（环境科学与工程专业论文）基于gis的环境污染源管理信息系统研究.pdf

硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i c s ，t h em a n a g e m e n to f e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o np r o v i d e sr e l i a b l ei n f o r m a t i o ns e r v i c e sa n dd e c i s i o n s u p p o r tf o r e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nw o r kw h i c hp l a y sas i g n i f i c a n t r o l ei n e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a i m i n ga tt h ec u r r e n ts i t u a t i o no fp o l l u t i o ns o u r c e so f e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti sd i s o r g a n i z e d ，a n dc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i s a n dp r o c e s s i n gp o w e ro fe n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o ni sr e l a t i v e l yw e a k ，i n f o r m a t i o n m i n i n gi sn o td e e pe n o u g h ，e v e ne n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o nl a c k so fi m a g e ，f l e x i b l e f o r mo fe x p r e s s i o n t h i sp a p e re l a b o r a t e dt h en e c e s s i t yo fb u i l d i n gas c i e n t i f i c 、 s t a n d a r d i z e d p o l l u t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mb yc o m b i n i n gw i t h t h e d e v e l o p m e n tt r e n do fw o r l de n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o n w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n t o fg i s i n t e g r a t e da p p l i c a t i o n si nd i f f e r e n ts e c t o r sh a sa c h i e v e db e t t e rr e s u l t s ，a n dt h e r a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g ym a k e st h ee n v i r o n m e n t a l i n f o r m a t i o n s h 撕n gh a sb e c o m ei n e v i t a b l e i n v i e wo ft h e s e ，as o l u t i o nf o rp o l l u t i o n e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hi sb a s e do nw e bg i sh a sb e e n p r o p o s e di nt h i ss t u d y t h em a i nc o n t e n t so ft h i sa r t i c l ec o n s i s t so ft h r e ep a r t s ，t h ef i r s ti s t ob u i l da s t a n d a r d i z e dd a t a b a s eo fp o l l u t i o ns o u r c e s ，f o l l o w e db yt h es t u d yo fg i s b a s e d s t a t i s t i c sa n da n a l y s i so ft h ee