畢業(yè)論文基于gis的鄭州水利設(shè)施服務(wù)空間分析

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要：1</b></p><p><b>　　1.研究背景3</b></p><p>　　1.1 研究意義3</p><p>　　1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀3</p><p

2、>　　2.鄭州市主要水利設(shè)施發(fā)展歷史及現(xiàn)狀4</p><p>　　2.1鄭州自來水歷史狀況4</p><p>　　2.1.1建國初期4</p><p>　　2.1.2改革開放時(shí)期4</p><p>　　2.1.3近期改建完善及運(yùn)營狀況4</p><p>　　2.2目前我國現(xiàn)行的《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》

3、5</p><p>　　2.2.1居民生活用水概念5</p><p>　　2.2.3各區(qū)用水量標(biāo)準(zhǔn)6</p><p>　　3.鄭州水利設(shè)施服務(wù)影響因子選取7</p><p>　　3.1鄭州市水利設(shè)施空間分布及其特點(diǎn)7</p><p>　　3.2鄭州市水利設(shè)施服務(wù)及影響范圍因子選取9</p>&

4、lt;p>　　4.空間緩沖區(qū)分析方法有關(guān)理論和算法11</p><p>　　4.1空間緩沖區(qū)分析的基本概念11</p><p>　　4.1.1點(diǎn)緩沖區(qū)11</p><p>　　4.1.2線緩沖區(qū)11</p><p>　　4.1.3面緩沖區(qū)11</p><p>　　4.2空間對(duì)象緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)的柵格法原理1

5、1</p><p>　　5.鄭州市水利設(shè)施服務(wù)范圍及影響空間分析與評(píng)價(jià)12</p><p>　　5.1鄭州市地形及水源分布概況12</p><p>　　5.2鄭州市主要供水水利設(shè)施分析12</p><p><b>　　5.3不足14</b></p><p>　　6. 鄭州市水利設(shè)施發(fā)展展望

6、14</p><p>　　6.1南水北調(diào)以后，鄭州邁進(jìn)“雙水源城市”15</p><p>　　6.2新建新水廠改建舊水廠15</p><p>　　6.3新建水源15</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　致謝17</b>&l

7、t;/p><p>　　基于GIS的鄭州水利設(shè)施服務(wù)空間分析</p><p>　　摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市化以及城鎮(zhèn)化步伐的加快，城市供水問題日益突出，而城市附近水域和水利設(shè)施更是城市的重要水源，對(duì)于城市的發(fā)展尤為重要。鄭州作為中原的大城市，問題尤為突出，為了促進(jìn)人們對(duì)鄭州水利資源現(xiàn)狀的了解，更好的利用水利資源，促進(jìn)水利設(shè)施建設(shè)。本文在傳統(tǒng)的水利服務(wù)影響評(píng)測(cè)方法基礎(chǔ)上，從鄭州水利設(shè)

8、施服務(wù)影響范圍的多維度多因子作出綜合性評(píng)價(jià)因子，進(jìn)行空間緩沖區(qū)分析，再通過ArcGIS對(duì)鄭州市各水利設(shè)施的服務(wù)影響范圍作出分布圖，更加直觀的讓人了解鄭州水利設(shè)施服務(wù)影響范圍。最后對(duì)鄭州水利設(shè)施的未來發(fā)展進(jìn)行了深入討論和展望。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 水利設(shè)施；服務(wù)范圍 ；空間緩沖區(qū)分析 ；鄭州市</p><p>　　Service of Water Conservancy Fac

9、ilities Spatial Analysis </p><p>　　Based on GIS in Zhengzhou</p><p>　　Abstract:With the rapid economic development, the accelerated pace of China's urbanization and urbanization, urban water

10、 supply is becoming increasingly prominent, and city near water and irrigation is the main water source of the city, is particularly important for the development of the city. Zhengzhou Zhongyuan cities, especially, in o

11、rder to promote understanding of the present situation of water resources in Zhengzhou, and better use of water resources, promoting the construction of water c</p><p>　　Key Words:Water conservancy facilitie

12、s; Service range; Spatial buffer analysis; City of Zhengzhou</p><p><b>　　1.研究背景</b></p><p><b>　　1.1 研究意義</b></p><p>　　“十三五”規(guī)劃提出“生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善”的目標(biāo)。城市的水域及水利設(shè)施是

