测绘技术在地下水污染地理测量的应用

将测绘技术应用至地下水污染地理范围测量中，可以更好地为污染治理和环境保护提供支撑。测绘指的是对各种自然地理要素，亦或是地表人工设施整体形状和大小等进行相应测定和数据采集等操作，同时对得到的各项信息数据进行处理的活动［1－3］。该活动是将计算机技术和网络通信技术以及空间科学等当作基础，将全球定位系统GPS和地理信息系统GIS等高科技当作核心，把地面已经存在的特征点与界线利用测量的方式得到反映地面当前状况的图形与位置信息数据，以此为工程规划建设与行政管控提供依据。利用测绘技术中各种高新科技，增强地下水污染地理范围测量精确性，进而提高污染治理性能。

1地下水污染地理范围测量监测总体框架

地下水样本采集作为地下水水质检测和污染地理范围测量中的中间阶段，为水质研究和分析提供了对象。基于地下水基本特征决定了一定要利用专业观测井进行样本采集。地下水流动比较缓慢，且受到污染的含水层水质的整体变化滞后期比较长，各种污染物质在地下水层整体扩展状况和水文、地质环境等均具有十分密切的关联性，深层地下水和空气相互隔绝，在样本采集的过程中，应该保证样品和空气之间零接触［4－5］。以更好地采集和处理有关数据，并保障其精准性为目的，需要专业的测量和监测设施，其中涉及到的设施主要包含:水位传感器、水质采集设备、数据采集控制设备、接收终端和系统软件等。地下水污染地理范围测量和监测及预警最终会设计构建合成一个系统，其基础为监测所采集到的各种类型数据。该系统的重点在研究数据间存在的关联性，其通过高效计算机针对大规模数据实行存储与处理，同时利用专有网络完成数据之间的交互与共享，以此满足当前相关人员需求［6－7］。系统具备的功能包含基本信息检索、水质信息检索、图形输出和预警等。利用该系统相关人员能够快速得到地下水污染地理范围测量监测数据检索结果和计算输出结果。将测量点详细位置和污染源位置等基本概况呈现在相应地图上。由此，系统即可实现地下水污染相关数据的实时测量监测与预警。该系统构建的基本原则如下:实用性、可靠性、完整性、科学规范性、经济性以及可扩展性。功能架构包含数据采集、数据汇聚及远程监测中心。图1为地下水污染地理范围测量监测总体框架。从图1中可以看出，数据采集和数据汇聚分别设定排污口，亦或是监测目标的水域现场，功能为采集、处理以及上传水污染相关信息数据。远程监测中心安排在环境保护监管部门，通过无线的方式对现场数据进行读取，针对污染状况进行远程监测。地下水污染相关数据采集与数据汇聚的供电模式为太阳能，亦或是蓄电池供电，由于使用无线传输数据，无线的安装位置可基于实际状况灵活安排，基于需求可将其设定在排污管道出水口正对着水面，或者其他方便地下水污染地理范围测量监测的位置。与此同时，数据采集模块中集成了GPS，能够对自身坐标位置进行实时性监测。地下水污染地理范围测量数据采集与数据汇聚两个模块构成了一个星型网络的Zigbee网络。其中，数据采集模块将节点定位数据和传感器采集的各项地下水污染相关数据利用无线传感网络自动实时地传输到数据汇聚模块。数据汇聚模块将所得的监测数据和采集节点坐标定位数据等处理打包之后，利用GPRS或者4G网络发送到监测中心。

