1、 毕业设计（论文） 学 院 地理科学学院 班 级 环境科学 081 学生姓名 学号 指导教师 职称 讲师 评阅教师 职称 完成日期 南通大学地理科学学院 二零一二年五月题 目 基于 GIS 的南京市环境质量模糊评价研究 南通大学毕业设计（论文） 摘 要 通过对南京市环境质量数据的分析 ,运用模糊综合评价和 GIS 方法对南京市环境质量现状做了综合评价 ,完成环境质量专题区划图 ,直观地反映了南京地区环境质量总体状况。研究环境质量“很好”和“一般”的地区占整个区域面积的比例 ,并将其与南京市环境质量状况进行总体比较。运用基于 GIS的模糊评价方法进行环境质量评价具有定性、定量与定位相结合的特点
2、,评价结果直观清晰。最后分析了南京市生态环境现状成因，并提出了可行性对策。 关键词 : 环境质量，模糊评价， GIS，南京 南通大学毕业设计 (论文 ) I ABSTRACT Through the Nanjing city environmental quality data analysis, fuzzy comprehensive evaluation and the method of GIS current environmental quality of Nanjing city made a comprehensive evaluation of environmental qu
3、ality, thematic map, can reflect the general environmental quality status in Nanjing area. Study of environmental quality“ good“ and“ general“ area occupies whole area ratio, and the environmental quality of Nanjing city state of the overall comparison. Application of GIS based fuzzy evaluation for
4、environmental quality assessment of qualitative, quantitative and positioning with combination of features, the evaluation results clearly. Finally the paper analyzes the present situation of ecological environment in Nanjing City, and puts forward the feasibility countermeasure. Key words: Environm
5、ental education, GIS, Nanjing, research 南通大学毕业设计 (论文 ) 1 目 录 摘 要 . 9 ABSTRACT. I 第一章 绪论 . 2 1.1 课题研究意义 . 2 1.2 研究现状 . 2 1.2.1 国外研究现状 . 2 1.2.2 国内研究现状 . 3 1.3 GIS 和模糊评价在城市环境质量评价中的应用 . 3 1.4 论文的研究内容、技术路线 . 4 1.4.1 研究内容 . 4 1.4.2 技术路线 . 4 第二章 研究区概况 . 4 2.1 区位条件 . 4 2.2 自然环境和社会环境 . 6 第三章 模糊综合评价 模型 . 6 3
