（地图学与地理信息系统专业论文）基于webgis的松花江（吉林省江段）污染应急决策支持系统研究.pdf

摘要 松花江是我国东北地区的一条重要的河流，整个流域物产资源丰富，对 东北地区的工农业生产、内河航运、人民生活等方面具有及其重要的经济和 社会意义。本文通过利用w e b g i s 技术在目前已经应用成熟的a r c g i s 平台上 创建松花江污染应急决策支持系统，实现了对松花江污染事件的动态模拟， 同时创建了松花江流域专家信息库和应急决策方案，便于决策者能够实时快 速的拿出解决方案，为松花江流域的污染防治和应急决策提供了一个管理平 台。 本文采用面向对象的关系数据库管理模式，以g o e d a t a b a s e 为基础设计 空间数据模型，属性数据模型的设计主要考虑到数据库冗余和数据一致性问 题，将属性数据分成几大类分别存储，建立唯一标识连接空间数据和属性数 据，利用a r c s d e 和s q l2 0 0 0 来有效的管理松花江流域的相关信息数据，实 现空间信息和属性信息一体化存储和管理，体现出g i s 的空间和属性操作的 特点。采用a s p n e t 技术创建对数据库的访问，使用a r c g i ss e r v e r 开发系 统，实现了数据和信息的共享，数据的安全性问题也得到了很好的解决。 本文简要介绍了w e b g i s 技术和a r c g i ss e r v e r 在w e b g i s 中的使用，使 用a r c g i ss e r v e r 创建了w e b g i s 服务，并进而提出创建松花江流域污染应急 决策支持系统网站。在地图服务的基础上，实现了对地图的浏览、查询、分 析等功能，同时实现了对污染事件的模拟，并完善了网站的其它功能。 本文还对系统的安全性和提高浏览速度提出了自己的观点，实现了理论 到实际应用的过渡。 关键词：w e b g i s ：a r c g i ss e r v e r ：动态模拟；应急决策 a b s tr a c t t h es o n g h u ar i v e ri sav e r yi m p o r t a n tf i v e ri nn o r t h e a s tr e g i o no fc h l n a t h e c n t i r cb a s i ni sr i c ho fa l lk i n d so fr e s o u r c e s i th a sa ni m p o r t a n te c o n o m i c a la n ds o c i a l s i g n i f i c a n c ef o rn o r t h e a s tr e g i o ni ns o m ea s p e c t s ，s u c ha si n d u s t r i a la n da g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o n , i n l a n d - r i v e rs h i p p i n g ，a n dl i v e so ft h ep e o p l ea n ds oo i l t h i st h e s i sh a s p u tu pa ne m e r g e n c y - s t r a t e g ys u p p o r t i n gs y s t e ma b o u t t h es o n g h u a - r i v e rp o l l u t i o ni n t h ep l a t f o r mo ft h em a t u r ea r c g i st h r o u g hu s i n gt h ew e b g i st e c h n o l o g y , r e a l i z e d t h ed y n a m i cs i m u l a t i o nf o rp o l l u t e de v e n to f s o n g h n ar i v e r ，s i m u l t a n e o u s l y f o u n d e ds o n g h u ar i v e re x p e r t sd a m b a s ea n du r g e n tp o l i c y - m a k i n gp l a n , i ti s a d v a n t a g e o u sf o rt h ep o f i c y - m a k e rt ob ea b l er e a l - t i m ea n dq m c h y t om a k et h e s o l u t i o n ，a n dp r o v i d eam a n a g e m e n tp l a t f o r mf o rt h ep o l l u t i o np r e v e n t i n ga n d e m e r g e n c ys t r a t e g yo ft h es o n g h u ar i v e r t h ep a p e ru s e st h eo