（环境科学专业论文）用vbmatlabsqi+server实现大气污染监测数据的判别分析.pdf

a b s t r a c t c o n t e n t ：a i rq u a l i t yh a sb e c o m eo n ei m p o r t a n ti n d i c a t o rw h i c hc a l le v a l u a t et h ec i t y s l i v i n gs t a n d a r d a tp r e s e n t ，m o s to ft h ec i t i e sh a v eb u i l tt h es u p e r v i s i n gn e t w o r kw h i c h c o n c c t st h e c i t ys t a t i o n ，e n t e r p r i s es t a t i o n ，a n d l i n k e ds e c t i o ns t a t i o n i nt h i s n e t w o r k ，m o s to ft h ep o l l u t a n td a t ai ss t o r e dj nt h es e r v e rs i d e ，t h i si sq u i t ec o n v i e n t f o r t h em a n a g e m e n to ft h ep o l l u t a n td a t a h o w e v e r , t h ed a t aa n a l y s i sf o rt h ep o l l u t a n t d a t as t i l lr e s t so ns t a n d - a l o n gc a l c u l a t i n gl e v e l ，w h i c hh a s h tr e a c h e dt h el e v e lo f d i r e c t l yc l a s s i f y i n gd a t af r o mt h ed a t a b a s ei nt h ec l i e n t s e r v e rs t r u c t u r e ，s u c hw a y n e e d sal o to fm a n u a li n p u tw h e nf a c i n gs u c hh u g ed a t as t o r e di nt h ed a t a b a s e ，i ti s q u i t ei n c o n v i e n t t h i st e x t sm a i np o i n ti sc l a s s i f y i n ga n a l y s i sm e t h o d ，c l a s s i f y i n ga n a l y s i sh a s b e e nb r o a d l ya p p l i e di nb i o l o g y , m e d i c i n e ，g e o l o g ya n dw e a t h e rr e g i o n e n v i r o n m e n t a l c l a s s i f y i n ga n a l y s i s i so n ei m p o r t a n tb r a n c ho ft h ee n v i r o n m e n t a lm a t h e m a t i c a l m o d e l ，i t sm a i nt a s ki st os t u d yt h ed a t a sc h s s i f y i n gi th a sag r e a ti m p o r t a n c ei nt h e e n v i r o n m e n t a li m p l e m e n t i n ga r e a i nt h ep r a t i c a le n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i n gw o r k , al o to fa n a l y s i sd a t ai ss t o r e di n t h ed a t a b l e ，w h e nc a l c u l a t i n gb i gm o u n to fd a t a t h es t a n d - a l o n gs o f t w a r ea r cl e s s o ft h ea b i l i t yo fr e m o t e - t r a n a f e r i n gt h ed a t a s oh o wt oc a l c u l a t et h er e s u l tb yu s i n g t h ec o m p u t e rt o o li st h ep r o b l e mt h a tw em u s tf a c ea n ds o l v e w ec h o o s et h e c l i e n t s e r v e rs t r u c t u r et os o l v et h i sp