環(huán)境保護與污染源管理探析范文

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《測繪雜志》2016年第4期

摘要：

環(huán)境保護是當前社會關(guān)注的熱點問題，本文探討了地理信息技術(shù)在環(huán)境保護和污染源管理中具有的優(yōu)勢和特點，設(shè)計并實現(xiàn)了環(huán)境保護與污染管理綜合信息系統(tǒng)，利用地理信息技術(shù)為環(huán)境保護與污染管理工作提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：

地理信息；環(huán)境保護；污染管理

1引言

人口、資源和環(huán)境是當今人類社會所共同面臨的嚴峻問題。隨著全球性環(huán)境的日益惡化，人們已越來越認識到環(huán)境保護的重要性。中國地域遼闊，環(huán)境問題突出，面對我國環(huán)境污染和生態(tài)破壞的嚴峻形勢，環(huán)境保護工作任務(wù)艱巨。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，特別是地理信息技術(shù)的不斷成熟和進步，可以為環(huán)境保護提供強有力的技術(shù)支撐?；诘乩硇畔⒓夹g(shù)，可以方便地獲取、存儲、管理和顯示各種環(huán)境信息，對環(huán)境進行有效的監(jiān)測、模擬、分析和評價，從而為環(huán)境保護提供全面、及時、準確和客觀的信息服務(wù)和技術(shù)支持。本文結(jié)合基于地理信息搭建的環(huán)境保護與污染源管理綜合信息系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）進行論述，系統(tǒng)采用了先進的信息化手段，為服務(wù)型政府提供環(huán)境監(jiān)測、優(yōu)化、管理、污染源控制、治理、消滅，政策制定、檢驗、評估、修正等，并為進一步探究環(huán)境問題成因提供了支持。

2系統(tǒng)設(shè)計

2.1設(shè)計思想

在系統(tǒng)設(shè)計和建模過程中，采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計方法，遵守統(tǒng)一建模語言的標準規(guī)范，并滲透到設(shè)計、開發(fā)和實施環(huán)節(jié)，系統(tǒng)設(shè)計主要遵循以下設(shè)計思想：

（1）嚴格按工程化方法來進行組織和管理，做到結(jié)構(gòu)合理、功能完善。

（2）按任務(wù)、需求、功能和技術(shù)指標，對系統(tǒng)進行總體規(guī)劃和科學設(shè)計。

（3）嚴格制定數(shù)據(jù)標準和數(shù)據(jù)采集的技術(shù)規(guī)范，以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.2設(shè)計原則

在滿足環(huán)保管理工作需求的基礎(chǔ)上，充分利用地理信息、現(xiàn)代通信、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和在線監(jiān)測等技術(shù)，建設(shè)以地理信息數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測專題數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建一個松散耦合、可擴展的服務(wù)管理框架系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計主要遵循以下原則：

（1）實用性和可行性

在系統(tǒng)的建設(shè)中，要利用成熟的技術(shù)和工具，同時考慮應用系統(tǒng)對處理能力的需求，防止發(fā)生性能瓶頸。業(yè)務(wù)相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)的完整性、更新，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)精確的地理位置、更新等問題也應考慮在內(nèi)。實用性與可行性的思想貫穿了整個系統(tǒng)的設(shè)計過程。符合環(huán)保資源管理業(yè)務(wù)要求、操作簡便、提高效能、現(xiàn)勢性強是系統(tǒng)建設(shè)的根本目標，也是系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點。

（2）安全性和穩(wěn)定性

系統(tǒng)的應用性必須有高安全性，并對信息進行嚴格的權(quán)限管理。從技術(shù)角度，采用嚴格的安全與保密措施，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、保密性和數(shù)據(jù)的一致性。在保證用戶權(quán)限合法性的同時，保證數(shù)據(jù)的準確性，確保環(huán)保資源運行數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（3）標準化和規(guī)范化

地理信息數(shù)據(jù)、環(huán)保專題數(shù)據(jù)和系統(tǒng)設(shè)計都必須遵照國家規(guī)范標準和行業(yè)規(guī)范標準，設(shè)計標準信息分類編碼體系，規(guī)范系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及元數(shù)據(jù)，建立開放式、標準化數(shù)據(jù)格式等。選擇符合工業(yè)標準的軟、硬件，采用組件式、模塊化的設(shè)計思想和開發(fā)方法，對現(xiàn)有異構(gòu)數(shù)據(jù)源進行容錯處理，與在用的MicrosoftOffice、Adobe等軟件兼容，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

