环境保护与污染源管理探析范文

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《测绘杂志》2016年第4期

摘要：

环境保护是当前社会关注的热点问题，本文探讨了地理信息技术在环境保护和污染源管理中具有的优势和特点，设计并实现了环境保护与污染管理综合信息系统，利用地理信息技术为环境保护与污染管理工作提供了技术支撑。

关键词：

地理信息；环境保护；污染管理

1引言

人口、资源和环境是当今人类社会所共同面临的严峻问题。随着全球性环境的日益恶化，人们已越来越认识到环境保护的重要性。中国地域辽阔，环境问题突出，面对我国环境污染和生态破坏的严峻形势，环境保护工作任务艰巨。随着信息技术的快速发展，特别是地理信息技术的不断成熟和进步，可以为环境保护提供强有力的技术支撑。基于地理信息技术，可以方便地获取、存储、管理和显示各种环境信息，对环境进行有效的监测、模拟、分析和评价，从而为环境保护提供全面、及时、准确和客观的信息服务和技术支持。本文结合基于地理信息搭建的环境保护与污染源管理综合信息系统（以下简称“系统”）进行论述，系统采用了先进的信息化手段，为服务型政府提供环境监测、优化、管理、污染源控制、治理、消灭，政策制定、检验、评估、修正等，并为进一步探究环境问题成因提供了支持。

2系统设计

2.1设计思想

在系统设计和建模过程中，采用面向对象的软件设计方法，遵守统一建模语言的标准规范，并渗透到设计、开发和实施环节，系统设计主要遵循以下设计思想：

（1）严格按工程化方法来进行组织和管理，做到结构合理、功能完善。

（2）按任务、需求、功能和技术指标，对系统进行总体规划和科学设计。

（3）严格制定数据标准和数据采集的技术规范，以保证数据质量。

2.2设计原则

在满足环保管理工作需求的基础上，充分利用地理信息、现代通信、计算机网络技术和在线监测等技术，建设以地理信息数据和环境监测专题数据为基础的数据库，构建一个松散耦合、可扩展的服务管理框架系统。系统设计主要遵循以下原则：

（1）实用性和可行性

在系统的建设中，要利用成熟的技术和工具，同时考虑应用系统对处理能力的需求，防止发生性能瓶颈。业务相关的地理信息数据的完整性、更新，业务数据精确的地理位置、更新等问题也应考虑在内。实用性与可行性的思想贯穿了整个系统的设计过程。符合环保资源管理业务要求、操作简便、提高效能、现势性强是系统建设的根本目标，也是系统设计的出发点。

（2）安全性和稳定性

系统的应用性必须有高安全性，并对信息进行严格的权限管理。从技术角度，采用严格的安全与保密措施，确保系统的稳定性、保密性和数据的一致性。在保证用户权限合法性的同时，保证数据的准确性，确保环保资源运行数据和系统的安全性和稳定性。

（3）标准化和规范化

地理信息数据、环保专题数据和系统设计都必须遵照国家规范标准和行业规范标准，设计标准信息分类编码体系，规范系统数据库及元数据，建立开放式、标准化数据格式等。选择符合工业标准的软、硬件，采用组件式、模块化的设计思想和开发方法，对现有异构数据源进行容错处理，与在用的MicrosoftOffice、Adobe等软件兼容，实现数据交互。

（4）先进性与前瞻性

信息技术发展非常快，硬件更新换代迅速，性能价格比不断跃升。系统建立还必须充分考虑技术的发展趋势，如采用关系数据库管理空间数据、WebGIS应用、OpenGIS规范及空间数据互操作等问题。同时在硬件配置和系统设计中考虑系统升级，使系统具有较强的扩展能力，技术处于应用系统领先地位，确保系统能适应现代信息技术高速发展。

（5）系统性与易用性

环保业务数据之间关系复杂，业务综合分析和数据要素之间的相关性和互构性，需要按照环境管理的要素科学划分，保证系统在对象级别上具有较好的关联性、整体性和一致性。在满足系统数据和功能复杂性的基本要求的同时，尽量考虑用户的使用与操作习惯，做到功能强大、操作简单。

3系统关键技术

（1）WebService技术

系统中不同应用系统如何集成，是整个环保信息化过程一个重点也是一个难点，系统采用Web服务（WebService）来整合业务。Web服务是使应用程序可以用与系统无关、与编程语言无关的方式进行相互通信的一项技术。Web服务是一个软件接口，它描述了一组操作，可以在网络上通过消息传递来访问这组操作。符合OGC（开放地理空间信息联盟OpenGISConsortium）标准的地理信息Web服务，同样可以类似消息传递。基于Web服务的应用集成是松散耦合的、可复用的软件模块，目的是在Internet上不同操作系统、硬件系统和编程语言间提供支持，方便应用的和实现。Web服务使用“发现”机制定位服务，以实现松散耦合，使用服务说明来定义如何使用服务，使用标准的传送格式进行通讯，其技术架构包括UDDI、WSDL、SOAP等。系统通过提供应用Web服务注册、集成、发现机制，系统将采用基于面向服务的架构（SOA），构建基于Web服务的建模、装配、动态更改管理及制定的基础管理框架系统，提供一种可管理的、自我服务的模式。Web服务在业务集成上有如下特点：基于工业标准，减少在异构环境对私有适配器和连接器的要求。松散的耦合，请求不必针对特定应用的API。异步执行方式。在等待第一个响应的同时可以执行第二个响应。可靠性。保证消息被投递一次且仅有一次。安全性。必须支持鉴别、授权标准以保护被交换信息的完整性。

