环境评价是一项复杂的、系统性的工作。由于环境系统的复杂性，动态性，不确定性等特点，要建立准确和动态的环境评价模型需要多种技术方法的支持。GIS和决策支持系统（DSS）相互结合，使得环境评价中的许多反映环境问题和环境过程的模型都可以通过GIS准确直观的描述出来，如污染物大气扩散模型、环境水质模型，噪声扩散模型等等，从而为环境评价提供了有力的决策支持。 随着2005年以来厦门重要化工企业和重点污染企业的规划和建立，环境污染评价，突发性的灾害评价，灾害应急和救援部门的快速反应变得越来越重要。利用计算机程序语言结合GIS与相关软件，分析厦门岛特种设备爆炸、大气污染物排放及扩散情况，针对化工灾害建立环...Environmental assessment is a complex, systematic work. Because of the complexity，dynamic and uncertainties features of environmental systems, to establish accurate and dynamic environment assessment models need the support of a variety of techniques. Geographic Information System (GIS) and Decision Support System (DSS) combined with each other to set up a spatial decision support system. Environ...学位：理学硕士院系专业：海洋与环境学院环境科学与工程系_环境科学学号：2005130225

邹俊毅

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学校编码：10384                                    分类号          密级        学号：21220051302257                                               UDC             硕  士  学  位  论  文    厦门岛 GIS 环境评价决策支持系统的 设计与实现 Decision Support System of GIS Environmental Assessment  in Xiamen Island  邹 俊 毅   指导教师姓名：姜 青 山  教授 专  业 名 称：环境管理 论文提交日期：2008 年  5  月 论文答辩时间：2008 年     月 学位授予日期：2008 年     月                                   答辩委员会主席：               评    阅    人：          2008 年 5 月厦门大学博硕士论文摘要库厦门大学博硕士论文摘要库 厦门大学学位论文原创性声明  兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。                            声明人（签名）： 年   月   日     厦门大学博硕士论文摘要库厦门大学博硕士论文摘要库 厦门大学学位论文著作权使用声明  本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 本学位论文属于   1、保密（ ），在   年解密后适用本授权书。   2、不保密（√） （请在以上相应括号内打“√”）    作者签名：      日期：  年 月 日 导师签名：      日期：  年 月 日 厦门大学博硕士论摘要库厦门大学博硕士论文摘要库 摘  要 环境评价是一项复杂的、系统性的工作。由于环境系统的复杂性，动态性，不确定性等特点，要建立准确和动态的环境评价模型需要多种技术方法的支持。GIS 和决策支持系统（DSS）相互结合，使得环境评价中的许多反映环境问题和环境过程的模型都可以通过 GIS 准确直观的描述出来，如污染物大气扩散模型、环境水质模型，噪声扩散模型等等，从而为环境评价提供了有力的决策支持。 随着 2005 年以来厦门重要化工企业和重点污染企业的规划和建立，环境污染评价，突发性的灾害评价，灾害应急和救援部门的快速反应变得越来越重要。利用计算机程序语言结合 GIS 与相关软件，分析厦门岛特种设备爆炸、大气污染物排放及扩散情况，针对化工灾害建立环境评价决策支持系统越发显得重要。 在研究中设计并实现了厦门岛 GIS 环境评价决策支持系统，并且在系统中演示了蒸气云爆炸伤害模型和高斯大气污染物扩散模型。主要的工作内容包括： 1. 应用Visual C#的可视化编程语言开发了厦门岛GIS环境评价决策支持系统，同时，调整并实现了蒸气云爆炸（VCE）模型，通过对大型危险气体储罐的空间分布进行选择定位，模拟了包括蒸气云爆炸模型的各个等级的伤害半径和财产损失半径，并且进行了风险分级； 2. 根据厦门岛实际天气情况，实现了高斯大气污染物扩散模型中复杂的模型运算，在下风向一定范围内各个点位上快速计算静态的高斯大气扩散模型，从而使静态的模型动态化。并且通过编程，使Surfer软件简单实用的专业等值线绘制功能弥补了GIS软件中等值线绘制功能的不足； 3. 厦门岛GIS环境评价决策支持系统将模型运行的 终结果和厦门岛城市数字化地图进行图层叠加，提供了直观形象的决策依据。 通过 GIS 环境评价决策支持系统的应用，实现了灾害的实时监测、污染情况的快速反馈、污染数据快速预测，将现场的情况反馈给应用者和决策者。信息易于提取，为环境评价、城市管理等相关部门提供快速、准确、可视化的决策依据。   关键词：地理信息系统；环境评价； 数字化地图； 环境模型    i厦门大学博硕士论文摘要库 Decision Support System of GIS Environmental Assessment  in Xiamen Island Abstract Environmental assessment is a complex, systematic work. Because of the complexity，dynamic and uncertainties features of environmental systems, to establish accurate and dynamic environment assessment models need the support of a variety of techniques. Geographic Information System (GIS) and Decision Support System (DSS) combined with each other to set up a spatial decision support system. Environmental models, such as atmospheric pollutants diffusion model, environmental water quality model, noise diffusion model and so forth, using in environmental assessment, can be displayed intuitively and accurately in this system. With the planning and establishment of some important chemical plants and key polluting enterprises in Xiamen, environmental risk assessment, sudden disaster evaluation, emergency response are becoming increasingly important.  