n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o n a n df i n a l l y i st h e c o n s t r u c t i o no fw e bg i s b a s e de n v i r o n m e n tp o l l u t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m a c c o r d i n gt ot h es o f t w a r es y s t e md e s i g ni d e a ，t h i sp a p e rf i r s tt oc o n d u c ta d e t a i l e da n a l y s i so ft h eb a s e do nb u s i n e s sf u n c t i o n s ，w o r k i n gp r o c e s s ，r e s e a r c h i n g a n di m p l e m e n t a t i o np l a no ft h ep o l l u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m a n dt h e nd e s i g na p o l l u t i o ns o u r c e sd a t a b a s ew h i c hc o n t a i n ss i xs u bd a t a b a s eb a s e do na n a l y z i n gt h e s y s t e md a t an e e d si nd e t a i l ，c o n d u c t i n gt h ep o l l u t i o ns o u r c ec e n s u sd a t ao fc h e n z h o u a sm a i ns u p p o r to ft h es y s t e md a t a b a s e ，a n dp u t t i n gf o r w a r dad a t a b a s ed e s i g n s o l u t i o nt h a tc o n n e c ts p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t aw i t ha r c s d e f i n a l l yc a r r yo u t d e t a i l e dd e s i g no ft h es y s t e m ，i n c l u d i n gt h ew h o l es y s t e ms t r u c t u r e ，s y s t e mf u n c t i o n s a n do t h e r t h i ss t u d yi m p l e m e n t e dp o l l u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nb s a r c h i t e c t u r ei nv i s u a ls t u d i o2 0 0 8d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，u s i n ga s e n e t , g i s s e r v e rw e ba d fd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y t h i ss y s t e mh a si m p l e m e n t e df i v e f u n c t i o n a lm o d u l e s ，i n c l u d i n gs y s t e mm a n a g e m e n t ，d a t aq u e r ya n dm a n a g e m e n t ，t h e p r o d u c t i o no ft h e m a t i cm a p s ，m a po ft h eo p e r a t i o na n dt h es t a t i s t i c sa n da n a l y s i s 基于g i s 的环境污染源管理信息系统研究 c o m b i n e dw i t ht h et e c h n i c a ld i f f i c u l t i e sa n dk e yw h i c hh a v ee n c o u n t e r e di nt h es t u d y o ft h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s s ，t h ea r t i c l ei l l u s t r a t eh o wt o i m p l e m e n tg i sb a s e d e n v k o n m