GIS技术在城市表层土壤重金属污染分析中的应用-毕业论文

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1、9南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计）题目：GIS技术在城市表层土壤重金属污染分析中的应用完成人：班级：学制：专业：地理信息系统指导教师：完成日期：第9页(共9页)9目录摘要(1)1污染特征分析(1)1.1创建分析区(2)1.2数据转换(4)1.3空间插值(5)1.4重金属污染的模型分析(4)2结论与讨论(4)参考文献(14)Abstract(15)第9页(共9页)9GIS技术在城市表层土壤重金属污染分析中的应用摘要：通过使用地理信息系统主流软件ArcGIS，在处理和分析已有数据的基础上，

2、对重金属污染特征及与功能区之间的关联等展开研究。本文重点探讨了在城市表层土壤重金属污染分析中所运用的关键GIS技术，及GIS技术在解决该类问题中的优势和前景。关键词：重金属污染；空间分析；空间插值；GIS应用随着工业化、城市化的发展，土壤环境污染问题越来越突出。土壤中的重金属因不被微生物降解，不易移动，故会不断积累，造成严重污染，并可通过植物吸收进入食物链，造成农产品质量安全隐患，危害人类健康，本文通过对城市表层土壤重金属污染进行分析，总结了此研究中使用的关键GIS技术，为相关课题研究作参考。本文

3、主要使用ArcGIS处理相关数据、分析重金属污染与功能区中间的关系，即，各功能区内各种金属污染的具体特征及与环境的相互作用关系，并重点阐述所应用的关键GIS技术，GIS技术在解决该类问题中的优势和前景。由于地理数据的纷繁复杂，利用GIS处理空间数据，在此基础上利用GIS强大的分析功能对空间数据研究挖掘出内在的信息、规律已经成为提取地理信息的有效手段。GIS技术在资源与环境应用领域中，它发挥着技术先导的作用。GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，对资源环境管理和实践模式进行快速

4、和重复的分析测试，便于制定决策、进行科学和政策的标准评价，而且可以有效地对多时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较，也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，明显地提高工作效率和经济效益[1]。第9页(共9页)91污染特征分析1.1创建分析区对某城市城区土壤地质环境进行调查。为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多

5、种化学元素的浓度数据[2]。只给了采样点，没限定分析区边界，要确定分析区只能根据现有条件，最好的方式是做现有采样点的凸包，根据1000m随机采样的前提，然后做凸包500m的缓冲区作为研究区域范围。图1为样本点建立分析区本文首先的前提假设是城市重金属污染和城市的功能区有莫大的联系。基于此，要根据已得到的采样点所属功能区划分城市功能区。由此可以采样点图层创建泰森多边形。将每个采样点的重金属浓度分配给与本采样点的距离最小的区域。根据地学第一定律：地理位置上越是相近的区域，其所表现出的特性就越相近[3]。

6、通过泰森多边形的创建，每个采样点所影响的大致范围就初具模型。第9页(共9页)9图2建立泰森多边形泰森多边形具有广泛的用途。如，可以用离散点的性质来描述泰森多边形区域的性质；可用离散点的数据来计算泰森多边形区域的数据；判断一个离散点与其它哪些离散点相邻时，可根据泰森多边形直接得出，且若泰森多边形是n边形，则就与n个离散点相邻；当某一数据点落入某一泰森多边形中时，它与相应的离散点最邻近，无需计算距离[4]。1.2数据转换在分析区的范围中建立泰森多边形后，就需要根据每个多边形的功能区属性分成功能区块，方

7、便观察各功能区的分布，更为了以后的分析做基础。经过字段融合技术处理后得到5种功能区。接下来就要将功能区的矢量数据转化成栅格数据。栅格和矢量数据结构都有各自的优缺点。在本课题中，就需要用到栅格和矢量数据结构相互转换算法。把矢量数据转化成栅格数据，利用栅格数据的单元格的值进行空间数据统计分析。观察各种重金属浓度在各个地域的变化，研究其分布特征。矢量数据转换成栅格数据算法也是GIS技术的重要成分。由于矢量数据的基本要素是点、线、面，因而矢量数据向栅格数据的转换实质上是解决点、线和面数据的转换[5]。1.

8、3空间插值利用空间插值可以得到每一个单元格的重金属浓度值。经过ArcGIS强大的渲染功能处理后，可以很容易的观察出重金属污染的分布特征。第9页(共9页)9图3重金属As污染图空间位置上越靠近的点，越可能具有相似的特征值，而距离越远的点，其特征值相似的可能性越小，这是空间插值最基本的理论假设。一般地，以下情况会用到空间插值：(1)现有的离散曲面的分辨率，像元大小或方向与所要求的不符，需要重新插值。(2)现有的连续曲面的数据模型与所需的数据模型不符，需要重新插值。(3)现有的数据不能完