环境科学研究
RESEARCH OF ENUIRONMENTAL SCIENCES
1999年 第 12卷 第5期 vol.12 No.5 1999



基于GIS的东辽河流域水环境信息管理
李钟山　徐德志　郭传新　张艳霞
摘　要　在充分搜集东辽河流域水环境信息的基础上，采用先进的MAPGIS平台，完成了数据库、图形库、专业属性库的编辑，完满地实现了东辽河流域水环境信息的动态化管理。
关键词　东辽河流域　地理信息系统　图形用户界面　数据库　专业属性库
The Management of East-Liao River Valley Water Environmental 
Information Based on GIS
LI Zhongshan1)　XU Dezhi1) GUO Chuanxin1) ZHANG Yanxia2)
( 1)Jilin Provincial Environmental Monitoring Center,Changchun 130011;
2)Jilin Provincial Radioactive Environmental Supervision Center,Changchun 130011)
Abstract　Based on the ample collection of the water environmental information of the East-Liao River valley,and adopting advanced MapGIS platform,the data base,map base and specialized attribute base were edited,successfully realizing the dynamic management of the water environmental information of the East-Liao River valley.
Keywords　East-Liao River valley; GIS; GUI; Data base; Specialized attribute base
　　辽河流域是我国“九五”期间水污染防治工作的重点之一，国务院环委会曾于1996年8月19日在沈阳专门召开了“辽河流域水污染防治会议”。会议要求用5～10 a时间把辽河流域水污染治理好，2000年前辽河流域的所有工业污染源必须做到达标排放，到2010年全流域污水变清。由于国家高度重视，就为辽河水系的水质管理工作提出了更深层的要求，因此作为辽河水系的发源地东辽河流域(包括东辽河、招苏台河、条子河、西辽河)水环境管理显得尤为重要。为实现东辽河流域水环境的动态化管理，笔者采用先进的GIS软件平台，完成了图形库、数据库、专业属性库的编辑，完满地实现了东辽河流域的水环境信息管理。
1　GIS技术概述
　　地理信息系统(简称GIS)是60年代发展起来的，是在计算机软、硬件支持下，对地理空间数据和信息实现输入、存储、管理、检索、处理和综合分析的技术系统。具体来讲，它是在计算机系统的支持下，用计算机数据库技术对空间信息进行存储、分析和评价以及辅助决策的计算机硬件和软件系统。GIS是一个地理数据库，其数据具有定位的特征；GIS又是一个分析系统，可以对其中地理数据进行各种处理、分析、统计、模拟；GIS还是一个计算机制图系统，其贮存的数据，分析的结果，都可以输出成各种地图和辅助说明文件［1，2］。典型的GIS系统组成如图1


图1　典型GIS系统的组成
2　GIS平台的选择及技术资料的准备
　　目前，进口的GIS软件主要有3种：①Map/info的办公、管理能力极强，拓朴与分析能力弱；②Arc/info是世界上普遍推广应用的比较典型的通用GIS软件，以栅格数据为代表，有强大的地理分析能力，多媒体功能不完善；③MGE的分析能力强，适用于大型工程设计，服务于高档用户，多媒体功能不完善，价格高。我国的国产GIS技术起步较晚，始于80年代，目前已有十几套软件投入市场运行，但是各行业普遍采用的主要有2套。一套是北京大学研制的CITYSTAR，该软件设计思想新颖，率先实现了3S技术一体化，用AS(遥感技术)和GPS(全球定位技术)做2只眼睛，GIS作为大脑，并用多媒体技术对成果进行包装，该软件引进了面向对象的数据和数据模型，提高了数据处理能力和处理效率。另一套是中国地质大学的MapGIS,它是一套达到国际水平的GIS系统，其图形处理功能十分强大，具有良好的用户界面，依据笔者这项专题的工作特点，选择国产的MapGIS系统便可以作为软件平台。另外，需要搜集的图件及文字资料：①吉林省地图1幅(1∶50万幅)；②东辽河流域各监测断面具体点位资料；③辽源、四平行政区重点污染源状况资料；④东辽河流域各监测断面历年监测数据资料；⑤环境统计(辽源、四平)历年数据资料；⑥四平、辽源二行政区划图各1幅(1∶50万幅)。
3　图形库的建立及数据库的构建
　　用数字化仪对吉林省地图(1∶50万幅)原始底图进行手动数字化、采集点(各监测断面、重点污染源企业、行政区地名)、线(东辽河流域水系)、面(四平、辽源二行政区)的关系数据，生成1幅东辽河流域水系分布图(1∶50万幅)以线文件形式的表征，生成1幅东辽河流域各监测断面分布图，以及重点污染源企业分布图以点文件的形式表述，还有1幅四平、辽源两行政区划图(以面方式的形式存在)。由此可以得到GUI(图形用户界面)。为了及时地掌握各监测断面的监测数值及各项指标的污染超标情况，以及污染源的排放情况，必须建立数据库，为此建立了东辽河流域各监测断面水质监测数据库和工业废水排放及处理情况数据库。其库结构分别列于表1，2。
表1　东辽河流域各断面水质监测数据库

