專利名稱：：使用gis對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)以及操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用GIS(地理信息系統(tǒng))對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)及其操作方法，更具體而言，本發(fā)明涉及使用GIS對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)，當闡明策略時該系統(tǒng)通過建立污染源數(shù)據(jù)庫(DB)并使用它作為分析本地污染源的特征、有效管理污染排放通道和水使用規(guī)劃的基本數(shù)據(jù)，以支持精確的決策，本發(fā)明還涉及所述系統(tǒng)的操作方法。
背景技術(shù)：
：正如在本領(lǐng)域中所熟知的，由于農(nóng)產(chǎn)品市場的開放而引起的空閑耕地增加，鄉(xiāng)村社會無序發(fā)展引起的水質(zhì)量惡化等等，從而迫切地需要在鄉(xiāng)村地區(qū)增強水質(zhì)量管理系統(tǒng)。韓國人類棲息(HumanSettlements)研究所的題為"DirectionsforDevelopmentoftheAgriculturalLandUseManagementSystem，，白勺4艮告提到隨著本國和外國農(nóng)業(yè)環(huán)境正在迅速地改變，有關(guān)農(nóng)業(yè)土地轉(zhuǎn)移、無序發(fā)展等等的關(guān)注和取消指定農(nóng)業(yè)促進區(qū)域壓力的擴展一起被逐漸地增強。所以，為了解決這些問題，要求對鄉(xiāng)村地區(qū)土地使用導致的污染物的產(chǎn)生和釋放進行系統(tǒng)化管理。但是，存在的問題是幾乎不可能通過傳統(tǒng)的處理方法使用現(xiàn)有的報告管理對于水質(zhì)量管理來說需要的環(huán)境信息，因為必須同時地管理由各種各樣污染源的特性、位置和時間組成的龐大的相關(guān)信息量。
發(fā)明內(nèi)容所以，就現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題產(chǎn)生了本發(fā)明，本發(fā)明的主要目的是提供使用GIS對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過建立潛在的污染地區(qū)，特別是鄉(xiāng)村地區(qū)的各種各樣污染源的數(shù)據(jù)庫，使得用戶能夠分析本地污染源的特征，能夠通過提供幫助發(fā)現(xiàn)污染源發(fā)生位置、重度污染地區(qū)以及獲知在河流中累積過程的信息，有效的管理污染物排放通道，能夠通過水質(zhì)量模型并使用它作為分析農(nóng)業(yè)土地和耕作地區(qū)的水使用規(guī)劃的基本數(shù)據(jù)進行水質(zhì)量預測，并且當闡明用于鄉(xiāng)村地區(qū)的環(huán)境管理的基本策略時支持精確的決策，以及提供該系統(tǒng)的操作方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種使用GIS對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有GIS的地理圖形信息的地理圖形DB;具有地理圖形DB中每個地理圖形信息的特性信息的特性DB，其中所述特性信息通過城鎮(zhèn)和街道、家畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)和土地使用包含目標區(qū)域人口分布的當前污染源狀態(tài)，諸如糞便和尿處理設(shè)備和污水處理設(shè)備的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施，與水質(zhì)量測量點相關(guān)的特性，水質(zhì)量仿真和負荷評估，以及所有上述信息的相關(guān)性信息；系統(tǒng)驅(qū)動單元，它通過根據(jù)在地理圖形DB和特性DB中建立的當前污染源狀態(tài)、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施、水質(zhì)量測量點、和水質(zhì)量仿真數(shù)據(jù)所提供的數(shù)學算法評估污染負荷，并反映在最后分解情況中評估的污染負荷以產(chǎn)生結(jié)果；用于提供所述結(jié)果和地理信息的GUI;和被電氣連接到DB、系統(tǒng)驅(qū)動單元和GUI,并控制全部組件的中央控制處理單元。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種使用GIS對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)的操作方法，包括以下步驟(a)分析來自特性DB和地理圖形DB的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性和通過查詢基本的地理信息分類/建立數(shù)據(jù)；(b)根據(jù)分類信息計算和查詢目標區(qū)域的產(chǎn)生負荷、排放負荷和傳送負荷；(c)通過使用來自主要河流的水質(zhì)量仿真的數(shù)據(jù)觀測污染物的活動性以產(chǎn)生污染物活動性數(shù)據(jù)；以及(d)根據(jù)用戶想要的分解模型通過使用相應(yīng)目標區(qū)域的負荷和污染物活動性數(shù)據(jù)執(zhí)行水質(zhì)量模型，獲取執(zhí)行結(jié)果和基于該結(jié)果值支持所述決策。通過以下的描述將會理解本發(fā)明的其他目的和特別有益之處。