环境综合地理信息系统解决方案.pdf

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1、 环境综合地理信息系统解决方案环境综合地理信息系统解决方案 数慧系统技术有限公司 Digital Intelligence System Technology Co.Ltd-1-第第1章章.环境综合地理信息系统现状及特点分析 环境综合地理信息系统现状及特点分析 1.1.环境综合地理信息系统应用的愿景环境综合地理信息系统应用的愿景 环境综合地理信息系统的建立是一项复杂的系统工程。为了能对环境情况进行动态监测以及对重大灾害事件快速做出反应，建立一个多应用目标的运行性分布式网络系统是十分必要的，这也是和当今我国的信息产业高速发展密切联系的，但是考虑到众多实际问题，一下子建立这样一个庞大的持续发展的分

2、布式网络信息系统尚有许多困难，因此环境综合地理信息系统的近期目标为建立一个中心事务处理信息系统,让它在局域网的环境下运行,可以对重要数据方便提取，对专业性问题做出决策支持；而远期目标则为建立一个包含分布式数据管理系统在内的计算机网络系统,这个系统应是一个多种软硬件平台共存的广域网系统，应该能够包含多个信道，以便真正对一些污染事件做出应急反应，对一些重大资源环境问题做出全方位的分析。1.2.环境综合地理信息系统应用的现状及热点环境综合地理信息系统应用的现状及热点 由于环境综合地理信息系统具有强大的信息服务和管理功能,具有广泛的应用范围。具体体现在两个方面,一是它可以应用在环境管理的各个环节,如区

3、域环境规划、环境监督管理、区域环境监测及环境评价研究等;二是它可以广泛应用在国家、省、市等不同层次的管理。下面简单介绍一下它的具体应用。1.环境管理工作变得轻松直观：由于采用空间数据和数据库挂接,改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图,实现了数据可视化。它使环境主管部门对各种环境要素的管理变得直观、简单和轻松。如通过直接对地图要素进行查询,可以获得环境监测点位、污染源等的空间分布及其与环境敏感区域的空间关系等信息。可以对各种环境数据进行综合的统计并分析以及采用直观的丰富多样的表现方式进行展示,为环境决策提供科学快捷的支持。2.强大的环境规划手段：区域环境

4、规划是环境综合地理信息系统应用发展的重点领域之一,目前基于环境综合地理信息系统的环境规划模型还处于深化研究阶段,将环境应用模型与 GIS 集成为一体,可以为环境规划提供更强大的技术手段。由于应用环境综合地理信息系统能够更好地考虑和评价建设项目对环境的影响，因此在建设项目的环境评价中得到广泛应用。数慧系统技术有限公司 Digital Intelligence System Technology Co.Ltd-2-3.环境模型模拟分析：环境模型在环境决策中有着重要的作用,如可以通过模型模拟出污染事故发生后各个时间的扩散情况,为决策提供科学的参考依据。4.为数字环保提供技术平台：数字环保是最近提出来

5、的终极环境管理系统,它是继数字地球概念提出以后,环保领域提出的新概念,它将是未来十年环保领域信息化建设的终极方向,环境综合地理信息系统作为数字环保的基础平台,将能够为用户提供实时动态环境信息服务,也能够为环境管理者提供决策信息,逐步控制污染,改善环境状况,提高人民生活水平。1.3.环境综合地理信息系统业务特点概述环境综合地理信息系统业务特点概述 环境综合地理信息系统的建设经过长期的研究和探索，解决了目前环境地理信息系统存在的弊端，具体内容如下：?环境综合地理信息系统牵涉的数据相对广泛，同时数据量也非常大，且污染源数据的格式不统一，没有明确地具体标准和规范；?环境综合地理信息系统应用的各个职能部

6、门相对独立，但正逐步形成紧密的关联；?各个地域管理的方式和措施，以及管理的具体目标都存在较大差异，因此业务处理内容具有鲜明的地域特点，关注的重点也有差异；?针对环境管理一直都缺乏系统化、整体化的设计的地理信息系统，因此难以实现全局服务；第第2章章.环境综合地理信息系统信息化需求要点 环境综合地理信息系统信息化需求要点 2.1.业务需求业务需求 环境综合地理信息系统是基于地理信息系统建立的环境综合管理体系，因此环境综合地理信息系统在环境业务管理中实现了对污染源、环境质量、在线监测、建设项目审批、总量控制等业务信息基于地图的空间管理和空间分析，通过空间化的表达和分析各类环境问题，将解决环境管理、环