字段名类型宽度小数位字段名类型宽度小数位
监测站字符型8　非离子氨数值型75
水系字符型8　亚硝酸盐氮数值型74
河流字符型8　硝酸盐氮数值型73
断面名字符型10　挥发酚数值型74
水期字符型4　氰化物数值型64
年度数值型4　砷数值型64
pH数值型52汞数值型86
悬浮物数值型71六价铬数值型64
总硬度数值型72铅数值型64
溶解氧数值型52镉数值型75
高锰酸盐指数数值型83石油类数值型63
化学需氧量数值型83电导率数值型83
生化需氧量数值型83


表2　工业企业废水排放及处理情况数据库结构

字段代码字段名称字段类型单位字段代码字段名称字段类型单位
Hj 101统计年份N4　Hj 2118铅N8kg
Hj 102企业法人代码C12　Hj 2119砷N8kg
Hc 101行政区代码C6　Hj 2120挥发酚N8kg
Hj 103企业详细名称C40　Hj 2121氰化物N8kg
Hj 2101工业用水总量N12tHj 2122化学需氧量N11kg
Hj 2102其中：新鲜水量N12tHj 2123石油类N9kg
Hj 103重复用水量N12tHj 2124悬浮物N11kg
Hj 104废水处理设施数N5套Hj 2125硫化物N11kg
Hj 105其中：正常运行的N5套Hj 2126污染物排放量：汞N6kg
Hj 106废水治理设施设备原价N8.1万元Hj 2127镉N7kg
Hj 107本年度废水治理设施运行费用N7.1万元Hj 2128六价铭N7kg
Hj 2108工业废水处理量N12tHj 2129铅N7kg
Hj 2109工业废水处理回用N12tHj 2130砷N7kg
Hj 2110工业废水排放量N11tHj 2131挥发酚N8kg
Hj 2113工业废水排放达标量N11tHj 2132氰化物N8kg
Hj 2114其中：处理排放达标量N11tHj 2133化学需氧量N11kg
Hj 2115污染物去除量：汞N6kgHj 2134石油类N9kg
Hj 2116镉N7kgHj 2135悬浮物N11kg
Hj 2117六价铭N8kgHj 2136硫化物N11kg


　　另外采用“地面水环境标准(GB 3838-88)”的Ⅲ类评价可以得到各监测断面监测数据各项指标的超标倍数数据库，其结构与原始数据库结构一致。
4　专业属性库的编辑
　　GIS系统应用领域非常广，各领域的专业属性差异甚大，以至不能用一己知属性集描述概括所有的应用专业属性。因此建立一动态属性库是非常必要的。动态就是根据用户的要求能随时扩充和精简属性库的字段(属性项)，修改字段的名称及类型。
　　根据MapGIS的专业属性库管理子系统这一系统工具，根据需要，可以方便地建立一动态属性库。其属性结构表见表3～5。
表3　点(监测断面)属性结构表

字段名称字段类型字段长度
断面名称字符串10
所属河流字符串10
地理坐标(东经、北纬)字符串12
地理位置字符串30
断面级别字符串4
断面类型字符串4
监测单位字符串10
垂线数短整型1
采样点数短整型2
监测频数短整型2
水体现状功能字符串8
主要污染因子字符串40
污染源情况声音5


表4　线(河流)属性结构表

字段名称字段类型字段长度
河流名称字符串15
地理位置(河源)字符串40
地理位置(河中)字符串40
具体位置及流经地区文本5
流域面积字符串15
河流长度字符串20
河流宽度字符串20
河流水深字符串20
河流走向字符串40
河道坡度字符串40
径流情况字符串40
降水情况字符串40
悬移质输沙量字符串50
水文测站字符串20
环境基本状况文本5
污染基本状况文本5
河流及其污染状况简介声音5


表5　区(行政区)属性结构表

字段名称字段类型字段长度
地区名称字符串15
自然、社会经济概况文本5
环保监测概况文本5
环境监测网络图图像5
水环境状况文本5
工业用水概况图像5


5　成果的表征
　　GIS系统的采用，完全实现了东辽河流域水环境的信息化管理，图形库、外部数据库及专业属性库通过GIS系统的集成形成了一个强有力的整体。通过这项专题研究初步可以取得如下成果：
　　a. 可以提供1张(1∶50万幅)东辽河流域水系分布及各监测断面的分布图。该图空间主体化的展现，使我们对于东辽河流域具有一个直观的感知。
　　b. 监测数据库的建立，可以完全实现监测数据的动态化管理。
　　c. 各监测断面控制的主要污染源分布情况的查清，为总量控制以及排污许可证制度的建立与完善将会提供出强有力的科学依据。
　　d. 专业属性库的编辑，使东辽河流域水环境的管理逐步走向全程计算机化的道路上来了。
　　但是由于技术资料的搜集程度不够，不能完美地建立起环境统计模型，所以使得空间分析功能模块不能充分地利用起来。因此所得到的成果还有待于进一步提高。
作者简介：男，1970年生，硕士研究生
作者单位：李钟山　徐德志　郭传新　吉林省环境监测中心站，长春　130011
　　　　　张艳霞　吉林省放射环境监督管理站，长春　130011
6　参考文献
1　孙强武，李开国.地理信息系统在监测综合技术中应用的评述.中国环境监测，1998(1)：29～30.
2　李德仁，龚健雅，边馥苓.地理信息系统导论.北京：测绘出版社，1993.5～10.
收稿日期：1999－03－16　修回日期：1999-04-22
