GIS辅助轻度污染工程项目选址

1. GIS选址方法

归纳起来，GIS选址方法主要有层次分析法、重心法、网络覆盖模型和模拟仿真法等几种方法，下面对这几种方法进行简要的分析。

1.层次分析法

层次分析法是美国运筹学家T.L.Saaty教授于20世纪70年代提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法。它合理地将定性与定量的决策结合起来，按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化，特别适合那些难于完全定量进行分析的复杂问题。它首先将所要分析的问题层次化，即根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解成不同的组成因素，按照因素间的相互关系及隶属关系，将因素按不同层次聚集组合。形成一个多层分析结构模型，最终归结为最低层（方案、措施、指标等）相对于最高层（总目标）相对重要程度的权值或相对优劣次序的问题。

层次分析法的优点是：(1)简单明了，提供了层次框架，便于整理思路；(2)通过对比进行标度，增加了判断的客观性；(3)把定性判断与定量推断结合，增强科学性和实用性。

然而层次分析法也存在明显的不足：(1)层次分析法客观性很高，因素较多（超过9个）时，标度工作量太大，易引起标度专家反感和判断混乱；(2)层次分析法也有致命的缺点，它只能在给定的策略中去选择最优的，而不能给出新的策略；(3)层次分析法中所用的指标体系需要有专家系统的支持，如果给出的指标不合理则得到的结果也就不准确；(4)构造判断矩阵时，由于受资料、信息和分析人员水平的限制，很难准确地用“稍微！ 重要”、“较为重要” 和“极端！ 重要” 等模糊字眼来表示两元素间的关系，评价结果受人为主观因素影响大，且判断矩阵的一致性不甚理想。

层次分析法可用于CO₂地质封存选址工作中，这主要是由地质封存选址的多因子性决定的（参见第六章第四节多因子排序选址技术的GIS实现）。在因子权重分配结构表中可以看出，因子根据特性划分为指标层A、指标亚层B、指标亚层C和具体指标层D。在划分层次时，要考虑因子的归属关系。另外，具有一票否决的因子应予以关注，并在评价时单独考虑，不计入同一层级的因子权重计算中。

2.重心法

重心法是单个设施选址最常用的方法，如物流配送中心、油库选址、库房、工具设备存放点、停车场等，重心法也常常用于剔除一些不合适的备选方案。重心法是一种静态的方法，将需求点看成是分布在某一平面范围内的物体系统，各点的需求量和资源量分别看成是物体的重量，物体系统的重心点将作为选址空间的最佳设置点。

GIS中的最短路径分析是重心法中常用的方法。

重心法的优点是：(1)计算简单，数据容易搜集，易于理解；(2)对于单一设施定位时应用解析方法简便易行；

重心法的不足有：(1)自由度过多导致计算量较大；(2)迭代法计算求得的最佳地点实际上往往很难找到；(3)对于复杂的选址问题，使用重心法常常感到困难，通常需要借助其他更为综合的分析技术。

若碳源分布清楚，目标靶区地质条件相似，为求得最佳CO₂运输路由，即可用该方法进行选址。

3.网络覆盖模型

网络覆盖模型可用于移动基站覆盖、服务网点覆盖、油库最大覆盖面积选址等多方面，可解决对于需求已知的一些需求点，如何确定一组服务设施来满足这些需求点的需求，也就是需要确定服务设施的最小数量和合适的位置。可分为两种不同的模型：集合覆盖模型（用最小数量的设施去覆盖所有的需求点）和最大覆盖模型（在给定数量的设施下，覆盖尽可能多的需求点）。前者常用启发式算法；后者常用贪婪算法。移动基站覆盖等选址可以首先根据GIS中地图进行场址初选，根据数字地形图，生成正射三维影像，或进行三维浏览，从而能够快速地把握整个地区的地形特点，同时参考已有的站点、居民区位置、道路位置，就可以初步推测若干个比较合理的站址。初选出部分地址点后可以使用DEM分析方法优化站址选择方案，使用GIS中的同时分析计算出几个候选站点的可视域，并把可视域叠加到地图上，依此衡量是否能够覆盖决策者感兴趣的区域。

在综合考虑碳源（需求点）、场地封存规模（最大覆盖模型）、交通条件或道路位置，在选址地质条件清楚的情况下，可用此法确定场地范围，为灌注井布置提供经济上的依据。

4.模拟仿真法

模拟仿真方法是将实际问题用数学方法和逻辑关系表示出来，建立数学逻辑模型，利用计算机来运行模拟仿真模型，模拟时间系统的运行状态及其随时间变化的过程，对一个系统按照一定的作业规则由一个状态变换为另一个状态的动态行为进行描述或分析，并通过对模拟仿真运行过程的观察和统计，得到被模拟仿真系统的输出参数和基本特征，以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能，然后通过模拟计算及逻辑推理确定最佳布局方案。