b j e c t - o r i e n t e dr e l a t i o n a ld a t a b a s em a n a g e m e n tp a t t e r n , a r c s d ea n ds q l 2 0 0 0t om a n a g e e f f e c t i v e l yt h er e l a t e di n f o r m a t i o nd a t ao ft h e s o n g h u ar i v e rb a s i n , s p a t i a ld a t am o d e l i sd e s i g n e db a s e d0 1 1g e o d a t a b a s e ，i nv i e w o ft h er e d u n d a n c ya n dc o n s i s t e n c yo fd a t a , a t t r i b u t ed a t aa r ed i v i d e di n t os e v e r a l g r o u p sa n ds t o r e d s p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t ai sl i n k e db yu n i q u ei d t or e a l i z et h e i n t e g r a t e ds a v e sa n dm a n a g e m e n to fs p e c i a li n f o r m a t i o na n da t t r i b u t ei n f o r m a t i o n , t o e m b o d yt h es p a t i a la n da t t r i b u t eo p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fg i s t h ea r t i c l eu s e s a s p n e tt e c h n o l o g yt of o u n dav i s i tt ot h ed a t a b a s e ，u s i n ga r c g i ss e r v e r d e v e l o p m e n ts y s t e mt or e a l i z et h es h a r i n go ft h ed a t aa n di n f o r m a t i o nt og i v eav e r y g o o ds o l u t i o nt ot h ed a t as a f e t h i sp a p e rb r i e f l yi n t r o d u c e st h ew e b g i st e c h n o l o g ya n da r c g i s s e r v e ri nt h e w e b g i su s e ，u s e i n ga r c g l ss e i v e rt of o u n dt h ew e b g i s 靶r v i c e , a n dt h e nf o u n d e d t h es o n g h u ar i v e rb a s i np o l l u t i o ne m e r g e n c yd e c i s i o n - m a k i n gs u p p o r tp r o g r a m w e b s i t e i nt h em a p r v i c ef o u n d a t i o n ，h a sr e a l i z e dt of u n c t i o n sl i k e sm a pb r o w s i n g , q u e r y i n g s p a t i a la n a l y s i sa n d s oo r ，s i m u l t a n e o u s l yr e a l i z e dt ot h ed y n a m i c s i m u l a t i o nf o rp o l l u t e de v e n to fs o n g h u ar i v e r , a n dh a sc o n s u m m a t e dt h ew e b s i t e o t h e rf u n c t i o n s t h i sp a p e ra l s og i v et h eo w nv i e w p o i n tt ot h es y s t e ms e c u r i t ya n dt h ee n h a n c e s b r o w s i n gs p e e d , i no r d e rt om a k em yr e s e 盯c ht r a n s f o r mf r o mt h et e c h n o l o g yt ot h e p r a c t i c a la p p l i c a t i o n k e y w o r d ：w e b g i s ；a r c g i ss e r v e r ；d y n a m i cs i m u l a t i o n ；e m e r g e n c ys t r a t e g y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东北师范大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名： 童麦拯日期：z 21 ! ! ! 