Considering the rapid development of Xiamen industry, we develop the Decision Support System of GIS environmental assessment in Xiamen Island. This research focuses on solving the integrated methods between environmental models and GIS software. The models include vapor cloud explosion (VCE) damage model and Gaussian atmospheric dispersion model. Our main researches are as follows: 1. Through using Visual C# programming language, the Decision Support System of GIS Environmental Assessment in Xiamen Island realizes the VCE model, simulates the VCE hazard and evaluates the risk rating;  2. Through studying and calculating the Gaussian atmospheric dispersion model in the downwind direction automatically, the system made the model dynamic. The Surfer software made up for the GIS contour drawing function. Therefore the system combined variety of software to achieve functions integration;  3. In the Decision Support System of GIS Environmental Assessment, simulation results and the digital map overlapped according to the same coordinate. The digital map offered a more user-friendly interface and convenient methods to access to information.  ii厦门大学博硕士论文摘要库The Decision Support System of GIS Environmental Assessment in Xiamen Island achieves real-time monitoring of the disaster, the rapid feedback of pollution conditions and pollution forecast. It has many advantages. The functions of this system can be expanded in many fields. Keyword: GIS; Environment Assessment; Digital Map; Environmental Model  iii厦门大学博硕士论文摘要库厦门大学博硕士论文摘要库 目  录  第一章  绪  论....................................... 1 1.1 研究背景及选题意义 .........................................1 1.2 研究现状及存在问题 .........................................3 1.3 论文的主要内容及特色 .......................................5 1.4 论文的组织结构 .............................................6 第二章  GIS环境评价决策支持系统的框架设计 ........... 8 2.1 环境评价体系 ...............................................8 2.2 基于GIS的决策支持系统 .....................................11 2.2.1 GIS软件概述 ..........................................11 2.2.2 决策支持系统设计......................................15 2.3 GIS环境评价决策支持系统框架及各个模块的功能 ...............18 2.4 小结 ......................................................20 第三章  厦门岛环境评价数字化地图的构建.............. 22 3.1 数字化城市地图.............................................22 3.1.1 城市地理信息的特点....................................22 3.1.2 国内外数字化城市发展状况..............................23 3.1.3 MapInfo与数字化地图制作...............................24 3.1.4 ERDAS IMAGINE软件概述..............................25 3.2 厦门岛城市数字化地图 ......................................27 3.2.1 投影与配准............................................29 3.2.2 卫星影像数据预处理 ....................................31 3.2.3 研究区域的数据信息提取................................31 3.2.4 专题地图图层叠加......................................36 3.3 小结 ......................................................38 第四章  蒸气云爆炸伤害模型模块的研究与建立.......... 39 4.1 蒸气云爆炸理论与模型分析 ..................................39 4.1.1 蒸气云爆炸理论........................................39 4.1.2 蒸气云爆炸伤害模型分析................................40 4.1.3 蒸气云爆炸模型大气影响因素............................41 4.2 蒸气云爆炸伤害模型模块开发框架及实现方法 ..................43 4.2.1 蒸气云爆炸伤害模型模块框架............................43 4.2.2 实现方法..............................................44 4.3 蒸气云爆炸伤害模型模块界面及模拟结果 ......................44 4.4 小结 ......................................................46 第五章  高斯大气扩散模型模块的研究与建立............ 