模拟仿真法的优点有：(1)直观形象，清晰明了；(2)研究结果相对解析方法更接近于实际的情况。

其缺点是：(1)进行相对比较严格的模型的可信性和有效性的检验；(2)有些仿真系统对初始偏差比较敏感，往往使得仿真结果与实际结果有较大的偏差；(3)要求设计人员必须具备丰富的经验和较高的分析能力，面对相对复杂的仿真系统。

模拟仿真方法在CO₂地质封存选址工作中主要应用于具体的单点位置选取及灌注井施工选点等工作。在具体使用时应结合其他数值模拟方法综合运用。

当然，应用空间选址方法进行选址不是单一方法的简单运用，可以是好几种方法综合的使用，另外，还可以使用模糊聚类法、遗传算法等众多算法进行数学建模。

2. 试用GIS知识帮助有关部门进行选址

需要数据：1、北京市的土地利用数据（包含土地用途、人口数量等信息）；2、现有的售票点空间分布数据；3、北京市交通地图数据；以上数据要求空间坐标系统一致。要得到结果分以下几步：以现有交通数据作缓冲分析；对得到的结果进行人口密集区域分析；再对结果进行用地情况分析；最后以现有的售票点为中心，判断最远符合以上条件的位置。

3. 如何用GIS寻找污染源

寻找大型污染源，可以用RS（遥感），楼上的也说了，遥感影像解译，水体、大气污染源都比较容易发现。

4. 一个GIS选址方面的问题

假设邻近海湾指与海距离小于500m，交通便捷指与公路距离小于250m，避开居民区指与居民区距离大于1000m，由这三个条件可知需要一份的土地利用图（假设居民区的栅格值为2，公路为3，海为4）；由条件“地形坡度小于5度”可知需要一份地形图；由条件“地质条件安全”可知需要一份地质图（假设栅格值在5到10之间的地方都是安全的）。

应用模型框图如下：

5. 基于GIS空间分析的公路选址

你好：
这不是一句话能说明白的；
首先你的有这些矢量数据。

6. GIS选址问题

这个题考察缓冲区分析（buffer）。道路是线要素，商业中心和学校等是点要素。

1. 把每个要素的缓冲区分成几级，距离某个要素小于1000米或者1500米为最高分；

2. 把几个要素（道路、商业中心、学校等）的缓冲区叠加，得到分值最高的区域，就是最好的区域

7. 上述案例中体现了哪些项目选址的原则与方法（地理）

题目中所提到“上述案例”只字未见，故只好利用常用地理常识来回答你的问题了——
工程项目选址从地理学角度考虑主要有以下几种：
1、工程项目选址“季风”风向因素：
严重污染大气的工厂，应该在城市主导风向的下风口地带，或者在主导风向的垂直两侧选择厂址，季风区布置在当地最小风频的风向的上风地带。工业区分布在与盛行风向垂直的郊外能将废气对城市的污染降到最低。
2、工程项目选址水源因素：
有废水排放的工厂应布局在远离水源地或远离河流上游区；自来水厂布局在居民区的水源地上游或河流上游地区。
3、工程项目选址的“民生”因素：
主要是距离居民区、农田的远近：占地面积小无污染的工业，布局在城区；用地规模较大、污染较轻的工业可布局在城市的边缘或近郊地区；严重污染难以治理的大型企业，宜布局在远离市区的远郊或郊外。
4、工程项目选址的生态因素：
工业布局应远离生态环境脆弱地区。

8. 什么是线型工程项目 原话是这样提及的：“对于单独选址项目和线型工程项目，，，，”

线性工程顾名思义就是整个工程呈线型走势的，比如道路、管道等

9. 如果有采样点坐标和污染浓度怎么用gis测定污染范围和土方量

土壤环境监测技术规范

4采样准备
4.1组织准备
由具有野外调查经验且掌握土壤采样技术规程的专业技术人员组成采样组，采样前组织学习有关技术文件，了解监测技术规范。

4.2资料收集
收集包括监测区域的交通图、土壤图、地质图、大比例尺地形图等资料，供制作采样工作图和标注采样点位用。
收集包括监测区域土类、成土母质等土壤信息资料。
收集工程建设或生产过程对土壤造成影响的环境研究资料。
收集造成土壤污染事故的主要污染物的毒性、稳定性以及如何消除等资料。
收集土壤历史资料和相应的法律（法规）。
收集监测区域工农业生产及排污、污灌、化肥农药施用情况资料。
收集监测区域气候资料（温度、降水量和蒸发量）、水文资料。
收集监测区域遥感与土壤利用及其演变过程方面的资料等。