6、.1 模糊综合评价模型 . 6 第四章 南京市环境质量模糊评价 . 7 4.1 模糊综合评价指标体系与分级标准 . 7 4.2 环境公报数据与整理 . 8 4.3 权重分配 . 9 4.4 建立隶属函数 . 10 4.5 模糊评价结果及其可视化 . 11 4.5.1 模糊评价结果 . 11 4.5.2 模糊评价结果可视化的实现 . 14 第五章 结论与讨论 . 16 参 考 文 献 . 17 致 谢 . 18 南通大学毕业设计 (论文 ) 2 第一章 绪论 1.1 课题研究意义 科学技术的突飞猛进，使人类创造了前所未有的物质文明，同时使人类消耗资源的速度和强度大大超出了地球的负载能力，给人类自
7、身的生存和发展的生态环境带来了巨大的威胁，加剧了人与自然的矛盾，制约着人类的发展。据 2004年地球生态报告显示，人类现在消耗自然资源的速度超出了地球能够再生资源能力的 20%，在 1970 一 2000 年间陆地、淡水和海洋物种减少了 40%。南京市是江苏省发展迅速的省会城市市，市区又是南京市发展规划的中心，是市民生活的主要场所，对南京市环境的评价对科学合理地进行城市规划和污染治理具有十分重要的意义。 同时人类对环境的作用不断扩大，利害因素变化莫测，为深入贯彻科学发展观，为了促进南京的可持续发展，促进各行各业的协调健康发展，保护城市生态环境，探索南京市环境的评价指标，进行环境评价是十分必要和
8、迫切的，并具有重要的理论意义和现实意义。 1.2 研究现状 1.2.1 国外研究现状 环境质量评价始于 20世纪 60年代中期。随着人口的增长和社会工业化程度的提高，人类活动的范围和强度空前扩大，自然界越来越多地打上人类活动的烙印，人口、资源与环境的矛盾日益尖锐，荒漠化、水土流失等环境问题更加突出。为了解决这些问题，人类需要 更深入地理解环境结构、功能和过程，因而逐步在全球范围内开展了环境评价研究。在国外，环境质量评价也没有一个规范的评价体系，多是从某角度对生态环境质量某一方面进行评价。在意大利克雷莫纳省，采用非点源农业危险指数州 PsAHD，利用 .GIs技术，采用分级的方法评价了农业行为对
9、生态环境的影响。在印度，主要侧重于对城市的社会系统进行评价，如 ANUA对孟买市的各项影响城市发展的因素进行了评价，并采用 Delphi方法确定各因素的权重值。 第一次环境影响评价会议于 1974 年由联合国环境规划署与加拿大联合召开 ;1992 年在里约热内卢召开联合国环境与发展大会 , 会议通过的 里约环境与发展宣言 和 21 世纪议程 中都写入了有关环境影响评价内容 ;1994 年 , 由加拿大环境评价办公室 ( FERO )和国际影响评价学会 ( I A I A) 联合组织并召开了第一届国际环境影响评价部长会议。经过 60 多年的发展 , 现已有 100 多个国家建立了环境影响评价制度
10、。 南通大学毕业设计 (论文 ) 3 1.2.2 国内研究现状 自 2003 年 9 月 1 日环评法正式分布实施以来，为了更好地促进环境评价的有效实施，国家环境保护部先后顺配套法规的制定、技术的准备和人才的培养等方面做了不懈的努力。 随着 GIS和模糊评价技术的发展，生环境质量评价也越来越多地应用到这方面的技术。我国政府十分重视生态环境影响评价。 目前，我国环境质量评价的方法和评价的指标体系比较多，但大部分仍是定性的，小范围的，没有一个统一的方法和评价指标体系，一般都是根据研究区域需要，结合评价区域的现状，并在一定原则指导下进行的。 2005年，李茂松 以陕西略阳城区为例 进行了基于 GIS
11、和模糊评价的城市环 境工程地质质量模糊评价，通过对陕西洛阳地质背景和环境工程地质问题的分析和研究讲影响城市环境工程地质综合质量的要素概括为动力地质作用，斜坡稳定性，岩土体地基特征，水文地质特征及人类活动强度 5大类。 为尽可能实现多因素的影响和评价因子的量化 , 将评价因子划 分为 3级 ; 根据评价 因子与人类活动特征的 相互影响关系 , 将评价因子划分为 3类 , 即敏感因子、重要因子和一般因子 , 建立了质量评价 指标体系 , 并确定了质量评价标准。在 G IS支持下 , 建立了城市环境工程地质质量评价因子数据库。利用 G IS空间栅格 叠加分析功能 , 采用 3级模糊综合评 判方法对