e n t a li n f o r m a t i o ns t a t i s t i c sa n da n a l y s i sf r o mt w oa s p e c t st h a ta res p a t i a l d a t ab a s e do nw e b g i so n l i n ee d i t o ra n dg i s p a g ea s y n c h r o n o u sp r o c e s s i n g a d v a n t a g e so ft h es y s t e ma r eo n l i n em a n a g e m e n to ft h eg i s - b a s e dp o l l u t i o nd a t a , d a t aa n a l y s i sb a s e do ng i s ，t h es e t t i n gu po fm o n i t o r i n ge q u i p m e n td a t ai n t e r f a c e ， a n di n c l u d i n gu s e rp e r m i s s i o n ss e t t i n gw h i c h e x p a n dt h ea p p l i c a b l ep e o p l eo fs y s t e m t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h i sr e s e a r c hm a k e st h ej o bo fe n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g ， p o l l u t i o np r e v e n t i o na n dc o n t r o l ，e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tm o r e s c i e n t i f i ca n ds t a n d a r d i z e d k e yw o r d s ：g i s ；e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o n ；s o u r c e so fp o l l u t i o n ；i n f o r m a t i o n s y s t e m ；o n l i n e - m a n a g e m e n t i v 硕士学位论文 插图索引 图2 1 系统实施流程图1 0 图2 2 污染源数据流图1 3 图2 3 系统数据流向1 4 图2 4 系统工作流程图l5 图3 1a r c s d e 工作原理18 图3 2 数据子库组成图1 9 图3 3a r c c a t a l o g 发布地图2 0 图3 4a r c g i ss e r v e rm a n a g e r 发布地图服务2 1 图3 5 加载地图服务2 2 图4 1e d i t o r t a s k 控件2 3 图5 1 系统结构体系图3 3 图5 2 系统结构功能图3 5 图5 3 系统实现界面3 8 图5 4 系统管理图3 9 图5 5 数据查询4 0 图5 7 地图操作图4 1 图5 6e d i t o r t a s k 编辑图4 1 图5 8 专题图4 2 图5 9 统计与分析4 2 基于g i s 的环境污染源管理信息系统研究 附表索引 表3 1 污染源大类表17 表3 2 污染物类别表l7 表3 3 污染源信息表17 v l i i 硕士学位论文 1 1 研究背景及意义 第1 章绪论 1 1 1 研究背景 随着社会生产的不断发展，城市建设的不断加强，环境污染问题日益严重， 已严重威胁到人类健康及生存环境的可持续发展。信息时代的到来促使环境管理 工作踏入管理信息化的现代模式，环境信息系统作为信息技术在环境科学体系领 域内发展的一个新型分支，为环境保护工作提供可靠的信息服务和决策支持。 据有关部门统计，有效利用现代科技技术来实现保护环境、防护污染及管配资源 可节省开资7 1 5 ，而采取传统工作模式，缺乏信息流通及科学的数字化资料 管理，将浪费高达4 5 的物力、财力眨1 。 近年来，由于我国工业的无序生产、粗放型经营现象的普遍存在，加上城市 人口的激增和服务行业的快速发展，导致城市废水、废气和生活垃圾等污染物急 剧增长，环境污染、生态破坏较为严重，然而环境的保护与管理效率的提高速度 与经济发展速度开始出现部分的不协调，最终导致城市环境日益恶化b 5 1 。政府 虽对此采取了相应措施进行环境污染防治工作，如建设各级环境监测中心站，设 立各级环境管理与监控部门，投入大量资金用于购置大气、水体以及固体废弃物 等污染源监控设备与处置场地，环境的污染防治管理工作亦因此取得了一定成 绩。但随着城市化力度的加大导致环境监管工作量变得日益庞杂，现存的环境监 察、监测能力已不能完全满足当前环境监管工作的需求。