环境信息系统基础(最全)课件

1、环境信息系统基础(最全)课件第一章第一章 信息系统概论信息系统概论 复习？复习？课程常见专业英文缩写课程常见专业英文缩写EIS环境信息系统 Environmental Information System MIS管理信息系统 Management Information System GIS地理信息系统Geographic Information System EMIS环境管理信息系统 Environmental Management Information SystemEGIS环境地理信息系统 Environmental Geographic Information System回顾回顾第二

2、章第二章 环境信息系统基础环境信息系统基础 l预习？l教学目的、要求 l1.掌握环境信息、环境信息系统的概念；l2.了解我国环境信息、环境信息系统工作的发展状况和存在的问题；l3.把握我国环境信息系统的总体规划及发展方向；l4.了解国外环境信息系统的发展状况。知识框架知识框架地理信息系统地理信息系统数据库基础数据库基础环境管理信息系统环境管理信息系统GPS、RS基本概念基本概念环境地理信息系统环境地理信息系统EIS主要内容主要内容l环境信息系统概论l国外的环境信息系统l我国的环境信息系统l环境信息学的产生背景l环境信息学的研究内容1 环境信息系统概论环境信息系统概论l环境信息l环境信息：就是通

3、过加工的、能够用于环境保护工作的数据和符号，它反映了环境系统各个环节的时间、空间和状态特征。 1 环境信息系统概论环境信息系统概论l环境信息的基本特征环境信息的基本特征 l1）环境信息是对环境现象的反馈；l2）环境信息的综合多样性；l3）环境信息的区域性和整体性。l4）环境信息的连续性和动态性；l5）环境信息的随机性l6）环境信息的相关性和综合性1 环境信息系统概论环境信息系统概论l环境信息的分类环境信息的分类 l1）数值型信息l2）空间信息l l3）多媒体信息水 空气 景观 土壤 噪音 废弃物辐射 化学物 食品 健康 环境信息利用数据库、模型、专家系统、图象处理与可视化等工具处理环境信息，得

4、到有价值的决策支持信息公众、行政部门、 政策与工业部门改善环境的相对措施环境压力人与环境环境信息的作用环境信息的作用 环境信息贯穿整个环境科学与工程领域，无论科研，还是环境管理决策，离开环境信息的支持，都将寸步难行。l环境管理的依据l排污收费l城市定量考核lEIA(环境影响评价)等等l环境决策的依据l环境功能区划与规划l重大环境政策的制定等等l环境工程设计与验收的依据l环境科学研究的基础1 环境信息系统概论环境信息系统概论l环境信息的采集与处理环境信息的采集与处理 l环境质量监测数据的采集l污染源数据的采集l1.采集方法l1）原始记录收集法l2）台帐收集法l3）快报收集法l4）年报收集法l2.

5、污染源数据收集中存在的主要问题 l1）数据来自多方面，信息不一致l2）投入大，收效低，信息冗余度大l3）信息开发能力弱l4）信息准确度得不到监控l5）功能单一，综合能力差自动在线采集，网络传输1 环境信息系统概论环境信息系统概论l环境信息的采集与处理环境信息的采集与处理l环境信息处理环境信息处理l1.原始记录表格的审核l2.数据归类时的检验l3.数据整编l4.数据分析和归纳1 环境信息系统概论环境信息系统概论l环境信息系统的概念环境信息系统的概念 l1.定义l环境信息系统到现在还没有一个公认的定义l本书中，对各种各样的环境信息及其相关信息加以系统化和科学化的信息系统都为环境信息系统。l环境信息

6、系统是以环境空间数据数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对环境相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法适时提供多种空间和动态的环境信息并应用和传播环境信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。1 环境信息系统概论环境信息系统概论l环境信息系统的概念环境信息系统的概念 l2.功能 l基本作用是为信息使用者提供环境信息的录入、修改、添加、删除、处理、传输、维护等数据管理功能，并提供查询、公布等多种途径的信息访问功能。l1）促进信息资源的有效利用l2）实现国内、国际环境信息交l3）给政策制定提供依据1 环境信息系统概论环境信息系统概论l3.分类分类1）按照不同的功能