r o b l e m s ot h i sr e s e a r c he m p h a s i z e0 1 1t h e d e v e l o p m e n to fd a t ac o l l e c t i o na n dc l a s s i f y i n ga n a l y s i sb yu s i n gv i s u a lb a s i c ，m a t l a b , s o l s e r v e f 2 0 0 0 t h i sw i l le n h a n c et h ee f f i c i e n c yo fe n v i r o n m e n t a ld a t aa n a l y s i s a d o p t i n gt h i sp 加j e c tn o to n l y 啪r e d u c et h ec o m p l e xd a t ai n p u tw o r kb yu s i n g t h em a t l a b st o o l b o xf u n c t i o n , b u ta l s oc a ne n h a n c et h em a n a g e m e n to ft h es q l s e r v e rd a t a b a s e , t h i sr e s e a r c hh a sap r o f o u n de f f e c to nt h et h e o r ya n da p p l y i n gv a l u e o fs o f t w a r ed e v e l o p m e n to fs e v e r a ld i f f e r e n te n v i r o n m e n t a lm o d e l s k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i n g ；d a t a b a s e ；m a t l a b ；v i s u a l b a s i c ；s q ls e r v e r , c l a s s i f y i n g a n a l y s i s 用v b ，m a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 学位论文独创性说明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文 中除特别加以标注和致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过 的研究成果，其他同志的研究成果对本人的启示和所提供的帮助，均已在论文 中做了明确的声明并表示谢意。 学位论文作者签名：。孑q 弘 日期 渺、 ；。 ， 学位论文版权使用说明书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本文授权辽宁师范大学，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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后使用本授权书。 学位论文作者签名：，扣，为文 1事印 日期： 撕1 6 。毛 指导教师签名：；圭恒压 用v b ，g a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 用v b ，g a t i a b ，s 0 1s e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 研究生：孙毅 指导老师：张恒庆教授 专业：环境科学 研究方向：环境生态学 第一章前言 1 1 大气环境和大气污染 地球外围包围着一层主要由氮和氧组成的混合气体，通称为大气层或大气 圈。地球上大气圈的厚度约1 0 0 0 至1 4 0 0 k i n ，而1 2 k m 以内的对流层与人类及其 他生物的关系最为密切，通常将这层大气称为空气。按照国际标准化组织( 0 s o ) 给大气和环境空气下的定义：大气是指地球环境周围所有空气的总和( t h ee n t i r e m a s so fa j rw h i c hs u r r o u n d st h ee a c h ) ，环境空气是指暴露在人群、植物、动物和 建筑物之外的室外空气( o u t d o o r a i rt ow h i c hp e o p l e ，p l a n t s ，a n i m a l sa n ds t r u c t u r e s a 聘e x p o s e d ) 。一般教材或论文中对“大气”和。空气”不作区分，它们的区别 在于“大气”指的范围更大，。空气”的范围相对小些，但。大气”或“空气” 都是指“环境空气”。 大气是多种气体的混合物，其中包括恒定的、可变的和不定的三种组分。大 气的恒定组分是指大气中含有氮、氧、氢及微量的稀有气体，而大气的可变组 分主要是指大气中的二氧化碳和水蒸气等。不定组分的来源有两方面：一是自 然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性灾难所引起的。