48 5.1 高斯大气扩散模型 ..........................................48  I厦门大学博硕士论文摘要库5.2 高斯大气扩散模型模块开发框架及实现方法 ....................49 5.2.1 高斯大气扩散模型模块开发框架..........................49 5.2.2 开发方法..............................................50 5.3 系统模拟及结果显示 ........................................52 5.3.1 污染物大气扩散模拟结果................................52 5.3.2 模拟结果评价..........................................54 5.4 小结 ......................................................57 第六章  总结与展望.................................. 58 6.1 总结 ......................................................58 6.2 展望 ......................................................59 参考文献............................................ 60 攻读硕士期间的科研成果.............................. 65 致  谢.............................................. 67                   II厦门大学博硕士论文摘要库 CONTENTS   Chapter 1 Introduction .................................. 1 1.1 Background and Significance ...................................1 1.2 Research Conditions and Problems ..............................3 1.3 Main Research and Innovations.................................5 1.4 Outline of Thesis .............................................6 Chapter 2 Decision Support System of GIS Environmental Assessment in Xiamen Island ................... 8 2.1 Environmental Assessment System Introduction ...................8 2.2 GIS Decision Support System..................................11 2.2.1 GIS Software Introduction .................................11 2.2.2 Designing of Decision Support System .......................15 2.3 Module Functions in System...................................18 2.4 Summary ..................................................20 Chapter 3 Establishment of Xiamen Island Digital Map........ 22 3.1 Digital City Map .............................................22 3.1.1 The Characteristics of Urban Geography Information ............22 3.1.2 Domestic and International Development of Digital City ..........23 3.1.3 MapInfo and Digital Map Making............................24 3.1.4 ERDAS IMAGINE Software Introduction .....................25 3.2 Establishment of Xiamen Island Digital Map .....................27 3.2.1 Projection and Registration .................................29 3.2.2 Satellite Image Data Preprocessing ...........................31 3.2.3 Regional Data Information Extraction.........................31 3.2.4 Thematic Map Layers Overlay ..............................36 3.3 Summary ...................................................38 Chapter 4 VCE Damage Model Module Implementation ....... 39 4.1 VCE Theory and Model Analysis ...............................39 4.1.1 The Theory of VCE .......................................39 4.1.2 VCE Damage Model Analysis...............................40 4.1.3 VCE Atmospheric Influencing Factors ........................41 4.2 VCE Damage Model Module Framework and Methods Usage .......43 4.2.1 VCE Damage Model Module Framework......................43 4.2.2 Development Methods.....................................44 4.3 Module Interface and Simulation Results ........................44 4.4 Summary ...................................................46  III厦门大学博硕士论文摘要库Chapter 5 Gauss Atmospheric Dispersion Model Module     Implementation............................ 