7、境决策等工作中的各种空间管理、分析问题；同时通过建立数学模型对环境要素进行有效的模拟和评价；从而为政府环境决策层面、环境管理专业层面、社会应用公共层面提供空间化的、直观的和集成化的环境信息服务和决策支持。2.2.数据需求数据需求 根据目前对环保局业务情况的初步了解和我们以前参与建设的经验，环境综合地理信息系统系统所需数据包括：数慧系统技术有限公司 Digital Intelligence System Technology Co.Ltd-3-非空间信息：?污染源数据库：环境统计数据、排污申报数据、监测数据、一厂一档数据、自动监控数据、污染源普查数据等；?环境管理数据库：固体废物数据、核与辐射源

8、数据、总量控制数据、总量监测数据、建设项目审批数据、环保信访数据、生态环境数据等；?环境质量数据库：环境监测数据、生态监测数据、生态环境数据、环境质量与污染源专题数据等；?应急监测数据库：水环境应急监测数据、大气环境应急监测数据、危险品以及其它数据、化学原料等数据等；空间数据：?基础空间信息：行政区划、水系、航道、公路网、高速公路、铁路、居民区、绿地、地名、注记环境遥感信息、DEM地形图等；?环境专题信息：污染源点位信息、水污染源排污口空间信息、大气污染源排污口空间信息、污染源在线监控、环境自动监测点位（水、气、声）空间信息、放射源、危险源监控点空间信息、高空视频监控点空间信息、污染源流动监测

9、车、环境功能区（水、气、声）分布信息、烟尘控制区、噪声控制区等；?其他专题信息：土地利用、能源分布、自然保护区、城市管网、城市规划、城市绿化分布等；2.3.应用需求应用需求 环境综合地理信息系统的建设，主要为环境管理服务。根据环境综合地理信息系统运行方式特点，系统对环境管理信息进行基于地理信息系统进行数据采集、数据集成、数据管理、数据查询、统计分析、决策支持等，为环境部门决策分析者进行环境规划、决策分析提供技术支持。根据上述业务需求及数据需求，明确环境综合地理信息系统是建立在环境地理信息系统基础上，同时还需要开发污染源管理系统、建设项目审批管理子系统、在线监测子系统、污染源普查信息子系统、环境

10、应急监测子系统、生态环境管理子系统、核与辐射源管理子系统、固体废物管理子系统、环境质量管理子系统、环境质量与污染源区域专题子系统共十个部分内容。第第3章章.环境综合地理信息系统解决方案 环境综合地理信息系统解决方案 数慧系统技术有限公司 Digital Intelligence System Technology Co.Ltd-4-3.1.应用框架应用框架 本方案主要的支撑是环境地理信息系统，同时还有污染源管理系统、建设项目审批管理子系统、在线监测子系统、污染源普查信息子系统、环境应急监测子系统、生态环境管理子系统、核与辐射源管理子系统、固体废物管理子系统、环境质量管理子系统、环境质量与污染源

11、区域专题子系统等十个子系统组成。这些系统针对环保部门不同的业务，但能提升环保部门的环境综合管理能力。环境综合地理信息系统环境综合地理信息系统数据中心数据中心应用支撑服务平台应用支撑服务平台业务应用业务应用用户界面用户界面底层支持底层支持环境质量与污染源区域专题环境质量与污染源区域专题环境质量管理环境质量管理污染源管理污染源管理建设项目审批建设项目审批在线监测系统在线监测系统生态环境管理生态环境管理固废与核辐射固废与核辐射应急监测应急监测污染源普查污染源普查地理信息系统地理信息系统 图 1 环境综合地理信息系统应用框架 3.2.技术框架技术框架 为了满足系统在技术上具有业务变化的适应性、高度的安