13、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的關(guān)鍵所在，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化步伐的加快，城市供水問題日益突出。而城市附近水域又是城市的重要水源，城市水利設(shè)施建設(shè)對(duì)于城市的發(fā)展就顯得尤為重要。</p><p>　　隨著GIS技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，GIS在區(qū)域水利的空間分析也取得了重大進(jìn)展，空間分析對(duì)于生產(chǎn)生活的指導(dǎo)作用日益突出，不少專家學(xué)者利用GIS研究了城市的物流配送，智慧城市建設(shè)現(xiàn)狀和空間分析例如：清華大學(xué)朱姝婧的《基于GIS空進(jìn)分析的

14、物流配送研究》；華東師范大學(xué)顧成城的《中國的智慧城市建設(shè)及空間分析-以上海市為例》。也有不少學(xué)者對(duì)空間分析的算法進(jìn)行了過分深入的研究，或是智慧城市建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)理論研究，但很少有學(xué)者利用GIS對(duì)城市的某一領(lǐng)域功能體系進(jìn)行研究，GIS對(duì)于城市水利設(shè)施服務(wù)半徑及影響范圍的空間分析再現(xiàn)功能將對(duì)水利企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和市政規(guī)劃提供重要依據(jù)和技術(shù)支撐 。</p><p>　　現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平快速發(fā)展，遙感影像為GIS提供了及時(shí)空

15、間數(shù)據(jù)信息，尤其是空間目標(biāo)的位置坐標(biāo)信息，已成為GIS的重要數(shù)據(jù)來源。獲取實(shí)時(shí)的遙感數(shù)據(jù)，例如鄭州水利設(shè)施的空間分布以及日生產(chǎn)能力，覆蓋范圍，管網(wǎng)長度等屬性信息，再與GIS平臺(tái)結(jié)合對(duì)城市主要水廠空間分布，綜合供水能力進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析再現(xiàn)，對(duì)城市水利與環(huán)境設(shè)施進(jìn)行評(píng)價(jià)，這將對(duì)城市淡水供應(yīng)、企業(yè)發(fā)展、人居環(huán)境等方面的提升發(fā)揮重大作用。</p><p>　　1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>

16、　　目前國內(nèi)較早提出GIS在水利現(xiàn)代化中應(yīng)用的是魏立飛和文正敏教授，兩位教授重點(diǎn)闡述了優(yōu)化模型參數(shù)，使信息可視化，利用GIS的空間數(shù)據(jù)管理能力和空間數(shù)據(jù)處理分析能力為各類應(yīng)用模型提供數(shù)據(jù)，最后分析和展望地理信息系統(tǒng)技術(shù)在現(xiàn)代水利應(yīng)用的中發(fā)展趨勢(shì)；在空間分析方面，李家群教授在《水利水電工程施工場(chǎng)地空間沖突分析》一文中闡述了水利水電工程主要在施工空間中的應(yīng)用，其論文重點(diǎn)闡述考慮為避免空間沖突所進(jìn)行的空間分析，通過分析不同的施工空間，利用GI

17、S對(duì)施工空間的分析功能，進(jìn)行輸出可視[5]；在空間分析及優(yōu)化算法方面，河南大學(xué)侯景偉博士以現(xiàn)實(shí)實(shí)例-河南省鎮(zhèn)平縣為例，分析了水利資源空間優(yōu)化配置模型，利用其研究的蟻群算法，解決了水力資源空間優(yōu)化配置問題，并在《ACA與RS-GIS耦合的水利資源優(yōu)化配置》一文中做了詳細(xì)闡述[6]；在地圖制圖與輸出可視化方面，長安大學(xué)宋斯陽博士在《水利樞紐數(shù)字水利信息系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)》一文中，主要闡述了當(dāng)代GIS領(lǐng)域先進(jìn)的理論成果，這些成果得益于計(jì)算機(jī)圖形

18、學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，現(xiàn)代數(shù)學(xué)，遙感航天和攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)的論述了三維可視化中的地形地物三維可視化理論，三維空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以</p><p>　　2.鄭州市主要水利設(shè)施發(fā)展歷史及現(xiàn)狀</p><p>　　2.1鄭州自來水歷史狀況</p><p><b>　　2.1.1建國初期</b></p><p>　　建國初期階段，鄭

