水环境管理系统设计与实现.docx

水环境管理系统设计与实现 面对目前严峻的河流污染形势，深圳借鉴全国先进的治河阅历，推行“河长制”水污染治理制度，由各级党政主要负责人担当“河长”，负责辖区内河流的污染治理。本文结合ArcGISServer和Flex技术开发“河长制”河流水环境治理决策支持系统，全面供应深圳河流水环境信息，实现地图扫瞄、信息查询、统计分析、数据录入、信息、河长考核治理等功能，帮助“河长制”工作的开展。 1关键技术 1.1系统开发技术GIS是一种基于计算机的对地理环境有关问题进展分析和讨论的工具，随着科技的进展消失了GIS向网络平台扩展和应用的WebGIS新技术。WebGIS技术具有适应性强、应用面广、现势性强、维护社会化、使用简洁等特点。上个世纪，随着工业兴旺国家对日益严峻的环境问题的关注，基于GIS的环境信息系统渐渐得到进展，并应用在环境监测、环境猜测与评价、环境预警与治理等领域。空间决策支持系统是在GIS和决策支持系统的根底上进展起来的，能够表达和分析空间信息以满意决策分析的实际需求，在土地利用规划、流域治理等领域得到长足的应用。本文系统在环境信息系统和空间决策支持系统的根底上利用WebGIS技术进展开发。 1.2ArcGISServerArcGISServer是ESRI推出的一个创立企业级GIS应用的平台和解决方案，它供应了创立和配置GIS应用程序和效劳的框架，能将根底到高级GIS功能，如空间分析等引入到网路环境。开发者可以自行制作GIS资源，在效劳器端通过ArcGISServerGIS效劳，在系统代码中进展调用，结合相应的API进展开发。 1.3FlexRIA拥有精彩的页面表现力，供应简单用户交互等优越的用户体验，是近年来GIS领域的新动向和Web开发领域的一大趋势。目前最为流行、成熟的RIA技术是Adobe公司的Flex，其为RIA平台的典型代表，堪称最完整、最强大的RIA开发解决方案。FlexViewer是ESRI公司设计的一套基于Flex4开发的WebGIS应用程序开发框架，在其根底上进展共性化设计、功能模块定制，可以完成界面友好、美观的应用系统。在ArcGISViewerforFlex3.4的根底上自行设计后的外观如图1所示。 1.4PHPPHP语言混合汲取了C、Java、Perl等语言的特点，广泛应用于网页开发领域。通过PHP可以轻松实现扫瞄器端和数据库的交互，PHP连接数据库的方式为效劳器内部本地连接，数据库也并未开放直接暴露到网络环境的端口，且在扫瞄器端访问PHP只能得到脚本执行的结果信息而无法获得其源代码，因而PHP在进展用户身份匹配认证方面有较高的安全性。 2系统开发设计 2.1设计目标和原则本系统是为推动深圳市“河长制”工作开展而开发设计的，是作为“河长制”治理决策过程的有力保障机制。系统在设计过程中除了要满意“河长制”实际工作需要之外，还遵循可行性、有用性、稳定性、牢靠性、安全性、用户界面友好等根本原则。 2.2构造设计系统架构如图2所示，采纳B/S架构，将重级别任务都交由效劳器端处理，实现扫瞄器端的轻巧级扫瞄。效劳器通过IIS暴露到网络环境中，扫瞄器端的恳求也通过IIS传递回效劳器。用户身份信息由PHP与数据库交互进展验证，通过验证后PHP即时向ArcGISServer恳求猎取令牌，该令牌随数据流一同传送给扫瞄器端，使扫瞄器端通过ArcGISAPIforFlex可以访问和调用加密的GIS效劳。每个GIS效劳都通过ArcSDE访问底层的空间数据库及与其关联的时间数据库，访问效劳的RESTAPI也经WebAdaptor整合直接暴露到网络中。其他与GIS无关的功能，如考核治理等，则不经ArcGISServer直接由PHP访问系统数据库进展相应的数据处理工作。 2.3数据库设计底层数据库使用MicrosoftSQLServer2023R2进展搭建。