获奖状况：应用分析组二等奖
                                                            参赛单位：西南石油大学
                                                            参赛选手：何映颉
                                                                      段洋利
                                                                      梁坤
                                                                      方进
          
1.需求分析

    随着经济发展，人类活动对环境的影响日益显著。化肥、农药的大量施用、无法降解的塑料用品的过度利用以及大量“三废”——废液、废气、废渣的不合理排放等，使土壤环境中有毒有害物质的绝对含量不断增加，逐渐超过土壤环境的承载能力，土壤受到严重污染、质量下降。土壤污染不像水污染和大气污染那样易被人们发现，而是通过使农作物果实受到污染，从而进入人类的食物链，危害人类身心健康。我国大多城市土壤受到不同程度的污染，有许多地方的粮食、蔬菜、水果中的重金属超标和接近临界值。

    面对如此严峻的生态环境和人类健康问题，采取有效的防护和恢复措施，改善我们生活家园的环境质量刻不容缓。因此，为了更加简洁，明了的向人们展示出人类活动对土壤的破坏情况以及唤起人类对自身行为的约束，号召大家加入到保卫家园提高生活质量的行动中来。我们小组选择了用土壤中的重金属污染含量，根据不同地区、不同土壤背景值，使用科学的土壤环境质量标准以及污染分析系统，进行土壤污染研究、土壤环境质量评估模型，通过模型的展示以促进土壤环境的保护，从而对提高土壤环境质量起到积极地作用。为保卫我们的生活家园，为子孙后代更好的生活发展贡献自己一份微薄的力量。

2.解决思路

    2.1方案设计思路
    对拟合到的8种重金属含量值分别进行单因子指数评价并插值，得到8幅重金属含量分布图，并引入相关性的分析，及相关性检验来确定两两重金属之间的相关系数，从而得到两种或几种重金属污染的相关性程度。然后根据权重对8种重金属含量进行内梅罗综合污染指数评价并插值（对于权重的确立,我们按照重金属对环境的影响程度，将环境研究中人们都比较关注的微量元素分成了三类，因一类、二类、三类微量元素环境重要性逐渐下降，分别赋值为3、2、1作为权重），得到内梅罗指数图，对其进行重分级，得到分级后的内梅罗指数图。然后对兰州的DEM数据进行坡度提取并重分级（目标值取反），得到分级后的兰州坡度数据，再根据权重和前面得到的分级后的内梅罗指数图进行栅格计算，得到兰州的重金属综合污染分布图。最后做个重金属元素间的相关性分析，来确定其各个重金属的污染源。

    2.2准备数据
    ⑴兰州市行政区划：由百度图片网站上得到的兰州市行政区划图栅格图经矢量图矢量化得到。
    ⑵ 兰州市DEM：在国际科学数据服务平台网站获取分辨率为30米的兰州市的DEM图共七幅，经过栅格数据镶嵌，拼接成一幅DEM图像，再经过矢量格式的兰州市行政区划数据裁切后得到。
    ⑶兰州市坡度数据：由兰州市DEM数据经过栅格表面分析中的坡度分析得到。
    ⑷重金属样点数据：由中国知网上相关论文里查找兰州市各个区的重金属含量的均值和标准差，结合地形因素添加样点数据集并结合相关资料对样点重金属含量进行拟合。
    ⑸兰州市各重金属
    土壤背景值：由国家《土壤重金属评价标准》（GB15618-2008）得出土壤背景值。

    2.3数据分析处理
    2.3.1底图的处理
    （1）兰州市行政区划矢量图：在SuperMapDeskpro 6R矢量化兰州市行政区划图，然后对矢量好的行政区划图进行空间参考的设定，这里我们把投影坐标设定为UTM Zone 48, Northern Hemisphere(WGS1984)中央经线为105º，地理单位为米，地理
坐标系为WGS 1984。
    （2）兰州市DEM：将下载下来的七幅DEM数据进行拼接处理得到一副镶嵌好的DEM图。在SuperMapDeskpro 6R中进行投影转换，设置投影目标为UTM Zone 48, Northern Hemisphere (WGS 1984)。投影转换成功后由兰州市行政区划矢量图进行裁剪得到兰州市DEM图。
    （3）重金属样点数据：样点数据的坐标信息是在SuperMapDeskpro 6R中编辑的，创建数据集时也要设定其空间参考信息，首先我们随便设定个投影坐标，然后进行投影转换，同样转换为UTM Zone 48, Northern Hemisphere (WGS 1984)。

    2.3.2 计算：
    TCLP提取液中的重金属浓度(mg/L)即为TCLP法提取的浓度。

    式中：
    C—提取液中的重金属浓度(mg/L);
    V—提取液的体积(mL);
    M—土样的质量(g);
    由于测定的是提取液中重金属浓度，而提取液的降解率受PH值、温度、和培养时间的影响，具体影响情况见下图：因此要严格确保，各个提取液的PH值、温度、培养时间一样。

    2.3.3单因子指数评价模型：

    通过查询国家《土壤重金属评价标准》（GB15618—2008）得出兰州市各污染因素的评价标准如下表所示：

    为了更好的反映兰州市各个重金属污染的程度的级别，我们对由上述模型生成的污染指数 进行级别划分，级别划分分段如下所示：

    2.3.4内梅罗指数评价模型：

    Pj—样点j表层土壤中重金属的综合污染指数；
    Pj,imax— 样点j表层土壤中重金属元素i所有单因子污染指数最大值；