19、州市各方面發(fā)展還處于剛起步階段，日供水能力僅為3000m³，主要水利設(shè)施僅有解放路深井兩眼，150m³容量圓形水塔一個(gè)，120m³地下式蓄水池兩座，市區(qū)公共供水站24個(gè)，自來水輸送管道總長度也僅有12.8公里。</p><p>　　2.1.2改革開放時(shí)期</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口增漲較快，為滿足鄭州市不斷增長的供水需求，鄭州市于1976年先

20、后建設(shè)了花園口水廠、白廟水廠、石佛水廠、東周水廠四座水廠，除了新近建造的東周水廠外，自建成的50多年來，其他3個(gè)水廠都經(jīng)歷了多次大的改造和擴(kuò)建，與此期間自來水總公司貸款融資6.76億元，充分利用沿黃河地下水資源，以及鑿井118座，先后建成了出水水質(zhì)優(yōu)良的東周水廠和石佛水廠，在一定程度上滿足了鄭州市人民的生產(chǎn)生活需要。在2003年，自來水總公司又貸款6000萬元，對(duì)柿園水廠蓄水池、吸水井、濾池、機(jī)電房、送水泵房等與供水水質(zhì)和安全緊密相關(guān)的

21、主要設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行修整改造，經(jīng)過改造后，柿園水廠的出水水質(zhì)也得到較大改善。通過精細(xì)化的水質(zhì)管理制度建立和實(shí)施，柿園水廠供水水質(zhì)的安全性、穩(wěn)定性不斷得到提高。由于年代久遠(yuǎn)，城區(qū)一些早期鋪設(shè)的老舊管道材質(zhì)較差，改建難度較大，老舊供水管道還是會(huì)影響水質(zhì)。</p><p>　　2.1.3近期改建完善及運(yùn)營狀況</p><p>　　近幾年來，鄭州市自來水總公司加大管網(wǎng)改造力度，每年都要投資數(shù)千萬元，

22、對(duì)舊管網(wǎng)及老城區(qū)、供水管網(wǎng)末梢區(qū)進(jìn)行有計(jì)劃地改造，改建工程主要更換新的優(yōu)質(zhì)輸送管道，鄭州市自來水總公司后期又興建邙山輸水干渠，實(shí)施明渠改暗管工程。工程歷時(shí)兩年，敷設(shè)2～2.4米的大口徑管道17公里。該工程完工后，實(shí)現(xiàn)了鄭州市的明渠沿線工程，柿園水廠便可通過管道得到黃河原水，原水污染指標(biāo)平均下降30%，解決了水廠原水污染問題。</p><p>　　截至2008年12月底，鄭州市的自來水日供水量由最初70年代的每日3

23、000立方米增加到現(xiàn)在的107萬立方米；供水面積由原來的15.7平方公里擴(kuò)大到現(xiàn)在的302平方公里；管網(wǎng)長度由最初的12.48公里增長到現(xiàn)今的2220公里；供水人口從起初的20.5萬人增加到現(xiàn)在的326.5萬人；企業(yè)固定資產(chǎn)原值也從最初的72萬元增加到19.32億元。</p><p>　　表-1目前水廠運(yùn)營狀況</p><p>　　2.2目前我國現(xiàn)行的《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》</p

24、><p>　　2.2.1居民生活用水概念</p><p>　　1、 居民生活用水指：居住在城市，以公共設(shè)施為供水來源，以家庭為用水單元的城市居民用來維持日常生活所使用的城市供水部分。[19]　　2、 該用水標(biāo)準(zhǔn)核定城市居民生活用水時(shí)，對(duì)于短暫流動(dòng)的人口不考慮在內(nèi)，對(duì)于外來流動(dòng)人口，按居住地進(jìn)行用水量進(jìn)行核準(zhǔn)。[19]2.2.2日用水量概念</p><p>　　1 、

25、城市居民每人每天生活用水量平均值計(jì)算單位。下表列表中的單位是“L/人·d”，該單位是以一個(gè)月作為考核周期，一個(gè)月內(nèi)居民生活用水量的計(jì)算出來的平均值。[19]　　2 、以日用水量為基數(shù)，每個(gè)年度按365天計(jì)算，可按平均每個(gè)月為30.4天核算月度用水量，一年12個(gè)月中各月天數(shù)不一樣，有大月和小月，如果以月度或季度作為用水量考核周期時(shí)，可用此平均天數(shù)計(jì)算，避免按實(shí)際天數(shù)核定的繁瑣。[19] </p><p>