7、分l环境资源信息系统；环境监测与信息采集系统；环境信息处理系统；环境业务信息系统、环境政务管理系统等2）从地域范围来看，又可分为：l全球环境信息系统；国家环境信息系统；区域环境信息系统等。3）从具体的应用行业来看，还可分为：l大气环境信息系统；水污染环境信息系统；固体废弃物监测信息系统；噪声污染信息系统；资源信息系统；生态信息系统；农业信息系统等。 1 环境信息系统概论环境信息系统概论l环境信息系统的特征环境信息系统的特征 l1.分布性l1）从与环境机构设置相适应的角度来考虑，环境信息系统一般是分级建立的，即不同环境管理部门有适合于自身工作需要的环境信息系统。l2）从环境信息系统的功能来看，它

8、涉及许多不同的领域和专业，因此相应的环境信息系统也应当是多种多样的。l环境信息的获取途径非常广泛、设计面大、内容丰富，这也决定了环境信息系统是一个分布式、开放式的系统。l2.集成性l一个功能完善的环境信息系统要求具有集成性的特点。这是节省资源、避免重复设计，减少各级环境信息管理机构之间信息沟通障碍的要求。2 国外的环境信息系统国外的环境信息系统 美国的环境信息系统美国的环境信息系统 lAIRS： 大气监测信息检索系统lEPA的数据仓库lERNS：紧急响应通知系统l跨国环境信息系统l欧盟环境信息系统l联合国环境规划署的环境信息系统 3 我国的环境信息系统我国的环境信息系统 l我国环境信息系统的结

9、构和功能 中央级环境信息系统中央级环境信息系统省级环境信息系统省级环境信息系统地方级环境信息系统地方级环境信息系统中央各部门环境管理机中央各部门环境管理机构构省市各部门环境管理机省市各部门环境管理机构构地市各部门环境管理机地市各部门环境管理机构构环境要素环境要素污染源污染源 区、县、乡管理机构区、县、乡管理机构指令传递指令传递 信息传递信息传递 3 我国的环境信息系统我国的环境信息系统l我国环境信息系统的发展历史 l（一）从七五计划开始，开始环境信息标准化l（二）利用世界银行贷款-B-I项目，省级环境息系统建设（27），我国第一个省级环境信息系统：江苏环境信息系统。l（三）中日合作，城市级环境

10、信息系统建设（100）实用、易用、通用l（四）环境管理广域网建设l我国的环境信息系统分为：l1.环境和资源信息系统l2.国家环保局各司、处的管理软件l3.地方环境管理信息系统l4.环保局办公自动化系统3 我国的环境信息系统我国的环境信息系统l我国环境信息系统的发展现状 l（一）当前的环境信息系统建设状况 目前，全国环境保护系统初步形成了以国控网络监测站为骨干的环境地面监测网络体系，可以对水，大气，噪声和生态环境进行监测。 基于GIS技术建立的环境信息系统。l（二）我国环境信息系统现存的问题l1.环境信息获取技术手段有待发展l2.环境信息并未得到有效利用l3.环境信息并未实现共享l4.环境信息标

11、准化急需加快建设l5.地理信息系统的应用有待进一步深化3 我国的环境信息系统我国的环境信息系统l我国环境信息系统的发展目标 l（一）确定环境信息系统建设目标的原则l1.针对性l 2.阶段性 l3.实用性 l4.有效性 l5.预见性l（二）系统建设总体目标国家环境信息化九五计划和2010年远景目标纲要根据我国环境管理所采用的分层管理体制，确定我国环境信息系统建设分为国家级，省级（27个），城市级，区县级四级系统。 每级包括数据采集、存储、分析、挖掘、传输、空间数据表现和数据输出几个部分。l（三）系统建设初期目标1、信息管理的规范化2、计算机系统及通信网络建设3、基础数据管理系统开发4、通用管理子

12、系统的开发5、信息管理由手工向计算机管理系统转化，使新开发的信息系统投入使用。l（四）系统建设的中远期目标1、开发决策支持系统2、开发为环境管理服务的地理信息系统，运用遥感技术，为管理者的规划、决策提供全面、快捷、直观的信息3、开发环境信息应用处理软件包，进行环境信息资源的深度利用4、提高信息采集的手段，进行大气、水环境质量的自动连续监测，提高信息的实时性5、计算机网络的扩展与完善3 我国的环境信息系统我国的环境信息系统l我国环境信息系统的发展方向 l（一）发展方向l1.加强环境信息系统标准规范的建设l2.从数据管理向决策分析发展l3.提供宏观环境问题研究的手段l4.发展信息种类，拓宽信息服务