通過在下文中參考附圖對優(yōu)選實施例的描述本發(fā)明的上述和其他目的和特征將會變得顯而易見，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例顯示決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是圖1的系統(tǒng)驅(qū)動單元的詳細方框圖；圖3和圖4所示為圖1的地理圖形DB及其特性DB;圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的家庭排放負荷評估的模型圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的牲畜排放負荷評估的模型圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的工業(yè)排放負荷評估的模型圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的養(yǎng)魚場排放負荷評估的模型圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的土地使用排放負荷評估的模型圖；圖10a和圖10b是根據(jù)本發(fā)明實施例的決策支持系統(tǒng)的菜單制表；圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的決策支持系統(tǒng)的初始屏幕；圖12是圖11的菜單制表和工具欄的放大屏幕；圖13是當在圖10a的菜單制表中選掙"圖形查詢"菜單時，每個類別的屏幕；圖14是當在圖10a的菜單制表中選擇"當前污染源狀態(tài)"菜單時，每個類別的屏幕；圖15是當在圖14的類別中選掙"城鎮(zhèn)和街道的當前污染源狀態(tài)"菜單時的輸出屏幕；圖16是當在圖14的類別中選掙"廢水排放企業(yè)"菜單時的輸出屏幕；圖17是當在圖10b的類別中選掙"流域測量數(shù)據(jù)"菜單時，每個類別的屏幕；圖18是當在圖10b的菜單制表中選掙"水質(zhì)量模型"菜單時，每個類別的屏幕；圖19是當在圖18的類別中選摔"污染源單位"菜單時的輸出屏，圖20是當在圖18的類別中選掙"評估排放的污染負荷"菜單時的輸出屏幕；圖21是當在圖18的類別中選掙"查詢產(chǎn)生的污水和廢水數(shù)量"菜單時的輸出屏幕；圖22是在圖18的類別中選掙"查詢產(chǎn)生的負荷"菜單時的輸出屏幕；圖23是在圖18的類別中選掙"查詢排放的負荷"菜單時的輸出屏幕；圖24是在圖18的類別中選掙"傳送負荷查詢"菜單時的輸出屏，圖25時在圖18的類別中選摔"水質(zhì)量仿真結(jié)果查詢"菜單時的輸出屏幕；圖26是根據(jù)本發(fā)明在水質(zhì)量仿真和水質(zhì)量預測模型中使用的水質(zhì)量仿真模型圖的輸出屏幕；圖27是圖25的水質(zhì)量仿真結(jié)果的輸出屏幕；圖28是當在圖10b的菜單制表中選掙"水質(zhì)量預測模型"菜單時，每個類別的屏幕；圖29是根據(jù)在圖28的類別中選掙"污染分解情況"菜單的選掙，該情況的第一階段的輸出屏幕；圖30是跟隨圖29的所述情況第二階段的準備輸入文件的屏幕；圖31是跟隨圖30的所述情況第三階段的執(zhí)行Qual2E模型的屏，圖32是為跟隨圖31的所述情況第四階段的輸入輸出文件的屏幕；圖33是為跟隨圖32的所述情況第五階段的保存為Excel文件的屏幕；圖34是跟隨圖33在執(zhí)行所述情況的全部階段之后輸出的最后情況結(jié)果的輸出屏幕；以及圖35a、圖35b、圖35c、和圖35d是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的決策支持系統(tǒng)的信號流的流程圖。具體實施方式在下文中，將參考附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)該注意到所推薦的實施例僅僅用于示例本發(fā)明并不用于限制本發(fā)明的技術(shù)方面或范圍。圖1示出的是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2所示為圖1的系統(tǒng)驅(qū)動單元1的詳細方框圖；以及圖3和圖4分別地圖示在圖1中描述的地理圖形數(shù)據(jù)庫(DB)及其特性DB。參考圖1到圖4，根據(jù)本發(fā)明實施例的決策支持系統(tǒng)包括作為集線器的中央處理單元(下稱CPU)llO、相互電氣連接的存儲器(下稱"RAM")140和圖形用戶界面(下稱"GUI")、電氣連接到RAM140并根據(jù)本發(fā)明具有多個DB171和172的DB部件170，和根據(jù)本發(fā)明的決策支持系統(tǒng)的驅(qū)動單元120，其被編程為與CPU110可兼容地操作并通過接口部件190電氣地連接到所述CPU。接口部件190被電氣連接到按鍵輸入部件(未示出)，接收自所述按鍵輸入部件提供的各種菜單選擇信號和命令信號，負責操作和提取以及顯示系統(tǒng)驅(qū)動單元120的程序例程的和通過CPU110被鏈4妻數(shù)據(jù)的命令。CPUIIO經(jīng)由接口部件190從系統(tǒng)驅(qū)動單元120接收有關(guān)數(shù)據(jù)提取的鏈接代碼信息，以從DB部件170提取被預先分類到相應(yīng)代碼中的數(shù)據(jù)，和通過GUI130執(zhí)行顯示處理控制。同時，所述決策支持系統(tǒng)的驅(qū)動單元120具有基于模塊的體系結(jié)構(gòu)并且由作為集線器的操作/處理模塊124、當前污染源狀態(tài)檢索模塊121、污染負荷評估查詢模塊122、圖形檢索模塊123、水質(zhì)量預測模型模塊126和輸出模塊127構(gòu)成(參見圖2)。接下來將在根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的操作方法中描述這些組件的具體工作原理和功能。圖形檢索模塊123是用于從地理圖形DB171中檢索和提取與用戶通過按鍵輸入部件所選擇坐標值的圖形數(shù)據(jù)相匹配的檢索模塊。在這種情況下，當所述圖形數(shù)據(jù)通過GUI130在屏幕上被輸出時其構(gòu)成最低的圖層。