由此形成的 污染物还有尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、盐类等。一般说来，这 些不定组分进入大气中，可造成局部暂时性的污染。二是由于人类社会的生产 工业化、人口密集、城市工业布局不合理和环境管理不善等人为因素造成的， 这是大气污染中不定组分的最主要来源。不定组分的种类和数量与地区工业类 型、排放污染物、以及气象条件等多种因素有关，当大气中不定组分达到一定 浓度时，就会对人、动植物生存及健康造成危害。 大气所受到的污染问题是当前面临的重要环境问题之一，在城市中显得尤 为突出；因此空气质量已成为评价一个城市优劣的重要标志之一，作为大气保 护基础工作的大气环境监测也越来越显示出其重要性i l 】o 大气质量的优劣，对整 个生态系统和人类健康有着直接的影响。某些自然过程不断地与大气之间进行 着物质和能量交换，直接影响着大气的质量，尤其是人类活动的加强，对大气 环境产生深刻的影响。 随着工业的发展和人口的集中，环境空气，特别是城市空气已经受到污染。 用v b ，m a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 按照国际标准化组织o s o ) 的定义，”空气污染”通常是指由于人类活动和自然过 程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此 而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境”。大气污染可以使某个或多个 环境要素发生变化，使生态环境受到冲击或失去平衡，环境系统的结构和功能 发生变化。在迄今为止的多次世界上重大污染事件，如马斯河谷烟雾事件、多 诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、四日市哮喘事件、博 帕尔农药厂泄漏事件和切尔诺贝利核电站事故等，均因为大气污染造成大量人 口的中毒与死亡。大气污染的形成，有自然原因和人为原因。一般来说，通过 自然环境所具有的物理、化学和生物作用过程( 自然净化作用) ，经过一定时问， 可以使天然源所造成的大气污染后得到相应的恢复。 大气污染不仅局限于局部地区，还是全球性的问题，因为污染物最终将散布 到整个大气层，如全球性的温室效应、酸雨和臭氧层空洞等大气环境污染问题1 2 j 。 因此，我们需要针对这种环境问题采取相应的措施来解决该问题。而其中一种 重要的措旆便是增强环境管理，目前，我国大部分城市已建成以市站为中心、 连接区站以及企业站的监测网，在该监测网中i 引，大量的大气污染数据存储于服 务器端的数据库中的，这样对于庞大的污染数据来说管理更加方便1 4 j ，也对环境 管理起到了极大的作用，同时，作为环境管理必不可缺的一个环节的环境影响 评价工作，也可以得到监测数据提供的服务。 1 2 环境影响评价的分类 环境影响评价是一个统称，它包括非常广泛的评价对象和评价内容，为研究 方便起见，通常将环境影响评价进行分类。环境影响评价可从不同的角度被分 成许多种类型，例如，从时间上可以分为环境影响回顾评价、环境影响现状评 价和环境影响预测评价；从空间上可分为单项工程环境质量评价、城市环境质 量评价、区域( 流域) 环境质量评价、全球环境质量评价；从环境要素上可以分为 大气环境质量评价、水环境质量评价、土壤环境质量评价、噪声环境质量评价 等；从评价内容上可以分为健康影响评价、经济影响评价、生态质量评价、风 险评价、美学景观评价等。随着环境质量评价工作的不断广泛深入开展，以及 环境质量评价学理论的进一步完善、充实和提高，相信今后环境质量评价还会 出现许多新的分类。 对环境影响评价分类进行研究，不仅具有理论意义，而且还有实践意义。在 环境质量评价工作中，对不同类型的评价，其评价重点、评价方法，对评价所 需资料的要求、评价精度、评价时效等均不相同。所以，在做某一项具体的评 价时，首先正确的确定评价类型是十分重要的，因此，在本文中，将研究的环 境影响评价类别确定为生态环境质量评价。 2 用v b ，m a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 1 3 生态环境质量评价的难点 实现地区生态环境优化调控与科学管理的关键，在于加强该地区生态环境质 量的定量研究，提出一套针对该地区切实可行的生态环境质量评价指标体系， 进行生态环境质量评价及生态环境承载力分析，为该地区社会经济可持续发展 提供科学的决策依据。当前生态环境质量评价尚处于探索阶段，定量分析的理 论和方法需要进一步发展和完善。如何在资料不完善的情况下，建立切实可行 的生态环境质量评价指标体系，评价标准等级和评价方法，这三点成为了完成 该地区生态环境影响评价的关键点。 在实际工作中，因为环评工作已开展多年，指标体系的建立往往可以通过借 鉴前人的工作经验来完成，而对于评价标准等级的判断需要以当地的实际情况 为基准，这种基准是由大量监测数据组成的，这些监测数据代表当地各类污染 物的浓度。如研究中所引用的数据便是某地区重点化工厂监测数据，当依据这 些数据进行判别分析时，更加接近当地的真实情况，这种方法与单纯的依据国 家评价标准进行判别相比，更加具体详实。 