4.3现场调查
现场踏勘，将调查得到的信息进行整理和利用，丰富采样工作图的内容。

4.4采样器具准备
4.4.1工具类：铁锹、铁铲、圆状取土钻、螺旋取土钻、竹片以及适合特殊采样要求的工具等。
4.4.2器材类：GPS、罗盘、照相机、胶卷、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。
4.4.3文具类：样品标签、采样记录表、铅笔、资料夹等。
4.4.4安全防护用品：工作服、工作鞋、安全帽、药品箱等。
4.4.5采样用车辆
4.5监测项目与频次

监测项目分常规项目、特定项目和选测项目；监测频次与其相应。
常规项目：原则上为GB 15618《土壤环境质量标准》中所要求控制的污染物。
特定项目：GB 15618《土壤环境质量标准》中未要求控制的污染物，但根据当地环境污染状况，确认在土壤中积累较多、对环境危害较大、影响范围广、毒性较强的污染物，或者污染事故对土壤环境造成严重不良影响的物质，具体项目由各地自行确定。
选测项目：一般包括新纳入的在土壤中积累较少的污染物、由于环境污染导致土壤性状发生改变的土壤性状指标以及生态环境指标等，由各地自行选择测定。
土壤监测项目与监测频次见表4-1。监测频次原则上按表4-1执行，常规项目可按当地实际适当降低监测频次，但不可低于5年一次，选测项目可按当地实际适当提高监测频次。

表4-1 土壤监测项目与监测频次

项目类别 监测项目 监测频次
常规项目 基本项目 pH、阳离子交换量 每年一次
农田在夏收或秋收后采样
重点项目 镉、铬、汞、砷、铅、铜、锌、镍
六六六、滴滴涕
特定项目（污染事故） 特征项目 及时采样，根据污染物变化趋势决定监测频次

选测项目 影响产量项目 全盐量、硼、氟、氮、磷、钾等
每年监测一次
农田在夏收或秋收后采样
污水灌溉项目 氰化物、六价铬、挥发酚、烷基汞、苯并[a]芘、有机质、硫化物、石油类等
POPs与高毒类农药 苯、挥发性卤代烃、有机磷农药、PCB、PAH等

其他项目 结合态铝（酸雨区）、硒、钒、氧化稀土总量、钼、铁、锰、镁、钙、钠、铝、硅、放射性比活度等

5布点与样品数容量
5.1“随机”和“等量”原则
样品是由总体中随机采集的一些个体所组成，个体之间存在变异，因此样品与总体之间，既存在同质的“亲缘”关系，样品可作为总体的代表，但同时也存在着一定程度的异质性的，差异愈小，样品的代表性愈好；反之亦然。为了达到采集的监测样品具有好的代表性，必须避免一切主观因素，使组成总体的个体有同样的机会被选入样品，即组成样品的个体应当是随机地取自总体。另一方面，在一组需要相互之间进行比较的样品应当有同样的个体组成，否则样本大的个体所组成的样品，其代表性会大于样本少的个体组成的样品。所以“随机”和“等量”是决定样品具有同等代表性的重要条件。

5.2布点方法
5.2.1简单随机
将监测单元分成网格，每个网格编上号码，决定采样点样品数后，随机抽取规定的样品数的样品，其样本号码对应的网格号，即为采样点。随机数的获得可以利用掷骰子、抽签、查随机数表的方法。关于随机数骰子的使用方法可见GB10111《利用随机数骰子进行随机抽样的办法》。简单随机布点是一种完全不带主观限制条件的布点方法。
5.2.2分块随机
根据收集的资料，如果监测区域内的土壤有明显的几种类型，则可将区域分成几块，每块内污染物较均匀，块间的差异较明显。将每块作为一个监测单元，在每个监测单元内再随机布点。在正确分块的前提下，分块布点的代表性比简单随机布点好，如果分块不正确，分块布点的效果可能会适得其反。
5.2.3系统随机
将监测区域分成面积相等的几部分（网格划分），每网格内布设一采样点，这种布点称为系统随机布点。如果区域内土壤污染物含量变化较大，系统随机布点比简单随机布点所采样品的代表性要好。
图5-1 布点方式示意图

5.3基础样品数量
5.3.1由均方差和绝对偏差计算样品数
用下列公式可计算所需的样品数：
N=t2s2/D2
式中：N为样品数；
t为选定置信水平（土壤环境监测一般选定为95%）一定自由度下的t值（附录A）；
s2为均方差，可从先前的其它研究或者从极差R（s2=（R/4）2）估计；
D为可接受的绝对偏差。

