南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计）题目：地理信息系统在环境质量评价中的研究完成人：班级：学制：专业：地理信息系统指导教师：完成日期：目录摘要 (1)1引言 (1)2地理信息系统概述 (1)地理信息系统概念 (1)地理信息系统的功能 (2)地理信息系统在实际领域的应用 (2)3环境质量评价 (3)环境质量评价的概念 (3)环境质量评价的内容 (3)环境质量评价的类型 (3)4 GIS与重金属污染分析研究 (3)样品采集与测定 (3)测定项目和方法 (3)数据处理与统计分析 (4)结果 (4)4.4.1各功能区8种重金属污染样品所占比例 (4)4.4.2各功能区单因子污染指数 (5)4.4.3按功能区统计8种重金属含量的统计特征 (8)结论 (9)5结语 (10)参考文献 (10)Abstract (10)地理信息系统在环境质量评价中的应用研究—以南阳市某地区重金属污染分析为例摘要：生态环境质量综合评价涉及众多要素，同时又需要反映生态环境质量状况的空间格局。
本文详细介绍了地理信息系统的基本概念与其功能，综合论述了地理信息系统在环境保护领域中的应用，并结合实际，以南阳市重金属污染为例，利用GIS技术分析和研究污染状况，最后阐述GIS在此领域的应用前景和发展趋势。
关键词：地理信息系统; 环境质量评价; 重金属污染1 引言随着世界各国经济的快速发展，尤其是像我们国家这样的发展中国家，在经济飞速增长的背景下，必然会带来很多的负面效应，近年来，自然资源问题和环境问题越来越受到全社会的关注，复杂的环境综合研究与管理，对环境信息的快速准确获取、空间信息分析和图形处理等要求，已经变得越来越受到重视了。
而近年来地理信息系统技术的发展，已经可以解决很多实际问题。
运用GIS 技术可以从空间和时间上，了解环境资源的现状和变化趋势，直观的表现当代环境资源状况，更好的让人们认识到环境资源变化的规律，从而为环境质量评价提供直观准确的数据资料，可以用来为环境质量评价服务。
2 地理信息系统概述地理信息系统概念理信息系统(Geographic Information system, GIS)是近几十年来发展起来的一门综合应用系统，它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、CAD技术、遥感技术(RS)、全球卫星定位技术(GPS)、网络技术(Internet )、多媒体技术及虚拟现实(VR)技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、加工、管理、分析和表达地理图形及其属性数据。
根据需要将这些信息图文并茂地输送用户便于分析及决策使用。
地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。
其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
地理信息系统的功能地理信息系统具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性，它以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息。
它分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用，从而提供了认识地理现象的一种新的思维方法。
地理信息系统在实际领域的应用1、用于全球环境变化动态监测比如全球及海岸带资源与环境动态变化的监测、全球性大气环流形势和海况预报等。
2、用于自然资源的调查与管理。
应用于不同层次和不同领域的资源调查与管理（如农业资源、林业资源、渔业资源）3、利用GIS对森林火灾，环境污染等进行监视，也可以对矿产等的开采进行预测4、用于城市、区域规划和地籍管理5、可以有效的应用到军事上，反映战场地理环境的空间结构；完成态势图标绘、选择进攻路线、合理配置兵力、选择最佳瞄准点和打击核心、分析爆炸等级、范围、破坏程度、射击等。
6、GIS还在金融业、保险业、公共事业、社会治安、运输导航、考古、医疗救护等领域得到了广泛的应用。
3 环境质量评价环境质量评价的概念所谓环境质量评价，就是研究人类环境质量的变化规律，评价人类环境质量的水平，并对环境要素或区域环境性质的优劣进行定量的描述的科学，也是研究改善和提高人类环境质量的方法和途径的科学。
环境质量评价的内容比较全面的城市区域环境质量评价，应包括对污染源、环境质量和环境效应三部分的评价，并在此基础上做出环境质量综合评价，提出环境污染综合防治方案，为环境污染治理、环境规划制定和环境管理提供参考。
环境质量变异过程是各种环境因子综合作用的结果，包括如下三个阶段：①人类活动导致环境条件的变化。
如污染物进入大气、水体、土壤，使其中的物质组分发生变化。
②环境条件发生一系列链式变化。
如污染物在各介质中迁移、转化，变成直接危害生命有机体的物质。
③环境条件变化产生综合性的不良影响，如污染物作用于人体或其他生物，产生急性或慢性的危害。
环境质量评价的类型环境质量评价按照时间可分为回顾评价、现状评价和影响评价三种类型。
