泉州市重點污染源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

鄭朝洪,廖偉 (泉州師范學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,福建泉州 362000)

泉州市重點污染源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

鄭朝洪,廖偉 (泉州師范學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,福建泉州 362000)

環(huán)境保護(hù)脫離不了環(huán)境信息的采集、處理和應(yīng)用,GIS技術(shù)作為一種便捷有效的時空數(shù)據(jù)管理和處理手段,已經(jīng)應(yīng)用于環(huán)境評價、環(huán)境監(jiān)測、水環(huán)境管理以及環(huán)境應(yīng)急預(yù)警預(yù)報等領(lǐng)域。以泉州市環(huán)保局官方網(wǎng)站的環(huán)境信息共享平臺,公布的全市60多家重點污染企業(yè)的監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),基于wedges平臺Arc GIS Server 10,采用B/S結(jié)構(gòu)構(gòu)建泉州市重點污染源管理系統(tǒng),實現(xiàn)重點污染源的空間信息管理、查詢與分析,區(qū)域污染源信息報表管理,為環(huán)保部門和大眾提供一個側(cè)重地圖與地理信息技術(shù)應(yīng)用的污染源管理與信息查詢平臺。

GIS;污染源管理;系統(tǒng)設(shè)計

環(huán)境保護(hù)是現(xiàn)今世界的一個共同主題。環(huán)境保護(hù)脫離不了環(huán)境信息的采集、處理和應(yīng)用,而80%以上的環(huán)境信息都與地理位置有關(guān);環(huán)境信息的處理具有復(fù)雜性和時效性的特征,并且具有涉及面廣、數(shù)據(jù)量大的特點[1]。GIS已經(jīng)應(yīng)用于環(huán)境評價、環(huán)境監(jiān)測、水環(huán)境管理以及環(huán)境應(yīng)急預(yù)警預(yù)報等領(lǐng)域。運用GIS技術(shù)能有效地處理基于環(huán)境問題的大量復(fù)雜的地理空間信息[2]。

筆者以泉州市環(huán)保局官方網(wǎng)站的環(huán)境信息共享平臺公布的全市60多家重點污染企業(yè)的監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),基于Wedges平臺ArcGIS Server 10,構(gòu)建泉州市重點污染源管理系統(tǒng),實現(xiàn)重點污染源的地圖管理與分析、區(qū)域污染源信息報表管理等,為環(huán)保部門和大眾提供一個側(cè)重地圖與地理信息技術(shù)應(yīng)用的污染源管理與信息查詢平臺。

1 系統(tǒng)需求分析

目前泉州市的污染源管理系統(tǒng)功能偏重于污染企業(yè)的實時監(jiān)測和預(yù)警,該系統(tǒng)是以監(jiān)測設(shè)備為中心的功能系統(tǒng),忽略了對于污染源數(shù)據(jù)的有效管理、深度的數(shù)據(jù)處理和分析。污染信息的公布方式僅限于表格數(shù)據(jù),對于非專業(yè)人員理解難度大[3]。

污染源管理作為環(huán)境信息系統(tǒng)的重要組成部分,數(shù)據(jù)是其系統(tǒng)的重要的核心[4],系統(tǒng)的設(shè)計將以數(shù)據(jù)為中心,對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的相關(guān)處理后,利用GIS地圖、報表等形式對數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行直觀簡單的有效表達(dá);建立污染報表服務(wù)器,使污染信息的報表可以通過URL引用的模式公布到信息平臺。

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計目的,預(yù)計系統(tǒng)主要用戶類型為環(huán)保局一般用戶,環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)專員(超級管理員),企業(yè)用戶。環(huán)保局一般用戶主要功能需求包括對污染源企業(yè)的基本信息的查看、編輯,污染數(shù)據(jù)的查看和處理,對污染源企業(yè)的年度季度報表的生成和發(fā)布。環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)專員的功能包括污染源企業(yè)的基本信息的錄入和編輯,基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)維護(hù)和修改,企業(yè)污染數(shù)據(jù)的修改和查詢,新類型報表的設(shè)計和發(fā)布。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)總體框架如圖1所示。系統(tǒng)采用3層架構(gòu)模式,包括數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層和用戶界面層。數(shù)據(jù)訪問層封裝訪問數(shù)據(jù)庫的類,類中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的插入,查詢、編輯、刪除等操作。業(yè)務(wù)邏輯層主要處理類似于登錄驗證、查詢條件預(yù)處理和數(shù)據(jù)分析等業(yè)務(wù)邏輯類。界面層主要包括接受用戶輸入輸出、向用戶展示結(jié)果等類[5]。