（4）先進性與前瞻性

信息技術(shù)發(fā)展非常快，硬件更新?lián)Q代迅速，性能價格比不斷躍升。系統(tǒng)建立還必須充分考慮技術(shù)的發(fā)展趨勢，如采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)、WebGIS應用、OpenGIS規(guī)范及空間數(shù)據(jù)互操作等問題。同時在硬件配置和系統(tǒng)設(shè)計中考慮系統(tǒng)升級，使系統(tǒng)具有較強的擴展能力，技術(shù)處于應用系統(tǒng)領(lǐng)先地位，確保系統(tǒng)能適應現(xiàn)代信息技術(shù)高速發(fā)展。

（5）系統(tǒng)性與易用性

環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間關(guān)系復雜，業(yè)務(wù)綜合分析和數(shù)據(jù)要素之間的相關(guān)性和互構(gòu)性，需要按照環(huán)境管理的要素科學劃分，保證系統(tǒng)在對象級別上具有較好的關(guān)聯(lián)性、整體性和一致性。在滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)和功能復雜性的基本要求的同時，盡量考慮用戶的使用與操作習慣，做到功能強大、操作簡單。

3系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）WebService技術(shù)

系統(tǒng)中不同應用系統(tǒng)如何集成，是整個環(huán)保信息化過程一個重點也是一個難點，系統(tǒng)采用Web服務(wù)（WebService）來整合業(yè)務(wù)。Web服務(wù)是使應用程序可以用與系統(tǒng)無關(guān)、與編程語言無關(guān)的方式進行相互通信的一項技術(shù)。Web服務(wù)是一個軟件接口，它描述了一組操作，可以在網(wǎng)絡(luò)上通過消息傳遞來訪問這組操作。符合OGC（開放地理空間信息聯(lián)盟OpenGISConsortium）標準的地理信息Web服務(wù)，同樣可以類似消息傳遞。基于Web服務(wù)的應用集成是松散耦合的、可復用的軟件模塊，目的是在Internet上不同操作系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)和編程語言間提供支持，方便應用的和實現(xiàn)。Web服務(wù)使用“發(fā)現(xiàn)”機制定位服務(wù)，以實現(xiàn)松散耦合，使用服務(wù)說明來定義如何使用服務(wù)，使用標準的傳送格式進行通訊，其技術(shù)架構(gòu)包括UDDI、WSDL、SOAP等。系統(tǒng)通過提供應用Web服務(wù)注冊、集成、發(fā)現(xiàn)機制，系統(tǒng)將采用基于面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），構(gòu)建基于Web服務(wù)的建模、裝配、動態(tài)更改管理及制定的基礎(chǔ)管理框架系統(tǒng)，提供一種可管理的、自我服務(wù)的模式。Web服務(wù)在業(yè)務(wù)集成上有如下特點：基于工業(yè)標準，減少在異構(gòu)環(huán)境對私有適配器和連接器的要求。松散的耦合，請求不必針對特定應用的API。異步執(zhí)行方式。在等待第一個響應的同時可以執(zhí)行第二個響應?？煽啃?。保證消息被投遞一次且僅有一次。安全性。必須支持鑒別、授權(quán)標準以保護被交換信息的完整性。

（2）XML技術(shù)

系統(tǒng)存在很多與外部系統(tǒng)/設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換以達到共享的目標，這種數(shù)據(jù)交換是無法通過簡單的HTML格式、ASCII字符或者數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無縫集成的。而XML則可以解決這一問題：XML(可擴展標識語言)是W3C為適應Internet的發(fā)展，解決上述技術(shù)難點而推出的新型Web語言，是ISO（國際標準化組織）所制訂的SGML的一個精簡集。它并不是類似于HTML的預定義的標識語言，而是用于定義其他標識語言的一種元語言。與HTML中有固定數(shù)量的標識不同，XML用于描述信息的標識可以自行建立，以強化特定專業(yè)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)。實現(xiàn)基于XML標準格式的分布式的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一訪問，產(chǎn)生XML格式的數(shù)據(jù)流，使之通過各類Web服務(wù)實現(xiàn)在內(nèi)部應用系統(tǒng)之間的傳輸，驅(qū)動成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)的具體應用。

4數(shù)據(jù)庫建設(shè)

