生態環境監測服務平臺設計——以寧波市為例

朱 堅,高占國,翁燕波,諸云強

(1.寧波市環境監測中心,浙江寧波315012;2.中國科學院地理科學與資源研究所,北京100101)

生態環境監測服務平臺設計
——以寧波市為例

朱 堅1,高占國1,翁燕波1,諸云強2

(1.寧波市環境監測中心,浙江寧波315012;2.中國科學院地理科學與資源研究所,北京100101)

建成“一網—二庫—二系統”的生態環境監測服務平臺,為寧波市環境監測部門、政府管理部門、科研機構、社會公眾等提供數據支持服務。介紹了該平臺的總體架構、應用模式,以及實現、部署與應用。

生態環境;數據共享;服務平臺;寧波市

為了充分利用科技資源,推動科技創新,2002年以來我國政府部門開展了科技基礎創新平臺的研究與應用工作,而科學數據共享工程是其中的核心組成部分。科學數據是具有潛在價值并能通過擴大應用而增值的巨大社會財富,是科技創新資源和知識資源,是屬于國家所有的一種戰略資源[1～4]。生態環境監測的數據獲取存在著成本高、周期長、不可重復等特點,其共享能夠促進環境問題的發現與解決,促進環境科技產業的增長,其信息的挖掘與研究應用對于區域環境的管理與規劃等政府決策有著重要的作用。

寧波市既是沿海城市,也是經濟發達的工業、港口城市,人類活動對生態環境的影響劇烈,但生態環境的數據零散奇缺,生態環境的數據資源、儀器設備、專業人才等需要挖掘更大效用,為生態環境科研和區域發展提供支持。為了解決寧波市生態環境監測數據的共享難題,通過建設一網(生態環境監測網絡)、二庫(生態環境綜合數據庫、生態環境數據共享數據庫)、二系統(生態環境質量評估系統、數據共享服務系統),按照用戶層、應用層、系統層、數據庫層、基礎設施層五個層次,構建了寧波市生態環境監測服務平臺。

1 平臺的總體架構與組成

1.1 平臺總體架構

寧波市生態環境監測公共服務平臺根據現實需求分析,結合寧波實際,優化監測網絡,平臺共享共建,挖掘信息知識,建設制度規范,培養人才隊伍的建設思路,其中的數據共享主要考慮發展需求、數據資源、組織管理、共享規則、共享技術的五個數據共享管理的主控因素分析[1,2],通過生態環境政府法規、標準規范和專業人才隊伍建設的支撐,通過“一網—二庫—二系統”,為寧波市環境監測中心、寧波市環境保護局及上級主管部門、科研機構、社會公眾等提供不同層次的生態環境“數據—信息—知識”服務(圖1)。

1.2 平臺系統的組成

生態環境監測網是整個平臺的基礎,為生態環境管理與分析決策提供數據資源的保障,它包括寧波市環境監測系統和科研過程中的野外站位、儀器設備設施及產生的數據資源。二庫分別是存儲綜合分析數據和共享數據的數據庫,實現對數據的分類存儲和分級共享。二系統是整個平臺的樞紐,依托于兩個數據庫。生態環境質量評估系統供寧波市生態環境管理部門的決策者、管理員、技術人員使用,為其提供生態環境數據管理、現狀分析與情景預測的工作平臺;數據共享系統供所有的網絡用戶使用,實現寧波市行業部門的生態環境數據、科研部門的分散生態環境數據的整合與共享,為生態環境質量評估與輔助決策提供支持支撐。“一網—二庫—二系統”在整個建設和運行服務過程中都需要在國家頒布的所有環境類的法律、浙江省以及寧波市出臺的相關條例,技術類標準規范、生態環境政策法規和技術標準規范以及人才隊伍的支撐下完成。

從橫向上看整個平臺分為內外網兩大部分。內網部署生態環境綜合數據庫,存儲生態環境監測、分析處理、模擬計算的數據資源,用以支撐生態環境質量評估系統,為寧波市環境監測部門提供生態環境監測數據管理、分析評價與情景預測的功能,促進寧波市生態環境監測部門日常管理工作的科學性和規范性,提高生態環境應急響應能力。外網部署的生態環境數據共享數據庫,主要存放生態環境監測的數據產品,引進的遙感影像等空間數據,以及通過“共建、共享”的方式整合其他部門、科研機構、高等院校以及科學家個人手中的研究與監測數據,通過數據共享系統,為用戶提供這些數據資源的共享和數據共享服務系統,為相關的政府部門、科研機構和社會公眾提供數據共享和信息共享的能力,提升生態環境監測部門政務公開水平,促進國家投資的生態環境數據資源的整合、流動、高效利用與增值。