當前污染源狀態(tài)檢索模塊121是取決于在圖形檢索模塊123所檢索區(qū)域的范圍內(nèi)通過按鍵輸入部件做出的特定行政區(qū)、廢水排放企業(yè)或工廠的選掙，從地理圖形DB171和特性DB172檢測污染源存儲數(shù)據(jù)的模塊。污染負荷評估查詢模塊122是從所述特性DB172通過污染源諸如人口、牲畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)、土地使用等等檢測根據(jù)通過所述當前污染源狀態(tài)檢索模塊121檢索的當前污染源狀態(tài)數(shù)據(jù)而建立的負荷信息的模塊。水質(zhì)量預測模型模塊126是用于在通過圖形檢索模塊123所檢索區(qū)域的范圍內(nèi)，通過考慮污染源和負荷對水質(zhì)量檢測模型的模塊。操作/處理模塊124是接收從當前污染源狀態(tài)檢索模塊121檢索的當前污染源狀態(tài)數(shù)據(jù)以及通過污染源由污染負荷評估查詢模塊122檢索的負荷信息，以通過先前建立的數(shù)字算法(以后將進行描述)通過污染源計算和處理污染系數(shù)、傳送系數(shù)、加權(quán)河流形狀因子和傳送延遲系數(shù)，以及通過水質(zhì)量模型算法計算水質(zhì)量預測值的模塊。另外，操作/處理模塊124用于控制通過輸出模塊127相應(yīng)的提取信息的屏幕輸出。將在根據(jù)本發(fā)明的操作方法的說明中更詳細地描述系統(tǒng)驅(qū)動單元120的具體功能。根據(jù)本發(fā)明的DB部件170由存儲多個地理信息的地理圖形DB171以及存儲對應(yīng)于地理圖形的詳細信息和相關(guān)信息的特性DB172構(gòu)成。這些DB171和172包含在圖3和圖4中示意的各種各樣的信息。進一步，DB171和172的功能是使用其中存儲的數(shù)據(jù)作為基本數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)允許根據(jù)本發(fā)明的決策支持系統(tǒng)被正確地驅(qū)動和實現(xiàn)快速決策的功能和任務(wù)。其特征還在于處理在政府機構(gòu)和各種工業(yè)-大學合作組織已經(jīng)預備和操作的眾所周知的地理信息系統(tǒng)中所提供的地理信息o更具體而言，如在以下表1中所示，根據(jù)本發(fā)明的地理圖形DB171包含行政區(qū)地圖和諸如道路、過濾廠、糞便和尿處理廠等等的基礎(chǔ)設(shè)施的地理圖形信息。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>進一步，如下表2所示，特性DB172包含有關(guān)當前污染源狀態(tài)，諸如當前人口狀態(tài)、當前牲畜狀態(tài)、當前土地使用狀態(tài)、當前廢水排放企業(yè)狀態(tài)、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的當前狀態(tài)等等的信息，以及有關(guān)諸如水質(zhì)量觀測點、降雨量觀測點等等的水質(zhì)量當前狀態(tài)的信息。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如上表2所示，根據(jù)本發(fā)明的特性DB172被分別地劃分到大類別、中間類別、和小類別中。所述大、中間、和小類別其特征在于根據(jù)用于污染負荷評估的每種特性類型和基本類別進行分類。根據(jù)本發(fā)明實施例的決策支持系統(tǒng)能夠查詢基于標準流域的產(chǎn)生負荷、排放負苻、和傳送負荷的評估結(jié)果。在污染物負荷的評估中，韓國環(huán)境部的排水地區(qū)和城鎮(zhèn)和街道的邊界即行政邊界(指示韓國的基本行政地區(qū)單元)相符，而標準流域可能需要行政邊界的劃分，這使得有必要評估包括在流域中的城鎮(zhèn)和街道的精確占有。也就是說，由于當根據(jù)韓國環(huán)境部的排水地區(qū)劃分行政邊界時城鎮(zhèn)和街道的邊界與當根據(jù)標準流域劃分行政邊界時城鎮(zhèn)和街道的邊界可能相互不符，所以必須制定和評估精確的占有區(qū)域。假設(shè)當?shù)卣鶕?jù)在諸如人口、牲畜、工業(yè)、土地使用、養(yǎng)魚場等等污染源的水質(zhì)量和總污染技術(shù)指南中通知的預備指南通過管理相應(yīng)區(qū)域的城市和縣(指示韓國的中等行政地區(qū)單元)調(diào)查當前的污染源狀態(tài)數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)報告給相應(yīng)的水流域管理處。所以，根據(jù)本發(fā)明為了建立包括在決策支持系統(tǒng)中的特性DB172，使用在水流域管理處報告和記錄的當前污染源狀態(tài)數(shù)據(jù)以便更容易地建立數(shù)據(jù)庫。根據(jù)上述技術(shù)指南，應(yīng)該預備標準流域?qū)π姓貐^(qū)的列表以便能夠使用行政單元所調(diào)查的污染源以標準流域來評估負荷。同時，如果一個行政地區(qū)包括在兩個或更多標準流域中，規(guī)定所述行政地區(qū)應(yīng)該根據(jù)面積比包含在標準流域中。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明實施例的決策支持系統(tǒng)通過劃分標準流域的城鎮(zhèn)和街道邊界以及相對于劃分之前的面積比計算劃分之后的面積比通過標準流域來評估城鎮(zhèn)和街道占有。同時，如果劃分的面積小于劃分之前面積的7%，預置系統(tǒng)驅(qū)動單元120以便假定劃分的面積本身錯誤包含在地理信息圖形中并且然后計算它被包括在具有大的劃分面積的流域中。首先，系統(tǒng)驅(qū)動單元120通過使用上述劃分的占有比評估產(chǎn)生的負荷。