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定， 即；东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件 和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制 手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名；至i 兰l 指导教师签名：学位论文作者签名；皇! g指导教师签名： 日期：2 兰：21 ，) 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 第一章绪论 随着人类经济活动的不断深入，水环境污染已经成为全球性问题近年 来，虽然水污染得到了有效的治理和控制，但水环境状况仍不容乐观，人们在 污染控制的实践中，逐渐认识到了水污染的严重性和危害性，水资源的合理 开发和充分利用，关系到人类发展的切身利益。我国在g i s 领域起步较晚， g i s 在河流污染应急决策支持领域的应用才刚刚开始，没有形成可观的规模。 随着计算机网络技术的发展，g i s 技术有了新的发展方向。随着国际互联网 的迅速堀起，万维网已经成为了高效的全球信息发布渠道。从硬件资源共享、 远程数据交换到软件流程的分布式计算与并行处理，g i s 都得到了更广泛和 更深入的应用。在此基础上很多新技术应运而生，而基于i n t e r n e t i n t r a n e t 的w e b g i s 技术是目前g i s 技术发展的新趋势之一。 1 1 研究背景及意义 g i s 技术是近些年迅速发展起来的一门空问信息分析技术，在资源与环境应 用领域中，它发挥着技术先导的作用。通过有效地管理各种资源环境信息，对资 源环境管理和实践进行快速分析和动态监测，对科学决策的制定提供技术支持。 国内外应用g i s 技术进行了多种决策支持系统的建设，广泛服务于水资源管理与 规划、防汛抗旱决策支持与分析、交通管理等诸多领域。综观国内外应用状况， 大多数的支持系统都基于诸如a r c i n f o 、m a p i n f o 、s u p e rm a p 等g i s 工具， 扩展其大而广的功能，但对于那些不熟悉g i s 的用户来说，比较难于掌握。应用 由g i s 程序设计者编写的g i s 应用程序，使用丰富的工具集来进行适合各种级 别和不同应用目的的决策支持系统开发成为目前的主流。同时，随着i n t e r a c t 的 成熟，通过网络可以实时地进行信息采集、交换和数据库的更新，实现动态监测 与决策的制定与快速实施成为可能。 本项目的研究为政府有关部门提供了一个共用平台，具有广泛的用户。由于 目前国内在有关水污染应急对策、预案与决策支持系统等方面的研究与应用还处 于起步阶段，因此本研究在国内有广阔应用前景，本项目的研究具有一定规模的 经济、生态和社会效益。 在可持续发展与生态安全的基本原则下，瞄准国外发展趋势和前沿性科学问 题，借助现代的“3 s ”( g i s 、r s 、g p s ) 技术手段和灾害评估技术、灾害风险预 警与预报技术，结合多学科交叉与综合的理论及方法和国外先进的研究成果，建 立“松花江水污染应急科技对策与决策支持系统”，提出本区域水污染控制的措 施和对策，为本省经济发展、现代化建设以及更好地构建和谐社会服务。 i 1 1 课题背景 本课题属于国家科技部和吉林省科技厅应急专项项目。2 0 0 5 年1 1 月1 3 日 吉林化学石油公司双苯厂发生特大爆炸事故，不仅造成了严重的人员伤亡，也给 松花江及沿江地区带来了严重污染。事故发生后，国务院和省政府有关部门及时 采取了有效措施，并投入专项资金开展研究，组织有关专家对事故现场和发生的 原因进行了深入细致的调查，查清了污染物的扩散规律，积累了大量的相关数据。 本项目是针对此次特大突发性事故，从应急的需要出发，研究与开发松花江( 吉 林省境内) 水污染应急科技对策与决策支持系统，并在此基础上为研究与开发松 花江流域生态环境预警和决策支持系统做准备。 i 1 2 松花江流域概况 松花江流域是我国七大流域之一，流经吉林省、内蒙古自治区、黑龙江省， 流域面积为5 5 6 8 万平方公里。松花江位居长江、黄河之后，为第三大河，全长 2 2 1 4 3 公里( 从南源白头山天池，大兴安岭伊勒呼里山麓算起长度超过3 3 0 0 公 里) 。松花江流域包括第二松花江、嫩江、和松花江干流，嫩江和第二松花江在 三岔河汇合，干流从这里到同江市注入黑龙江，形成了一个完美的“人”字。 