车辆驶过沿线的定位信息和监测值数据可立即在远端监测中心的电脑界面上直观地反映出来，为环境监测人员即时判断污染源提供有效的支持。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 论文研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 存在的问题

1．3 论文研究目的与意义

1．4 论文研究内容

1．5 预期成果

1．6 环境监测系统的主要工作过程

1．7 论文结构简述

第2章 环境监测系统的相关技术及设计方案研究

2．1 物联网相关理论研究

2．2 地理信息系统理论研究

2．3 北斗卫星导航系统理论研究

2．4 GPRS网络理论研究

2．5 系统的设计思想

2．6 系统的总体框架设计

2．7 本章小结

第3章 环境监测系统硬件设计

3．1 环境监测系统硬件总体结构

3．2 环境监测系统硬件电路设计

3．2．1 北斗电路模块的选用

3．2．2 中央处理模块设计

3．2．3 GPRS传输模块的选用

3．3 本章小结

第4章 环境监测系统软件设计

4．1 系统硬件编程的基本思想

4．2 开发导航软件用到工具的选取

4．2．1 编程语言的选择

4．2．2 地图软件的选择

4．2．3 VB里的地图控件选用

4．2．4 VB里的通信控件选用

4．3 地图的处理

4．4 导航软件的实现

4．4．1 导航软件程序的设计思路

4．4．2 导航软件程序的设计步骤

4．5 本章小结

第5章 环境监测系统测试

5．1 系统硬件连接

5．2 导航软件设计

5．3 结果显示

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果