至于在目標區(qū)域中產(chǎn)生的污染負荷，原則上使用由正確的方法通過反映諸如人口、牲畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)、土地使用等等污染源的本地特征，基于當前污染源狀態(tài)數(shù)據(jù)而設(shè)定的實際測量的單位廢水量。但是，由于到目前為止實際上沒有通過城市或縣設(shè)定的可靠的實際測量的單位廢水量，所以通過臨時使用由污染源通知的預先確定的單位廢水量評估所產(chǎn)生的負荷。同時，通過系統(tǒng)驅(qū)動單元120實現(xiàn)的所產(chǎn)生負荷的評估被分類為下面將要描述的五種方法。通過預定的單位廢水量乘以在相應(yīng)區(qū)域中居住的人口數(shù)量評估人口產(chǎn)生的目標物質(zhì)的負荷。同時，將所述人口分類為城市化區(qū)域的人口和非城市化區(qū)域的人口，以及每個單獨的人口被劃分成家務(wù)人口和在業(yè)人口并且應(yīng)用預定的單位廢水量給它們。如在以下的方程(l)中實現(xiàn)所述計算，以及以下表3-1表示在方程(l)使用的預定的單位廢水量。產(chǎn)生的負荷=2(人口數(shù)量乂單位廢水量)方程(1)表3-1(<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如在以下方程(2)中通過應(yīng)用通過牲畜類型對糞便和尿單獨評估的預定單位廢水量的總和評估牲畜所產(chǎn)生的負荷，以下表3-2表示牲畜的預定的單位廢水量。產(chǎn)生的負荷-S(依據(jù)牲畜類型的動物數(shù)量X單位廢水量)表3-2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>通過使用從各個廢水排放工廠排放的在處理之前的未凈化廢水的實際測量流量和每天平均濃度以評估廢水排放工廠產(chǎn)生的工業(yè)負荷。在排放工廠不具有任何實際測量數(shù)據(jù)的情況下，通過使用預定的單位廢水量執(zhí)行計算。以上計算的公式如下表示產(chǎn)生的負荷-S(產(chǎn)生廢水的負荷X單位廢水量)方程(3)如下表3-3中所示，通過應(yīng)用依賴于相應(yīng)區(qū)域土地類別的土地區(qū)域的單位廢水量評估土地產(chǎn)生的負荷。假設(shè)根據(jù)土地類別土地包括所述區(qū)域中的稻田和果園，建筑場所包括普遍建筑場所、工業(yè)場所，學校財產(chǎn)、道路、鐵路、除高爾夫球場外的運動設(shè)施場所、娛樂園、宗教場所、歷史地點，以及其他包括礦泉場所、鹽場、河岸、排水系統(tǒng)、水靜止不動的場所、水庫、公園、墓地、各種各樣的土地，以便能夠通過使用以下的方程評估土地使用產(chǎn)生的負荷產(chǎn)生的負荷=2(依據(jù)土地類別的土地使用區(qū)域X預定的單位廢水量)方程(4)表3-3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>通過根據(jù)上述產(chǎn)生的負荷考慮所有污染源的處理通道和考慮處理設(shè)施或方法的分解效率評估排放的負荷。通過使用諸如污水處理設(shè)施、糞便和尿處理廠、牲畜廢水公共處理設(shè)施、廢水處理設(shè)施等等的公共處理設(shè)施的排放負荷的實際測量值獲得每個處理設(shè)施和排放通道的處理效率，以及通過應(yīng)用標準處理速率、廢水質(zhì)量標準、和可允許的排放標準獲得諸如凈化設(shè)施、牲畜廢水設(shè)施、廢水排放設(shè)施等等的各個處理設(shè)施的處理效率。通過考慮污染源的分類諸如城市化地區(qū)或非城市化地區(qū)、家務(wù)和在業(yè)人口、處理污水的區(qū)域和不處理污水的區(qū)域、單獨下水道和組合下水道、沖洗類型和收集類型、受污染水凈化設(shè)施和單獨的凈化設(shè)施、未處理等等以及排放通道，根據(jù)如在圖5中所示的詳情單獨地評估人口排放的家庭負荷。所以，目標地區(qū)的人口排放負荷變?yōu)閱为氃u估的各個所產(chǎn)生負荷的總和。圖6所示為牲畜排放負荷，其中通過考慮牲畜的類型、處理方法、法律限制、牲畜糞便和尿處理方法等等分階段地單獨評估所述牲畜排放負荷。因此，分階段單獨評估值的總和變?yōu)樯笈欧咆摵??；诟鱾€排放工廠的廢水處理設(shè)施的實際結(jié)果和根據(jù)各個排放工廠的直接排放并且根據(jù)通過環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施進行的排放來單獨地計算工業(yè)廢水的排放負荷。但是，從排放負荷的評估中把被托付給管轄區(qū)域外處理設(shè)施的流入廢水量和與廢水處理設(shè)施有關(guān)的被處理的流入廢水量排除在外。垃圾掩埋浸出液所排放的目標物質(zhì)的負荷被單獨地評估并且包括在總的排放量中。圖7是工業(yè)排放負荷的模型圖。根據(jù)不經(jīng)過處理設(shè)施的直接排放和經(jīng)過處理設(shè)施的排放通過排放通道單獨地計算從養(yǎng)魚場排放的負荷。圖8是養(yǎng)魚場排放負荷評估的模型圖。通過將產(chǎn)生的負荷乘以考慮在低水位期間大于10mm降雨量即參考流量頻率而設(shè)置的非點污染源排放系數(shù)評估從非點污染源排放的負荷，這是因為根據(jù)相對于土地使用所產(chǎn)生的大于10mm每年降雨量的實際排放量來設(shè)置非點污染源的預定單位廢水量。圖9是非點污染源的土地使用排放負荷評估的模型圖。通過將傳送系數(shù)乘以根據(jù)用于計算上述排放負荷的基礎(chǔ)而評估的值能夠獲得傳送負荷。所述傳送系數(shù)能夠通過加權(quán)的河流形狀因子和傳送延遲系數(shù)獲得。河流形狀因子SF是流域的無量綱因子并且通過應(yīng)用Horton的無量綱河流形狀因子和使用如下的方法獲得Sp尸(Li)2/Ai方程(5)其中Lj表示第i流域的河流長度以及Ai表示第i流域的流域面積。加權(quán)的河流形狀因子Sr是河流形狀的指數(shù)，由于在污染物徑流到地表期間所述加權(quán)的河流形狀受到地表特性的影響，因此應(yīng)該考慮地表特性。甚至取決于流域的地表特性，相同的降雨強度改變在流域出口的流量。