4 GIS与重金属污染分析研究随着工业化、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，造成农产品质量隐患，危害人类健康，下面以南阳市某地区重金属污染分析和研究为例。
样品采集与测定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。
应用专门的仪器测试分析，获得每个样本所包含的多种化学元素的浓度数据。
另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然采样区取样，将其作为该城区表层土壤中的背景值。
测定项目和方法土样经自然风干、粗磨、细磨后，分别测定重金属As、Cd、Cu、Cr、Hg、Ni、Pb、和Zn 的含量，测定方法采用国家环境保护总局（现为中华人民共和国环境保护部）2006年发布的《全国土壤污染状况调查样品分析测试技术规定》，As、Hg 采用原子荧光分光光度法，Cd 采用石墨炉原子吸收分光光度法，Cu、Cr、Ni、Pb 和Zn 采用火焰原子吸收分光光度法。
数据处理与统计分析本研究数据处理使用excel和软件完成。
①土壤单项污染指数：该评价指标属于GB15618—1995中的二级标准，计算公式为：土壤单项污染指数=土壤污染物实测值/污染物质量标准②变异系数将标准差作为算数平均数的百分率来表示，以说明样本的分散程度：结果4.4.1 各功能区8种重金属污染样品所占比例该地区的各个功能区的8种重金属污染样品占本功能区的比例见表1：表1 各功能区污染样品所占比例元素各功能区污染样品所占百分比（%）1生活区2工业区3山区4交通区5公园绿地区As (μg/g)Cd (ng/g)Cr (μg/g)Cu (μg/g)Hg (ng/g)Ni (μg/g)Pb (μg/g)Zn (μg/g)从表中我们可以看出，各功能区之间同种重金属污染样品指数有所不同，而且在同一功能区内不同重金属元素之间也是有不同的。
先从各功能区之间的差别来看，生活区，交通区与工业区的重金属污染指数存在很大的相似性。
除了Cr，Ni两种元素外其他值都在以上。
两者同是Ni 占有最低值，Cu占有最高值。
此三功能区同是受人为活动影响最大的，煤含Cr、Pb、Hg等金属，石油中含有相当量的Hg～30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中1O%～30%沉降在距排放源十几公里的范围内。
在中国工业区主要能源就是煤。
这些金属元素会从大气中沉淀到土壤里。
由于我国工业的迅速发展，工矿业污水未经分流而排入下水道与生活污水混合排放，从而造成生活区，工业区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年增加。
汽车运输对大气和土壤造成严重污染。
主要以Cu，Cd，Pb，Zn等的污染为主。
他们主要来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘。
两者之间的主要差别就在于Pb元素，在生活区中指数值为（中等略高），而在工业区中为（比较高的）。
在山区的各种元素的值明显都低于其他各个功能区，所有的指数值都仅在以下。
山区是比较远离人类活动的地区，很少受到人类活动的影响所以其污染样品指数基本上保持在很低的水平，但是在边缘地区或是某些特殊地带还是会出现污染样品点。
公园绿地区的各种元素指数比山区都要高出一些，而比生活区工业区，交通区除了As元素外都要低出一些。
同样是受人为活动干扰的功能区类型，公园绿地区有了自己的特殊性，这是因为在该功能区内，人们并不进行生产或制造出垃圾，并造成重金属流失形成的重金属污染，并且该地区有树，草等绿色植物它们可以对重金属污染的土壤进行修复作用。
再来看各功能区内主要的污染特征。
生活区内，重金属污染从大到小排序为Cu>Cd>As>Zn>Pb>Hg>Cr>Ni。
工业区内，从大到小排序为Cu>Cd>Pb>Zn>Hg>As>Cr>Ni。
山区内，重金属污染从大到小排序为：Cu>Cd>Hg>Cr>Pb>Ni>As>Zn。
交通区内，重金属污染从大到小排序为：Cu>Cd>Zn>Pb>Hg>As>Cr>Ni。
公园绿地区内，重金属污染从大到小排序为：As>Cu>Cd>Hg>Zn>Pb>Cr>Ni。
4.4.2 各功能区单因子污染指数单因子污染指数是由土壤污染的实测值与污染标准值之间的比值得出来的，所以每种功能区之间不同元素之间可以进行比较，并且，不同的功能区的同种重金属元素也可以进行比较，如下所示：图4a 图4b图4c 图4d图4e通过表4a，即生活区单因子污染指数表来看，生活区的污染情况比较严重。
其8种元素的最小值都在1左右，说明在生活区内，还是有些地方重金属污染情况较轻或者没有受到污染的迹象，但是其最大值就有很大差别了。
像As,Cd,Cr,Ni的指数值都在5以内，属于污染比较严重的地区，而Cu，Hg两种元素值都非常大说明有的地区是污染相当严重的。
他们的平均值也都是在5以内，较为接近2，说明生活区内的大部分重金属还是属于中度污染的。
再看图4b，即工业区单因子污染指数表来看，工业区的污染情况最为严重。
首先，注意图表的纵坐标是以10为单位的。
大致看一下，工业区的所有指数值都在生活区单因子指数值之上，尤其是最高的Hg元素几乎都达到了30，超过生活区的Hg指数值10。
其他的值大致与生活区内的值都大一点。