在生态环境影响评价中，评价方法有很多，例如判别分析，主成分分析，：模j 糊综合判断等等方法，由于方法众多，深入理解并达到灵活运用的程度需要一 定阶段的学习与积垫。若依靠单纯的手工计算，则易出现偏差，这样会对环评 的结果产生直接的影响【5 】。 可以看出，在可借鉴的指标体系建立完善的情况下，难点在于以下两点： 是判别基准数据的确定，二是判别方法的准确应用。 - 1 4 本研究目的及意义 本研究的重点便是针对生态质量评价的难点，通过软件开发的方式，让生态 质量评价变得简单、准确、易行。 表1 - 1 为监测部门存储在数据库中的数据，单位为m o l l ，该监测数据表示 该地区某重点化工厂附近的多年收集数据基准信息。在该表中列出了该污染混 合物的分类，为1 类与2 类，这种分类是作为评价的标准中的类比标准使用的， 作为多年收集的监测数据，用其作为基准进行评价，会更加贴近本地的具体情 况。 3 用v b ，m a t l a b ，s 0 1s e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 表l - i 存储于监测站数据库中的大气污染数据表 t a b l el 一1a t m o s p h e r ep o l l u t a n td a t at a b l es t o r e di n t h es u p e r v i s i n gs t a t i o n 气体氯硫化二氧化碳4环氧氯丙烷环己烷污染分 氢硫类 、1 0 0 5 60 0 8 40 0 3 10 0 3 8 0 0 0 8 10 0 2 21 20 0 4 00 0 5 50 1 0 00 1 1 00 0 2 2 00 0 0 7 3 1 30 0 5 00 0 7 40 0 4 10 0 4 80 0 0 7 10 0 2 01 40 0 4 50 0 5 00 1 1 00 1 0 00 0 2 5 0 0 0 0 6 31 50 0 3 80 1 3 00 0 7 9o 1 7 00 0 5 80 0 4 3 2 60 0 3 00 1 1 00 0 7 0o 1 6 00 0 5 0 00 0 4 6 2 70 0 3 40 0 9 50 0 5 80 1 6 00 2 0 00 0 2 9 1 80 0 3 0o 0 9 00 0 6 80 1 8 00 2 2 00 0 3 91 90 0 8 40 0 6 60 0 2 90 3 2 0o 0 1 2o 0 4 l2 l o0 0 8 50 0 7 6o 0 1 90 3 0 00 0 1 00 0 4 02 1 10 0 6 40 0 7 20 0 2 00 2 5 00 0 2 80 0 3 82 1 20 0 5 40 0 6 5 0 0 2 20 2 8 00 0 2 10 0 4 02 1 30 0 4 80 0 8 9 0 0 6 20 2 6 00 0 3 80 0 3 62 1 40 0 4 5o 0 9 20 0 7 20 2 0 0 0 0 3 50 0 3 22 1 50 0 6 90 0 8 70 0 2 70 0 5 0 0 0 8 90 0 2 11 当有了监测数据作为基准，然后再进行该地区生态质量评价时，需要根据表 1 - 1 数据的基准，对根据该地区收集来的表1 2 中的数据进行类别的判断。 在这里面，选择生态质量评价方法中的判别分析方法来完成该地区的生态质 量评价。判别分析简单地说就是在现有已知类别的样本数据中测出一个判别函 数来【卯，以后再有未知类别的数据进入，就利用建立的函数判别类别。判别分析 在生物学、医学、地质学、石油、气象等领域得到较为广泛的应用。例如地质 人员需要根据化学成分等来判别采到的矿石属于哪一种矿，气象工作者需要根 据采集到的数据判断近日的天气是晴、是阴还是雨。环境判别分析是环境数学 模型应用中的一个重要的分支，主要是研究数据的判别的应用的，近年来，在 环境应用领域有重大的作用，在环境工作中，需要考虑更多的是污染物的类别 判断，该类污染物所属类别的判断。 4 用v b ，g a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 表卜2 待判别分析的数据 t a b l e1 2d a t aw a i t i n gf o rc l a s s i f y i n ga n a l y s i s 气体氯硫化氢二氧化碳4环氧氯丙烷环己烷污染分 硫类 样品1 0 0 5 20 0 8 4o 0 2 l0 0 3 70 0 0 7 10 0 2 2 样品2 0 0 4 10 0 5 5o 1 1 00 1 l o0 0 2 1 00 0 0 7 3 样品3 0 0 3 0o 1 1 20 0 7 20 1 6 00 0 0 5 60 0 2 l 样品4 0 0 7 40 0 8 30 1 0 50 1 9 00 0 2 01 0 0 0 可以看出，在本文的实例中，在进行该地区生态质量评价时，评价标准选定 的是表1 - 1 中的环境监测数据，以它为基准，而评价方法选择的是判别分析方法。 本文便是针对这些进行软件开发。该软件的名称为大气污染物判别分析系统， 所选择的开发工具如下，数据库为s q l s e r v e r 2 0 0 0 ，开发工具为v m u a l b a s i c 6 0 ， 数据计算引擎为m 矾l a b 7 0 。 