一、松花江源头 松花江有南北两个源头，南源为第二松花江，它是松花江的正源，它发源于 长白山的白头山，西北流经抚松、靖宇、桦甸、蛟河、永吉、吉林等1 4 县市， 自河源( 长白山天池) 至三岔河河口，全长7 9 5 公里，流域面积7 8 1 8 0 平方公里， 占松花江流域总面积的1 4 3 3 ，供给松花江3 9 的水量。 2 北源嫩江是比较大的河流。它发源于大兴安岭伊勒呼里山，自北向南流至三 岔河，全长1 3 7 9 公里，流域面积2 8 3 万平方公里，大部在黑龙江省和内蒙古自 治区境内，只有下游右岸及其支流排儿河、霍林河的下游在吉林省境内，约占嫩 江流域总面积的1 4 ，占松花江总流域面积的5 1 9 ；流量占松花江干流的3 1 。 两源在黑龙江省和吉林省交界的三岔河( 属吉林扶余县) 汇合以后始称松花 江。松花江自三岔河附近向东北方向奔流，江面开阔、平缓、水深。沿途又接纳 了呼兰河、汤旺河、拉林河、牡丹江等许多支流。它穿过小兴安岭南端谷地，在 同江附近注入黑龙江。全长1 0 4 5 公里。由于它穿行小兴安岭山谷，夏季山地多 雨，洪水暴发，流水呈淡黄色，含沙量0 1 6 公斤立方米，具有明显的山区河流 性质。它注入黑龙江后，形成南黄北黑水色，人们把这河段称为“混同江” 二、松花江干流 松花江干流是指嫩江河口( 三岔河) 至拉林河河口江段。在嫩江汇入松花江的 三岔河附近，河道呈“ ”形，松花江干流的流向由此折向东北。自嫩江河口以 下，松花江为吉林、黑龙江两省界河，至拉林河河口进入黑龙江省境内。该江段 长1 3 4 7 公里，河道坡度0 1 ，为通航河道。该江段河道弯曲，江岔交织，两 岸多沼泽，江心沙洲上柳与杂草丛生，沙质河床，主槽摆动明显，坍岸现象比较 严重。主槽宽4 0 0 6 0 0 米，枯水深5 米，大洪水时水面宽达8 1 0 公里。 该江段在吉林省境内( 右岸) 的主要支流为夹津沟( 原名贾津沟) 。夹津沟原为 1 6 公里长的自然小河，1 9 5 6 年至1 9 6 6 年大规模治理扶余县中部涝区，修建了四 级排水渠系，夹津沟河道成为涝区的总干渠，形成了新的河网和流域。夹津沟在 石桥乡戴家屯北注入松花江。流域面积1 9 5 3 平方公里，河长5 8 9 公里，河道平 均坡度1 0 。 松花江流域范围内山岭重叠，满布原始森林，蓄积在大兴安岭、小兴安岭、 长白山等山脉上的木材，总计十亿立方公尺，是中国面积最大的森林区。矿产蕴 藏量亦极丰富，除主要的煤外，还有金、铜、铁等。 松花江流域土地肥沃，盛产大豆、玉米、高粱、小麦。此外，亚麻、棉花、 菸草、苹果和甜菜亦品质优良。松花江也是中国东北地区的一个大淡水鱼场，每 年供应的鲤、卿、鳇、哲罗鱼等，达四千万公斤以上。因此，松花江虽然是黑龙 江的支流，但对东北地区的工农业生产、内河航运、人民生活等方面的经济和社 会意义都超过了黑龙江和东北其他河流。 3 松花江是东北大地的。母亲河养育着流域内6 5 0 0 万入口，水质的保护 和合理利用对松花江流域实施可持续发展意义重大。由于历史原因，从2 0 世纪 6 0 年代起松花江开始受到汞和有机污染物舶严重污染。因此总结以往的研究成 果，确立包括遥感在内的各种信息提取方法，形成包含各种信息的松花江数据子 库和管理操作这些数据的信息系统，并确立松花江信息的共享与发布机制，从丽 加快科研步伐，已成为管理部门和科技工作者们共同关注的闯题。图1 t 是本文 研究的主要区域示意图 图1 1 松花江流域( 吉林江段) 研究区域 v i s t h es t u d ye e x a o f s o n g t a mr i v e r ( j i l i np r o v i n c es e a i ) i 1 3w e b g i s 技术及其在流域管理方面的应用 地理信息系统( g i s ) 是以地理空阀数据为基础，在计算机软硬件的支持下， 对空间相关数据进行采集、管理、操作、模拟等操作，并采用地理模型分析方法， 适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的 计算机技术系统。过去g i s 的发展基本上处在技术层丽上。目前，g i s 研究的重 点己从原始的算法和数据结构转到更加复杂的数据库管理和国绕g i s 技术使用 4 的问题上开始关心地理信息科学的建立。g i s 的产业化和应用领域的不断扩大 从客观上也促成了这种转移。 万维网地理信息系统( w e bg i s ) 指基于i n t e r n e t 平台、客户端应用软件采用 w 唧协议运行在万维网上的地理信息系统。通常人们也将这一技术通称为互联网 地理信息系统，即：互联网g i s 、因特网6 i s 、i n t e r n e tg i s 。它是利用互联网 技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，其核心是在地理信息系统中嵌入 h t t p 和t c p i p 标准的应用体系，实现互联网环境下的空间信息管理等地理信息 系统功能。随着技术的进步，客户端也可能采用新的应用协议，产生新协议环境 下的互联网地理信息系统。总之，它是地理信息系统技术和互联网技术相结合产 生的一种崭新的、革命性的新技术，使基于地图( 图形、图像) 的应用系统得以通 过互联网技术在各行各业中得到广泛的应用。 