48 5.1 Gauss Atmospheric Dispersion Model Introduction ................48 5.2 Gauss Atmospheric Dispersion Model Implementation .............49 5.2.1 Gauss Atmospheric Dispersion Model Module Framework ........49 5.2.2 Development Methods.....................................50 5.3 System Simulation and Results Display ..........................52 5.3.1 Simulation Results ........................................52 5.3.2 Evaluation of the Simulation Results..........................54 5.4 Summary ...................................................57 Chapter 6 Conclusions and Future work.................... 58 6.1 Conclusions .................................................58 6.2 Future work.................................................59 References ........................................... 60 Publications.......................................... 65 Acknowledgements .................................... 67  IV厦门大学博硕士论文摘要库第一章 绪  论  第一章  绪  论 环境系统的复杂性决定了应在环境评价中使用多种技术来预测环境影响。在国内外，环境模型和GIS相互结合并且形成决策支持系统的研究越来越多。这里将对国内外的相关研究现状等进行阐述，针对厦门市工业的发展现状及预期，提出了厦门岛实际存在的问题。 后对本文研究内容以及本文的结构安排等进行总体概述。 1.1 研究背景及选题意义 环境评价是一项复杂的、系统性的工作，是通过组织好的或结构化的程序有步骤地完成的。环境评价方法学是由各种评价方法组成的体系，其作用是处理和解决环境评价中的各种问题，并且能辅助环境评价人员完成各种评价任务。从实际应用出发，环境评价方法学分为两大类：环境评价方法和影响预测技术[1]。环境评价方法是指环境影响识别、评价和各种方案决策中应用的许多通用方法[1]。环境影响预测技术是指应用各种环境模型，包括物理模型和数学模型或模式，以及专家的职业经验进行预测，其中运用数学模型进行模拟是比较常用的方法。 由于环境系统的复杂性，在时间、空间、性质和数量上又带有不确定性和随机过程的特点，同时还是动态的、呈周期性变化的开放系统，因此，要建立起全面、准确和动态地描述这样复杂系统的模型，还需要多种类的技术支持[1]。 在环境评价中加入决策支持系统和地理信息系统会使环境模型的检验、校正更加容易，而且地理信息系统的空间表现能力会使环境模型的视觉效果有质的飞跃，特别是在环境评价与环境决策支持时有可能得到以前得不到的结果。友好的用户界面、完全的数据共享、方便的空间分析操作、直观的结果显示会让用户更专注于应用问题，提高环境模型的应用效率[2]。 地理空间是人类活动的场所，地理资源与环境是人类赖以生存和发展的条件，因而地理空间信息就成为与人类活动有关的主要信息[3-4]。地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对地理空间数据及相关的属性数据进行采集、输入、储存、 1厦门大学博硕士论文摘要库厦门岛 GIS 环境评价决策支持系统的设计与实现 编辑、查询、分析、显示输出和更新的应用技术系统。地理信息系统 重要的作用是对地理空间及其相关信息进行定量地统计分析，其 大的特点就在于：它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起，并通过计算机屏幕形象，直观地展现出来。这一特点使得地理信息系统具有广泛的用途[5-6]。 决策支持系统DSS（Decision Support System）是以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础，以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段，面对复杂的决策问题，通过对数据、信息进行分析，利用定量与定性模型进行仿真、优化，辅助中、高级决策者解决半结构化或非结构化决策问题，且具有一定智能行为的交互式计算机系统[7]。 将GIS技术与决策支持系统相结合，形成新的空间决策支持系统，这明显优于传统的决策支持系统，更具有直观性和客观性。信息包括非空间信息和空间信息，以往的DSS是仅针对非空间的数据和信息，而空间信息与人类的生存、发展、进步密切相关。所以，相应的信息系统应包括非空间信息和空间信息。把GIS与常规的DSS集成后有以下优点[7-10]： 1. 能充分利用数据的地理分布特征及灵活多变的地理分析能力； 2. 在实际应用中取得更好的效果； 3. 通过对 GIS 的扩充和完善，也可以处理其它具有地理特征的信息，这将使得系统的功能更加强大； 4. 能够智能式地分析和运用数据，提供强大的动态分析功能、预测功能和科学的决策咨询功能。 GIS和决策支持系统相结合，可以实现直观显示环境模型的功能，如环境水质模型，污染物在水、大气中迁移过程模型，噪声扩散模型的动态变化和相互作用等等，从而为环境评价提供可视化依据。 1981 年厦门设立经济特区之后，市委市政府认真贯彻落实国务院关于“以工业为主、兼营旅游、商业、房地产业的综合性、外向型的经济特区”的批复精神，高度重视工业经济发展。2004 年全市工业总产值完成 1729.06 亿元，按可比价计算，比 1981 年增长 146.31 倍，年平均递增 24.2％。2005 年工业产值完成 2026.91亿元，增长 21.4%，高出年初预期目标（1955 亿元）71.91 亿元，超计划完成 3.68%。产值规模名列全省第二位，占全省规模以上工业产值的 24.9%；居全国 15 个副省级城市第 11 位。全部工业产值完成 2097 亿元，增长 21.3%[11]。  2厦门大学博硕士论文摘要库Degree papers are in the “Xiamen University Electronic Theses and Dissertations Database”. Fulltexts are available in the following ways: 1. If your library is a CALIS member libraries, please log on http://etd.calis.edu.cn/ and submitrequests online, or consult the interlibrary loan department in your library. 2. For users of non-CALIS member libraries, please mail to etd@xmu.edu.cn for delivery details.厦门大学博硕士论文摘要库

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