炎黄地理稿件信息
基于3S集成技术的水质模拟分析
摘 要：基于党的十九大报告指出绿水青山就是金山银山的理念，保护环境是当前热点前沿问题，而我们的吃水用水与生活亦息息相关。因此本文主要利用新兴3S集成技术的强大优点，包括RS技术的数据采集、处理，GPS技术精准定位，GIS强大空间分析功能，结合目前广泛应用的水质数值模拟模型WASP，能够对该水环境的水质状况进行评价及动态分析，在相关文献支持下，探讨怎样将3S集成技术与水质模拟结合起来，从而能够预测随时空变化的流域水质问题及污染源的分布特征，为决策者提供流域水质管理和污染源控制建设生态文明的科学依据和理论支持，还我们大好河山。
关键字：3S集成技术；水质数值模拟；建设生态文明
Analysis of Water Quality Simulation Based on 3S Integration Technology
Abstract：Based on the report of the 19th National Congress of the Party, it is pointed out that Qingshan Mountain is the concept of Jinshan Yinshan. Protecting the environment is a hot issue at present, and our water and water are also closely related to life. Therefore, this paper mainly uses the powerful advantages of the emerging 3S integration technology, including the data acquisition and processing of RS technology, the precise positioning of GPS technology, the powerful spatial analysis function of GIS, and the widely used numerical simulation model WASP. It is able to evaluate and dynamically analyze the water quality of the water environment. With the support of relevant literature, it discusses how to combine the 3S integration technology with water quality simulation, so as to be able to predict the water quality problems of the basin and the distribution characteristics of pollution sources with time and space changes. To provide decision makers with scientific basis and theoretical support for watershed water quality management and pollution source control to build ecological civilization.
Key Words：3S Integration Technology; Numerical Simulation of Water Quality; Building Ecological Civilization
1 前言
好风好水，清景无限。我想象着这个画面，甚至齿间似乎都留有这些优美语句泛来的清香，脑海里却浮现是一阵风吹过来带着某种金属或腐烂气息的腥臭味以及浑浊不堪缓慢流动的渠水，实在勾勒不起心旷神怡的画面，或许小时候的记忆未曾磨灭时，能记起清泉水一捧而喝的畅快淋漓的滋味。而如今，怎么也找不到了。膨胀的欲望，糜烂的神经，当物质充斥我们本身，心灵又归往何处，没有归去来兮一般的勇气，只好凭借自己微薄的力量和可怜的责任心搅起污染这条大河，还我绿水青山，还我真正的蓝天白云！
因此本文主要介绍3S技术优点，将其运用于水质模拟模型上，达到更优空间分析与水质状况评价效果。从而在水环境管理方面提供理论支持，为建设生态文明提供一条方向。
2 3S集成技术定义及优势
2.1 3S集成技术定义
3S集成技术通俗来说就是RS（遥感）、GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）三者相互配合发展，它们在空间信息采集、动态分析和管理方面具有强大优势[1]，因此将3S技术应用在水质模拟上犹如虎添翼，为水环境保护和环境污染控制提供一盏指路明灯，为可持续发展提供一种可能，为未来我们的生存几率提供一个机会。