随着社会的发展、资源环境的迅速变化、以及河流本身的不确定性因素，传 统的方式已经不能适应河流管理的实时性、动态性和准确性的要求。在自然区域 ；和行政区不统一的条件下，很难获得某一流域的总体数据，从而使研究、管理等 t 多方面的工作都不能令人满意，同时传统的管理方法仅限于数据方面的处理，而 ，图形方面还是依靠手工操作，无法提供可与用户实时交互的动态分析功能，导致 决策信息不能充分的发挥作用，无法充分的为领导部门提供管理服务。 现代空间信息技术特别是遥感和地理信息系统技术的发展很好的解决了这 些问题。迅速发展起来的g i s 技术己成为河流管理的有力的决策支持工具，它对 空间信息的管理、显示、查询和分析功能。为河流流域研究提供了有效方法。同 时，g i s 与大型关系数据库( s q l 、o r a c l e 等) 相结合，为海量数据的管理和应 用开辟了一个新天地。而i n t e r n e t 的发展和w e b g i s 技术的出现，也使河流流域 信息能够在大范围内实现共享，使更多人可以方便的了解流域相关知识和信息， 不但推动了河流的保护和监控工作，而且更有助于辅助决策者进行决策。 由于g i s 在信息查询、空间分析、地理信息的显示等方面强大的功能，6 i s 在流域的水环境保护、防洪减灾、地貌演化、水土保持、土地利用、供水管理、 矿产利用等方面得到了越来越广泛的应用。1 9 9 0 年起我国即建立洪水险情预报 系统。1 9 9 1 年我国发生的江淮特大洪灾和1 9 9 4 年闽江、珠江发生的大洪灾，这 两次重大灾情分别由太湖流域l ：2 5 万比例尺g i s 信息系统和1 ：2 0 万比例尺 5 g i s 土地规划信息库，结合遥感图像对洪水进行监测，并对灾情进行准确的评估， 使洪水损失降到最低限度。 近些年来国内外的一些水环境资源保护部门相继开发出与水资源保护相关 的软件，在国外，如美国水环境保护办公室( u n i t e ds t a t e se n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na g e n c yo f f i c eo fw a t e r ) 的“b a s i n s ”。在国内，如长江流域水环 境监测中心的“水环境信息管理系统”，湖北省环境监测中心站的“汉江流域水 污染防治规划g i s 系统”，等等。这些软件为相应区域的水环境保护工作带来了 很大的方便。 1 2 国内外研究现状 中国是一个灾害频发、种类繁多和危害严重的国家。如何应用遥感和地理信 息系统技术( g i s ) 对重大灾害进行监测和评价，为政府和有关部门提供及时、 准确和可靠的信息，使防灾、救灾决策有充分的科学依据，是国民经济建设和社 会保障的重大闯题。近年来，这一问题日益引起政府和社会的广泛关注，国家各 级政府和有关部门给予了大量投入，从机构组织、科学研究和各种工程措施等方 面都取得了较大进展，但是，对于地域广阔的中国而言，这方面的工作仍然是任 重道远。本项目针对2 0 0 5 年1 1 月1 3 日吉林化学石油公司双苯厂发生的特大爆 炸事故，从应急的需要出发，研究与开发了松花江( 吉林省境内) 水污染应急科 技对策与决策支持系统。这不仅为松花江流域生态环境预警和决策支持系统的开 发奠定了基础，也为国内开展以流域为单元的流域灾害信息系统的开发积累了经 验。 g i s 技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，在资源与环境应 用领域中，它发挥着技术先导的作用。通过有效地管理各种资源环境信息，对资 源环境管理和实践进行快速分析和动态监测，对于科学决策的制定提供技术支 持。国内外应用g i s 技术进行了多种决策支持系统的建设，广泛服务于水资源管 理与规划、防汛抗旱决策支持与分析、交通管理等诸多领域。综观国内外应用状 况，大多数的支持系统都基于诸如：a r c i n f o 、m a p i n f o 、s u p e rm a p 等g i s 工 具【1 1 。 6 1 2 1 国内外应急决策支持系统研究现状 g i s 在决策支持信息系统上面的应用起步较晚，在很多领域还处于尝试阶 段，但是不可否认，g i s 在这个领域的前景是可以被看好的，并且己经取得了一 系列的可以值得借鉴的成效。但是由于g i s 在我国起步要晚于国外的一些信息技 术先进的国家，所以国内外的研究现状不尽相同【2 】。 一、国内研究对比分析 国内的灾害信息系统研究已经有十多年的历史，并且主要是针对自然灾害 而进行的。近年来，随着国民经济的快速发展，突发性的环境污染事件日益增多， 因此。相关的灾害研究和信息系统的开发工作开始受到人们的关注和重视。 从国内近年来发表的文献来看，有些学者尝试了突发事件信息系统开发的方 法研究。 徐富春和张波通过对恐怖袭击造成的核与化学污染突发事件应急决策组织 机构模型及业务流程研究分析，介绍了“国家处置环境与核恐怖袭击应急决策综 合信息系统”的总体需求、体系结构和主要功能翻。 庄学强与王炜将地理信息系统应用在船运液体化学品溢漏事故上，利用 m a p l n f o 自带的二次开发工具m a p b a s i c 对船运液体化学品溢漏大气扩散模拟系 统进行研究。