之所以开发这个软件，是因为在实际工作中，采集的环境监测数据均存储于 环境监测部门的数据库中，环评人员需要调研才能筛选获取，然后再手工输入 到单机版计算软件中，运用函数方可计算出来。当数据量庞大时，手工输入显 得极为不便，往往需耗费2 3 天时间进行输入与核对。这里面能否将这2 - 3 天的 工作时间缩至最短，提高生态影响评价工作效率，是本研究的问题的关键。因 此，在这里提出尽快的将数据计算出来是问题的关键。当将v i s u a l b a s i c ，s o l s e r v e r 2 0 0 0 ，m a t l a b 三个开发工具结合使用时，开发出的大气污染物的判别分析 系统软件是缩短计算时间的关键，它可以直接将环境监测部门的数据库中的数 据直接调用来使用m a t l a b 进行判别分析计算。这样便可以既减少了数据调研 记录的工作量，又减少了手工输入大量数据时引起的错误。 选用v b 、s o ls e r v e r 2 0 0 0 、m 加r 】蛆作为开发工具是因为：v i s u a l b a s i c 开 发工具是目前使用极为广泛的可视化编程工具，对于w i n d o w s 系统上的各种应 用程序来说非常方便，它的语言功能非常强大，提供了强大的工具来简化 w i n d o w s 应用程序的开发。虽然v c + + 的m f c 类库支持多线程的应用程序开发， 但考虑到开发过于复杂【q ，因此选取v b 作为本软件的开发工具。 在本研究中，使用s q l s e r v e r 2 0 0 0 数据库，是因为它是一种具有丰富开发环 境的高性能关系数据库，其运行速度快，能迅速响应系统要求，不仅提高了网 络用户的操作速度，还解决了网络用户在多台工作站并发操作时所遇到的数据 损坏和坏死现象，实现了系统结构的优化，使系统查询效率更高。本研究中选 用的这种c l i e n t s e r v e r 体系结构进行开发，是因为传统的应用结构，正在 5 用v b ，i h a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 被a 皿娜日e r 的体系结构所取代，越来越多的客户通过网络与中心服务 器发生联系，i n t e r n e t i n t r a n e t 结构的兴起，使得大量的流量涌向网络的主干，对 主干的要求进一步提高 7 1 ，而服务器端放置的是数据库。 m a t l a b 是一种可以进行判别分析计算的计算软件，它的算法库是经过商 业检验的，应用m a t l a b 作为计算引擎可以保证计算的准确性。可以将它放置在 服务器端进行计算，因此选择它来进行计算。 因此利用上述3 个软件进行混合编程及分布式计算，将大大方便了环境判 别分析计算的应用，有很高的实用价值。 第二章大气污染物的判别分析系统的数据库设计 2 1 大气污染物判别分析系统的研究方法及技术路线 在这个生态影响评价的例子中，选择的评价方法是判别分析方法，它实际 上是环境方法学中的一种数值模拟计算方法，这种利用数值模型对实际问题 进行模拟计算的方法以其有效性i s l 、灵活性和相对廉价性逐渐成为环境研究领 域中的一种重要方法，对于环境影响评价以及监测工作均起到很重要的作用1 9 l ， 并越来越受到重视和广泛应用。可以进行污染样品类别判别分析的计算机软 件主要有m a t l a b ，s p s s ，d p s 等，所有这些软件均是作为单机版的计算软件 出现的，在使用时需要大量的数据参数输入命令才能计算，考虑到远程调用 数据库中的实验数据并进行分布式判别分类计算时，便无法进行。针对上述 问题；本文应用s q ls e r v e r 数据库对计算数据进行管理，这就需要进行该数 据库提供丰富的原始数据信息。应用v i s u a lb a s i c 进行可视化界面的编程并使 用其中的a d o 控件对数据库中的数据进行远程调用，应用m a t l a b 作为计算 引擎进行计算以保证计算的准确性，这种方式既增强了计算可视化应用程度， 并且可以对数据库进行远端调用，还可以保证计算的准确性利用上述3 个 软件进行混合编程及分布式计算，在得到了准确结果的同时，弥补了单机版 计算软件在企业分布式系统中应用的不足。 具体来说，主要研究内容有： 第一：制定大气污染收集数据的数据库存储结构 第二：开发判别分析系统程序：利用a d o 控件，使用标准函数和结构化 查询语g ( s o l ) 对数据库进行操作，编制简洁明了的界面对数据库的数据进行 管理。在环境污染监测中，当进行污染类别判别分析时，重要的污染物检测数 据存储于远端的计算机中的s o ls e r v e f 2 咖数据库中。客户端的程序需要与它 连接并将检测数据导入到v i s u a l b a s i c 的m s f l e x g r i d 控件中，然后再将判别分类 结果返回。其中连接数据库用到了v i s u a l b a s i c 中的a d o 控件技术，它是分布式 6 用v b ，m a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 c s 架构应用的重要关键点，将服务器端设置为数据库端，客户端通过a d o 便 可以方便快捷的将数据获取并显示出来，而v i s u a l b a s i c 与m a t l a b 连接用到了 o l ed b 技术，该技术应用了o l e d b 混合编程技术，可以将服务器端设置为 m a t l a b 程序，通过o l e d b 便可以连接调用，更加方便快捷有效，该编程流 程如图2 - 1 所示。 