许多污染监测数据仍须 由人工测定和统计，导致工作效率的低下和管理决策的滞后；污染源监测设备未 能实现网络互连，实时获取的数据缺乏专业的管理系统进行科学高效的管理，导 致监测数据不能及时准确地送达环境监管部门，影响实时的环境决策；海量环境 信息管理与存储混乱，导致信息利用率低下。这些问题的存在都导致环境监管工 作投入大收效却不明显。鉴于上述问题解决的紧迫性，同时为顺应信息化的发展 和办公自动化的要求，如何构建一个专业的污染源多功能管理信息系统是当前急 需解决的问题。 1 1 2 研究意义 在我国，从党和国家大政方针出发，城市环境改善与管理成为城市发展的重 要议题，白“十五”期间以来，中国政府制定了以信息化带动工业生产的发展战 略，环保部门顺应这样的战略，开始加速环境信息化的建设工作，使环境监测、 基于g i s 的环境污染源管理信息系统研究 污染防护与控制、环境信息管理等工作科学化、规范化婚1 。同时温家宝总理在历 届政府工作报告均要求要加强环境保护，积极推进重点流域区域环境治理及城镇 污水垃圾处理、重金属污染综合整治等环境管理工作，同时多次指出：要在全社 会大力提倡节约、环保、文明的生成方式和消费模式，加强对资源环境的科学管 理，努力建设资源节约型和环境友好型社会例。由此可见，无论是从老百姓生存 的实际问题出发，还是从国家战略性决策出发，保护环境，加强环境管理效率和 决策科学性均是一项十分重要的研究课题，尤其在全社会密切关注和重视环境问 题的今天，运用高技术手段提高环境管理效率成为政府环境管理部门正确而有效 的选择噶3 。如何科学高效地组织利用环境信息，使其能客观及时的服务环境管理 与决策，是目前急需解决与研究的现实问题之一。 本研究着眼于现存的信息技术、计算机技术、地理信息系统技术( g i s ) 、互 联网技术等高新技术成果在社会管理与生产中的应用。通过对污染源普查数据的 整理与二次开发，使污染信息得到系统、科学的处理；同时系统集成了g i s 分析 与专题制作等功能，能有效挖掘数据潜在意义与发展趋势，为环境决策与管理提 供科学依据；此外，系统架构设计时预留多功能接口，考虑与污染监测设备链接， 为实现远程控制与监测奠定技术基础。值得注意的是，本研究基于空间技术实现 污染源的管理，将使监管部门对污染源有更全面、更深入与更直观的把握，有利 于管理部门实现高效管理与科学决策，对提高城市环境管理与决策效率具有实质 性意义。 1 2 污染源管理系统概述 1 2 1 环境信息 环境信息，顾名思义就是一切与环境相关的信息，它能全面表征环境 系统内任何实体的所有信息特征。根据奥胡斯公约，环境信息的复杂性与 多样性包括气候变化、自然与生物的多样性、环境的可持续生产与消费的协调、 自然资源的管理以及环境对政策执行与立法的影响等，它的表达方式可以是文 字、图像、图形，声音等四，l 们。环境信息不同于普通信息，它具有空间特性， 即任何环境实体有其空间属性，可通过经纬坐标标示；环境信息可以是多 维，在传统二维空间基础上加入纵向元素而全方位表现环境实体形态特性； 环境信息是动态的，即环境实体随着时间变化可呈现不同的信息特征，时 序性明显u 。全方位的了解环境信息对人口、资源、环境的综合管理、规 划等有着重要意义。 随着人类发展过程中存在诸多无序、无节制、无意识的活动，导致了 硕士学位论文 一系列严重的环境问题，环境保护已成为当今社会最重视的共同任务之一 u 引。污染源信息是环境信息的一部分，它描述了污染产生源头的各种信息， 污染源信息能为环境保护提供大量的信息支持，以便于环境保护部门环境 状况进行全方面的了解，辅助环保部门采取针对性的防治措施，提高工作 效率，为环境管理、保护和改善起到至关重要的作用。 1 2 2 污染源管理系统 环境信息系统( e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，e i s ) 是以环境空间数据 库为基础，在计算机软、硬件支持下，能够对环境信息进行增、删、修、查等基 本数据管理功能，同时集成多种空间分析模型进行环境信息的分析、模拟等操作， 是为环境研究、管理和决策等工作提供服务的功能完备的计算机软件系统 _ 引。污染源管理系统是环境信息系统的一个功能分支，系统以污染源空间分 布数据库为基础，通过数据的共享与传送，在客户端实现对污染源信息的科学管 理，为环境监管部门提供可靠的信息支撑并辅助决策。 为切实加强环境监督管理，提高科学决策水平，2 0 0 7 2 0 0 8 年我国在全国范 围内全面开展第1 次污染源普查工作，此后2 0 0 9 2 0 1 0 年也相继开展了重点污染 源普查工作。污染源普查工作是对我国工业源、生活源、农业源及等污染现状作 出全面摸底，普查信息将为今后环境保护工作的科学开展提供信息支持4 l 副。由 于污染源信息的数据类型丰富、信息量庞大，如何对其实现科学管理并使之为环 境管理提供有效支持是当前的研究难题。环境保护部门为使污染源普查工作顺利 开展，提供有相应数据管理软件，实现了对污染源信息的基本数据管理与操作。 