数据库按类别可分为3类，即空间数据库、时间数据库和系统数据库（见图2）。空间数据库存储全部GIS数据，包括空间拓扑信息及其属性数据。与空间位置有关的时间序列数据则存储在时间数据库中，并通过关联字段与空间数据库进展关联。在每次查询过程中，二者可以通过相关关系进展相互寻址。而与GIS无关的数据则存储在系统数据库中，便利直接调用。空间要素包括河流、工业污染源、监测点位、污水处理设施、污染整治工程等，时间数据库包括不同时间水质监测数据、统计数据等，系统数据库包含用户信息、河长信息、水质目标、整治方案、考核得分等。 2.4功能设计结合深圳“河长制”工作的根本原则和详细要求，该水环境治理决策支持系统的功能构造见图3。系统从功能设计上进展划分可分为3个子系统：水环境信息子系统完成全部与GIS相关的操作和分析功能，包括地图扫瞄、空间信息查询、专题统计分析等，数据录入、更新和处理的平台也整合进该子系统中。方法库子系统包括河长治理、水质目标治理和整治方案治理3个平台，可查看各河流河长信息、目标和规划状况，并进展进度监视和工作协调。决策子系统主要完成河长考核治理和信息工作，综合考虑河长职责、水质目标和整治方案完成状况，根据考核细则进展考核打分，并将考核结果信息报送和，增加政务信息透亮度并承受群众监视。 3系统实现 3.1系统开发环境系统采纳B/S架构，以.NET框架为技术平台，底层数据库采纳MicrosoftSQLServer2023R2数据库治理系统，通过ArcGIS10.1forServer搭建GIS效劳器以供应GIS效劳，用ArcSDE对空间数据进展访问、存储和治理，用PHP进展用户身份验证并进展数据库交互，扫瞄器端使用RESTAPI+FlexAPI组合进展开发，在AdobeFlashBuilder4.6中用MXML和ActionScript语言调用API及进展Flex程序代码的编写，在ArcGISViewerforFlex3.4应用框架的根底上深度定制WebGIS应用。 3.2系统功能实现1）空间信息查询与展现。设计了多种查询方式，如区域查询、分类查询、条件查询，以二级菜单的形式进展选择。为减轻效劳器负担，第一次使用query调用GIS效劳后将查询结果以FeatureSet的形式存储在Flex中，以后的每次查询只是按条件修改FeatureSet中Graphic的可见性。图4为区域查询的例子。2）监测数据分析。对监测站供应的肯定频次的水质监测数据进展分析，如计算平均值、超标率、水质类别、污染指数等。对于跨区的河流，上游监测断面的监测数据可以肯定程度上反映上游污染排放的影响；在河长考核过程中，跨区河流按所在行政区划分河段长，段长对该行政区内的河段负责，上游河段的段长要对上游污染排放状况进展“买单”。图5为依据水质标准计算各指标的水质类别，并以颜色进展高亮填充。3）统计分析。针对区域（流域或行政区）进展了统计分析，包括工业用水量、工业排水量、生活用水量、污水处理量、面源和区域污染负荷等方面的分析。点源进展叠加可核算出总量，例如区域工业用水量是区域内全部工业污染源的用水量字段值的总和。面源依据土地利用类型和相应产污系数可估算出其污染负荷。图6为某一区域（罗湖区）的区域统计结果，图6a为统计数据。4）集成治理模块。设计了系统集成治理模块，包括基于PHP数据库交互的系统输入或文件导入的信息录入功能、工作信息和考核结果对各级用户和门户网站的信息功能、系统数据统计分析功能，以及河长信息治理和考核评分功能等。系统采纳Flex和PHP等技术基于ArcGISServer进展二次开发，通过GIS供应全面的水环境信息，能在很大程度上帮助“河长制”工作的开展，建立起部门间信息沟通的渠道和公众参加、考核治理等监视机制，为“河长制”供应周全的治理决策平台支持。 ：廖国威 谢林伸 单位：深圳市环境科学讨论院