所以，通過應(yīng)用地表的徑流速率來計算流量累積值。以下的方程(6)描述獲得加權(quán)的河流形狀因子的方法。SRi=SFiXFyiFYi=(FAVwi)/(FAVNi)方程(6)其中F表示第i流域出口的流量累積值；FAVNi表示不通過地表應(yīng)用徑流速率而獲得的第i流域出口的流量累積值；以及FAVwi表示通過地表應(yīng)用徑流速率而獲得的第i流域出口的流量累積值。使用如上獲得的加權(quán)河流形狀因子SR通過以下方程(7)能夠計算傳送延遲系數(shù)。T=(l/SR)'ln((PTi)/(PMi))方程(7)其中PMi表示在水質(zhì)量測量點(QMiXCMi)的實際測量負荷；QMi表示所述水質(zhì)量測量點被定位的流域的流量；CMi表示水質(zhì)量測量點的測量的水質(zhì)量；以及PTj表示通過流域計算的排放負荷。能夠使用上述方程(7)表示傳送系數(shù)為k=e—TxSR，使用通過流域和加權(quán)河流形狀系數(shù)SR評估的污染負荷傳送延遲系數(shù)屮評估相應(yīng)流域的傳送系數(shù)以及使用相應(yīng)流域的傳送系數(shù)評估傳送負荷。以上定義的方程(1)到(7)表示數(shù)學算法。在系統(tǒng)驅(qū)動單元120中提供上述數(shù)學算法，從先前建立的特性DB172提取各種因子，從而通過使它們對應(yīng)于數(shù)學算法而獲得結(jié)果值。在下文中，將參考圖10a和圖10b描述根據(jù)本發(fā)明及其實施例的用于鄉(xiāng)村水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)的優(yōu)選操作方法。而且，如上所闡述，將和本實施例一起更加具體地描述根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的每個組件的功能特征。圖10a和圖10b是根據(jù)本發(fā)明實施例的決策支持系統(tǒng)的菜單地圖。圖35a、圖35b、圖35c和圖35d是顯示決策支持系統(tǒng)的信號流的流程圖。參考這些附圖，根據(jù)本發(fā)明的決策支持系統(tǒng)具有由圖形查詢、當前污染源狀態(tài)、流域測量數(shù)據(jù)、水質(zhì)量模型、水質(zhì)量預測模型和系統(tǒng)管理、及其類別構(gòu)成的菜單制表(參見圖10a和圖10b)。當通過用戶的按鍵輸入驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的決策支持系統(tǒng)時，如圖11所示通過GUI130輸出初始屏幕，在初始屏幕的上端顯示如在圖12中所示的菜單制表和在菜單制表的下端顯示以快捷鍵形式激活的功能圖標，以及在左上端和圖標下端激活將要顯示的用戶顯示項目以便用戶能夠通過地形信息、主題地圖信息和流域測量數(shù)據(jù)選掙概要地理信息和顯示類別的每個詳細類別。以最大的視窗顯示對應(yīng)于顯示請求類別的制圖信息。在開始屏幕上一起顯示定位信息和目標區(qū)域并且與此同時在最大視窗左上端顯示目標區(qū)域的行政名稱和在其右下端顯示方位表，以便用戶能夠容易地知道相應(yīng)目標區(qū)域的位置。所以，通過主屏幕的菜單欄能夠訪問行政地區(qū)的地形圖、水質(zhì)量測量點、當前污染源狀態(tài)、和負荷查詢，并且在一個集成屏幕上同時查詢和檢索各種信息的功能也是可用的，這樣提供了一種更容易獲得和管理與整個污染負荷評估相關(guān)聯(lián)的信息的GUI環(huán)境。在GUI環(huán)境中，在該系統(tǒng)中提供的GUI130負責GUI的功能。而且，當圖形檢索模塊123從地理圖形DB171檢測相應(yīng)的圖形信息時，通過輸出模塊127顯示在屏幕上將要顯示的地理信息。因此，接口部件190被實施以便能夠轉(zhuǎn)換并以CPU110進行操作和控制可用的信號格式輸出所述地理信息。另外，如圖12所示，當所述菜單制表由圖形查詢、當前污染源狀態(tài)、流域測量數(shù)據(jù)、水質(zhì)量模型、水質(zhì)量預測模型和系統(tǒng)管理和觀看全部、放大、縮小、搖攝、特性、全屏和初始化的類別構(gòu)成時，如此實施菜單制表以便最大化用戶操作的方便性。圖13是在圖12的菜單制表中能夠查詢本發(fā)明決策支持系統(tǒng)中圖形地理信息的詳細類別的屏幕，所述屏幕由等高線、河流(主要河流、支流、以及湖泊和沼澤)、流域地圖(大地區(qū)、中等地區(qū)、小地區(qū))、數(shù)字地形圖(道路、建筑、支流)、土壤分布圖、土地使用地圖、和目標區(qū)域DEM構(gòu)成。當用戶選摔其中的任何一項時，上述圖形檢索模塊123檢索形成地理圖形DB171的相應(yīng)圖形信息和輸出用戶請求的地理信息。也就是說，當通過按鍵輸入部件和接口部件190施加區(qū)域設(shè)置信號和圖形特性指定信號給系統(tǒng)驅(qū)動單元120時，圖形檢索模塊123從地理圖形DB171中提取相應(yīng)區(qū)域的圖形信息并在屏幕上顯示它(ST-1、ST-2、ST-3和ST-4)。閨14所示為當在圖12的菜單制表中選摔"當前污染源狀態(tài)"菜單時該菜單的每個詳細類別及其輸出屏幕。當用戶通過城鎮(zhèn)和街道或廢水排放企業(yè)選掙當前污染源狀態(tài)時，主要通過行政地區(qū)即城鎮(zhèn)和街道輸出地理信息并且出現(xiàn)能夠進行特性查詢的圖標。同時，當選掙想要的城鎮(zhèn)或街道時，能夠查詢有關(guān)相應(yīng)區(qū)域的特性信息。在這種情況下，無需通過圖2的當前污染源狀態(tài)檢索模玦121從地理圖形DB171和特性DB172檢測相應(yīng)的信息，然后通過操作/處理模塊124對其進行操作和處理。也就是說，當通過按鍵輸入部件和接口部件190施加相應(yīng)區(qū)域的當前污染源狀態(tài)查詢信號給系統(tǒng)驅(qū)動單元120時，當前污染源狀態(tài)檢索模塊121從地理圖形DB171和特性DB172中提取相應(yīng)區(qū)域的污染源數(shù)據(jù)和相應(yīng)污染源的詳細特性信息并且在屏幕上顯示它們(ST-5、ST-6、ST-7和ST-8)。