然而由于系统的设计与实现较为仓促，考虑实用因素较少，污染源管理系统包含 功能较少，缺乏数据分析功能；污染源数据的空间分布信息被忽略，不易直观掌 握宏观污染现状；污染源信息的获取大多由人工获取与统计，污染源数据库信息 的导入效率较低；此外这些系统包含数据仅为当前当次普查数据，而新增的环境 信息缺乏自动化导入渠道，数据不能及时更新等问题的存在导致污染源管理系统 不能完全满足污染源管理工作的全面开展，因此环境保护部环境规划院亦提出要 加强对普查成果的开发应用4 1 引。根据环境保护工作的需求，按照实际情况， 对普查数据进行有效的二次管理，全面而有针对性的利用普查数据，使之能成为 真正有益于社会发展的财富m 1 。 1 2 3g i s 在污染源管理系统的应用 目前污染源信息的管理软件大多采用全国污染源排污申报登记信息管理系 统、污染源普查管理系统。这些环境管理软件大都基于传统信息系统的管理 模式进行信息管理，而数据的存储工作亦采用普通的关系型数据库如o r a c l e 、 基于g i s 的环境污染源管理信息系统研究 s q l s e r v e r 、a c c e s s 等。尽管这样的环境管理系统相对于过去的环境管理技术水平 有很大进步，却依然无法满足环境信息化日益增长的功能应用需求。考虑到环境 信息的特殊性，普通的信息系统管理方式使环境信息缺失空间信息的表达，无法 直观有效地表达污染源环境信息的空间特性，因此，需探索一种新型的管理方式 替代传统的污染源环境管理模式啪 2 。 g i s ( g e o g m p l l i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，地理信息系统) 是在计算软、硬件支 持下对空间信息进行采集、处理、检索、修改、分析、输出等操作的软件系统眩刭。 g i s 最大的特点是操作的数据对象是空间数据，并能够对其进行空间分析，分析 结果明显呈现于分析地图之上，这也是g i s 与其它软件的主要区别。过去的污染 源管理和分析主要是针对排量、范围等进行，往往忽略其空间因素，分析结果不 明晰，不能直接为相关职能部门所应用。污染源信息具有空间属性，利用g i s 可实现污染源信息的可视化分析统计管理眨3 ，2 钔。当前，随着信息技术的飞速发展， 一种基于网络的g i s 技术州曲g i s 诞生，w 曲g i s 使得信息的发布变得方便、 快捷、低成本，实现了真正的g i s 数据共享眩睨刀。w e b g i s 应用于污染源管理系 统将使各类污染源信息能够得到远程控制，并实现及时、高效地共享与处理，进 而为环境管理、规划和决策提供科学有效的依据。 1 3 污染源管理系统国内外研究进展 1 3 1 国外研究进展 1 9 世纪7 0 年代，突发的一些环境紧急情况和灾害引发了欧洲政府和学术界 的极大关注，媒体对环境的相关报道逐渐增强了公众的环保意识哪! 。1 9 7 2 年， 第一次国际环保大会一联合国人类环境会议在瑞典斯德哥尔摩举行，该次会议 是人类环境环保的第一座里程碑旺们。随着信息技术的飞速发展，计算机处理技 术广泛应用于各类行业，然而直到8 0 年代中期，该技术在环境领域的应用还处 于空白。1 9 8 6 年在德国卡尔斯鲁厄首次召开的“信息技术在环境领域的应用” 讨论会，拉开了环境信息学的序幕眨8 ，3 0 1 。第二年，以“e n v i r o l n f o ( i n f o r m a t i c s f o re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ) 为工作核心的研究组织成立，并在每年召开了相关 的技术交流会议，随着环境信息学的发展，“e n v i r o l n f o ”已发展为欧洲领域的国 际会议。一年一度的“e n v i r o l n f o ”会议为环境信息学产生了大量相关文献和书 籍，杰出代表有：g u n t h e r 在1 9 9 8 年出版的环境数据库；r a u t e n s t r a u c h 和p a t i g 在2 0 0 1 出版的环境信息系统；h i l t y 等认为近期环境信息学的发展主要集中 在环境信息技术与环境的可持续发展b 等，这些都为环境信息的发展作出了杰 出贡献。 硕士学位论文 目前在欧洲国家关于环境信息领域的研究内容眩引主要包括：l 、环境信息的 传送，在欧洲，政府部门和商业机构均利用通讯技术与信息处理技术来进行环境 相关的科学研究，其中远程信息处理技术的应用与发展最为迅速，代表有e i o n e ( e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o na n do b s e r v a t i o nn e t w o r ki ne u r o p e ，欧洲环境信息观 察网) ；2 、元数据与语义网，元数据是一种提供数据信息的特殊数据，它为不断 增加和扩大的环境信息提供发展空间和方向，而语义网是万维网的继承者，是未 来网络发展的理想模式，为环境信息交换创造了一个广泛的媒介，德国已开始进 行一些基于语义网的环境信息网络的尝试；3 、私营企业的环境意识，欧盟生态 管理审核计划和i s o 1 4 0 0 1 标准刺激了企业环境意识的增强，据相关数据统计， 环境管理正越来越多的建立在私营部门。 