（2）XML技术

系统存在很多与外部系统/设备间的数据交换以达到共享的目标，这种数据交换是无法通过简单的HTML格式、ASCII字符或者数据库的数据转换实现无缝集成的。而XML则可以解决这一问题：XML(可扩展标识语言)是W3C为适应Internet的发展，解决上述技术难点而推出的新型Web语言，是ISO（国际标准化组织）所制订的SGML的一个精简集。它并不是类似于HTML的预定义的标识语言，而是用于定义其他标识语言的一种元语言。与HTML中有固定数量的标识不同，XML用于描述信息的标识可以自行建立，以强化特定专业数据的结构和关联。实现基于XML标准格式的分布式的多源异构数据统一访问，产生XML格式的数据流，使之通过各类Web服务实现在内部应用系统之间的传输，驱动成业务数据模型，实现环保数据的具体应用。

4数据库建设

数据库建设的目标是：以污染源数据环境测点为核心，整合地理信息、属性数据，通过具体应用需求，达到信息共享的目的。数据库总体建设主要包括：空间数据库、业务数据库两块。空间数据库以基础地理信息数据为基础，整合环保专题数据地理信息图层，构成环保地理信息的基础。业务数据库以污染源、环境监测点、建设项目为核心数据，扩展出在线监测、监控、视频数据、手工监测数据；监察管理数据、排污数据、环境统计数据等。空间数据库和业务数据库将被有机地整合到一起，共同为系统的应用服务。

（1）数据抽取

数据抽取的现状主要分为两大类，第一类为由外向内的抽取，第二类为至下而上抽取。第一类数据抽取：由环保应用子系统采集数据，数据存放在环保监测指挥中心外部，与环保监测指挥中心数据库在物理上是隔离的。如监测站的大环境监测数据等，这一类数据的抽取方式为。按照数据标准进行提取、清洗、转换等步骤，然后进入中心数据库。第二类数据抽取：在环保监测指挥中心数据库内，各个环保应用子系统的数据汇集到中心数据库。为了实现环境管理信息层次划分、数据交换、数据共享和数据等多种环境管理的需要，需要将上述数据按照一定的规则进行抽取，存放到环保综合数据库中。抽取方式是建立数据的抽取规则，由数据抽取引擎来完成数据抽取任务。

（2）数据交换与共享

建立基于元数据的数据交换与共享服务。元数据的作用是可以通过它检索、访问数据库，可以有效利用计算机的系统资源，从而满足环保局内不同用户对不同类型的环保信息资源的需求以及数据交换、更新、检索、数据库集成等操作。将建立基础地理数据、专题数据和业务数据的元数据库，建立完整、详细的数据目录体系。通过对元数据的管理，从系统管理整体把握系统内各类数据的类型、质量、精度、空间参考、生产更新周期、提供单位、使用权限等信息，通过系统提供的元数据管理工具进行编辑修改等维护工作。在元数据层面上，各种异构数据的类型、格式、精度等差异将对使用者透明，避免了因为数据的异构特征导致的信息共享障碍。同时，系统将对外提供元数据功能。数据交换与共享单位可以通过访问系统所的元数据信息，了解、查看和共享元数据，通过元数据的共享，进而实现对应空间数据的共享。

5系统开发和实现

按照既定的设计思想和设计原则，搭建的环保综合管理信息化系统功能流程图如图1所示。系统搭建后主界面及监控、统计界面，如图2和图3所示。

6结束语

系统结合地理信息、环保信息，建立“一企一档”，并结合“全国污染源普查”数据，对管辖区域内的环境持续改善提供长效动态管理机制。环保在线监测系统带来的海量数据，特别是空间支持决策系统夯实了基础，如何充分整合信息化的数据，拓展应用，让数据更好地为管理服务，成为当前信息化发展和应用提升的主要任务。

参考文献：

[1]胡筱敏.环境学概论[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.

[2]邬伦.地理信息系统[M].北京：科学出版社，2005.

[3]杨帆，孙水裕.地理信息系统在环境保护中的应用[J].科协论坛，2009，（10）.

[5]基础地理信息数字成果[Z].

作者:单波 单位:国家测绘地理信息局四川基础地理信息中心