系統(tǒng)的主要功能如圖2所示。

2.1 地圖模塊

1)地圖的基本操作,如放大、縮小、全圖、鷹眼、點查詢、面查詢、條件查詢等,直觀的查看各區(qū)域和各污染源的信息。

2)專題圖功能可以統(tǒng)計區(qū)域的污染源數(shù)據(jù),在地圖上生成幾種類型的專題圖,緩沖區(qū)分析功能可以建立緩沖區(qū),高亮緩沖區(qū)影響區(qū)域,為環(huán)境決策提供數(shù)據(jù)圖表支持。

2.2 后臺模塊

1)基本信息。企業(yè)基本信息可以對企業(yè)的基本信息進(jìn)行查詢、編輯、刪除、添加新的企業(yè),基礎(chǔ)地理信息可以通過鏈接ArcServer的ArcServer Manage功能對地圖服務(wù)進(jìn)行管理。

2)污染源管理。通過報表的形式對污染源信息進(jìn)行簡單多元的展示。區(qū)域污染源報表可以通過圖表等多元形式動態(tài)查看數(shù)據(jù)庫中存在的區(qū)域污染企業(yè)統(tǒng)計信息;企業(yè)年度報表可以查看企業(yè)本年的污染匯總情況,對各個季度的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析;企業(yè)季度報表可以查看企業(yè)本季度的污染情況。

3)用戶管理。對系統(tǒng)用戶信息進(jìn)行修改和編輯。

根據(jù)系統(tǒng)的功能和用戶的需求,系統(tǒng)的主要實體包括用戶信息、污染企業(yè)、污染數(shù)據(jù)表和污染類型,實體的ER圖如圖3所示。

圖1 系統(tǒng)總體框架

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)采用ESRI公司企業(yè)級GIS應(yīng)用平臺ArcGIS Server, ArcGIS Server提供了一個Web應(yīng)用程序開發(fā)框架(ADF),此框架中包含用于構(gòu)建GIS Web應(yīng)用程序的各種工具。可以在開發(fā)環(huán)境(例如Microsoft Visual 2010)中快速便捷的搭建Web應(yīng)用程序,提供了對于地理資源的基本地理查詢、分析等功能的API[6]。借助于Web Service技術(shù),通過引用服務(wù)器發(fā)布的GIS Service以獲取所需的數(shù)據(jù),同樣的可以達(dá)到以GIS Server為手段交換數(shù)據(jù)的目的,即使服務(wù)器更新了數(shù)據(jù)或者使用了新的編程技術(shù),只要接口訪問不改變,程序不需要去做任何變動,這樣真正做到了“程序-數(shù)據(jù)”分離[7]。

圖2 系統(tǒng)主要功能

3.1 地圖瀏覽界面實現(xiàn)

該功能界面首先用Div+CSS進(jìn)行區(qū)域的布局,然后加載ArcGIS Server ADF提供的基本地圖控件、圖層控件、ToolBar地圖工具欄等(見圖4)。

3.2 污染源專題分析界面和功能實現(xiàn)

污染源專題圖界面的設(shè)計根據(jù)用戶的需求和地圖資源,包括專題圖類型選擇下拉框、專題圖圖層選擇下拉框、字段列表,專題圖最終將生成在地圖控件的內(nèi)存圖層中。

因環(huán)境領(lǐng)域的問題在不同程度都含有不同某種地理含義,GIS技術(shù)在環(huán)境問題中的應(yīng)用會帶來很大的便捷,如利用專題地圖功能,可以在地圖上直觀的顯示數(shù)據(jù)報表;利用GIS功能,環(huán)境工作者可有效組織數(shù)據(jù)可視化,有利于宏觀決策,改善工作質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計要求,專題圖的實現(xiàn)原理如下:

1)加載專題圖區(qū)域界面時,會自動向服務(wù)器發(fā)送一個圖層列表的請求,由后臺向前臺Html頁返回圖層下拉框。

2)在用戶選擇圖層時會觸發(fā)一個預(yù)定義的SelectChange事件,該事件會通過JavaScript腳本將圖層信息傳到后臺相關(guān)的異步刷新處理(AJAX)機(jī)制,預(yù)先定義好的處理圖層信息方法會向客戶端也就是前臺Html頁返回一個圖層字段列表。用戶選擇專題圖類型,根據(jù)字段列表輸入字段,在“生成專題圖”按鈕被用戶觸發(fā)后,相應(yīng)JavaScript腳本將這些信息異步傳給后臺,后臺相關(guān)方法處理完后,向地圖控件返回專題圖,并且刷新地圖區(qū)域,顯示專題分析圖。

3.3 后臺界面和功能

1)后臺主界面和基本信息。后臺主界面使用JS、li標(biāo)簽和css實現(xiàn)了導(dǎo)航菜單欄,用IFrame框架來顯示各個功能頁面,這樣使各個功能頁面單獨分開,便于界面的修改維護(hù)。后臺主界面效果(見圖5)。

圖3 數(shù)據(jù)庫ER圖

圖4 地圖瀏覽界面

圖5 后臺主界面

基本信息功能里面包括企業(yè)基本信息、污染類型信息和基礎(chǔ)地理信息。污染類型信息界面,實現(xiàn)了對污染信息的查看、編輯修改和添加功能。

2)后臺相關(guān)報表的實現(xiàn)。通過在數(shù)據(jù)庫建立所需要的數(shù)據(jù)集并在數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上設(shè)計報表。區(qū)域污染企業(yè)匯總報表實現(xiàn)了對區(qū)域污染企業(yè)信息的統(tǒng)計,可以按照污染類型和區(qū)域查看企業(yè)的信息和統(tǒng)計圖表(見圖6)。

企業(yè)季度污染情況報表實現(xiàn)了統(tǒng)計圖和表格的動態(tài)查看形式來評估企業(yè)季度的污染信息(見圖7)。

圖6 區(qū)域污染源企業(yè)匯總報表

圖7 企業(yè)季度污染信息報表

企業(yè)年度污染信息,匯總年度污染數(shù)據(jù),以統(tǒng)計圖方式顯示數(shù)據(jù)的匯總和數(shù)據(jù)的變化趨勢(見圖8)。

圖8 企業(yè)污染信息年度報表

4 結(jié)語

利用Web Service技術(shù)構(gòu)建B/S結(jié)構(gòu)的泉州市重點污染源管理系統(tǒng),在污染源的信息共享與專題要素分析上有很大的優(yōu)勢,GIS在環(huán)境領(lǐng)域信息系統(tǒng)中的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間,不僅是簡單的對行業(yè)數(shù)據(jù)的可視化,更多的是對于數(shù)據(jù)的挖掘和對環(huán)境決策的支持。

[1]祝孔強(qiáng).國土資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2001.

[2]許劍輝,張菲菲,解新路.污染源普查信息查詢系統(tǒng)[J].地理空間信息,2010,8(3):62-63.

[3]任平.基于GIS的環(huán)境污染源管理信息系統(tǒng)研究[D].長沙:湖南大學(xué),2012.

[4]王玲玲,劉驚雷,馬曉敏.基于GIS的污染源管理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].微計算機(jī)信息(測控自動化),2008,24(1):173.

[5]孫繼紅.基于NET三層架構(gòu)的網(wǎng)上商城設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦編程技巧與維護(hù),2008(16):96-98.

[6]ESRI.ERSI ArcGIS Server幫助中心[EB/OL].http://help.arcgis.com/zh-cn/arcgisserver/10.0/help/arcgis_server_dotnet_help/ index.html,2014-04-20.

[7]鐘廣銳.基于GIS Web Services的城市污染源管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪通報,2009(8):50-52.

[8]孔淑慧,姚家奕,孔曉鵬.基于MapX的水庫地理信息系統(tǒng)研究[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2008(1):60-62.

[9]何正國,杜娟,毛海亞.精通ArcGIS Server應(yīng)用與開發(fā)[M].北京:人民郵電出版社,2013.

[編輯]辛長靜

P208

A

1673-1409(2014)19-0032-05

2014-02-20

泉州市技術(shù)研究與開發(fā)項目(2011Z22)。

鄭朝洪(1980-),男,碩士,講師,現(xiàn)主要從事地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用與開發(fā)方面的教學(xué)與研究工作。