圖15所示為當在圖14的菜單制表中查詢"城鎮(zhèn)和街道的當前污染源狀態(tài)"時能夠獲取的信息。該信息是與結(jié)合負荷評估進行的上述描述具有相關(guān)性的信息，以及其中進行分類的家庭、牲畜、土地使用、工業(yè)和養(yǎng)魚場的類別變?yōu)樨摵稍u估的基礎(chǔ)。圖16是當在圖14的當前污染源狀態(tài)中查詢"廢水排放企業(yè)"時輸出的屏幕，這使得有可能知道有關(guān)相應(yīng)城鎮(zhèn)和街道的工業(yè)廢水排放企業(yè)和牲畜廢水排放企業(yè)的信息。而且，在"當前污染源狀態(tài)"菜單的詳細類別中的養(yǎng)魚場、垃圾浸出液處理廠、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的糞使和尿處理廠、污水處理設(shè)施等等通過地理圖形DB171建立為與負荷評估相關(guān)聯(lián)的基本信息，并且主要提供有關(guān)相應(yīng)設(shè)施的基本特性信息。閨17所示為當在圖12的菜單制表中選掙"流域測量數(shù)據(jù)"菜單時的每個詳細類別及其輸出屏幕。該詳細的類別提供有關(guān)在2004和2005年由國家農(nóng)業(yè)和科學技術(shù)研究所規(guī)定的水質(zhì)量測量點以及由環(huán)境部規(guī)定的水質(zhì)量測量點、流量測量點、水位測量點和降雨量測量點的信息。對應(yīng)于圖17的"流域測量數(shù)據(jù)"的地理信息還是用于負荷評估的基本數(shù)據(jù)并提供有關(guān)基本特性的信息。也就是說，當通過按鍵輸入部件和接口部件190施加相應(yīng)區(qū)域的流域測量數(shù)據(jù)輸出選摔信號到系統(tǒng)驅(qū)動單元120時，從地理圖形DB171和特性DB172提取相應(yīng)區(qū)域的流域測量數(shù)據(jù)和詳細特性信息并在屏幕上顯示它們(ST-9和ST-IO)。圖18所示為當在圖12的菜單制表中選掙"水質(zhì)量模型"菜單時的每個詳細類別及其輸出屏幕。當用戶選掙污染源單位時，如在圖19中所示顯示屏幕，有可能查詢?yōu)樨摵稍u估而分類的家庭、牲畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)和土地使用五種類別中的每個類別的預定單位廢水量。當用戶選掙評估排放的污染源負荷時，如在圖20中所示顯示五種類別。當選掙任何類別和按壓評估污染源負荷時，通過相應(yīng)的污染負荷信息和在搡作/處理模塊124中建立的數(shù)學算法執(zhí)行污染負荷評估處理。能夠?qū)@五種類別的全部類別評估污染負荷。另外，當選摔計算傳送負荷時，在一幅圖中表示與以上描述的傳送負荷評估相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容和計算傳送負荷。圖21所示為查詢產(chǎn)生的污水和廢水量的輸出屏幕，其中目標區(qū)域被劃分成11個流域并且能夠查詢每個相應(yīng)流域的產(chǎn)生的污水和廢水負荷。至于通過流域進行比較，所述流域通過濃度不同的顏色加以區(qū)別以便一眼就能夠看到差別，最好指示其圖例。在選掙所劃分的11個流域中任何一個流域的情況下，有可能確認有關(guān)僅對應(yīng)于所述選掙流域的所產(chǎn)生的污水和廢水量的信息。圖22具有與以上描述的產(chǎn)生的污水和廢水量相同的流域信息，這使得能夠通過BOD、TN和TP查詢產(chǎn)生的總共六個負荷，以便知道對于每個流域和整個區(qū)域來說所產(chǎn)生的家庭、牲畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)和土地使用負荷這五種類別的總和。還有可能指示通過比較顏色表現(xiàn)而產(chǎn)生的六種負荷。圖23和圖24分別是"水質(zhì)量模型"菜單的排放負荷和傳送負荷的詳細菜單，其提供與查詢有關(guān)產(chǎn)生負荷的信息相同的功能。圖2中所示的污染負荷評估查詢模塊122從特性DB172檢測相應(yīng)的信息，所述信息由操作/處理模塊124通過給定的數(shù)學公式進行推導并經(jīng)由接口部件190、CPU110和GUI130通過用戶終端的顯示器160在屏幕上顯示該信息。換言之，當通過按鍵輸入部件和接口部件190施加相應(yīng)區(qū)域的水質(zhì)量模型信號、特定污染源單位選摔信號、和負荷評估信號給系統(tǒng)驅(qū)動單元120時，污染負荷評估查詢模塊122根據(jù)地理圖形DB171和特性DB172評估相應(yīng)區(qū)域的排放負荷，改變和輸出取決于所產(chǎn)生的污水和廢水負荷的圖形信息(ST-ll、ST-12、ST-13、ST-14、ST-15、ST-16、ST-17、ST-18、ST-19和ST-20)。圖25提供有關(guān)主要河流的水質(zhì)量仿真的信息以及圖26是用于水質(zhì)量仿真的主要河流的模型圖。這種水質(zhì)量仿真通過把Sabgyo河(指示韓國的河流名稱)地表水的31km的主流部分作為目標，以1km的間隔將它們劃分成元素，以及考慮污染源的流入和水質(zhì)量測量點進行配置。進一步，流域被劃分成小的流域以反映污染源流入和流出的狀況。Sabgyo河地表水的上游邊界狀況使用最上流域的總排放負荷和平均流量，以及該河下游邊界狀況選摔Sabgyo河的流入部分并且主要將它分成五個河段。在Sabgyo河地表水白勺情況下，Jangseong河、Hongseong河、Hyogyo河、和Seongri河(指示韓國的河流名稱)在分別距離上游邊界75Km、lOKm、25Km和27Km的地點合流。而且，Hongseong進水口廠和Sabgyo進水口廠分別位于距離上游側(cè)45Km和22Km的地點，以及Hongseong污水處理廠位于距離上游側(cè)13Km的地點。在通過流域進行的標準流量評估的處理中考慮流入和流出處理工廠和水處理廠中每個廠的回歸流量。