26、;　　2.2.3各區(qū)用水量標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　本條按照地域分區(qū)給出了城市居民生活用水(以下簡(jiǎn)稱居民生活用水)量標(biāo)準(zhǔn)　　1 地域分區(qū)原則：我國地域遼闊，地區(qū)之間各種自然條件差異甚大。本標(biāo)準(zhǔn)在分區(qū)過程中參考了GB50178—93《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合行政區(qū)劃充分考慮地理環(huán)境因素，力求在同一區(qū)域內(nèi)的城市經(jīng)濟(jì)水平、氣象條件、降水多少，能夠處于一個(gè)基本相同的數(shù)量級(jí)上，使分區(qū)分類具有較強(qiáng)的科學(xué)性和可操作性，因此劃

27、分成了六個(gè)區(qū)域。即：　　第一區(qū)：黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古　　第二區(qū)：北京、天津、河北、山東、河南、山西、陜西、寧夏、甘肅　　第三區(qū)：湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海、浙江、福建　　第四區(qū)：廣西、廣東、海南　　第五區(qū)：重慶、四川、貴州、云南　　第六區(qū)：新疆、西藏、青海本標(biāo)準(zhǔn)參照“GB50178—93標(biāo)準(zhǔn)”在一級(jí)區(qū)中將全國劃為7個(gè)區(qū)，其中重點(diǎn)是將青海、西藏、四川西部、新疆南部劃出一個(gè)區(qū)，新疆東部、甘肅北部、內(nèi)蒙西部又劃出一

28、個(gè)區(qū)，其他五個(gè)區(qū)范圍與本標(biāo)準(zhǔn)基本吻合。[19]</p><p>　　表-2 居民生活用水人均日用水量區(qū)域分類統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　表-2中調(diào)查的A、B、C三類均值分別代表三種不同住宅類型的居民生活用水，從圖表中的數(shù)據(jù)可以明顯看出三類型的居民用水量依次增高。各列數(shù)據(jù)反映了不同住宅類型的用水設(shè)施和條件的三種類型，以及2000年時(shí)的用水均值、以及近期三年用水均值，三種典型戶居民的用水狀況，

29、具有較強(qiáng)的概括性和代表性，既反映了近期歷史用水狀況也反映了當(dāng)下用水狀況，與此同時(shí)也將中國不同區(qū)域的用水量差異反映出來，體現(xiàn)出了中國地帶性差異。[19]</p><p>　　3.鄭州水利設(shè)施服務(wù)影響因子選取</p><p>　　3.1鄭州市水利設(shè)施空間分布及其特點(diǎn)</p><p>　　目前鄭州市現(xiàn)有供水能力的水廠主要有四座，分別是柿園水廠、中法水廠、東周水廠、石佛水廠

30、，其空間分布位置及主要覆蓋范圍如圖1所示：</p><p>　　鄭州市四水廠供水分區(qū)圖3-1</p><p>　　由圖1可以看出，鄭州四座水廠的空間分布位置及其供水范圍分部情況。經(jīng)BIGEMAP統(tǒng)計(jì)鄭州市各區(qū)面積數(shù)據(jù)，以及鄭州水務(wù)局公布各水廠運(yùn)營數(shù)據(jù)，整理得到：(1)其中柿園水廠：日生產(chǎn)能力37萬噸/d，主要覆蓋范圍鄭州市中原區(qū)、二七區(qū)，覆蓋面積：中原區(qū)197.775平方公里，二七區(qū)159

31、.339平方公里，合計(jì)總面積：357.114平方公里，服務(wù)居民數(shù)100萬戶；(2)中法水廠（白廟水廠）：日生產(chǎn)能力36萬噸/d，主要覆蓋范圍鄭州市惠濟(jì)區(qū)、金水區(qū)，覆蓋面積：惠濟(jì)區(qū)：229.672平方公里，金水區(qū)246.151平方公里，合計(jì)總面積475.843平方公里，服務(wù)居民數(shù)100萬戶；(3)石佛水廠：日生產(chǎn)能力10萬噸/d，主要覆蓋范圍鄭州市高新區(qū)，覆蓋面積110平方公里，服務(wù)居民數(shù)量27萬戶；(4)東周水廠：日生產(chǎn)能力20萬噸/d

