土壤是土地的重要组成部分,是不可再生的自然资源,人类进行生产和再生产各项活动都离不开土壤资源,其数量是有限的。要发展农业、保持良性的生态循环,首先要保护并合理利用土壤资源。然而随着人口的增加和经济的发展,我国土壤污染问题突显出来,严重影响耕地质量,造成直接经济损失,同时也影响食品安全,威胁人体健康。为了摸清土壤污染情况,减少土壤污染对人类造成的危害,国家环保总局决定开展全国性土壤污染调查行动,云南省也于2006年开始了全省土壤污染调查。为了摸清云南省土壤污染的状况,并分析其区域污染特征,云南省环保局开展了全省范围内的土壤污染调查行动,在全省布置了1718个采样点,分析项目包括有机污染物、无机污染物、理化性质和农药残留等,并委托云南大学信息学院根据调查所获得的土壤环境质量调查数据开发了“云南省土壤污染防治与管理信息系统”,该系统已实现了地图操作、空间查询、地图编辑、信息查询等功能,实现了云南省土壤环境质量调查属性数据库和空间数据库的有效管理,但是该系统并不能反应出土壤污染元素之间,土壤污染与背景值等因素的相关性。为了深入分析土壤污染原因,更好地揭示云南省土壤污染现状及其发展趋势,为云南省土壤污染防治提供决策依据,在“云南省土壤污染防治与管理信息系统”的基础上,本文以Visual Studio2005(VS2005)为开发平台,以C#为开发编程语言,ArcEngine为嵌入式组件,SQL Server2005为数据库,设计和实现了土壤污染与背景值的相关性分析、土壤污染聚类分析等功能模块,并将分析结果以相关性系数表、折线图以及地图渲染的形式展现出来。本文所做的工作包括以下3个方面：1、污染与背景值的相关性分析,主要分析了云南省13种重金属元素Cr、Ni, Cu、V、Co、Mn、Pb、Zn、As、Se、Hg、F和Cd的全量浓度数据与背景值之间的相关性,并以相关性系数表、折线图、相关度图的形式直观的展现出来。2、土壤污染R型聚类分析,主要采用系统聚类和K-means聚类法对调查数据进行分析,目的是分析元素之间的共生相关性,在系统界面上可通过图选和框选两种方式灵活的选取聚类数据,并对两种聚类结果进行分析比较,揭示出云南省土壤污染元素间的相关性,对高度相关的污染元素可通过控制一种元素的含量来控制另外一种元素的含量,大大的减少了土壤污染防治的工作,分析表明在重金属污染元素中,Pb和Zn的相关性最高,Cu、V的相关性次之,说明这两对元素的含量和污染趋势都显著相关,因此可通过控制其中一种元素的含量来控制另一种元素的含量。3、土壤污染Q型聚类分析,主要采用K-means聚类法和模糊C均值聚类法分析采样点之间单个元素含量的相关性,目的是分析元素污染的地域性,并将结果在地图上渲染出来。本系统从不同的角度有效的揭示了云南省土壤污染的现状、原因及趋势,对我省制定土壤污染防治对策,全面做好土壤污染防治工作等具有十分重要的指导意义。