根據(jù)因此選擇并且考慮的數(shù)據(jù)，通過使用Qual2E模型即河流水質(zhì)量仿真模型執(zhí)行水質(zhì)量仿真(ST-21、ST-22、ST-23和ST-24)。根據(jù)圖27，有可能檢查這樣執(zhí)行的水質(zhì)量仿真的結(jié)果。通過選掙水質(zhì)量類別中的BOD、DO、或TN以及然后選掙查詢，通過顏色表現(xiàn)依據(jù)水質(zhì)量類別輸出河流的數(shù)字值。這里，當選掙想要的地點時，顯示有關(guān)該地點的詳細的水質(zhì)量結(jié)果。在這種狀態(tài)中，當選掙觀看圖形時，通過圖形為31Km長度的目標河流表示DO、BOD、TN和TP的水質(zhì)量仿真的計算值和實際測量值(ST-25和ST-26)。圖28表示"水質(zhì)量預測模型"菜單的詳細類別。在詳細的類別中，觀看模型圖使得能夠顯示有關(guān)河流的信息，在所述河流上用戶將執(zhí)行水質(zhì)量模型，圖29是污染分解情形的執(zhí)行屏幕，在該屏幕中指示對應(yīng)于模型圖的流域，根據(jù)上述水質(zhì)量仿真準備對應(yīng)于通過流域分成五種類別的人口、牲畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)和土地l吏用的排;故負荷的BOD、TN和TP。這里，用戶能夠通過改變每個想要類別的值繼續(xù)進行有關(guān)人口、牲畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)、土地使用或其全部的污染分解情形(ST-25、ST-26、ST-27、ST-28、ST-29、ST-30、ST-31和ST-32)。圖30所示為用戶準備為分解情形指定的值作為執(zhí)行Qual2E模塊.的輸入文件。默認的擴展名是、dat。當輸入和存儲想要的名稱時，所述例程進行到下一個階段。在下一個階段，顯示用于執(zhí)行Qual2E模塊的圖31的屏幕。這里，當用戶輸入在前準備輸入文件名和擴展名(、dat)時，然后輸出文件名和擴展名也被輸入，則執(zhí)行Qual2E才莫型。圖32是執(zhí)行關(guān)閉視窗以及所述例程進行到下一個階段以輸入通過模塊創(chuàng)建的輸出文件名和擴展名的屏幕。接下來，顯示圖33以便能夠以用戶容易使用的Excel格式保存通過進入下一個階段的模塊執(zhí)行創(chuàng)建的模型數(shù)字值。在這種處理之后，最后顯示圖34，其中通過用戶輸入的分解情形能夠使用戶通過顏色表現(xiàn)和細節(jié)查詢檢查通過執(zhí)4亍Qual2E模型評估的精確數(shù)字值。也就是說，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠使屏幕數(shù)據(jù)通過顯示器160輸出以使用繪圖機180進行打印，和使相應(yīng)的屏幕數(shù)據(jù)能夠被轉(zhuǎn)換成Excel文件并且保存(ST-33、ST-34、ST-35和ST-36)。進一步，還能夠以文件格式打印和保存在顯示器160上依據(jù)每個階段輸出的所有屏幕數(shù)據(jù)O可以以各種方式修改和實施本發(fā)明。例如，根據(jù)本發(fā)明的決策支持系統(tǒng)能夠被設(shè)置成與政府機構(gòu)、各個工業(yè)大學合作組織等等的服務(wù)器通信和連接到所述服務(wù)器，其中通過諸如因特網(wǎng)的眾所周知的通信網(wǎng)絡(luò)建立地理信息系統(tǒng)。如果存在任何經(jīng)修改的地理信息，有可能另外配置下載實時或以預定時間間隔修改的地理信息并更新它們的功能。盡管已經(jīng)參考特定區(qū)域即鄉(xiāng)村區(qū)域描述了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明并不局限于此，而是能夠評估所有類型區(qū)域包括城市區(qū)域、鄉(xiāng)下區(qū)域、采礦區(qū)域、山區(qū)、漁業(yè)區(qū)域等等的水污染負荷。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，有可能通過建立鄉(xiāng)村地形信息的基本和主題地圖和鄉(xiāng)村地區(qū)的大量污染源的數(shù)據(jù)庫分析本地污染源的特征，以及通過找到污染源、重度污染區(qū)域的位置還有效地管理污染物排放通道并獲悉在河流中的累積過程。進一步，能夠?qū)崿F(xiàn)通過水質(zhì)量模型的所述水質(zhì)量預測，因此能夠有利地使用所述結(jié)果作為分析對農(nóng)業(yè)土地和耕作區(qū)域進行水利用規(guī)劃的基本數(shù)據(jù)，以及當闡明鄉(xiāng)村地區(qū)環(huán)境管理的基本策略時能夠充分地實現(xiàn)作為支持系統(tǒng)的功能。盡管已經(jīng)參考特定的實施例描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本案權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明精神和范圍的條件下可以對本發(fā)明做出各種改變和修改。權(quán)利要求1.