图2 - 1 开发流程图 f i g2 - 1d e v e l o p m e n tf l o wc h a r t 基于上述条件，得出了大气污染物的判别分析计算结果。这种利用数据库来 进行数据采集的，用m a t l a b 内部算法进行计算，这种方法是一种数据采集与分 析方法1 1 0 l ，它是一重要的计算机分支【l l l ，已在计算机的企业级应用中广泛被采 纳。 2 2 存储大气污染物数据的s o ls e r v e r 数据库 2 2 1s o ls e r v e r 2 0 0 0 数据库简介 s q l s e r v i r2 0 0 0 充分地吸取了s q l s e r ：v l 弧7 0 的成功经验，并结合最新 的计算机成果，很好地考虑了数据库应用背景的变化。新的s q ls e r v e r2 0 0 0 定位于i n t e m e t 背景下的数据库应用，它为用户的w e b 应用提供了一款完善的数 据管理和数据分析解决方案。同时s q ls e r v e r 2 0 0 0 还是w i n d o w sd n a ( d i s t r i b u t e di n t e m e ta r c h i t r x t u r e ) 架构的一个核心组件。它极大地缩短了用户 开发电子商务、数据仓库应用的时间。s q ls e r v e r2 0 0 0 还提供对 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 扩展标示语言支持1 和h r r p 的全方位支持【1 e l 。 s q ls e r v e r2 0 0 0 扩展了已有o l t p 分析技术，发布了先进的应用于w e b 数据分析的数据发掘工具和算法。同时s q l s e r ：v e r2 0 0 0 提供了对错误的自动 恢复和提前预测的高可靠性和可伸缩性。s o ls e r v e r2 0 0 0 对性能的考虑更加 突出，确实是一款性能卓异的产品。 同时s o l s e r v e r2 0 0 0 还能部分利用在w i n d o w s2 o 中引入的新技术，充 分发挥w i n d o w s2 0 0 0 的技术优势。其中联合数据库服务：器( f e d e r a t e dd a t a b a s e s e r v e r s ) 可以支持最大型的w e b 站点和企业数据处理系统的数据存储要求 s q ls e r v e r2 0 0 0 支持分布式分区视图增强，使在多台服务器间对表进行水平分 割。还可以从一台数据库服务器扩大到一组数据库服务器，使服务器相互合作， 提供与数据库服务器群集相同的性能级别。由此成为大规模联机事务处理 ( o l t p ) 、数据仓库和电子商务应用程序的优秀数据库平台。并可以通过本机的 7 用v b ，g a t l a b ，s q is e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 o d b c 连接到它【廿l ，它具有全面的数据完整性保护，在低造价平台上突出性能， 一流的管理工具等特点【1 4 l 。运行s e r v i c e m a n a g c 包含在s q l s e r v e r 2 0 0 0 程序包 中1 将其设置为开机运行模式【堋。 2 2 2 存储大气污染数据时需要使用的s o ls e r v e r2 0 0 0 的工具 s o ls e r v e r2 0 0 0 包含了一系列的管理开发工具，使其安装调用管理及使用 都十分便捷。 2 1 2 1 企业管理器 企业管理器( e n l e r 叫m a n a g e r ) 是s q ls e r v e r 中最重要的管理工具。在使用 s o l s e r v e r 。的过程中大部分的时间都是和它打交道。通过企业管理器可以管理 所有的数据库系统工作和服务器工作，也可以调用其它的管理开发工具。 2 1 2 2 服务管理器 服务管理器( s e r v i c em a n a g e r ) 用于启动暂停或停止数据库服务器( s o l s e r v e r ) ，服务器代( s q l s c r v c ra g e n t ) ，微软分布式事务协调器( m s d t c m i c r o s o f td i s t r i b u t e dt r a n s a c t i o nc o o r d i n a t o r ) 。它是作为服务器端开启的工具， 无论是c s 架构还是b s 架构，服务器端的数据库均需要它的开启使用【1 6 1 。一 般在企业的应用中，集中使用的是三层架构，即客户端、中间层、服务器端的 应用i 切。 2 1 2 3 查询分析器 查询分析t 器( o e c r y a n a l y z e r ) 用于执行s o l 命令等s o l 脚本( s o l s c r i p t s ) 。 