12、略阳城区 环境工 程地质 质量现状进 行了综合评价 , 编制了环境工程地质质量现状综合评价图。 1.3 GIS和模糊评价在城市环境质量评价中的应用 GIS经过几十年的发展，在区域环境规划管理、环境监测与空问分析等方面取得了许多成功的经验。 GIS具有强大的空间数据输入、存储、管理、分析能力，不仅为遥感数据的处理、分析解译提供了有力的支持，而且利用 GIS的空间分析能力，使生态环境质量评价的评价单元从行政单元到地理单元，从而可以更完整的了解环境质量的区域分异规律，便于指导资源的合理利用和制定环境保护规划。 GIS是今天包括环境科学在内的许多应用科学研究的前沿领域。 模糊评价就是利用模糊数学的方法
13、 ,对受到多个因素影响的事物 ,按照一定的评判标准 ,给出事物获得某个评语 的可能性。将模糊评价方法用于信息系统效益评价 ,可以综合考虑影响信息系统的众多因素 ,根据各因素的重要程度和对它的评价结果 ,把原来的定性评价定量化 , 较好地处理信息系统多因素、模糊性以及主观判断等问题。 模糊综合评价是对受多种因素影响的事物做出全面评价的一种十分有效的多因素决策方法，其特点是评价结果不是绝对地肯定或否定，而是以一个模糊集合来表示。 南通大学毕业设计 (论文 ) 4 1.4 论文的研究内容、技术路线 1.4.1 研究内容 环境质量评价是对一切可能引起环境变化的人类社会行为 ,包括政策、法令在内的一切活
14、动 ,从保护环境的角度进行定性和定量的 评定 ,核心问题以是否适于人类生存和发展作为判别的标准 ,评价环境质量的优劣。对于南京市的环境质量已有多位学者分别从环境要素单因子出发 ,利用模糊数学理论对南京市相关环境质量作出评价 1。但其没有考虑噪音因素的影响 ,且仅就单个要素进行评价 ,缺少环境质量综合评价研究。同时研究方法单一 ,仅用数学方法对数据进行处理计算 ,数值型的评价结果不够直观 ,不能很好地反映区域环境质量的空间分布特征。根据现有的南京市环境质量数据 2,将模糊评判法和 GIS 的数据处理与专题制图功能相结合。评价反映了南京地区环境质量总体状况 ,为区域环境污染综 合防治及区域总体规划
15、提供科学依据。 1.4.2 技术路线 （ 1）本文以南京市各区和县为研究对象，在对研究区自然环境和社会环境分析的基础上，结合 南京市环境质量评价体系与分级标准 ，确定确定评价体系框架。 （ 2）以南京市环境公报数据和相关文献资料为数据源，利用 GIS 和模糊评价法综合分析的 评价方法， 提取相关因子 。 （ 3）基于上述结论 ，构建南京市生态环境综合评价指数，并计算结果，评 价南京市环境质量状况。 第二章 研究区概况 2.1 区位条件 南京市是我国中国七大古都之一、国家级历史文化名城；江苏省省会，全省的政治、经济、文化中心，长江流域四大中心城市之一。辖 10区 5县，面积 6597 平方公里，
16、人口537.44万人；其中市区面积 975.82平方公里。位于北纬 31 14至 32 37，东经 1181杜凯 , 周朝明 . 基于库兹涅茨曲线经济增长与环境质量关系的实证分析 以南京市为例 J .上海管理科学，编辑部邮箱， 2009年 03期 2南京 市环境保护局 .2010 年环境公报 R.2010 南通大学毕业设计 (论文 ) 5 22至 119 14。南京市平面位置南北长、东西窄，成正南北向；南北直线距离 150 公里，中部东西宽 50 70公里，南北两端东西宽约 30公里。南面是低山、岗地、河谷平原、滨湖平原和沿江河地等地形单元构成的地貌综合体。地貌为宁镇山脉的一部分，低山山陵占全