一種使用地理信息系統(tǒng)對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有地理信息系統(tǒng)的地理圖形信息的地理圖形數(shù)據(jù)庫；具有地理圖形DB中每個地理圖形信息的特性信息的特性數(shù)據(jù)庫，其中所述特性信息通過城鎮(zhèn)和街道、家畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)和土地使用包含目標區(qū)域人口分布的當前污染源狀態(tài)，諸如糞便和尿處理設(shè)備和污水處理設(shè)備的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施，與水質(zhì)量測量點相關(guān)的特性，水質(zhì)量仿真和負荷評估，以及有關(guān)所有上述信息的相關(guān)性信息；系統(tǒng)驅(qū)動單元，它通過根據(jù)在地理圖形數(shù)據(jù)庫和特性數(shù)據(jù)庫中建立的當前污染源狀態(tài)、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施、水質(zhì)量測量點、和水質(zhì)量仿真數(shù)據(jù)所提供的數(shù)學算法評估污染負荷，并反映在最后分解情況中評估的污染負荷以產(chǎn)生結(jié)果；用于提供所述結(jié)果和地理信息的圖形用戶界面；和被電氣連接到數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)驅(qū)動單元和圖形用戶界面，并控制全部組件的中央控制處理單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)驅(qū)動單元包括圖形檢索模塊，從所述地理圖形數(shù)據(jù)庫中檢索和提取與用戶通過按鍵輸入部件所選掙的坐標值相匹配的圖形數(shù)據(jù)；當前污染源狀態(tài)檢索模塊，它取決于通過按鍵輸入部件在所述圖形檢索模塊檢索區(qū)域的范圍內(nèi)特定行政地區(qū)、所選掙的廢水排放企業(yè)或設(shè)施的選掙從地理圖形數(shù)據(jù)庫和特性數(shù)據(jù)庫檢測污染源存儲數(shù)據(jù)；污染負荷評估查詢模塊，它從所述特性數(shù)據(jù)庫通過污染源諸如人口、牲畜、養(yǎng)魚場、工業(yè)、土地使用等等檢測根據(jù)通過所述當前污染源狀態(tài)檢索模塊檢索的當前污染源狀態(tài)數(shù)據(jù)而建立的負荷信息；水質(zhì)量預測模型模塊，它通過考慮所述圖形檢索模塊所檢索的區(qū)域范圍內(nèi)的污染源和負荷對水質(zhì)量預測模型；操作/處理模塊，接收從所述當前污染源狀態(tài)檢索模塊檢索的當前污染源狀態(tài)數(shù)據(jù)和通過污染源由所述污染負荷評估查詢模塊檢索的負荷信息，通過污染源由預先建立的數(shù)學算法計算和處理污染系數(shù)、傳送系數(shù)、加權(quán)河流形狀因子、和傳送延遲系數(shù)以及通過水質(zhì)量模型算法計算水質(zhì)量的預測值；和控制相應(yīng)提取信息的屏幕輸出的輸出模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述系統(tǒng)驅(qū)動單元中提供的數(shù)學算法表示如下產(chǎn)生的負荷-:s(人口數(shù)量x預定單位廢水量)方程(1)產(chǎn)生的負荷=2(依據(jù)牲畜類型的動物數(shù)量乂預定單位廢水量)方程(2)產(chǎn)生的負荷-s:(產(chǎn)生廢水的負荷x預定單位廢水量)方程(3)產(chǎn)生的負荷=2(依據(jù)土地類別的土地使用區(qū)域X預定單位廢水量)方程(4)Sp尸(Lj)2/Ai方程(5)其中Lj表示第i流域的河流長度以及Aj表示第i流域的流域面積；SRi=SFiXFYiFYi=(FAVwi)/(FAVNi)方程(6)其中F表示第i流域出口的流量累積值；FAVNi表示不通過地表應(yīng)用徑流速率而獲得的第i流域出口的流量累積值；以及FAVwi表示通過地表應(yīng)用徑流速率而獲得的第i流域出口的流量累積值；和甲=(l/SR)'ln((PTi)/(PMi))方程(7)其中PMi表示在水質(zhì)量測量點(QMiXCMi)的實際負荷；QMi表示所述水質(zhì)量測量點被定位的流域的流量；CMi表示水質(zhì)量測量點的測量的水質(zhì)量；以及PTi表示通過流域計算的排放負荷。4.一種使用地理信息系統(tǒng)對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)的操作方法，包括以下步驟(a)分析來自特性數(shù)據(jù)庫和地理圖形數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性和通過查詢基本的地理信息分類/建立數(shù)據(jù)；(b)基于分類信息計算和查詢目標區(qū)域的產(chǎn)生負荷、排放負荷和傳送負荷；(c)通過使用來自主要河流的水質(zhì)量仿真的數(shù)據(jù)觀測污染物的活動性以產(chǎn)生污染物活動性數(shù)據(jù)；以及(d)根據(jù)用戶想要的分解模型通過使用相應(yīng)目標區(qū)域的負荷和污染物活動性數(shù)據(jù)執(zhí)行水質(zhì)量模型，獲取執(zhí)行結(jié)果和根據(jù)該結(jié)果值支持所述決策。全文摘要本發(fā)明公開了一種使用地理信息系統(tǒng)對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)及其操作方法。更具體而言，使用地理信息系統(tǒng)對水污染負荷評估的決策支持系統(tǒng)使得用戶能夠通過建立潛在污染區(qū)域特別是鄉(xiāng)村區(qū)域中的大量污染源的數(shù)據(jù)庫分析本地污染源的特征，以及通過提供幫助發(fā)現(xiàn)污染源、重度污染區(qū)域的發(fā)生位置的信息有效地管理污染物排放通道并獲悉在河流中的累積過程，能夠通過水質(zhì)量模型實現(xiàn)水質(zhì)量預測以使用它作為分析對農(nóng)業(yè)土地和耕作區(qū)域進行水利用規(guī)劃的基本數(shù)據(jù)，以及當闡明鄉(xiāng)村地區(qū)環(huán)境管理的基本策略時支持做出精確的決策，及其操作方法。文檔編號G06Q10/04GK101256664SQ20071013764公開日2008年9月3日申請日期2007年7月27日優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日發(fā)明者洪錫英,金桂炫申請人:仁荷大學教產(chǎn)學協(xié)力團;農(nóng)村振興廳