32、，主要覆蓋范圍鄭州市管城區(qū)，覆蓋面積管城區(qū)198.998平方公里，服務(wù)居民數(shù)55萬戶；還將新建：龍湖水廠日生產(chǎn)能力10萬噸/d，覆蓋范圍鄭東新區(qū)北部，覆蓋面積：115平方公里，覆蓋居民數(shù)27萬戶；賈寨水廠，日生產(chǎn)能力20萬噸/d，覆蓋居民數(shù)55萬戶；橋南水廠：日生產(chǎn)能力5萬噸/d，</p><p>　　3.2鄭州市水利設(shè)施服務(wù)及影響范圍因子選取</p><p>　　根據(jù)鄭州各水廠的主要運(yùn)營

33、數(shù)據(jù)，本論文選取了幾項(xiàng)主要指標(biāo)：1、日生產(chǎn)能力2、覆蓋面積3、覆蓋居民數(shù)作為水利設(shè)施服務(wù)及影響范圍因子。通過應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析中的系統(tǒng)聚類法對(duì)各水廠進(jìn)行多維度聚類分析，得到合并聚類圖，進(jìn)而得到各水廠先后被合并的順序，也即各水廠綜合服務(wù)影響力大小，進(jìn)而依據(jù)指標(biāo)作出鄭州市各水廠綜合服務(wù)影響力范圍圖，對(duì)企業(yè)發(fā)展，市政規(guī)劃，水利設(shè)施建設(shè)提供依據(jù)。</p><p>　　聚類分析：聚類分析一般來講就是相似像元的集合，又被稱為群

34、分析。它是對(duì)研究目標(biāo)進(jìn)行分類的一種多元統(tǒng)計(jì)方法。[17]</p><p>　　系統(tǒng)聚類法：系統(tǒng)聚類法主要思想是對(duì)同類事物進(jìn)行分析，通過對(duì)同類事物不同個(gè)體間的多維度量化指標(biāo)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，確定不同個(gè)體間差別，首先需要確定類與類之間的距離，設(shè)定設(shè)有個(gè)a樣品，每個(gè)樣品測(cè)得b項(xiàng)指標(biāo)，初始將a個(gè)樣品看成a個(gè)類，然后進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析將距離最近的兩個(gè)樣本合并成為一個(gè)樣本，并計(jì)算該樣本與其它樣本的類間距，再按最小距離準(zhǔn)則，合并

35、歸為一類。這樣每次合并一類，經(jīng)歷a-1次就可以合并完成，形成一類。這個(gè)并類過程可以用譜系聚類圖形象地表達(dá)出來，同時(shí)也可以看到每個(gè)樣本先后被合并的順序，間接反映出每個(gè)樣本與其他樣本的差別。[17]</p><p>　　表-3鄭州市水廠主要指標(biāo)</p><p>　　經(jīng)系統(tǒng)聚類法，上表-3鄭州市主要水廠經(jīng)系統(tǒng)聚類生成如下表所示：</p><p><b>　　表-

36、4聚類表</b></p><p>　　經(jīng)系統(tǒng)聚類法，上表-4鄭州市主要水廠系統(tǒng)聚類譜系圖如下圖3-2所示：</p><p>　　系統(tǒng)聚類譜系圖3-2</p><p>　　鄭州市現(xiàn)有供水能力的四座水廠分別是：柿園水廠、中法水廠、石佛水廠、東周水廠；新增水廠：龍湖水廠。從上圖可以明顯可出鄭州市主要水廠有七座，但因橋南水廠和賈寨水廠兩座新增水廠的覆蓋面積數(shù)據(jù)不

37、全，所以在進(jìn)行聚類分析時(shí)無法參與系統(tǒng)聚類分析，在譜系圖上也沒有兩座水廠的聚類合并過程。</p><p>　　在上面的譜系圖中，最初5座水廠分別成為5個(gè)小類，聚類分析的類間距為5，在開始合并過程中，第一個(gè)被合并的是龍湖水廠，其次是石佛水廠，再次是東周水廠，再次是中法水廠，最后是柿園水廠。由于合并是依據(jù)每個(gè)水廠的1、日生產(chǎn)量2、覆蓋面積3、服務(wù)居民數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)，依據(jù)系統(tǒng)聚類原則和算法而進(jìn)行的綜合樣本間系統(tǒng)聚類分析，因此