13、领域l（二）环境信息系统新技术l1.现代化环境监测技术l2.环境信息处理新技术l3.环境信息传播新技术3 我国的环境信息系统我国的环境信息系统l环境信息系统的发展趋势lEGIS-环境地理信息系统将全面融合EMIS-企业管理信息系统 lEIS-主管信息系统将进一步专业化l网络化、组件化EISlEIS将成为全球数字化的主要组成部分4 环境信息学环境信息学l环境信息学的产生背景可持续发展战略的要求 l（一）传统的发展模式引发了很多环境问题l环境污染、水资源紧缺、能源危机、沙漠化、热带雨林的减少与全球气候变化，都是全球人口增长与消费加剧的结果。l随着世界人口的飞速增长与消费的加剧，全球的社会发展与环境

14、状况变得危机四伏。l（二）可持续发展战略l1992年联合国环境与发展大会提出可持续发展战略，这就意味着现代人的生活与消费不能危及后代的生活水准。循环经济、节约型社会l（三）环境信息学是可持续发展战略的必然要求l可持续发展是一个非常重要的概念，但操作起来非常困难，很难具体实施。l在可持续发展决策与实施过程中，信息将是改变态度，做决定性行动的重要依据。4 环境信息学环境信息学l环境信息学的产生背景环境信息学的产生背景环境保护工作的需要环境保护工作的需要 l（一）无论是环境保护工作，还是环境管理，以及环境科学研究都是建立在对广泛且可靠的环境信息的有效利用基础之上的。l（二）提高环境信息的质量与可靠性

15、，以及环境信息的收集与有效处理技术是环境管理、规划与决策等的基础。l（三）近年来，一门被称作环境信息学的应用信息学分支逐渐发展起来。环境信息学所涉及的研究范畴包括综合的环境信息的收集、存储、加工处理与可视化技术等。4 环境信息学环境信息学l环境信息学的产生背景计算机技术发展及其向环境科学与工程领域不断渗透的必然l随着计算机、互联网技术的飞速发展，计算机不断向各种应用领域渗透，并与各应用领域交叉渗透，逐渐在各领域形成交叉学科：信息学，即计算机应用学科，包括：l1.环境领域的环境信息学（Environmental Informatics 或 Enviromatics）l2.水信息学（Hydroin

16、formatics）l3.认知领域的认知信息学（Cognitive Informatics）l4.能源领域的能源信息学（Energy Informatics）l5.生物信息学(Bioinformatics）4 环境信息学环境信息学l环境信息学的产生背景信息技术在环境科学中的应用，孕育了环境信息学l1.应用信息学（或称应用计算机科学）作为信息与知识处理的方法学基础，不仅提供了大量优秀的信息处理技术与工具，同时应用于复杂而多面的环境领域，在方法学方面得到进一步拓展；由此，形成一门新兴学科：环境信息学。l2.到目前为止，环境信息学仍缺乏系统的理论基础。它不仅涉及计算机应用科学，同时还包括环境科学所涉

17、及各交叉学科，诸如地理学、生物科学、环境工程学、经济学、法学、测量技术、管理科学等。4 环境信息学环境信息学l环境信息学的形成环境信息学的形成 l1.环境信息学自是从80年代中后期逐渐发展成熟起来的；l2. 目前，环境信息学已成为应用信息学中的完整组成部分。它通过整合环境数据库系统、地理信息系统、环境模型模拟技术、计算机制图、用户界面、神经元网络、知识处理与系统集成等研究领域，为在环境保护应用领域，应用计算机提供方法上支持与帮助。 5 环境信息学的研究内容环境信息学的研究内容 l环境信息学是一崭新的计算机科学应用研究与技术领域，它包括如下计算机科学在处理环境信息与解决环境问题过程中的各个过程：

18、数据库管理系统、模型与模拟软件、基于知识的系统与专家系统、计算机制图与环境信息可视化、用户界面与人体工程学、人工神经元网络，以及网络集成规范等。 5 环境信息学的研究内容环境信息学的研究内容l一、环境信息获取一、环境信息获取l二、环境信息存储（数据库）l三、环境空间信息存储与管理5 环境信息学的研究内容环境信息学的研究内容l环境信息处理 l环境评价l环境模拟l环境规划l环境信息可视化l（一）环境信息加工处理：利用利用EXCEL规划求解功能进规划求解功能进行参数估值行参数估值l使用 Excel电子表格，对于因变量 y 相应于自变量 X（可以是包含多个元素的向量）的试验或观测数据，由经验给定参数的初值开始，计算计算值与观测值之间的误差，用最优化方法进行参数估值，使该参数取值