介绍了系统设计的总体结构，系统的功能模块：详细叙述了系统的 建设过程：数学模型建立，数据库建立与管理，编程语言及其关键技术。系统能 连续动态地模拟、显示溢漏化学品大气扩散污染范围，为应急反应科学决策服务。 重点介绍了系统的实际开发创建过程( 包括数学模型建立，数据库建立与管理， 编程语言及其关键技术) 以及系统所能实现的功能【4 】。 有些学者和科学工作者结合具体区域和实践尝试了具有针对性的突发事件 信息系统开发工作。 2 0 0 2 年，张子凡、任建武等针对南京市区，构建了基于g i s 组件的南京环 境污染事故应急监测地理信息系统。南京环境污染事故应急监测地理信息系统利 用南京市电子地图的地理信息，将环境污染事故应急监测数据库与g i s 结合，并 通过g i s 技术综合分析环境污染事故中风险源要素。该系统采用支持面向对象技 术的程序语言，m a po b j e c t s 控件，构成面向最终用户的可执行应用程序。系统 由软件平台和硬件平台组成：系统在运行环境和系统网络结构上采用客户端和服 7 务器架构，以满足应急监测与地理信息系统相结合的目的：系统分析对g i s 在环 境污染应急监测中的应用作了具体分析1 5 1 。 窦明与李重荣等以信息技术为基础，综合运用地理信息系统( g i s ) 、遥感 ( r s ) 、网络、多媒体及计算机仿真等现代高新科技手段，建立了汉江水质预警系 统，对汉江流域的地形地貌、水质状况、生态环境、水资源分布等各种信息进行 数字化采集与存储，动态监测与处理，综合管理与传输分发，建立全流域水质基 础信息平台、不同功能的水质模型及其相应的管理系统。汉江水质预警系统具备 对汉江水质实时监控、水污染事故应急响应、水资源优化调度和水环境综合管理 等功能。作为一种新型的流域水质综合管理模式，汉江水质预警系统必将在我国 水污染问题防治和水环境问题研究中发挥作用旧。 熊德琪，林奎等为了对 用分级图的形式显示自1 1 1 3 事件发生到第二年4 月份，各观测站点 的苯、硝基苯的月平均浓度的数量差异：图4 9 是1 2 月份苯、硝基苯的平均浓 度图。 2 ) 通过浏览污染趋势图，可以查看l o 个站点的从“1 3 事件发生到观溅 结柬时的苯、硝基苯的污染物超标倍数和污染物浓度，并可发现各站点苯、硝基 苯的消减规律； 3 ) 用柱状图的形式展示自n 1 3 事件发生后的1 5 天内苯、硝基苯的超标 倍数。图4 1 0 是1 1 月1 5 目的硝基苯超标倍数图。 图4 91 2 月份苯、硝基苯的平均浓度 f i g 4 9t h em e a nc o n s i s t e n c yo f b e n z e n ea n dn i t r o b e n z e n ei nd e c e m b e r 3 8 图4 1 0 硝基苯超标倍数图 f i g 4 1 0t h e t i m e so f a b o v et h es t a n d a r do f n i c o b e n z e n e 4 风险决策 本模块提供了吉林省人民政府制订的“吉林省突发环境事件应急预案( 第二 版) ”，“吉林省松花江流域突发水环境事件应急预案”，“吉林省松花江2 0 0 6 年 化冰期环境事件应急预案”，“辽河流域突发水环境事件应急预案”等指南性文 件。以图文的方式展示硝基苯污染沿江村镇分散应急供水方案，包括：分散应急 供水( 家用自备井) 方案，小型集中应急供水( 村屯集中地下水源) 方案。模块 中的专家信息库，为用户快捷地发现国内有关专家提供了基本线索。 5 潜在风险信息 本模块以松花江沿岸主要的长春市、吉林市和松原市三大城市为中心，向用 户提供了污染企业的分布、污染物的类别、污染物的排放出口等信息，使用户能 够及时发现污染的来源和影响范围。主要功能包括： 1 ) 用图形方式分别显示长春市、吉林市、松原市的主要污染源； 2 ) 交互管理图层的显示与叠放次序； 3 ) 根据污染物的类别分别查询查询和检索长春市、吉林市、松原市的主要 污染源的监测信息，污染物的类别可分为第一类污染物、第二类污染物、有机污 染物和有毒污染物。其中第一类污染物包括总汞、六价铬、总镉、总铅和总砷； 第二类污染物包括挥发酚、总氰化合物、化学需氧量c o d 、石油类和氨氮； 4 ) 根据排污去向查询污染源，选择长春市、吉林市、松原市的某一排污江 段查看排入此江段的主要污染源： 5 ) 分别浏览长春市、吉林市、松原市的主要污染源。 6 流域专题信息库 分专题向用户提供了与流域相关的基础信息，并具备以下功能，以便于用户 对相关信息进行查询和检索，这些功能包括：系统的放大、缩小、固定比例放大、 固定比例缩小、漫游、全图、前一视图、后一视图、选择、刷新、保存为图片、 通过属性查询、通过点查询、通过线查询、通过多边形、量算距离、显示要素属 性、清除选择要素、识别要素和还原鼠标为默认设置等工具是公共工具，可以在 任一模块中使用。 7 在线帮助 主要提供在线的留言，基本知识和基本操作的解答等。 4 4 系统的用户管理 系统的用户管理是对登陆网站的用户的权限的设置。对于不同的用户进行权 限分配和权限变更进行有效的统一化管理，实现多层次统一授权，审计各种权限 的使用情况，防止信息共享后的权限滥用，有利于系统的安全性和保密性p 刁。