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《測繪雜志》2016年第4期

摘要：

環境保護是當前社會關注的熱點問題，本文探討了地理信息技術在環境保護和污染源管理中具有的優勢和特點，設計并實現了環境保護與污染管理綜合信息系統，利用地理信息技術為環境保護與污染管理工作提供了技術支撐。

關鍵詞：

地理信息；環境保護；污染管理

1引言

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

2系統設計

2.1設計思想

在系統設計和建模過程中，采用面向對象的軟件設計方法，遵守統一建模語言的標準規范，并滲透到設計、開發和實施環節，系統設計主要遵循以下設計思想：

（1）嚴格按工程化方法來進行組織和管理，做到結構合理、功能完善。

（2）按任務、需求、功能和技術指標，對系統進行總體規劃和科學設計。

（3）嚴格制定數據標準和數據采集的技術規范，以保證數據質量。

2.2設計原則

在滿足環保管理工作需求的基礎上，充分利用地理信息、現代通信、計算機網絡技術和在線監測等技術，建設以地理信息數據和環境監測專題數據為基礎的數據庫，構建一個松散耦合、可擴展的服務管理框架系統。系統設計主要遵循以下原則：

（1）實用性和可行性

在系統的建設中，要利用成熟的技術和工具，同時考慮應用系統對處理能力的需求，防止發生性能瓶頸。業務相關的地理信息數據的完整性、更新，業務數據精確的地理位置、更新等問題也應考慮在內。實用性與可行性的思想貫穿了整個系統的設計過程。符合環保資源管理業務要求、操作簡便、提高效能、現勢性強是系統建設的根本目標，也是系統設計的出發點。

（2）安全性和穩定性

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

（3）標準化和規范化

地理信息數據、環保專題數據和系統設計都必須遵照國家規范標準和行業規范標準，設計標準信息分類編碼體系，規范系統數據庫及元數據，建立開放式、標準化數據格式等。選擇符合工業標準的軟、硬件，采用組件式、模塊化的設計思想和開發方法，對現有異構數據源進行容錯處理，與在用的MicrosoftOffice、Adobe等軟件兼容，實現數據交互。

（4）先進性與前瞻性

信息技術發展非常快，硬件更新換代迅速，性能價格比不斷躍升。系統建立還必須充分考慮技術的發展趨勢，如采用關系數據庫管理空間數據、WebGIS應用、OpenGIS規范及空間數據互操作等問題。同時在硬件配置和系統設計中考慮系統升級，使系統具有較強的擴展能力，技術處于應用系統領先地位，確保系統能適應現代信息技術高速發展。

（5）系統性與易用性

環保業務數據之間關系復雜，業務綜合分析和數據要素之間的相關性和互構性，需要按照環境管理的要素科學劃分，保證系統在對象級別上具有較好的關聯性、整體性和一致性。在滿足系統數據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系統關鍵技術

（1）WebService技術

系統中不同應用系統如何集成，是整個環保信息化過程一個重點也是一個難點，系統采用Web服務（WebService）來整合業務。Web服務是使應用程序可以用與系統無關、與編程語言無關的方式進行相互通信的一項技術。Web服務是一個軟件接口，它描述了一組操作，可以在網絡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盟OpenGISConsortium）標準的地理信息Web服務，同樣可以類似消息傳遞。基于Web服務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、硬件系統和編程語言間提供支持，方便應用的和實現。Web服務使用“發現”機制定位服務，以實現松散耦合，使用服務說明來定義如何使用服務，使用標準的傳送格式進行通訊，其技術架構包括UDDI、WSDL、SOAP等。系統通過提供應用Web服務注冊、集成、發現機制，系統將采用基于面向服務的架構（SOA），構建基于Web服務的建模、裝配、動態更改管理及制定的基礎管理框架系統，提供一種可管理的、自我服務的模式。Web服務在業務集成上有如下特點：基于工業標準，減少在異構環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。異步執行方式。在等待第一個響應的同時可以執行第二個響應。可靠性。保證消息被投遞一次且僅有一次。安全性。必須支持鑒別、授權標準以保護被交換信息的完整性。