38、其合并順序也就是水廠綜合服務(wù)能力的排序。根據(jù)合并聚類的順序，可以得出鄭州市主要水廠的綜合服務(wù)能力排序是第一位：柿園水廠，第二位中法水廠，第三位：東周水廠，第四位：石佛水廠，第五位：龍湖水廠。在上表中也不難看出五個(gè)樣本個(gè)體間：龍湖水廠與柿園水廠差距最大，東周水廠與石佛水廠差距最小，基本可視為一類。</p><p>　　4.空間緩沖區(qū)分析方法有關(guān)理論和算法</p><p>　　4.1空間緩沖區(qū)

39、分析的基本概念</p><p>　　緩沖區(qū)分析指針對(duì)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)地物，在他們周圍建立一定范圍的緩沖區(qū)域，用來識(shí)別這些目標(biāo)地物對(duì)周圍區(qū)域的輻射范圍或影響力，以便為政府市政規(guī)劃或者企業(yè)決策提供相關(guān)依據(jù)。</p><p><b>　　4.1.1點(diǎn)緩沖區(qū)</b></p><p>　　針對(duì)區(qū)域內(nèi)特定的點(diǎn)狀地物，例如：工廠、學(xué)校、醫(yī)院等，以這些目標(biāo)地物為中

40、心，按照給定的緩沖區(qū)半徑距離作出緩沖區(qū)域，形成緩沖區(qū)圖層。</p><p><b>　　4.1.2線緩沖區(qū)</b></p><p>　　對(duì)區(qū)域內(nèi)特定的線狀地物，例如：管網(wǎng)、河流、道路等，以這些目標(biāo)地物的中心線為界，按照給定的緩沖區(qū)半徑距離作出緩沖區(qū)域，形成緩沖區(qū)圖層。</p><p><b>　　4.1.3面緩沖區(qū)</b>

41、</p><p>　　對(duì)于區(qū)域內(nèi)的面狀地物目標(biāo)，例如：森林、耕地、湖泊等以這些面狀地物的邊緣為界，按照給定的緩沖距離作出緩沖區(qū)域，用來確定面狀地物的影響范圍或是輻射范圍</p><p>　　4.2空間對(duì)象緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)的柵格法原理</p><p>　　本篇畢業(yè)論文對(duì)于鄭州市主要水廠的綜合影響力范圍圖，是基于點(diǎn)狀地物的緩沖區(qū)分析。從地理信息系統(tǒng)的角度，緩沖區(qū)分析的基本思想

42、是確定研究目標(biāo)的對(duì)周圍鄰近物的輻射范圍和影響度。   </p><p>　　圖學(xué)形態(tài)學(xué)中的基本運(yùn)算有膨脹算法，其定義為：  </p><p>　　A⊕B={a: (-B+a)∩ A≠Φ}  </p><p>　　上式表示把結(jié)構(gòu)元素B平移a后得到Ba，若Ba擊中A（即Ba與A的交

43、集不為 空），記下這個(gè)a點(diǎn)。所有滿足上述條件的a點(diǎn)組成的集合稱做A被B膨脹的結(jié)果。圖2.4中A表示的大長方形是被處理的對(duì)象，B所示的小正方形是結(jié)構(gòu)元素，原點(diǎn)指定為B的中心。不難知道，對(duì)于任意一個(gè)在陰影部分的點(diǎn)a，Ba擊中A，所以A被B膨脹的結(jié)果就是那個(gè)陰影部分。陰影部分包括A的所有范圍，就像A 膨脹了一圈似的，這就是將這種算法稱為膨脹的原因。[20]</p><p>　　空間對(duì)象緩沖區(qū)的膨脹生

44、成算法原理：  </p><p>　　點(diǎn)目標(biāo) P 的緩沖區(qū)：以 P 為點(diǎn)生成元,借緩沖距 E 規(guī)定像元加粗的結(jié)構(gòu)元 </p><p>　　素,然后進(jìn)行像元的膨脹。</p><p>　　5.鄭州市水利設(shè)施服務(wù)范圍及影響空間分析與評(píng)價(jià)</p><p>　　5

45、.1鄭州市地形及水源分布概況</p><p>　　鄭州市區(qū)地形整體特點(diǎn)是：西部和南部較高，鄭州市西南部是嵩山山脈，西北部有邙山區(qū)，北部是黃河濕地和黃河灘，地勢(shì)較為地平，東部地勢(shì)也較為地平。</p><p>　　鄭州市區(qū)主要水源 ：市區(qū)西南部主要有常莊和尖崗兩座水庫，且主要是作為柿園水廠和中法水廠的水源，二七區(qū)主要有金海水庫，由于水量和水質(zhì)原因尚不能作為水源，北部主要依靠黃河灘地表和地下水作