在 该系统中我们把用户分为两类，一类是利用该系统进行决策的决策用户，另一类 是查看相关信息的普通用户。普通用户只能查看网站中的部分信息，主要是静态 信息。对决策支持板块的模拟、查询等功能，必须是决策用户才能有权限访问口s l 。 系统登录和注册界面如图4 1 1 所示。 图4 1 1 用户注册与登录界面 f i g 。4 1 1t h e i n t e r f a c ef o r 嘲r e g i s t e ra n dl 啦 在用户注册界面，为了提高系统的效率，我在这里使用了a j a x 技术，这样 当用户检查用户名是否唯一时系统不必刷新整个页面，有利于访问的速度。代码 如下： f o r mt l a m e = ”r e g e d i t ”a c t i o n = ”m e t h o d = ”p o s t ”、 用户名： & n b s p ； 在j s 代码中加入一个调用函数： f u n c t i o nu s e r c h e c k 0 v a rf - d o c u m e n t r e g e d i t ： v a ru s e r n a m e = f u s e r n a m e v a l u e ； i f ( u s e r n a m e = = ”) w i n d o w a l e r t ( “用户名不能为空! ”) ； f u s e r n a m e f o c u s0 ： r e t u r nf a l s e ： ) e l s e s e n d _ r e q u e s t ( c h e c k n a m e a s p x ? u s e r n a m e = + u s e r n a m e ) ： 4 1 ) ) 在c h e c k n a m e a s p x 页面加入如下代码： s t r i n gu s e r n a = e 2 r e q u e s t g e t p a r a m e t e r ( “u s e r n a m e ”) ： i f ( 。u s e r s ”e q u a l s ( u s e r n a m e ) ) o u t p r i n t ( “用户名已经被注册，请更换 一个用户名。”) ： e l s eo u t p r i n t ( “用户名尚未被使用，您可以继续。”) ： 点击检查后系统没有刷新页面，而是直接给出了信息，如图4 1 2 所示： 图4 1 2 基于a j a x 的用户注册验证 f i g 4 1 2t h e v a l i d a t i o nf o ru s e rl o g i nb a s e do na j a xt e c h n o l o g y 4 5 系统的效率及安全性 4 5 1 提高系统效率的解决方案 1 提升地图服务的效率 任何一个系统的访问速度都主要取决于对图片的读取。在我们的系统中，核 心是w e b g i s 部分，它为用户提供了大量的地图服务。当用户通过i n t e r n e t 查看 一幅地图时，对响应时间造成影响的环节主要包括：a r c s d e 检索空间数据的时间， 4 2 空问服务器对地图进行渲染的时间，和最后网络传输的时问【3 9 】。为此，在系统地 图服务的建立过程中，采用了以下设置： 1 ) 在初始显示的图层中，对部分数量级比较大的图层信息进行了隐藏，例如县 级下的行政区划图层和注释图层等，这些图层仅在地图放大到一定比例时才会 显示。 2 ) 将地图服务发送到客户端的图片格式设置成g i f 格式，这种格式最适合输出 矢量数据，占用空间较小，而且颜色直接过渡明显，图片更清晰。 3 ) 尽量不使用各种复杂的渲染方式，例如不用图片作符号，不用复杂的标注等 等，减少渲染时间。 2 提升网站访问的效率 网站建立之后，希望能够吸引更多的用户访问，从两使信息更广泛地传播。 快捷的页面显示无疑是用户在浏览网页时非常在意的一个因素，因此，网站的访 问速度成为重要的问题。为了加速显示网页，必须从多个方面着手。 1 ) 嵌入a j a x 技术，减少客户端与服务器的交互。 传统的w e b 服务使用的是同步交互过程，这种情况下，用户首先向m p 服 务器触发一个行为或者请求的呼求。反过来，服务器执行某些任务，再向发出请 求的用户返回一个h t m l 页面。这是一种不连贯的用户体验，服务器在处理请求 的时候，用户多数时间处于等待的状态，屏幕内容也是一片空白。负载较小时， 可能影响并不大，但是当负载较大时，响应时间就要很长，这种等待有时是不可 忍受的。而a j a x 技术采用的是异步交互过程。它在用户和服务器之问引入一个 中间媒介，从而消除了网络交互过程中的处理一等待一处理一等待的缺点。当我 们进行数据编辑、页面导航、数据校验的时候不需要重新加载整个页面l 柏1 。 2 ) 多使用静态网页 使用a s p ，p h p ，j s p 等程序能够建立动态网页，实现信息交互，并能和数据 库集成，数据存取方便，使网页更加多姿多彩，功能强大。但是这些程序都必须 先在服务端执行处理，然后生成h t 札页面，再传送到客户端浏览器，这会耗服 务器资源。