滇池流域水環境監測及信息平臺的分析與設計

吳騫　孔令林　楊景　李瑛玉

摘 要：滇池污染問題得到了國家及云南省、昆明市政府的高度重視，滇池被列為中國湖泊環境治理的重點。環保部門作為環境保護的具體責任部門，要以監測結果倒逼治理工作、倒逼管理工作、倒逼產業結構調整和生產方式轉變。滇池流域水環境監測及信息平臺把各項監測數據實時、完整地反映到平臺上，全面、直觀、清晰、準確地反映出滇池流域的水質狀況和水環境質量情況，并對各層級用戶進行細分，實現精準的數據發布。

關鍵詞：滇池流域；監測數據；信息平臺

中圖分類號：X832 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0079-02

Abstract： The pollution problem of Dianchi Lake has been attached great importance to by the government of Yunnan Province and Kunming government， and Dianchi Lake has been listed as the focal point of environmental control of lakes in China. As the specific responsibility department of environmental protection， the environmental protection department should use the monitoring results to push the management work， the management work， the adjustment of the industrial structure and the transformation of the mode of production. The water environment monitoring and information platform of Dianchi Lake basin reflects the monitoring data on the platform in real time and completely， which can reflect the water quality and water environment quality of Dianchi Lake basin comprehensively， intuitively， clearly and accurately， and the users at all levels are subdivided to achieve accurate data release.

Keywords： Dianchi Basin； monitoring data； information platform

引言

近20年來，隨著經濟發展和城市規模的擴大，加重了滇池流域生態環境壓力，水體受到污染，導致湖泊嚴重富營養化，滇池面臨著水環境污染與水資源短缺的雙重困境。滇池水環境惡化除了經濟發展這一客觀因素外，還與水環境監測管理不系統、不科學有關[1-2]。滇池污染問題得到了國家及云南省、昆明市政府的高度重視，1995年被列為我國重點治理的三個湖泊之一[3]。目前我市已開展對滇池流域湖體、主要入湖河道及交界斷面、支流溝渠（包括國家考核斷面）、主城區飲用水源地以及重點污染源水質和水量的人工監測與自動監測，積累了大量的監測數據，建立了布點技術、采樣技術和運輸、分析和報告等制度。但是滇池流域水環境管理處于“多家管理”的狀態，涉及市滇池管理局、市水文水資源局、市環保局、市氣象局、市水務局等多家單位。滇池流域水環境監測及信息平臺需解決監測數據、氣象數據、水文數據以及管理數據之間有效整體規劃與聯動的問題[4-7]。

1 系統總體結構設計

1.1 建設目標

滇池流域水環境監測及信息平臺匯集流域的湖體、河流溝渠、飲用水源地、重點污染源監測點水質、水量監測數據，提供基于地理信息平臺的草海區域、國考斷面、滇池流域、飲用水源地、氣象、水文等監測數據和水質變化情況的查詢，以及滇池、飲用水源地衛星影像、航攝影像等影像數據的查詢，對各類水質監測數據進行不同時間系列、不同指標、不同區域、不同河流及溝渠的水質變化情況的統計分析、地圖分級渲染，該平臺以流域水環境監測數據可靠傳輸交換與集成、信息規范化處理分析、高效共享為應用主線，通過數據挖掘、模型分析，影像分析等手段進行水環境統計分析、預測分析，并對各層級用戶進行細分，實現精準的數據發布，為滇池流域水環境精細化管理和綜合整治提供技術支持。

1.2 系統結構

系統總體架構分為基礎設施層、數據中心層、支撐平臺層、公共服務層、業務應用層及應用訪問層，整體建設圍繞著昆明環保局安全、運維和標準三種管理體系進行本次軟件系統設計。基礎設施層為上層應用和平臺提供運行環境支撐；數據中心層為系統運行提供數據支撐和基礎數據管理工作；支撐平臺層提供中間件服務；公共服務層提供基于SOA的業務支撐服務；業務應用層中地理信息共享平臺作為局內業務系統及外部單位訪問空間信息的支撐平臺，提供統一的地理信息訪問服務。應用系統為滇池流域水環境監測信息管理系統，應用系統主要負責業務數據管理與展示；訪問層提供用戶涉及到的訪問方式。

總體架構圖如圖1所示。

2 系統功能模塊與實現

2.1 實時地圖監控模塊

該模塊支持對地圖進行基本操作的一些地圖基礎功能，包括地圖的放大、縮小，地圖的測距測面等基本操作，以及相關矢量地圖和影像地圖的監測點位操作，圖例的水質類別對象和統計數據、水質等級的關聯性操作。通過GIS操作可以實現系統中所有業務功能。該模塊將湖體、河道、重點排放源、自動監測站的監測點在地圖上以圖標分布展示，可以通過進行快速定位，在地圖上高亮閃爍顯示。使用戶了解水質監測點的空間地理信息，并且集成了水質監測點相關的監控視頻、全景影像、航攝視頻功能，讓用戶以空間結合數據的方式了解水質監測點水質情況。