程序以查询分析或处理数据库中的数据。这是一个非常实用的工具，对掌握s o l 语言，理解s o l s e r v e r 的工作有很大帮助。使用查询分析器的熟练程度是衡量 一个s o l s e r v e r 用户水平的标准l 堋。 2 1 2 4 事件探查器 事件探查器( f r o m e o 是一个图形化的管理工具，用于监督记录和检查s o l s e r v e r 数据库的使用情况。对系统管理员来说它是一个监视用户活动的”间谍” 2 1 2 5 客户端网络实用工具 客户端网络实用工具( c l i e n tn e t w o r ku t i l i t y ) 用于配置客户端的连接，测定网 络库的版本信息以及设定本地数据库的相关选项 2 1 2 6 输入输出数据 输入输出数据( t m p o na n de x p o r td a t a ) 采用d t si m p o r t e x p o r t 向导来完成。 此向导包含了所有的数据转换服务工具( d t sd a t a t r a n s f o r m a t i o ns e r v i c e s ) ，提供 了在o l ed b 数据源之间复制数据的最简捷的方法。 2 1 2 7 在i i s 中配置s o l x m l 支持c o n f i g u r es q l x m l s u p p o r t 在i l s 中配置s q lx m l 支持( c o n f i g u r es q lx m ls u p p o r ti ni i s ) ，璐是 8 用v b ，m a t l a b 。s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 i n t e r a c ti n f o r m a t i o ns e r v i c e s 的缩写即因特网信息服务，此工具可以在运行n s 的计算机上定义注册虚拟目录并在虚拟目录和s q ls e r v e r 实例之间创建关联 i 搠。 2 3 创建大气污染物的数据库 2 3 一数据库的类型 图2 2 系统数据库及用户数据厍 f i g2 - 2s y s t e md a t a b a s ea n du s e rd a t a b a s e 每个s q l 服务器都有两种类型的数据库：系统数据库( s y s t e md a t a b a s e ) 和用户数据库( u s e rd a t a b a s e ) ( 如图2 2 所示) 。系统数据库一般用于存储s q l s e r v e r 的系统信息，s q ls e r v e r 用系统数据库来操作和管理系统。用户数 据库是用户所创建的数据库。 2 3 2 如何访问存储大气污染物的s o ls e r v e r 数据库 可以使用多种方式去访问s o ls e r v e r 的服务对象：可以指定对象的全名 ( 完全限定名) ，也可以指定对象的省略名( 部分限定名) 。 完全限定名：s o ls e v e r 对象完整的名字包含四个标识符一一服务器名、 数据库名、所有者名和数据库对象名，顺序如下：服务器名、数据库名、所有 者名、数据库对象名( s e r v e r d a t a b a s e o w n e r o b j e d ) 包含全部这四部分的对象名叫 做全名。s o ls e r v e r 中建立的每个数据库对象都必须有一个唯一的全名。例 如，只要属于不同的所有者，在一个数据库中可以有两个相同的对象名。而同 一表或视图中的列表名也必须是唯一的。 2 3 3 存储大气污染物的系统表 系统表存储有关系统和数据库中对象的信息，这些信息称为元数据 ( m e t a d a t a ) 。元数据指的是有关数据的信息。每个数据库都包含一组存储有关这 个特定数据库元数据的系统表。这组系统表就是该数据库的目录。系统目录只 能在m a s l r 数据库中找到。它是一组存储有关整个系统和其它数据库元数据的 系统表系统表都以“s y s ”前缀开头，表2 - 1 给出了几个常用的系统表。 9 用v b ，m a t l a b ，s q is e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 表2 - 1 系统表 t a b l e2 - ls y s t e mt a b l e 系统表数据库功能 s y s l o g i n s m a s t e r每个连接到s q l 服务器的 登录帐号，都有相应的一 行 s y s m e s s a g e s m f l s t e r每个s q l 服务器返回的警 告或系统错误，都有相 应的一行 s y s d a t a b a s e s m a s t e rs q l 服务器中每个数据 库，都有相应的一行 s y s u s e r s全部每个w i n 2 0 0 0 用户、 w i n 2 0 0 0 工作组、s q l 服 务器用户和s q l 服务器角 色，都有相应的一行 s y s o b j e c t s 全部数据库中的每个对象， 都有相应的一行 2 3 4 管理大气污染物的数据库文件 在使用数据库的过程中接触最多的就是数据库中的表。