12、全性、大容量数据存储处理等特点，因而在系统的技术框架中采用三层或多层体系架构，同时引入数据仓库技术。系统利用中间件技术，把业务逻辑、表示逻辑和数据资源分为三个不同的处理层次：表示逻辑（客户层）为第一层：它的主要功能是实现用户之间的交互与数据表示，为以后的数据处理、业务逻辑调用应用支撑服务提供支持，并显示数据处理结果；业务逻辑（应用服务器组件）为第二层：这些组件由中间件管理，实现核心业务逻辑服务，同时将这些服务按名字管理；一旦客户提出服务请求，则这些服务就会向资源管理器提交数据操作请求，并将处理结果返回请求者即客户或其他服务器；目前主流的应用服务器的解决方案包括两种J2EE 标准架构与.NET

13、架构。可根据项目建设的实际需求和架构本身的特点具体选择；数据资源（资源管理器）为第三层：包括数据库、数据仓库和各种文件（如多媒体文件），负责管理应用系统的数据资源，完成数据操作。应用服务器组件在完成服务的过程中通过资源管理器存取管理的数据。数慧系统技术有限公司 Digital Intelligence System Technology Co.Ltd-5-应用系统的总体技术架构如下图所示：图 2 环境综合地理信息系统技术框架 3.3.数据框架数据框架 环境综合地理信息系统的数据主要分为空间数据和非空间数据，而非空间数据主要包括：基础信息数据、污染源管理数据、环境管理数据、自动监测数据、环境质量

14、数据；空间数据主要包括：基础空间数据、环境监测空间数据、其他专题数据，具体内容如图所示。环境综合地理信息系统数据中心环境综合地理信息系统数据中心基础空间数据库基础空间数据库环境监测空间数据库环境监测空间数据库其它专题数据库其它专题数据库遥感影响图遥感影响图基础地形数据库基础地形数据库DEM数据库DEM数据库污染源排污口信息污染源排污口信息高空视频监控点空间信息高空视频监控点空间信息环境功能区分布信息环境功能区分布信息土地利用信息土地利用信息能源分布信息能源分布信息自然保护区信息自然保护区信息城市管网信息城市管网信息污染源数据库污染源数据库环境统计数据环境统计数据排污申报数据排污申报数据污染源普

15、查数据污染源普查数据总量控制数据总量控制数据环境管理数据库环境管理数据库固体废物数据固体废物数据核与辐射源数据核与辐射源数据总量控制数据总量控制数据环境质量数据库环境质量数据库环境监测数据环境监测数据生态环境数据生态环境数据环境质量与污染源专题数据环境质量与污染源专题数据非空间数据库非空间数据库非空间数据库非空间数据库环境监测数据环境监测数据一厂一档数据一厂一档数据自动监控数据自动监控数据环保信访数据环保信访数据建设项目审批数据建设项目审批数据总量监测数据总量监测数据生态环境数据生态环境数据城市绿化分布信息城市绿化分布信息城市规划信息城市规划信息污染源流动监测车信息污染源流动监测车信息危险源监

16、控点空间信息危险源监控点空间信息环境自动监测点位信息环境自动监测点位信息污染源在线监控信息污染源在线监控信息污染源点位信息污染源点位信息应急监测数据库应急监测数据库水环境应急监测数据水环境应急监测数据大气环境应急监测数据大气环境应急监测数据危险品以及其它数据危险品以及其它数据化学原料等数据化学原料等数据 图 3 环境综合地理信息系统数据框架 数慧系统技术有限公司 Digital Intelligence System Technology Co.Ltd-6-环境综合地理信息系统平台的数据框架如上图所示，其中非空间数据库与空间数据的关联关系如下图所示：环 境 质 量 综 合 业 务 管 理 系

17、统空 间 数 据环 境 质 量 综 合 业 务 管 理 系 统非 空 间 数 据环 境 质 量 综 合 业 务 管 理 系 统空 间 数 据环 境 质 量 综 合 业 务 管 理 系 统非 空 间 数 据连 接 键 及 空 间 位 置连 接 键 及 空 间 位 置污 染 源 数 据 库污 染 源 数 据 库环境统计数据环境统计数据排污申报数据排污申报数据污染源普查数据污染源普查数据总量控制数据总量控制数据环 境 管 理 数 据 库环 境 管 理 数 据 库固体废物数据固体废物数据核与辐射源数据核与辐射源数据总量控制数据总量控制数据环 境 质 量数 据 库环 境 质 量数 据 库环境监测数据环境

