基于GIS的環境影響智能決策云服務平臺

張永富++李志宏++郭小飛++黃亮

摘要：提出一種基于地理信息系統的環境影響評價智能決策系統的構建方法，該方法綜合運用信號處理、統計、數據挖掘、智能決策等方法，建立基于大數據應用的環境現狀評價、環境影響智能預測、智能選址、環境影響后評價等系統，并利用三維仿真動態模擬技術，實現數據可視化服務的專業環保智能決策系統。

關鍵詞：GIS；環境影響評價；智能決策；云服務平臺

中圖分類號：TP312 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0125-02

1 引言

當前，我國經濟社會正處于轉型跨越的關鍵時期，環境約束日益明顯，環境承載力日漸不足，環保工作面臨的形勢十分嚴峻。環境影響評估決策是運用一系列評價技術和評價方法，按照一定的評價程序，在評估環境質量現狀的基礎上對人類經濟活動可能對環境產生的影響從不同角度加以預測分析和評估，并提出相應的防治措施和對策，為制定調控經濟活動決策提供依據，在決策過程中對環境、經濟和社會發展進行統籌兼顧，綜合平衡，科學決策，從根源上解決經濟決策與環境后果相分離現象的決策方式[1-2]。

基于GIS的環境影響智能決策云服務平臺以大數據的研發和應用為契機，充分利用IT技術變革帶來的以云計算為核心的新技術，基于地理信息技術和大數據平臺，開發云計算環境下的環境影響評估模型和智能分析模型。從而實現環境影響評估與GIS空間分析、三維一體可視化展示的有機融合，構建云服務平臺，為環保部門提供環境影響評估智能決策服務，形成技術、標準、軟件和應用服務模式一體化的成果，推動我國環境保護行業信息化發展，為資源型經濟轉型保駕護航。

2 國內外發展現狀

2.1 國外GIS在環保領域的技術發展現狀

20世紀70年代起，美國田納西流域管理局就開始利用GIS技術處理和分析各種流域數據，為流域管理和規劃提供決策服務，GIS開始應用于水文學及水資源管理[3]。進入80年代后，隨著計算機技術的飛速發展，GIS被用于流域空間的存儲、檢索、分析和顯示[4]。90年代，發達國家在環境影響評價領域廣泛開發和應用GIS，使GIS在環境影響評價領域有了較快的發展。進入21世紀，英國、德國、新西蘭等國家也大量采用GIS、RS、GPS 等技術進行景觀的規劃設計和評價管理，取得了較高的成就。另外，還有一些涉及交通、人口、固體廢物選址研究等方面的研究[5-9]。

2.2 國內GIS在環保領域的技術發展現狀

GIS在中國環境保護方面的應用處于起步階段，在環境影響預測方面，2002年，張玉書等利用GIS的動態分段技術實現了河流一維水質擴散模擬和空間顯示分析[10]。2009年，郭穎、肖懷德等采用GIS技術手段，利用某鋼鐵廠區域環境資料和平面布置圖，建立三維環境模型，將環境影響評價預測結果與三維環境模型有機結合，實現三維環境影響預測[11]。2006年，蘇州、涂圣文等研究人員以ArcGIS軟件為工具，在圖形疊置法及AHP層次分析法的基礎上，結合GIS的空間分析功能成功地對湖北某高速公路進行了環境影響后評價[12]。另外，在選址選線、污染源分析、污染擴散模型等方面也有一定的研究[13-15]。

3 平臺系統設計

3.1 總體架構設計

基于GIS的環境影響智能決策云服務平臺的核心任務是通過平臺提供數據可視化服務，滿足省、地市和縣區環保管理部門、監測部門業務應用的需求，同時兼顧環保研究部門、環評單位以及社會公眾的應用需求。其總體結構如下圖1所示。

基于云計算的GIS平臺包括：云虛擬數據引擎、云虛擬可視化引擎、二三維一體化GIS、服務式GIS、虛擬化分析模塊、環保數據模型、環保擴展模塊。

管理子系統包括：基礎數據庫子系統、業務數據庫子系統、模型庫子系統、基于GIS平臺的環境影響智能決策子系統、環境風險管理子系統、智能復核子系統、云服務平臺大數據安全子系統。

3.2 數據庫設計

數據庫為智能決策系統提供可靠的數據支持，主要包括：基礎數據庫、業務數據庫、總量數據庫、企業環境管理數據庫、環評報告數據庫和環評預測評價模型庫。

數據庫結構框圖2如下。

3.3 模型庫與方法庫

模型庫與方法庫是智能決策系統的核心，為決策過程提供算法支持。通過收集整理應用于大氣、水、噪聲等的環境預測問題的模型和方法，構建初始模型庫、初始方法庫在集成的GIS環境中對方法-模型-數據的匹配度、算法復雜度以及系統各模塊功能的實用性進行綜合評價根據評價結果對現有模型和方法進行改進，并根據需要補充新模型、新方法，完成模型庫、方法庫的開發，模型庫與方法庫關系如圖3所示。

4 關鍵技術分析

環境影響智能決策云服務平臺在GIS平臺基礎上，針對大數據特有的數據規模大，數據類型多，價值密度低，實時性要求高等特點，綜合運用信號處理、數據統計、智能決策等方法，開發基于大數據應用的環境現狀評價、環境影響智能預測、環境影響預測結果智能分析、智能選址、環境影響后評價等系統，建立環境仿真平臺，提供仿真結果動態模擬展示，實現數據可視化服務，并通過搭建云服務平臺，同時滿足省、地市和縣區環保管理部門、監測部門業務應用的需求，同時兼顧環保研究部門、環評單位以及社會公眾的應用需求。

5 結語

基于GIS的環境影響智能決策云服務平臺利用云計算及大數據平臺技術，建立能夠提高時空數據處理效率的數據表示及處理方法，將標準、法規等數據庫內容轉化為大規模復雜量化模型，并建立面向大數據應用的環境影響評價、評估及智能決策系統，實現基于各環境要素模型庫的智能預測及智能評價，并利用GIS平臺實現數據的可視化，可以為地方政府部門優化產業結構、重大項目管理、環境污染控制等提供決策依據，提高環境管理的信息化水平。

參考文獻

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