2.2 滇池流域模塊

該模塊展示整個滇池流域的概況。該模塊包含滇池流域11個湖體測點、36條入湖主河道、7內2外飲用水源地、11個重點排放源、30個自動監測站。該模塊提供測點的監測數據和水質信息，其中自動監測站點測點包括監測設備在線情況和測點最新數據，還可查看某一天、某個月、某一年的數據以及所有歷史數據。水質信息包括水質目標、水質現狀、綜合營養狀態指數、主要超標污染物。該模塊提供測點的水質分析，展示測點各監測項目的指標，歷史變化趨勢、主要超標污染物等；展示測點主要污染物的變化趨勢；展示測點主要污染物的同比變化趨勢；展示測點主要污染物在一年12個月當中的占比。該模塊建立一河一檔，展示河道的基礎信息、包括河道起點終點、河道長度、流經區域等；展示河道的監測斷面信息；展示河道的支流溝渠信息；展示河道的河段信息；展示河道的水質等級在歷史年份的情況；展示河道的水質排名在歷史年份的情況；展示河道的水質排名在歷史年份的情況；展示河道的每月水質排名情況；展示河長月報上顯示的河道水污染指數比較圖。可針對具體某條河流，可選擇監測項，由入湖口開始往河道源頭進行污染物的溯源分析。該模塊針對部分監測點位，可查看到實時和歷史視頻監控信息；針對湖體、河道、飲用水源地、重點排放源，可查看航拍視頻信息。

2.3 草海區域模塊

該模塊展示草海區域概況。草海區域模塊包含滇池流域3個湖體測點、7條入湖主河道、3個重點排放源、4個自動監測站。用餅圖的形式展示草海內飲用水源地和河道的水質狀況分布。用柱狀圖的形式展示草海內湖體、飲用水源地和河道的水質狀況分布。

2.4 滇池國考模塊

該模塊介紹滇池國考的由來，參考標準、主要監測對象等。滇池國考模塊包含滇池流域10個湖體測點、12條入湖主河道、7個飲用水源地。用餅圖的形式展示國考飲用水源地和河道的水質狀況分布。用柱狀圖的形式展示國考湖體、飲用水源地和河道的水質狀況分布。

2.5 展示模塊

該模塊展示滇池流域的整體地理環境概況和監測對象的具體數目，展示滇池流域36條主要入湖河道的在最近一個月的水質分布圖，展示滇池的總體情況介紹視頻；展示水質狀況，其中包括水質狀況，污染趨勢，污染物同比，污染物月子比的查詢；展示36條主要入湖河道的水質排名情況和入湖主河道監測斷面斷流和排名數值的統計情況，直觀的展示滇池入湖河道的排名情況；展示湖體、河道、飲用水源地的水質達標情況。

2.6 水質報告模塊

該模塊的水質報告包括滇池月報、河長月報、草海專報、污水處理廠月報、飲用水源地月報、監督性監測季報、環境質量綜合月報、地表水水質排名月報。該模塊可以對相關的水質報告進行查詢、預覽和下載，用戶可以根據自己的需求設置時間段進行水質報告的查詢，同時可以在平臺中進行預覽，需要時可以通過下載功能將水質報告下載到本地的一個功能，讓用戶靈活地查看各種水質報告，了解滇池流域的水質情況。

3 結束語

滇池流域水環境監測及信息平臺的建立，切合昆明市環保局進一步提升環境質量監測、污染源監測和應急監測等各項工作的能力和效率的需求，整合了流域內多部門的各類監測數據，全面及時了解和掌握滇池流域水環境狀況，以及滇池藍藻水華爆發情況，為政府管理和決策及時準確的提供數據依據。

參考文獻：

[1]彭彬.基于GIS和WSN的滇池水質實時監測與預測系統的開發與實現[D].云南師范大學，2015.

[2]潘珉，高路.滇池流域社會經濟發展對滇池水質變化的影響[J].中國工程科學，2010.

[3]王延春.滇池污染控制和水生生態恢復研究[Z].城市與區域生態國家重點實驗室，2005.

[4]李貴寶，周懷東，郭翔云，等.我國水環境監測存在的問題及對策[J].水利技術監督，2005（3）.

[5]高美麗，郭淑艷.淺析我國水環境監測存在的問題及對策[J].科技論文與案例交流，2015.

[6]孟偉，秦延文，鄭丙輝，等.流域水質目標管理技術研究（Ⅲ）——水環境流域監控技術研究[J].環境科學研究，2008.

[7]孟偉，張楠，張遠，等.流域水質目標管理技術研究（）：控制單元的總量控制研究[J].環境科學研究，2007.