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基于GIS的铜川新区水环境管理决策支持系统研究

作　者: 阮仕平
导　师: 党志良；苗隆德
学　校: 西安理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 水环境管理决策支持系统 BP神经网络地理信息系统 Web GIS
分类号: X824
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

铜川新区是一个新经济技术开发区，其行政边界与已有的行政边界不相对应，因而缺乏自然环境背景资料和与之相对应的社会经济统计资料。开展铜川新区的水环境管理，不能完全照搬已往城市水环境管理的模式，而应走一条新路。本次研究的目的是探讨新经济开发区的水环境管理模型构建与决策支持系统开发方法，为铜川新区的水环境管理提供决策支持。本研究对BP神经网络应用于水质评价做了理论上的探讨，并基于MATLAB软件的神经网络工具箱实现了BP神经网络的铜川新区地表水和地下水质评价。结果表明，该方法克服了权重构造的人为性，信息利用更加充分，应用该方法进行水质评价，可以客观地反映水质状况，评价结果更为合理。根据铜川新区现状，本研究将BP神经网络用于水质预测，实现了BP神经网络与BOD-DO、COD及综合水质模型的耦合。与一维水质数学模型相比，其结果具有更高的精度。在系统开发方面，本研究提出一套新的系统集成方案，并首次实现了VB环境下MATLAB、LINGO、MapInfo和GeoBeans的高度集成，系统可以实现BP神经网络耦合水质评价模型、水质预测模型的计算，水污染控制规划方案的自动生成及求解，电子地图的制作和发布，环境信息的录入、输出、维护和查询功能。铜川新区水环境管理决策支持系统的建立，对我国的水环境管理工作有一定的借鉴作用。

全文目录

1 绪论  8-26
  1.1 引言  8
  1.2 水环境管理研究综述  8-22
    1.2.1 水质评价研究概况  9-13
    1.2.2 水质模型研究概况  13-19
    1.2.3 水污染控制规划研究概况  19-22
  1.3 水环境管理系统的现状、面临的问题和发展趋势  22-23
  1.4 课题的提出  23-24
  1.5 本课题的主要研究内容与论文结构  24-26
2 铜川新区水环境管理需求分析  26-39
  2.1 铜川新区水环境分析  26-28
    2.1.1 水资源状况分析  26-27
    2.1.2 水污染状况分析  27-28
  2.2 铜川新区水环境功能分区及水环境保护措施  28-29
    2.2.1 水环境功能分区  28-29
    2.2.2 水环境保护措施  29
  2.3 现行环境管理系统分析  29-31
  2.4 铜川新区水环境管理决策支持系统分析与设计  31-38
    2.4.1 系统目标  32
    2.4.2 系统分析  32-34
    2.4.3 系统设计  34-38
  2.5 本章小结  38-39
3 铜川新区水质评价系统  39-58
  3.1 BP神经网络  39-46
    3.1.1 人工神经网络BP模型的结构  40-41
    3.1.2 BP网络模型算法  41-43
    3.1.3 BP神经网络的LM改进算法  43-46
  3.2 基于LM算法BP神经网络水质评价方法  46-57
    3.2.1 基于BP神经网络的铜川新区水环境质量现状评价  49-53
    3.2.2 与其它评价方法的比较  53-57
  3.3 本章小结  57-58
4 铜川新区水环境管理数学模型系统  58-93
  4.1 BOD-DO耦合人工神经网络水质模拟模型  58-70
    4.1.1 BOD-DO耦合人工神经网络水质模拟模型的建立  58-63
    4.1.2 BOD-DO耦合BP网络水质模型的计算  63-64
    4.1.3 实例研究  64-70
  4.2 COD耦合人工神经网络水质模拟模型  70-81
    4.2.1 传统的COD模型  70-71
    4.2.2 COD耦合人工神经网络水质模拟模型的构建  71
    4.2.3 实例研究  71-81
  4.3 BP神经网络综合水质模拟模型  81-85
    4.3.1 传统的综合水质数学模型  81
    4.3.2 BP神经网络综合水质模拟模型的构建  81-82
    4.3.3 实例研究  82-85
  4.4 神经网络水质模型应用中的若干问题讨论  85-91
    4.4.1 误差估计  85-86
    4.4.2 模型结构的选择  86-91
  4.5 本章小结  91-93
5 铜川新区水污染控制系统  93-107
  5.1 基于BP神经网络的水污染控制规划模型  93-94
  5.2 排放口处理最优规划模型  94-97
    5.2.1 BOD、DO控制最优规划模型  95-97
    5.2.2 COD控制最优规划模型  97
  5.3 最优规划模型的求解  97-106
    5.3.1 传统排放口处理最优规划模型解法  97-99
    5.3.2 使用LINGO求解最优规划模型  99-106
  5.4 本章小结  106-107
6 铜川新区水环境管理决策支持系统开发  107-135
  6.1 系统软硬件环境设计  107-109
    6.1.1 网络环境硬件配置方案  107-108
    6.1.2 非网络环境下硬件配置方案  108
    6.1.3 系统软件环境设计  108-109
  6.2 系统集成  109-114
    6.2.1 在VB应用程序中集成MATLAB  109-112
    6.2.2 在VB应用程序中集成MapInfo  112-114
    6.2.3 在VB应用程序中集成LINGO  114
  6.3 系统功能简介  114-132
    6.3.1 水环境管理子系统  115-118
    6.3.2 地理信息子系统  118-122
    6.3.3 Web GIS子系统  122-132
  6.4 数据安全性问题  132
  6.5 本章小结  132-135
7 结论与展望  135-138
  7.1 结论  135-136
  7.2 展望  136-138
致谢  138-139
参考文献  139-147
附录  147-148
附图  148

基于GIS的铜川新区水环境管理决策支持系统研究

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