表是数据存储的地 方，是数据库中最重要的部分，管理好表也就管理好了数据库。创建一个数据 库时，要建立数据存储结构。这一结构至少包括一个装载数据库对象的数据文 件和一个事务日志文件。在创建数据库之前，要了解s q l s e r v e r 存储数据的 结构以及事务日志的作用。 2 3 5 大气污染物的数据库结构的介绍 当创建了数据库时，就建立了数据存储的结构。这个结构包含至少一个数据 文件和一个事务记录文件，重要的是要理解数据是如何存储的 2 0 1 。 用v b ，g a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 图2 - 3 数据存储 f i g2 - 3d a t as t o r e 创建了一个数据库时，了解s o ls e r v e r 怎么存储数据是很重要的。这样 就能计算和指定要为这个数据库分配的磁盘空间。 所有的数据库都有一个主数据文件( m d f ) 和一到多个的事务日志文件 ( i d f ) 。 一个数据库也有可能拥有丛数据文件( n d f ) 。这些物理上的文件有操作 系统文件名也有s o l 语言中所使用的逻辑文件名。数据库文件和记录文 件默认的存储位置是c ：w r o g r a mf i l c s 城t i c m s o f ls q l s c r v e 州s s q l 、d a t a 目录下。 当创建一个数据库时，包含系统表在内的m o d e l 数据库的一个拷贝就被 复制到这个数据库。 数据库存储在若干称为页的以此为8 k 字节为单位的连续磁盘空间块中 行不能跨页。因而单个行的最大数据量为8 0 6 0 字节。 表和索引存在盘区中。一个盘区8 个连续的页，或者6 4 k 字节。因此一 个数据库每1 兆字节中有1 6 个盘区。小一点的表可与其它数据库的对 象分享盘区。 事务日志文件保存所有当系统出错时要恢复数据库所需的信息。而对于 事务日志文件来说，注意它的工作流程。 图2 - 4 事务日志工作原理 f i 9 2 “lt r a n s a c t i o nl o gw o r kp r i n c i p l e ( 1 ) 一个对数据的修改被应用程序传送过来。 ( 2 ) 当修改执行时，受影响的数据页从磁盘下到内存( 也称缓冲区) 。假设这些 用v b ，m a t l a b ，s 0 1s e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 数据页，由于以前的查询已在数据缓冲区，就不需要这一步。b e g i n t r a n s a c t i o n 标记有相对应的c o m m i tt r a n s a c i i o n 标记时，则认为 该事务完成了。出现检查点时，数据页就被写到磁盘。 2 3 6 创建新的大气污染物的数据库 若要创建数据库，必须先确定数据库的名称、所有者( 创建数据库的用户) 、 大小，以及用于存储该数据库的文件和文件组。在创建数据库之前，请考虑如 下事项： 创建数据库的权限默认授予s y s a d m i n 和d b c r e a t o r 固定服务器角色的成 员，但是 它仍可以授予其他用户。 创建数据库的用户将成为该数据库的所有者。 在一个服务器上，最多可以创建3 2 , 7 6 7 个数据库。 数据库名称必须遵循标识符规则。 有三种文件类型可用于存储数据库： 1 主文件 这些文件包含数据库的启动信息。主文件还用于存储数据。每个数据库都包含 一个主文件 2 次要文件 这些文件含有不能置于主要数据文件中的所有数据。如果主文件足够大，能够 容纳数据库中的所有数据，则该数据库不需要次要数据文件。有些数据库可能 非常大，因此需要多个次要数据文件，或可能在各自的磁盘驱动器上使用次要 文件，以便在多个磁盘上存储数据。 3 事务日志 这些文件包含用于恢复数据库的日志信息每个数据库必须至少有一个事务 日志文件( 但是可以有多个) 。日志文件最小为5 1 2k b 。 s q ls e r v e r2 0 0 0 数据和事务日志文件不能放在压缩文件系统或远程网络驱动器 上( 如共享的网络目录) 。创建数据库之后，构成该数据库的所有文件都将用零 填充，以重写磁盘上以前的删除文件所遗留的现有数据。虽然这意味着创建文 件所需的时间更长，但在完成此操作之后，在正常的数据库操作过程中，当数 据第一次写入到文件中时，操作系统将无须再用零填充这些文件。这提高了日 常操作的性能。建议指定文件的最大允许增长的大小。这样做可以防止文件在 添加数据时无限制增大，以至用尽整个磁盘空间。若要指定文件的最大大小， 请在使用s o ls e r v e r 企业管理器内的”属性”对话框创建数据库时，使用 c r e a t ed a t a b a s e 语句的m a x s z e 参数或者”将文件增长限制为( m b ) ” 用v b ，n a t l a b ，s q ls e r v e r 实现大气污染监测数据的判别分析 选项。 有关s q ls e r v e r 中每个数据库的信息存储在m a s t e r 数据库中的 s y s d a t a b a s e 系统表中。因此使用s q l 语句时，一定会用到m a s t e r 数据库来创 建一个数据库中的选项与设置也一同创建一个