17、市总 面积的 64.52%。长江南京段长度约 95km；江南有秦淮河，江北有滁河，为南京市境内两条主要的长江支流，其河谷平原为重要农业区。水面占全市总面积 11.4%，平原、洼地占 24.08%。如图 1： 图 1 南京市地理图 南通大学毕业设计 (论文 ) 6 2.2 自然环境和社会环境 南京市年平均降雨量 1081.4毫米，相对湿度 76%。南京以六、七月黄梅季节雨量最多，全年约有 55%的降水集中在 5 8月。在季节分配上，夏季最多，冬季最少，春季的降水大于秋季。 冬、夏季长，而春、秋季略短。冬天很冷，夏天很热， 2007年降雨量为 1070.9。春秋舒适期很短。 天气概况。主要气象灾害
18、有台风、寒潮、连阴雨、冰雹、炎热高温和旱涝。丘陵岗地的干旱缺水和平原圩区的洪涝灾害时有发生。另外城市热岛效应明显且热岛面积有扩大趋势。 南京是一座历史文化名城，有着一脉相传的历史文化积淀和丰富浓厚的文化底蕴。南京共有市以上文保单位 275处，其中国家级文保单位 14处 43个点，省级文保单位 110处117个点，市级文保单位 129处。南京拥有 70多座各级各类 博物馆、档案馆、陈列馆和纪念 馆，收藏着大量珍贵的文物和史料标本。南京经过数千年的风雨，通过各种文化的不断碰撞、融合，不仅留下了丰富的有形文化遗产，而且孕育了无形的独特的文化气质和优良的文化传统。南京自六朝以来文化名人辈出，文化成果丰
19、硕，文化中心地位延及至今，为世人公认。 第三章 模糊综合评价 模型 3.1 模糊综合评价模型 模糊综合评判是应用模糊变换原理和最大隶属原则 ,考虑与被评价事物相关的各个因素 ,评价模糊系统的一种综合评价方法。它是以模糊推理为主 ,定性与定量相结合、精确与非精确相统一的分析评判方法 ,常常被用于资源与环境条件评价、生态评价等模糊现象、模糊概念与模糊逻辑问题的研究。环境质量的优劣是一个模糊概念 ,各环境因素的分级标准本身也具模糊特征。所以本文采用模糊综合评价方法对环境质量进行评价 ,利用模糊数学中的多层次综合评价原理 ,建立相对科学、切实可行的综合评价数学模型。它考虑了环境质量界线的模糊性 ,克服
20、了“综合指数法”评价方 法中的人为清晰化的不足。模糊综合评价的一般过程如下 : 给出评判的对象集 :X=x1,x2, ,xn 选择与评判有关的各种判据 (称因素集 ):U= u1,u2, ,um 分析和研究对象集 X与因素集 U之间的对应规律 ,建立模糊关系 :R=X U= 0,1R南通大学毕业设计 (论文 ) 7 用的元 rij在 0,1内取值 ,R(n m)称为评判矩阵。对于现象 xi,向量 ri1,ri2, ,rim0,1是 xi的评判向量。 确定评判函数 f, 记 D=f(x1,x2, ,xn),D(x1) =f(r11,r12, ,r1m),D(x2) =f(r21,r22, ,r2
21、m),D(xn) =f(rn1,rn2, ,rnm) 表 1 评判矩阵表 因素 对象 U1U2 . Um X1 r11 r12 . r1m X2 r21 r22 . r2m . . . . . . . . . . . . . . . Xn rn1 rn2 . rnm 计算 :按评判指标 D(x1),D(x2), ,D(xn)的大小对 x1,x2, ,xn进行综合分析排序。取其中最大值为评判结果。 南京环境质量评价中需要考虑的因素很多 ,而且各因素之间还存在着不同的层次关系。所以 ,南京市环境质量评价是一个具有多属性或多准则的、具有模糊特征的评价问题。建立南京市环境质量多层次的模糊综合评价模型 ,即 :将评价因素集合按照某种属性分成几类 ,先对每一类进行综合评价 ,然后再对各类评价结果进行类之间的高层次综合评价 ,最终结果是由 N级模型分层次评价复合而成。 第四章 南京市环境质量模糊评价 4.1 模糊综合评价指标体系与分级标准 在对南通地区近年来环境与社会经济状况做了相关的背景之后 , 根据排污状况并结合已有的环境质量评价指标体系 , 筛选具体的评价指标 , 建立 南京 地区环境质量模糊评价的指标体系 , 详见表 2；