环境信息系统发展的杰出代表e i sb w ( t h eb a d e n w u r t t e m b e r g e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，是德国环境信息领域的先驱，对环境信息系 统的各个方面都有重要影响，主要表现在以下方面：1 、系统应克服数据扩充局 限，系统的数据目录能有效包含各种信息资源：2 、系统能通过网络对数据进行 直接存取；3 、发展成为环境信息门户网站，提供了存取和检索环境信息的功能； 4 、专用系统如文件服务器、数据库服务器、地理数据服务器等具备w e b 服务， 方便功能整合，如t h e m ep a r ke n v i r o n m e n t 口到。e i sb w 的设计之初是为政府部 门提供规划和决策支持及相应政策的执行，随着越来越多的国家对环保信息的义 务宣传和公众参与环保日益增长的重要性促使公共环境信息系统成为发展热点。 由于环境信息系统功能需求的增加，为降低开发成本，环境信息系统合作也将启 动。此外，评估环境中检测的化学物质对人类和环境造成的危害性是目前迫切需 要，d o l d ia n db r a t e n g e y e r 指出不但要从商业数据中去寻找，网络提供的科学信 息也要重视b 扪，v o i g ta n dw r e l z l 利用数学方法和多种统计方法对环境中的农药信 息进行了评估和排名b 剞。同样环境风险评估决策支持工具的发展也非常重要， d e n z e r 提出了一种通用的集成不同环境信息系统和环境决策支持系统的方法 b 到，将环境信息系统与数据库、统计与分析、专家系统和决策支持等环境信息 的各个方面集成为一体。 除德国之外，美国、目本等国家在环境监测和环境管理水平上同样处于国际 前列b 列。美国早在1 9 7 5 年就开始建立起国家水质监测网，尝试利用g i s 处理 监测数据，并生成各种污染类型专题图来分析污染情况；日本也展开了针对大气 和水体的污染源监控研究，除利用专家系统对检测数据分析之外，还能对其污染 状况进行预测b 刨。 1 3 2 国内研究进展 我国环境保护研究起步较晚，1 9 7 1 年的官厅水库污染事件开始引发政府对 基于g i s 的环境污染源管理信息系统研究 环境的关注，继1 9 7 2 年中国代表参加联合国第一次国际环保大会之后，环境问 题正式得到政府重视，1 9 7 3 年8 月召开我国第一次全国环境保护会议，揭开了 中国环境保护事业的序幕，自此环境保护成为我国基本国策。随着环境保护工作 的逐步开展，信息技术在环境行业得到逐步应用，受国际环境信息的影响，我国 的环境信息系统研究也随之展开2 ，川。 我国的环境信息系统的发展大致经历了三个阶段阻刭：1 、环境数据的电子处 理，电子数据处理就是将数据的处理计算机化，相对纸质的数据管理和存储效率 有了很大的提高。秦皇岛市环境管理信息系统( q h d e m i s ) 是我国最早的投入 运行的环境信息管理系统，系统基于d o s 操作，能进行一些简单的数据处理， 如污染数据统计等，但在功能扩展、数据存储等方面不能适应环境信息行业的快 速发展；2 、环境信息管理，系统将海量的污染数据进行收集、整理并规范化， 使之转变为有助于环保部门决策的数据，通过计算机高速精确的计算能力和数据 存储能力，有效提高了污染源排污监测、排污数据管理、环保机构职能管理等环 境管理工作效率，全国环境统计管理信息系统、全国污染源排污申报登记信 息管理系统等一系列大型环境管理系统均为这一阶段的代表；3 、环境决策支 持，这是对环境信息管理系统功能的升级，系统不仅可以进行环境数据的管理， 还能通过系统提供的解决方案帮助工作人员选择最优决策。环境决策支持系统是 以环境信息系统为数据支撑，通过融入多种数学模型，形成具备智能分析数据功 能的新型系统，分析得出的数据正是工作人员所需数据，进而帮助环境保护部门 进行环境工作决策。目前环境信息管理系统和环境决策支持系统均是环境信息系 统研究的重点。 我国的环境信息框架建设是按照由国家至省再至城市逐级实现环境信息网 络建设和管理系统建设，并初步形成以环境监测、环境信息统计和管理为主要系 统功能的环境信息体系陋1 。环保系统从管理角度划分为多个子部分，包括政府机 构、环保监管机构、职能机构、排污企业、社会群众b 踟。信息是各部门问的沟 通桥梁，随着网络的飞速发展，信息流通将更加便捷，然而人们对于这样的信息 模式并未完全适应，导致信息沟通不及时，无论由上级传达至下级或是下级反映 至上级，均存在一定的信息沟通缺陷。因此要将网络信息传递模式深入至环保系 统各模块，才能有效提高工作效率。 我国对污染源在线监测和管理方面的研究工作虽起步于八十年代中期，但真 正在全国范围内实施则始于“九五”期间，环保部门选择了部分省市进行试点， 对污染源的监测手段和管理工作做出一定成效。自1 9 9 9 年起，在淮河、长江、 黄河、松花江和太湖流域建设了全国联网的水质自动监测站b9 ，4 们，监测数据通过 卫星通信传输到国家环保部中心控制室，经过多年的努力，我国目前已基本建立 6 硕士学位论文 全国主要城市和全国重点流域水质在线监测系统。 