46、為水源，同時(shí)也是石佛等水廠的重要水源。</p><p>　　5.2鄭州市主要供水水利設(shè)施分析</p><p>　　下圖是鄭州市現(xiàn)有四座供水廠的綜合輻射影響范圍示意圖，其主要是依據(jù)鄭州市水廠日生產(chǎn)量、覆蓋面積和服務(wù)居民數(shù)量，作出的綜合影響力大小范圍圖。</p><p>　　鄭州市水廠空間分布及水廠綜合影響力大小緩沖區(qū)圖如圖5-2所示：</p><p

47、>　　水廠空間分布及水廠綜合影響力大小緩沖區(qū)圖如圖5-2</p><p>　　從上圖5-2可以看出鄭州市現(xiàn)有供水能力的四座水廠是：柿園水廠、中法水廠（白廟水廠）、東周水廠、石佛水廠。從空間位置上看，這四水廠整體上大致位于鄭州市東南西北四個(gè)方向上。1、其中柿園水廠是鄭州市最大的凈水廠，其廠區(qū)占地面積為14萬平方米，日供水能力達(dá)38萬噸每天，主要擔(dān)負(fù)著鄭州市京廣路以西的城市供水任務(wù)，占全市供水量的百分之五十以上

48、。且具有充足的水源供應(yīng)原水，柿園水廠以黃河水為主要水源，尖崗、常莊兩座水庫為輔助水源。2、中法水廠空間位置較為接近城市中心，中法水廠供水區(qū)域?yàn)楸彼沫h(huán)、中州大道、航海路、京廣快速路，涵蓋200多萬人。中法水廠供水水源為黃河灘地下水和黃河地表水，常莊水庫和尖崗水庫作為備用水源，形成了以黃河水為主地下水為輔，水庫水備用的供水格局。受南水北調(diào)工程惠及，作為南水北調(diào)配套工程的劉灣水庫也將為兩座水廠供水，這也將大大改善兩座水廠的供水水質(zhì)。3、鄭州市

49、石佛水廠，石佛水廠沉沙池位于高新區(qū)，它是把引來的黃河水經(jīng)過沉淀后，輸往附近水廠，供水能力是四大水廠中最小的，日生產(chǎn)能力僅為10萬噸每天。而且主要擔(dān)負(fù)著市區(qū)西部高新區(qū)的供水任務(wù)。4、東周水廠則主要負(fù)責(zé)南部管城區(qū)198平方公里的55</p><p>　　表-5鄭州市水廠基本運(yùn)營情況</p><p>　　上表-5是鄭州市現(xiàn)有和擬建水廠運(yùn)營狀況表，但依據(jù)表中數(shù)據(jù)僅可得到生活用水，而且僅是鄭州市城市

50、居民生活用水量，不包含外來流動(dòng)人員，經(jīng)計(jì)算約為36萬噸/天，而四大水廠不僅但負(fù)責(zé)城市居民生活用水，還上擔(dān)負(fù)著城市的生產(chǎn)用水，以及公共設(shè)施等其他用水，以三倍生活用水量來估算生產(chǎn)用水量和其他用水量,則每日需水量為144萬噸，而現(xiàn)有供水能力是103萬噸/天，供水缺口41萬噸/天,出現(xiàn)嚴(yán)重短缺，急需新建新的水廠和水源為城市供水提供保障。</p><p><b>　　5.3不足</b></p&g

51、t;<p>　　本文在對(duì)鄭州市的主要水利設(shè)施進(jìn)行空間分析時(shí)存在諸多不足，有待完善，主要有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1、鄭州市主要水利設(shè)施例如：自來水廠的很多運(yùn)營參數(shù)收集整理不全面。</p><p>　　2、對(duì)鄭州市主要水廠的綜合影響力緩沖區(qū)分析，選取的指標(biāo)不夠多，要素不夠全面。</p><p>　　3、由于缺乏對(duì)水廠大小等級(jí)劃分的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不能對(duì)