2 平臺的應用模式

如圖2所示,平臺在國家和浙江省相關的政策法規以及寧波市的實際需求的指導下,以現代生態環境監測理論為基礎,研究制定兼具宏觀生態系統監測和微觀環境因子監測的生態環境監測與評估指標體系。根據指標體系,在現有生態環境監測站的基礎上,以空間抽樣理論為基礎,對現有的生態環境監測站點空間布局進行優化調整,建立能夠覆蓋整個寧波市不同生態系統的生態環境監測網絡,并改善和提高各種儀器設備。

基于寧波市生態環境監測網絡,開展各種生態系統和環境的日常監測、應急監測、調查統計等,獲取能夠表征寧波市生態環境現狀的各類數據資源。對各類生態環境監測數據資源的特征進行分析,開展生態環境質量評估系統和綜合數據庫的研制。在局域網上搭建數據庫,同時在各個應用客戶端部署該應用系統。

利用生態環境質量評估系統,將各類生態環境數據以及基礎地理數據、遙感影像數據等導入到生態環境綜合數據庫中,同時對綜合數據庫接收的共享數據庫的各類生態環境監測和研究的數據進行評估。評估系統可以對數據進行疊加瀏覽、編輯管理、查詢分析和制圖輸出,同時開展生態環境質量的現狀評估和影響因子分析、情景預測預警等應用。為寧波市生態環境科學管理與應急決策提供實時的數據、信息和知識。

在開展寧波市生態環境數據共享系統建設之前,研究制定各類管理條例與標準規范,明確數據生產者、管理者、使用者的責、權、利。這些標準規范主要包括:寧波市科技項目數據匯交條例、數據共享與發布條例以及數據質量控制與管理條例、元數據標準等。

在上述管理條例和標準規范的支撐下,研制寧波市生態環境數據共享系統。在寧波市環境監測中心因特網上部署該系統,整合環境監測系統存儲的監測數據,按照“共建、共享”的理念,在政府科技部門的組織下,整合其他相關政府部門、科研院所和科學家個人等的數據,逐步推進寧波市生態環境數據的共享,并分級對外進行共享,促進國家投資的數據資源的流動與增值。

3 平臺的實現、部署與應用

寧波市生態環境監測公共服務平臺部署分為基于B/S結構的生態環境數據共享系統和基于C/S結構的生態環境評價分析系統兩部分[5]。

3.1 平臺系統的實現

生態環境數據共享服務系統采用B/S結構,基于J2EE環境,采用Java、JSP、JavaBean、Serv2 let、JavaScript等語言開發,后臺數據庫采用Ora2 cle9i[6]。WEB GIS采用Arc IMS 4.0實現。生態環境評價分析系統采用C/S結構,基于.NET環境下,采用C#語言進行開發,GIS功能采用Ar2 cEngine9.1組件進行開發,后臺數據庫采用Ora2 cle9i,空間數據引擎采用ArcSDE for Oracle9i。系統界面采用傳統的Windows風格,下拉菜單和工具條的方式,提供右鍵快捷菜單等。

3.2 平臺系統的部署

據庫引擎,ArcGIS 9.1 GIS管理軟件。客戶端部署在每個使用該軟件的用戶機器上,通過局域網統一訪問寧波市生態環境時空數據庫,部署的軟件包括:Windows 2000或Windows 2003操作系統,.Net Framwork1.1的.net框架,ArcEngine9.1運行時,寧波市生態環境評價分析系統的應用軟件。

生態環境數據共享服務系統采用B/S結構,提供數據共享服務功能,促進數據由生產者向使用者的流動。系統分為兩個子系統:前臺數據共享服務子系統和后臺數據管理子系統。前臺數據共享服務子系統面向寧波市生態環境監測部門以及其他的相關部門、社會公眾,提供用戶注冊登錄、目錄導航、數據匯交、數據搜索、數據在線瀏覽、下載等功能;后臺數據管理子系統面向系統和數據管理員,為他們提供站點信息管理、用戶管理、元數據審查發布、數據訪問權限管理和信息發布等功能。前臺數據共享服務子系統部署在Internet網上,供網絡用戶使用;后臺管理子系統部署在Intranet網上,供管理員使用。共享服務系統部署結構如圖4所示。