1 4 研究不足与展望 1 4 1 研究存在不足 时至今日，环境信息系统已逐步发展成为系统的学科，并产生大量的研究成 果，为环境保护与管理工作做出相当的贡献，尽管如此，该领域还存在诸多不足 1 ，4 1 4 8 ： 1 ) 环境信息共享不足 随着i n t e r n e t 技术的快速发展为信息共享提供有力条件与基础，信息共享的 重要性越发明显，环境信息的网络共享化已成为必然。然而由于我国环境信息研 究起步较晚，当前的环境信息共享工作研究较少，不足以满足人们对于信息共享 的需求。 2 ) 综合分析与处理能力相对较弱 由于环境信息种类繁杂、数量庞大、特征不一等因素影响，目前对环境信息 的综合分析和处理能力相对较弱，环境信息不能得到深入挖掘，难以建立高效的 环境模型，不足以发挥环境信息最大的效应和价值。 3 ) 污染源环境信息可视化研究较少 污染源数据虽有专门的数据库存储，但只能进行简单的查询和统计工作，环 境信息的可视化研究不多，对环境现状和专题分析缺乏直观感受，不能真正成为 直接辅助监管部门制定环境决策的关键数据。 1 4 2 研究展望 随着信息技术的快速发展与应用，在环境污染监管领域，今后将会更加注重 传统手段与现代科技的结合：综合应用数据库技术、网络与通信技术、自动化控 制技术、地理信息系统( g i s ) 等先进方法和手段，实现对环境监测源实时动态获 取数据，对环境污染数据实现科学管理和分析。伴随着高新技术逐渐深入应用到 污染源监管研究工作，不久的将来将实现水、气、噪声及生态等环境要素实时、 多维、高精度的在线监测和相关数据的管理与分析，信息技术对监测业务和环境 管理决策的深度支持，从最大程度上提高环境监测信息化水平，增强了环境决策 与管理的能力阱蜘。 1 5 本文研究主要内容及组织结构 本文针对我国当前污染源环境信息可视化研究较少、综合分析与处理能力相 基于g i s 的环境污染源管理信息系统研究 对较弱、环境信息共享不足等现状，以郴州市为主要研究区域，通过收集整理各 类污染源信息，在国家“8 6 3 ”计划资助项目“基于模型的南方红壤丘陵区水稻 生产力动态预测技术及环境信息系统建设”研究成果基础之上，构建一个科学 的、规范的综合型污染源管理信息系统，主要研究工作将基于以下三方面展开： 1 ) 污染源数据库的建设研究 污染源数据库的构建是污染源管理系统研究的核心技术和重要基础。由于当 前污染源环境信息的可视化研究较少，本文根据环境信息具备的地理特性，将污 染源属性信息与其相关的地理位置相关联，使其能图文并茂地将污染源信息传送 给用户，实现环境信息的可视化。为实现这样的需求，本研究以郴州市污染源普 查数据作为数据库主要数据来源，继而以空间数据库的构建模式建立污染源数据 库。通过a r c g i s 将各污染源的坐标位置和其它属性信息与郴州污染源分布地图 匹配，继而分层分类整理污染源数据，利用a r c s d e ( 空间数据引擎) 将空间数 据与属性数据关联，构建一个综合型的污染源空间数据库，数据库包含了郴州污 染源分布地图及相关属性信息，最后通过a r c g i ss e r v e r 发布地图服务。 2 ) 基于g i s 的污染源管理与异步处理研究 传统的污染源管理系统大多基于电子表格进行数据的管理，较少考虑其空间 因素，然而污染源信息的空间分布形态在很大程度上反应了污染现状及其严重 性，具有较强的空间关联性。随着g i s 的应用日益广泛，它独具特色的空间数据 编辑与分析功能在数据的管理与分析中大放异彩。如何实现污染源空间数据的在 线编辑是污染源管理系统研究实现的技术难点。本研究通过将空间数据编辑、分 析等组件融入系统，利用g i ss e r v e rw e ba d f 开发，以实现对污染源信息的可 视化编辑与分析，挖掘污染数据的潜在模式与发展动态，同时本文还通过对g i s 页面的异步处理技术深入研究，为用户提供高效的g i s 的管理与分析直观感受， 为污染源管理系统提供主要数据管理与分析功能。 3 ) 基于w e b g i s 的环境污染源管理信息系统实现研究 传统污染源管理系统研究大多基于c s ( c l i e n t s e r v e r ，客户端服务器) 或 主机终端结构模式进行数据的管理，然而在当今全球范围内i n t e m e t 迅速发展的 背景下，这样的模式已无法满足全球网络开放、互连、信息随处可见和信息共享 的新要求。针对当前环境信息共享研究不足等现状，通过研究基于w e b g i s 的数 据管理与共享的发展优势，本研究设计了一种包含表现层、业务层及数据层等三 层结构体系的b s ( b r o w s e r s e r v e r ，浏览器朋艮务器) 系统架构模式，利用a r c s d e 空间数据引擎技术实现空间数据的管理，并通过a r c g i ss e r v e r 发布地图服务和 数据库服务，在g i ss e r v e ra d f ( a p p l i c a t i o nd e v e l o p e rf r a m e w o r k ，应用程序开 发框架) 技术支撑下，在v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 开发环境下展开了对污染源信息管理 8 硕士学位论文 信息系统实现的研究工作。 