（2）XML技術

系統存在很多與外部系統/設備間的數據交換以達到共享的目標，這種數據交換是無法通過簡單的HTML格式、ASCII字符或者數據庫的數據轉換實現無縫集成的。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的發展，解決上述技術難點而推出的新型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，以強化特定專業數據的結構和關聯。實現基于XML標準格式的分布式的多源異構數據統一訪問，產生XML格式的數據流，使之通過各類Web服務實現在內部應用系統之間的傳輸，驅動成業務數據模型，實現環保數據的具體應用。

4數據庫建設

數據庫建設的目標是：以污染源數據環境測點為核心，整合地理信息、屬性數據，通過具體應用需求，達到信息共享的目的。數據庫總體建設主要包括：空間數據庫、業務數據庫兩塊。空間數據庫以基礎地理信息數據為基礎，整合環保專題數據地理信息圖層，構成環保地理信息的基礎。業務數據庫以污染源、環境監測點、建設項目為核心數據，擴展出在線監測、監控、視頻數據、手工監測數據；監察管理數據、排污數據、環境統計數據等。空間數據庫和業務數據庫將被有機地整合到一起，共同為系統的應用服務。

（1）數據抽取

數據抽取的現狀主要分為兩大類，第一類為由外向內的抽取，第二類為至下而上抽取。第一類數據抽取：由環保應用子系統采集數據，數據存放在環保監測指揮中心外部，與環保監測指揮中心數據庫在物理上是隔離的。如監測站的大環境監測數據等，這一類數據的抽取方式為。按照數據標準進行提取、清洗、轉換等步驟，然后進入中心數據庫。第二類數據抽取：在環保監測指揮中心數據庫內，各個環保應用子系統的數據匯集到中心數據庫。為了實現環境管理信息層次劃分、數據交換、數據共享和數據等多種環境管理的需要，需要將上述數據按照一定的規則進行抽取，存放到環保綜合數據庫中。抽取方式是建立數據的抽取規則，由數據抽取引擎來完成數據抽取任務。

（2）數據交換與共享

建立基于元數據的數據交換與共享服務。元數據的作用是可以通過它檢索、訪問數據庫，可以有效利用計算機的系統資源，從而滿足環保局內不同用戶對不同類型的環保信息資源的需求以及數據交換、更新、檢索、數據庫集成等操作。將建立基礎地理數據、專題數據和業務數據的元數據庫，建立完整、詳細的數據目錄體系。通過對元數據的管理，從系統管理整體把握系統內各類數據的類型、質量、精度、空間參考、生產更新周期、提供單位、使用權限等信息，通過系統提供的元數據管理工具進行編輯修改等維護工作。在元數據層面上，各種異構數據的類型、格式、精度等差異將對使用者透明，避免了因為數據的異構特征導致的信息共享障礙。同時，系統將對外提供元數據功能。數據交換與共享單位可以通過訪問系統所的元數據信息，了解、查看和共享元數據，通過元數據的共享，進而實現對應空間數據的共享。

5系統開發和實現

按照既定的設計思想和設計原則，搭建的環保綜合管理信息化系統功能流程圖如圖1所示。系統搭建后主界面及監控、統計界面，如圖2和圖3所示。

6結束語

系統結合地理信息、環保信息，建立“一企一檔”，并結合“全國污染源普查”數據，對管轄區域內的環境持續改善提供長效動態管理機制。環保在線監測系統帶來的海量數據，特別是空間支持決策系統夯實了基礎，如何充分整合信息化的數據，拓展應用，讓數據更好地為管理服務，成為當前信息化發展和應用提升的主要任務。

參考文獻：

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[3]楊帆，孫水裕.地理信息系統在環境保護中的應用[J].科協論壇，2009，（10）.

[5]基礎地理信息數字成果[Z].

作者:單波 單位:國家測繪地理信息局四川基礎地理信息中心