2功能模块与测量监测流程及污染治理对策

2．1地下水污染地理范围测量监测功能模块。2．1．1功能模块架构。地下水污染地理范围测量监测系统通过GIS和GPS技术以及预警模型能够高效解决地下水污染地理范围测量监测预警问题。其中GIS是信息的一个表达和显示平台，不仅可以满足研究区域水污染地理范围测量监测预警对空间信息的需求，还可以很好地对变化趋势进行预测，为提出防范措施提供依据。图2为地下水污染地理范围测量监测功能模块。2．1．2GIS空间数据库。该数据库模块使用的是shp文件，将测量监测地理范围自然地理情况和工业、农业等方面的基础信息通过各种形式保存在计算机中。地下水污染情况在线测量监测:依据项目的具体需求，地下水污染情况在线测量监测模块内容如图3所示。该模块中，污染源排放情况监测、监测井和地下水基本概况以及相关法律法规等单元是一级功能，而实时在线监测等十余个功能为二级功能。该模块的核心是污染源排放与控制点污染情况监测。图3在线测量监测架构2．1．3地下水污染在线测量监测预警。依据项目实际需求和关键技术，地下水污染在线测量监测预警模块功能架构如图4所示。该模块主要功能为模型调用、计算和结果数据等。该模块中，预警图和动画制作和预警区域判断以及模型验证率等几个单元为一级功能单元，而水质模型信息等十余个单元为二级功能单元。该模块的核心是预警区域判断。2．1．4数据库和管理模块。该部分主要责任为数据存储和权限管控与各种类型信息数据的维护，其中包含实时测量监测数据输入、权限管控、事故信息与事故处理记录详细数据以及地下水污染模型相关信息的更新等。2．2地下水污染地理范围测量监测流程。综合上述地下水污染地理范围测量监测系统各功能模块大致了解了测绘技术在水污染范围测量中的应用。将测量监测整个过程归纳为如下内容:利用由GPS、GIS和相关传感器构成的数据采集模块通过科学分布式布局等方式精准设置测量监测点坐标，对研究地区的地下水污染地理数据进行大范围和连续化地采集，将各数据采集模块获取的数据通过GPRS或者4G网络传输至数据汇聚模块，数据汇聚模块将所得的监测数据和采集节点坐标定位数据等处理打包之后，利用GPRS或者4G网络发送到监测中心，实现地下水污染地理范围测量与事故预警。2．3地下水污染治理对策。地下水污染在治理方面与地表水相比会显得复杂一些，在具体治理过程中，需要考虑下列因素。(1)在地下水污染治理的详细操作过程中，通常需要多种方法和技术相互融合使用。通常在污染治理的初期阶段，先通过物理法或者是水动力控制实现污染区域范围的封闭，再采集纯污染物，例如油和重金属等，最后根据抽出或者原位法等进行相应处理［8］。(2)由于污染区域范围水文地质环境以及地球化学性均会对地下水污染治理产生显著性影响，为此地下水污染治理一般要将查明水文地质环境为依据。(3)受到污染的地下水修复通常还包含土壤等方面的修复。其中地下水与土壤是一种互为作用的关系，假设只是对受到污染的水进行了治理，而不对土壤进行治理，因雨水淋滤，亦或是地下水产生波动，污染物质会二次进到地下水中，导致交叉性污染，致使之前的地下水治理白白费力［9－10］。(4)地下水污染治理时，地表水截留问题值得注意。必须注意地表水为地下水提供补给，防止治理工作量越来越大的情况。

3实验结果与分析

为了验证所建系统的可靠性，搭建实验平台实现该系统。系统运行之后，能够获取地下水污染地理范围监测模拟效果见图5。在运行中能够随时查看中间状态，还能够输入任何时间查看当时状况，页面具备放大和缩小等工具，能够详细观察图中的局部信息。根据模拟可视化显示结果，以成都某郊区为例进行污染范围测量验证。根据研究区域地形图，采用提出测量方法对地下水污染范围进行测量，测量结果如图6所示。对比分析图6可知，所提方法的测量结果与实际地下水污染范围十分吻合，说明采用所提方法能够准确测量地下水的污染范围，并获得准确的可视化模拟结果。

4结语

在社会经济日益发展的环境下，国内水污染情况已经异常严峻，大规模的工农业和生活废水排放到河流中，不仅给地表水带来了污染，也污染了地下水。提出将测绘技术应用在地下水污染地理范围测量中，以更好地为水环境保护提供支撑。过程中，利用数据采集、数据聚集和监测中心几个模块构成地下水污染地理范围测量监测系统，通过数据的实时采集与显示为污染监测预警提供依据。通过实验对系统可视化效果进行了测试。

作者:唐涛 单位:四川省建筑科学研究院有限公司