2.2 3S集成技术优势
相比传统流域水质评估是根据监测断面水体的物理、化学及生物学指标的取样监测[2]，这种手段显得费时费力且结果不尽如意。而方兴未艾的水质模拟预测基于建立水质模型模拟计算水域内的水质状况，在评价水环境质量及进行实时动态分析方面很高效[2]，并且在水质模拟成功条件下对污染物能够准确分析和估算。然而仅靠水质模拟手段则略为单薄，一定程度上它能够弥补传统方法带来的效率低下缺陷性，但它在数据管理以及模拟结果表现和空间分析功能方面需要进一步完善[2]，此时结合3S集成技术，利用RS和GPS进行精准定位、数据采集、影像处理、判别分析，然后利用GIS强大空间处理分析功能[3]，如缓冲区分析等，掌握污染源空间分布特征，对流域水质的空间变化规律进行模拟，从而对于决策者来说提供了流域水质管理和污染源控制建设生态文明的科学依据和理论支持。
3 3S集成技术与水质模拟结合
3.1 前期数据准备、处理、分析
针对我国流域的水环境进行大体评估分析，从已有资料掌握来看对于流域监测仍是设有多个水质自动监测站[4]，属于传统方法，同时在科技兴国、万众创新的“中国梦”背景下，身先士卒，甘愿为自己国家献犬马之劳提供一条良策。滚滚长江东逝水，站在江边眺望，纵有此番侠胆豪情，淘不尽的可能不是英雄，而是浪花激起一朵朵污染物，似黎明前的黑夜，在我们的心里投射下一抹浓重阴影。
以新兴科技3S技术做剑，划破黑暗天际，迎来纯净与光明！由于传统方法对于数据采集有滞后性不能提前预知水环境变化情况，所以在3S技术支持下结合水质模拟分析流域污染走势，从而决策者能更加有效且针对性的进行污染控制及水体保护。对于有污染流域的遥感影像可利用Landsat 8获取多光谱和全色波段像片再进行融合，得到高空间分辨率和多波段影像数据源，对数据经过预处理，考虑其中污染源如生活污水、工业排放、支流污染负荷、上游污水负荷[3]等，再对污染源进行实地考察统计获得数据建立空间与属性数据库以便GIS进行空间分析概化处理，同时借助GIS空间分析工具对遥感影像提取出DEM（数字高程模型）与该区域水系分布图叠加分析，明确该流域如污染指标CODMn、NH3-N、TN、TP[2]等空间地理分布位置及属性特征。
3.2 水质模拟模型建立
而在建立水质模型前，模型水质参数估值对模拟结果有很大影响，如耗氧有机污染物的降解速率系数、氨氮的硝化速率系数对模型选取很敏感[2]，所以其参数估值可根据查询的文献和实验测试数据得到。水质模型的建立可基于美国环境保护局提出的水质模型系统WASP[5]，在该软件的辅助下，进一步提升模拟结果的精度。在模型计算中，得到流域具体的水质状况，从得到CODMn、NH3-N、TN、TP四项指标的浓度模拟值衡量，进而根据对流域水质时空分布进行的模拟预测结果较准确去描述它的水质问题。
4 结论
由于在借助3S集成技术基础上，GPS的精准大面积定位，RS遥感获取数据手段得到高分辨率影像，能够快速、直观进行目视判别水源污染情况并结合后期实地调查，宏观高效且精准，以及GIS的强大空间分析、水文分析及影像中DEM数据提取确定边界，在提取流域水系、明确地表径流去向、对污染负荷计算方面显得更科学，减少水质计算及统计量工作。在前期数据采集处理分析，得到一系列参数估值及污染指标确定，在模型计算时也降低模型不稳定风险，让其模拟结果与采样取得结果更加接近，不仅提高该方法实用性同时也更加经济高效，在推动3S集成技术大力发展、推动科技兴国教育方针前进同时，更是符合生态文明的大力建设，在预测水质状况方面铺开新的一条道路，或许那是另一番天地。虽非我一举力成，仅是在这条路上做一个小小垫脚石，更多却是聊表我对环保问题一番热忱之心，走可持续发展建设生态文明的大道，虽有决策者领帆航行，更不容我们坐以待毙，携手同行，方是文明的开端！隐隐约约，窗外此时飘来一阵甜腻的花香掺杂着看不见的细小颗粒，我想这个世界更纯粹一点。
参考文献
[1] 郑耀辉.基于“3S”技术集成与应用[J].青海国土经略,2014(05):77-79.
[2] 程军蕊,王侃,冯秀丽,王益澄.基于GIS的流域水质模拟及可视化应用研究[J].水利学报,2014,45(11):1352-1360.
[3] 马蔚纯,张超.基于GIS的水质数值模拟——以上海市苏州河为例[J].地理学报,1998(S1):67-75.
[4] 李元锋,杜慧兰,陈俊,林寰,马晓军,冯波,高绪芳,刘斌,严晓蓉,尹涛,宋华,黄葵,黄敏,刘嘉益,傅小鲁.成都市饮用水水质监测状况及健康风险初评[J].现代预防医学,2011,38(15):3091-3094.
[5] 陈美丹,姚琪,徐爱兰.WASP水质模型及其研究进展[J].水利科技与经济,2006(07):420-422+426.