18、监测数据生态环境数据生态环境数据环境质量与污染源专题数据环境质量与污染源专题数据环境监测数据环境监测数据一厂一档数据一厂一档数据自动监控数据自动监控数据环保信访数据环保信访数据建设项目审批数据建设项目审批数据总量监测数据总量监测数据生态环境数据生态环境数据应 急 监 测数 据 库应 急 监 测数 据 库水环境应急监测数据水环境应急监测数据大气环境应急监测数据大气环境应急监测数据危险品以及其它数据危险品以及其它数据化学原料等数据化学原料等数据基 础 空 间数 据 库基 础 空 间数 据 库环 境 监 测 空 间 数 据 库环 境 监 测 空 间 数 据 库其 它 专 题 数 据 库其 它 专 题

19、 数 据 库遥感影响图遥感影响图基础地形数据库基础地形数据库DEM数据库DEM数据库污染源排污口信息污染源排污口信息高空视频监控点空间信息高空视频监控点空间信息环境功能区分布信息环境功能区分布信息土地利用信息土地利用信息能源分布信息能源分布信息自然保护区信息自然保护区信息城市管网信息城市管网信息城市绿化分布信息城市绿化分布信息城市规划信息城市规划信息污染源流动监测车信息污染源流动监测车信息危险源监控点空间信息危险源监控点空间信息环境自动监测点位信息环境自动监测点位信息污染源在线监控信息污染源在线监控信息污染源点位信息污染源点位信息 图 4 环境综合地理信息系统数据关系图 3.4.基础设施基础设

20、施 3.4.1.硬件平台硬件平台 硬件平台层能够为应用系统的运行提供基础硬件支持，是信息化建设的基础。由基础网络设备和基础服务器组成，包括对这些设备的维护和管理。3.4.1.1.基础网络设备基础网络设备 基础网络设备由各种网络硬件组成，并通过网管软件对这些设备进行管理，对网络状态进行调整，使网络能正常、高效地运行，使网络中的各种资源得到更加高效的利用，当网络出现故障时能及时做出报告和处理，并协调、保持网络的高效运行等。3.4.1.2.基础服务器基础服务器 服务器是提供网络管理、业务应用和数据服务的核心部件，需要提供 7 天24 小时不间断的访问服务，服务器系统应具有高可扩展性，当业务量增加或增

21、加新业务时，服务器能以增加节点、处理器、内存等方式提供更高的性能来满足新的需求。对服务器系统的维护包括对硬件的维护和对软件的维护。硬件维护主要是指设备的增加、设备的卸载和更换以及除尘等维护。软件的维护包括操作系统、网络服务、数据库服 数慧系统技术有限公司 Digital Intelligence System Technology Co.Ltd-7-务、用户数据等各方面的维护，除此之外还包括对服务器系统软件和硬件的安全维护，如安装补丁、设置防火墙、安装杀毒软件等操作。3.4.2.主机系统软件主机系统软件 主机系统软件层主要提供系统运行所必需的软件，并对其进行管理，包括操作系统软件、地理信息系统

22、软件以及数据库管理系统。3.4.2.1.操作系统软件操作系统软件 操作系统是系统建设中必不可少的系统软件。环境保护应用体系中拟采用 Windows Server 2000 或更高版本的企业版作为各数据中心服务器的操作系统；而用户的桌面应用系统采用 Windows XP 操作系统。3.4.2.2.地理信息系统软件地理信息系统软件 地理信息系统（GIS）是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的系统软件。近年来，利用 GIS 技术，进行项目选址规划的应用日益广泛。结合环境保护的业务特点，借助 GIS 系统，为环境监测管理对象（空气、地表水、酸雨、噪声、近海水域等）位置的优化选择、排污

23、监控/测地点的优化设置、生态环境保护对象监管的位置优化选择提供更加直观、科学的辅助决策支持。3.4.2.3.数据库管理系统数据库管理系统 根据环境保护核心业务应用系统的特点，必须采用关系型数据库管理系统对环保的业务数据进行管理，以实现对环保数据信息资源的共享和重复利用。关系型数据库管理系统是通过一系列的标准查询语言对数据属性进行定义，进而实现对数据进行分类、查询、汇总等管理，并从中寻找出具有相同规律性的数据表征。目前市场上的数据库管理系统主要产品有：Oracle、DB2、Sybase、SQL Server。其中 Oracle、DB2产品适用于海量的关系型数据管理；Sybase 适用于中量的关系型数据管理；SQL Server 适用于小型企业的数据管理。