文章内容按6 个章节设计： 第l 章绪论。本章主要介绍污染源管理信息系统的研究背景及意义，以及 研究内容涉及的相关概念与研究概述，总结当前环境信息系统在国内外研究进展 与不足并提出研究展望，最后阐述了本文的主要研究内容与章节安排。 第2 章系统分析研究。本章根据软件工程建设思想提出了污染源管理信息 系统研究的具体实施方案，并制定了系统研究所需实现的功能需求说明，并详细 设计了污染源管理系统的数据流向与工作流程。 第3 章污染源数据库的建设研究。本章根据郴州污染源普查数据的特点， 通过整理与分析，提出一套适宜于污染源数据管理与扩充的数据库解决方案，并 分别从数据需求、数据库设计解决方案、数据库建设实现及空间数据服务发布等 方面展开污染源数据库建设的研究工作。 第4 章基于g i s 的污染源管理与异步处理研究。本章主要研究了污染源管 理系统研究实现的关键技术，并在此基础上分别从基于w e b g i s 的空问数据在线 编辑与g i s 页面的异步处理两方面说明其实现过程。 第5 章基于w r e b g i s 的污染源环境信息管理系统研究。本章在上述数据库 建设研究与系统实现关键技术研究基础之上，展开了污染源管理信息建设的研 究。分别从系统的设计原则、系统整体架构、系统开发环境、系统功能设计等方 面详细研究了污染源环境信息管理系统的实现过程，并展示了系统实现成果。 第6 章结论与展望。本章主要基于g i s 的污染源管理信息系统研究工作进 行总结，指出研究中存在的不足，并提出展望。 9 基于g i s 的环境污染源管理信息系统研究 第2 章系统分析研究 研究工作实施前期，需作好充分的系统分析与研究工作实施进程规划，以 保障后续工作的顺利开展。系统分析的目的在于充分掌握系统面向用户对系统 的功能需求并确定研究解决方案，为后期系统设计与实现打下坚实基础。针 对前文提出的核心研究内容，基于软件工程建设思想，根据传统污染源管理系 统的特点与现有的资源环境的优势，分别从业务功能、实旋方案、数据流向等方 面展开系统分析的研究。 i 一一一一一一一一一- 一- 一一一一一- 一- 一- 一一一_ 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 i- l l 图2 1 系统实施流程图 2 1 系统实施方案 根据规范化软件设计方法与软件工程建设思想，本研究为系统实施过程设定 了规划，将系统设计与实现的工作分为三个阶段( 图2 1 ) 展开： 第一阶段：主要包括确定系统需求分析和收集数据。根据软件工程设计思想， l o 硕士学位论文 系统需求分析是软件系统建设的最基本最重要的步骤，是系统后期设计的主要依 据。在本研究中，系统需求分析的主要内容包括实现系统功能需求分析和数据需 求分析，并制定相应说明书。本研究以郴州污染源普查数据作为系统数据库构建 的主要数据来源，这些数据需通过政府部门及其它相关支持获取。因此数据的收 集工作也是系统实施第一阶段的主要工作，同时也为制定系统需求分析提供信息 参考。 第二阶段：主要包括构建污染源数据库和系统功能框架。污染源数据包括空 问数据和属性数据，它的特殊性使得本研究的数据库建设成为难点，根据系统实 现功能要求，需实现两类数据的关联，以完成污染源数据库的构建；系统架构是 根据系统实现功能需求，将系统整体分解为更小的子系统和组件，形成不同的逻 辑层或服务，然后确定各层的接口，层与层相互之间的关系，并最终确定系统的 技术解决方案。 第三阶段：主要包括系统功能的实现、测试以及最后的发布。在前期系统架 构的基础之上，通过编程实现污染源管理系统的研发工作，实现的系统需进行系 统的功能测试，发现其不足并及时纠正，避免在后续使用过程中产生各种问题， 测试完成之后即完成污染源管理系统总体的研究工作。 2 2 研究区域介绍 郴州位于湖南南部，素有“中国有色金属之乡”、“中国银都”和“煤炭之 乡”之称。早在上世纪8 0 年代中期，受国家政策影响，郴州就大力发展矿产资 源的采掘、冶炼等企业，而近年来，响应中央经济建设方案，加速推进新型工业 化，城市建设和经济建设都得到突飞猛进的发展。然而由于工业的无序生产以及 粗放型经营现象的普遍存在，导致郴州的环境日益恶化，特别是重金属污染尤为 严重，再加上郴州城市人口的急速激增和服务行业的快速发展，废水、废气和生 活垃圾等污染物日趋剧增，郴州整体环境污染与生态破坏较为严重，城市环境日 益恶化5 0 5 引。 随着信息技术在环境行业的深入应用，加强环境管理，加速环境信息化的建 设工作是缓解环境恶化的一项重要措施，本文将郴州作为系统研究开展的主要研 究区域，以期能为郴州的环境监管工作提供一定帮助。 2 3 系统功能需求 本研究融合w e b g i s 技术进行污染源管理信息系统的实现，考虑污染源与 g i s 的结合特点，本系统将实现从时间、区域、内容等不同方式管理与操作污染 基于g i s 的环境污染源管理信息系统研究 源信息，具体实现功