示例：
某地土壤多氯联苯（PCB）的浓度范围0～13mg/kg，若95%置信度时平均值与真值的绝对偏差为1.5 mg/kg，s为3.25 mg/kg，初选自由度为10，则
N =（2.23）2（3.25）2/（1.5）2 =23
因为23比初选的10大得多，重新选择自由度查t值计算得：
N =（2.069）2（3.25）2/（1.5）2 =20
20个土壤样品数较大，原因是其土壤PCB含量分布不均匀（0～13 mg/kg），要降低采样的样品数，就得牺牲监测结果的置信度（如从95%降低到90%），或放宽监测结果的置信距（如从1.5 mg/kg增加到2.0 mg/kg）。
5.3.2由变异系数和相对偏差计算样品数
N=t2s2/D2可变为：
N=t2CV2/m2
式中：N为样品数；
t为选定置信水平（土壤环境监测一般选定为95%）一定自由度下的t值（附录A）；
CV为变异系数（%），可从先前的其它研究资料中估计；
m为可接受的相对偏差（%），土壤环境监测一般限定为20%～30% 。
没有历史资料的地区、土壤变异程度不太大的地区，一般CV可用10%～30%粗略估计，有效磷和有效钾变异系数CV可取50%。

5.4布点数量
土壤监测的布点数量要满足样本容量的基本要求，即上述由均方差和绝对偏差、变异系数和相对偏差计算样品数是样品数的下限数值，实际工作中土壤布点数量还要根据调查目的、调查精度和调查区域环境状况等因素确定。
一般要求每个监测单元最少设3个点。
区域土壤环境调查按调查的精度不同可从2.5km、5km、10km、20km、40km中选择网距网格布点，区域内的网格结点数即为土壤采样点数量。
农田采集混合样的样点数量见“6.2.2.2混合样采集”。
建设项目采样点数量见“6.3建设项目土壤环境评价监测采样”。
城市土壤采样点数量见“6.4城市土壤采样”。
土壤污染事故采样点数量见“6.5污染事故监测土壤采样”。

6样品采集
样品采集一般按三个阶段进行：
前期采样：根据背景资料与现场考察结果，采集一定数量的样品分析测定，用于初步验证污染物空间分异性和判断土壤污染程度，为制定监测方案（选择布点方式和确定监测项目及样品数量）提供依据，前期采样可与现场调查同时进行。
正式采样：按照监测方案，实施现场采样。
补充采样：正式采样测试后，发现布设的样点没有满足总体设计需要，则要进行增设采样点补充采样。
面积较小的土壤污染调查和突发性土壤污染事故调查可直接采样。

6.1区域环境背景土壤采样
6.1.1采样单元
采样单元的划分，全国土壤环境背景值监测一般以土类为主，省、自治区、直辖市级的土壤环境背景值监测以土类和成土母质母岩类型为主，省级以下或条件许可或特别工作需要的土壤环境背景值监测可划分到亚类或土属。
6.1.2样品数量
各采样单元中的样品数量应符合“5.3基础样品数量”要求。
6.1.3网格布点
网格间距L按下式计算：
L=（A/N）1/2
式中：L为网格间距；
A为采样单元面积；
N为采样点数（同“5.3样品数量”）。
A和L的量纲要相匹配，如A的单位是km2则L的单位就为km。根据实际情况可适当减小网格间距，适当调整网格的起始经纬度，避开过多网格落在道路或河流上，使样品更具代表性。
6.1.4野外选点
首先采样点的自然景观应符合土壤环境背景值研究的要求。采样点选在被采土壤类型特征明显的地方，地形相对平坦、稳定、植被良好的地点；坡脚、洼地等具有从属景观特征的地点不设采样点；城镇、住宅、道路、沟渠、粪坑、坟墓附近等处人为干扰大，失去土壤的代表性，不宜设采样点，采样点离铁路、公路至少300m以上；采样点以剖面发育完整、层次较清楚、无侵入体为准，不在水土流失严重或表土被破坏处设采样点；选择不施或少施化肥、农药的地块作为采样点，以使样品点尽可能少受人为活动的影响；不在多种土类、多种母质母岩交错分布、面积较小的边缘地区布设采样点。
6.1.5采样
采样点可采表层样或土壤剖面。一般监测采集表层土，采样深度0～20cm，特殊要求的监测（土壤背景、环评、污染事故等）必要时选择部分采样点采集剖面样品。剖面的规格一般为长1.5m，宽0.8m，深1.2m。挖掘土壤剖面要使观察面向阳，表土和底土分两侧放置。
一般每个剖面采集A、B、C三层土样。地下水位较高时，剖面挖至地下水出露时为止；山地丘陵土层较薄时，剖面挖至风化层。
对B层发育不完整（不发育）的山地土壤，只采A、C两层；
干旱地区剖面发育不完善的土壤，在表层5～20 cm、心土层50 cm、底土层100 cm左右采样。
水稻土按照A耕作层、P犁底层、C母质层（或G潜育层、W潴育层）分层采样(图6-1)，对P层太薄的剖面，只采A、C两层（或A、G层或A、W层）。

10. 下图是“运用某种地理信息技术(GIS)来选址的工作流程图”。采用图示流程进行选址的设施可能是 A．大