數(shù)據(jù)庫建設(shè)的目標是：以污染源數(shù)據(jù)環(huán)境測點為核心，整合地理信息、屬性數(shù)據(jù)，通過具體應用需求，達到信息共享的目的。數(shù)據(jù)庫總體建設(shè)主要包括：空間數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫兩塊?？臻g數(shù)據(jù)庫以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，整合環(huán)保專題數(shù)據(jù)地理信息圖層，構(gòu)成環(huán)保地理信息的基礎(chǔ)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫以污染源、環(huán)境監(jiān)測點、建設(shè)項目為核心數(shù)據(jù)，擴展出在線監(jiān)測、監(jiān)控、視頻數(shù)據(jù)、手工監(jiān)測數(shù)據(jù)；監(jiān)察管理數(shù)據(jù)、排污數(shù)據(jù)、環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。空間數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫將被有機地整合到一起，共同為系統(tǒng)的應用服務(wù)。

（1）數(shù)據(jù)抽取

數(shù)據(jù)抽取的現(xiàn)狀主要分為兩大類，第一類為由外向內(nèi)的抽取，第二類為至下而上抽取。第一類數(shù)據(jù)抽?。河森h(huán)保應用子系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存放在環(huán)保監(jiān)測指揮中心外部，與環(huán)保監(jiān)測指揮中心數(shù)據(jù)庫在物理上是隔離的。如監(jiān)測站的大環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等，這一類數(shù)據(jù)的抽取方式為。按照數(shù)據(jù)標準進行提取、清洗、轉(zhuǎn)換等步驟，然后進入中心數(shù)據(jù)庫。第二類數(shù)據(jù)抽?。涸诃h(huán)保監(jiān)測指揮中心數(shù)據(jù)庫內(nèi)，各個環(huán)保應用子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯集到中心數(shù)據(jù)庫。為了實現(xiàn)環(huán)境管理信息層次劃分、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)等多種環(huán)境管理的需要，需要將上述數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則進行抽取，存放到環(huán)保綜合數(shù)據(jù)庫中。抽取方式是建立數(shù)據(jù)的抽取規(guī)則，由數(shù)據(jù)抽取引擎來完成數(shù)據(jù)抽取任務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)交換與共享

建立基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換與共享服務(wù)。元數(shù)據(jù)的作用是可以通過它檢索、訪問數(shù)據(jù)庫，可以有效利用計算機的系統(tǒng)資源，從而滿足環(huán)保局內(nèi)不同用戶對不同類型的環(huán)保信息資源的需求以及數(shù)據(jù)交換、更新、檢索、數(shù)據(jù)庫集成等操作。將建立基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)庫，建立完整、詳細的數(shù)據(jù)目錄體系。通過對元數(shù)據(jù)的管理，從系統(tǒng)管理整體把握系統(tǒng)內(nèi)各類數(shù)據(jù)的類型、質(zhì)量、精度、空間參考、生產(chǎn)更新周期、提供單位、使用權(quán)限等信息，通過系統(tǒng)提供的元數(shù)據(jù)管理工具進行編輯修改等維護工作。在元數(shù)據(jù)層面上，各種異構(gòu)數(shù)據(jù)的類型、格式、精度等差異將對使用者透明，避免了因為數(shù)據(jù)的異構(gòu)特征導致的信息共享障礙。同時，系統(tǒng)將對外提供元數(shù)據(jù)功能。數(shù)據(jù)交換與共享單位可以通過訪問系統(tǒng)所的元數(shù)據(jù)信息，了解、查看和共享元數(shù)據(jù)，通過元數(shù)據(jù)的共享，進而實現(xiàn)對應空間數(shù)據(jù)的共享。

5系統(tǒng)開發(fā)和實現(xiàn)

按照既定的設(shè)計思想和設(shè)計原則，搭建的環(huán)保綜合管理信息化系統(tǒng)功能流程圖如圖1所示。系統(tǒng)搭建后主界面及監(jiān)控、統(tǒng)計界面，如圖2和圖3所示。

6結(jié)束語

系統(tǒng)結(jié)合地理信息、環(huán)保信息，建立“一企一檔”，并結(jié)合“全國污染源普查”數(shù)據(jù)，對管轄區(qū)域內(nèi)的環(huán)境持續(xù)改善提供長效動態(tài)管理機制。環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)帶來的海量數(shù)據(jù)，特別是空間支持決策系統(tǒng)夯實了基礎(chǔ)，如何充分整合信息化的數(shù)據(jù)，拓展應用，讓數(shù)據(jù)更好地為管理服務(wù)，成為當前信息化發(fā)展和應用提升的主要任務(wù)。

參考文獻：

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作者:單波 單位:國家測繪地理信息局四川基礎(chǔ)地理信息中心