52、水利設(shè)施進(jìn)行等級(jí)劃分，僅能依據(jù)日供水量、覆蓋范圍、覆蓋居民數(shù)對(duì)水廠進(jìn)行聚類分析和影響力大小劃分。</p><p>　　鄭州市水利設(shè)施發(fā)展展望</p><p>　　鄭州市作為中原發(fā)展的區(qū)域性中心城市，隨著城市化和城鎮(zhèn)化步伐的加快，由于其強(qiáng)大的吸引力，將會(huì)面巨大臨城市人口壓力，城市供水壓力也將隨之增大，目前日供水能力僅為103萬噸每天，據(jù)估計(jì)未來五年日用水量將比現(xiàn)在增加10萬噸，到2020年將

53、超過195萬噸。面對(duì)“水困”，鄭州該如何應(yīng)對(duì)？</p><p>　　6.1南水北調(diào)以后，鄭州邁進(jìn)“雙水源城市”</p><p>　　鄭州市兩個(gè)潛在水源：劉灣水廠、航空港第一水廠，都將使用丹江水庫的水。按南水北調(diào)分配給鄭州的水源配額，劉灣水庫日配額40萬噸，柿園水廠日配額30萬噸，其他通過管道到中法水廠30萬噸，屆時(shí)鄭州將邁入雙水城市，城市供水將更加安全，供應(yīng)能力將更有保障。</p&g

54、t;<p>　　6.2新建新水廠改建舊水廠</p><p>　　預(yù)計(jì)到2020年前，除了現(xiàn)今的劉灣水庫外，還將先后建成羅垌水廠、龍湖水廠、橋南水廠和須水水廠。在航空港區(qū)，出了新建的第一水廠，還將建成第二水廠、第三水廠，根據(jù)預(yù)計(jì)到2040年前，僅航空港區(qū)供水規(guī)模將達(dá)百萬噸每天，相當(dāng)于現(xiàn)在的一個(gè)鄭州市。</p><p>　　在東部，將建設(shè)白沙水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為日供水量45萬噸，一期建

55、設(shè)規(guī)模為日供水量30萬噸，位于萬山公路附近，目前正處于選址階段。水廠建成后在1700平方公里的主城區(qū)形成大供水網(wǎng)絡(luò)，沒有孤立的水廠，管網(wǎng)通過規(guī)?；⒓瘓F(tuán)化形成聯(lián)網(wǎng)來安全供水，也可以向新鄭市供水。在西部，由日供水能力為16萬噸的羅垌水水廠承擔(dān)市區(qū)西部部分供水壓力。在北部惠濟(jì)區(qū)，有日供水量15萬噸的橋南水廠承擔(dān)供水任務(wù)。在東部，有日供水能力為20萬噸的龍湖水廠為龍湖高校區(qū)供水。在南部，有日供水能力為10萬噸每天的侯寨水廠為市區(qū)南部供水主要供

56、水區(qū)域是市區(qū)南部侯寨鄉(xiāng)、二七新城區(qū)域。</p><p><b>　　6.3新建水源</b></p><p>　　在建設(shè)水廠的同時(shí)，也需要新的水源，目前計(jì)劃將趙口作為新的水源地，趙口水源地的取水水源也是黃河，該水源地每天將從黃河取水210萬立方米，與此同時(shí)趙口水源地也將為計(jì)劃建設(shè)的航空港第二水廠、第三水廠、龍湖水廠、九龍水廠提供原水，屆時(shí)將有充足原水供以上水廠處理生產(chǎn)，

57、城市供水壓力也將大大減小。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 魏立飛 文正敏.GIS在水利現(xiàn)代化中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)[J].中國水運(yùn),2006,6(11):1-3.</p><p>　　[2] 艾萍 .水利信息頂層設(shè)計(jì)的基本思路與核心內(nèi)容分析[D].南京：河海大學(xué),2010:1-4.</p>

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64、>　　本課題從選題到論文框架結(jié)構(gòu)以及最后定稿，都得到了趙XX老師的精心指導(dǎo)。趙老師在最初的選題就給予各方面的參考建議，讓我在寫作方向上思路清晰，在寫作過程中經(jīng)常給予寶貴建議，幫助尋找參考資料，對(duì)論文框架結(jié)構(gòu)也是給予了高屋建瓴的指導(dǎo)意見，這對(duì)我今后的論文寫作，將有莫大的幫助和啟發(fā)，讓我有了更加明確的學(xué)術(shù)目標(biāo)，掌握了更加實(shí)用的研究方法。他清晰的邏輯，嚴(yán)密的思維，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，對(duì)我今后的學(xué)習(xí)工作，都是很好的榜樣！正是他在百忙之中仍然經(jīng)