生態環境評價分析系統基于C/S結構,面向生態環境管理與決策部門,為他們提供生態環境監測數據、社會經濟統計數據以及空間數據的入庫、管理,空間數據瀏覽、查詢,監測及統計數據空間化,單一生態系統評價,綜合生態系統評價和生態環境分析,評價分析結果輸出等功能,為環境保護部門決策提供技術支撐平臺。系統主要部署分兩部分:服務器端和客戶端,其部署結構如圖3。

服務器端主要部署寧波市生態環境時空數據庫,部署的軟件包括:W IN 2000 Server或Windows 2003操作系統,安裝Oracle9.2或以上版本數據庫Enterprise版數據庫,ESR IArcGIS SDE 9.1空間數

生態環境數據共享系統服務器端部署的軟件包括:Oracle 9.0,JDK 1.6,WEB服務器Tomcat及應用系統。客戶端的用戶只需用網頁瀏覽器即可瀏覽、注冊、搜索、下載與匯交共享數據。

3.3 平臺系統的應用

生態環境評價分析系統的應用是圍繞數據的流動展開的,包括從數據的導入、管理、查詢、分析到基于這些數據實現生態環境現狀評估、分析與預警。

生態環境數據共享系統包括系統前臺和后臺。系統前臺主要針對用戶:數據搜索、數據匯交、綜合新聞、環境公報環境監測、標準法規、生態知識、平臺介紹、關于本站。系統前臺主要包括數據分類系統、新聞與公告通知、寧波市生態環境質量評價結果、空氣質量報告等內容的展示與鏈接。系統后臺針對對象是共享系統的管理者,主要包括對平臺系統中心的管理、安全信息管理、數據用戶權限管理、數據分類管理、數據服務管理、元數據的審查發布管理、數據新聞公報等信息的管理等功能。

4 結論

生態環境監測服務平臺是面向政府決策和數據需求的機構個人而服務的平臺系統,以元數據為核心,全面整合集成寧波市基礎地理、生態系統監測、環境監測、社會經濟等多源異構數據。構建生態環境時空數據庫,可有效對寧波市生態環境時空數據庫進行面向用戶的共享管理,為政府決策、科學研究、科普宣傳、民眾生活提供不同層次的數據支撐,促進數據資源共享,避免生態環境領域的數據資源建設重復投入,盤活國家長期投入的科技數據資源,增強寧波市科技創新能力。

致謝:感謝寧波市環境監測中心其他同事對本研究的幫助和支持。

[1]黃鼎成.科學數據共享的理論基礎與共享機制[J].中國基礎科學,2003,(2).

[2]科學數據共享調研組.科學數據共享工程的總體框架[J].中國基礎科學,2003,(1).

[3]程津培.科學數據共享——當代科技界的戰略抉擇[J].中國基礎科學,2004,(4).

[4]徐冠華.實施科學數據共享,增強國家科技競爭力[J].中國基礎科學,2003,(1).

[5]錢大君,吳健平,余柏蒗,等.上海市資源與環境數據共享平臺的實現[J].計算機工程,2008,34(10).

[6]王卷樂,游松財,謝傳節,等.面向Web的地學數據共享服務平臺架構設計[J].地球信息科學,2004,6(4).

Design of Eco-environment Monitoring Service Platform in Ningbo

ZHU Jian1,GAO Zhan-guo1,WENG Yan-bo1,ZHU Yun-qiang2
(1.Environmental Monitoring Center of Ningbo,Ningbo Zhejiang 315012 China)

The eco-environment monitoring service plat for m for Ningbo city is built to share the ecological data in Ningbo city and aimed for the government decision-making and scientific research of the institutes or individuals.W ith the support of eco-environment laws and standard regulations and the team of professionals,the platform with“one net-two database-two system”is constructed to provide data service for eco-environment monitoring adminis-tration and government and related institutes and the public.

ecological environment;data sharing;service platform;Ningbo

X83

A

1673-9655(2010)03-0095-04

2009-12-31

寧波市科技條件創新平臺(2006A310006),環保公益行業科研專項(200809147)。

朱堅(1963-),男,浙江寧波人,主要從事生態環境監測與評價、生態規劃等研究。