过多地使用这类程序，会影响网页显示速度。所以，要尽量使用静态 的h t m l 网页。 3 ) 精简页面 用户查看网页的过程实际上就是把虚拟主机中的网页下载到本地硬盘上，然 4 3 后通过浏览器来查看。所以下载网页所需要的时间很大程度上决定着网页的显示 速度，网页所占空间越小，显示速度越快。为此，建立网页时，遵循一切从简的 原则，需要在网页中尽量减少使用的图片数量，使页面干净简洁，并且使用的图 片采用占用空间较小的格式。 4 ) 采用框架技术 框架可以把浏览器窗口划分为几个小窗口，每一个窗口都显示一个网页的内 容，浏览时，可以指定链接的网页在哪个框架里显示，从而避免相同内容的重复 下载另外，编程过程中的许多细节问题也会提高网页显示速度，例如，在使用 h r 札中成对的标记时及时使用表示关闭的标记，尽量使用不会延迟网页显示速 度的文字链接等等【4 l i 。 4 5 2 提高系统安全性的解决方案 要在i n t e r n e t 上发布信息系统，安全问题就不得不考虑。只有完善的系统 安全机制才能保证网站稳定正常的运行。 1 i i s 的安全性 本系统使用w i n d o w sx p 作为操作系统，该系统的特色之一就是将i i s 融入 其内杠之中【埘。因此，i i s 的安全性是建立在w i n d o w sn t 安全机制模型之上的， 具有双重安全性。本系统服务器使用n t f s 文件系统，w i n d o w sn t 的安全机制是 建立在n t f s 文件系统上的，而f a t 文件系统则只能提供共享级的安全。 为了进一步提高i i s 的安全性，建立高安全性能的可靠的w e b 服务器，还需 要对i i s 进行如下配置： 1 ) 使i i s 远离系统分区，将存放站点文件的w e b 根文件夹和所有网站访问 数据都放在非系统磁盘上。以防止服务器被攻击时导致整个系统瘫痪。 2 ) i i s 的验证方法采用采用集成w i n d o w s 验证。 3 ) i i s 支持虚拟目录，使用虚拟目录可以隐藏有关站点文件的路径信息，避 免在网页中使用物理路径。同时。当把网页面放置于虚拟目录下，还可以对目录 设置不同的属性，为i i s 中的文件分类设置权限。存放a s p n e t 文件的文件夹设 置为“执行”执行许可权限，存放h t m l 文件的文件夹设置为“读取”。 4 ) i i s 可以设置允许或拒绝从特定i p 发来的服务请求，从而阻止指定i p 地 址外的网络用户的访问。 另外，使用a s p n e t 开发网站本身就具有一大优势，即用户不能看到 a s p n e t 的源程序，a s p n e t 在服务端执行并解释成标准的h t m l 语句，再传送给 客户端浏览器。 2 s q l s e r v e r 2 0 0 0 的安全机制 要使整个系统安全稳定，就必须对操作系统进行安全配置，还要对对程序 进行核查，消除安全隐患，除此之外，数据库的安区性同样不容忽视。本系统使 用的是关系型数据库管理系统s q l s e r v e r 2 0 0 0 ，对它的安全设置如下： 1 ) 安装好s q l s e r v e r 2 0 0 0 及时打补丁，并随时安装发布的安全更新。 2 ) 因为使用了a r c s d e ，所以本系统在安装时使用了混合模式验证，这就需 要输入帐号s a 的密码。由于s a 是个不能删除，且拥有最大权限的超级用户，所 以不能使用空白或者脆弱的s o , 密码，这个密码不但要足够复杂，而且不出现在 任何程序中，还要定期修改。同样的，在设置其他帐号密码时，也要避免过于简 单。 3 ) 在数据库实例的“安全性”中，将所有的审核级别都定为全部。这样所 有的帐号登录情况都将被详细的记录在数据库系统和操作系统日志里面，定期检 查是否有可疑事件发生【1 2 1 。 数据库的安全性是一个长期的问题，必须经常维护。 4 6 系统的维护和更新 随着吉林省生态建设的不断发展，这些建设产生的新的信息，需要加入数据 库，不断补充和更新数据库中的内容，保证数据的现势性，这就需要定期的更新 数据库。另外，要对系统经常进行维护，检查各个服务项的启动情况、是否有错 误的连接等，避免出现服务器错误。 4 5 第五章结论 本课题是国家科技部和吉林省科技厅应急专项项目，它是网络地理信息系统 在水流域应急决策支持方面的一次尝试性研究，研究领域主要是吉林省境内的松 花江江段流域，通过创建g i s 数据库对决策支持系统进行开发，继而网上发布， 实现信息快速传递、资源共享，通过对污染扩散的模拟研究，解决水流域出现重 大污染的应急决策和及时妥善处理的问题。 本文深入的讨论了g i s 数据库的建设、系统功能的设计以及a r c g i ss e r v e r 的应用等多方面的技术，并把它应用到决策支持系统的开发中。通过本课题的研 究，从中可以得到如下几点结论： ( 1 ) 大型的地理信息系统开发尽量要使用关系型数据库( 如s q ls e r v e r 2 0 0 0 ) 管理空间数据以及属性数据。因为地理数据信息量大，种类繁多，管理起来难度 很大本文通过g e o d a t a b a s e 建立数据模型，并与a r c s d e 技术结合，实现对空