基于共享應用的金昌市環境監測GIS平臺研究

摘? 要：文章從金昌市環境監測現狀出發，結合GIS技術，設計研究了平臺功能需求，對整個平臺起到了舉足輕重的作用。文章從金昌市環境監測GIS平臺的需求分析和功能實現、金昌市環境監測GIS平臺數據庫的建設兩個方面，介紹了金昌市環境監測GIS平臺功能需求，力求為金昌市環境監測工作提供嚴謹、科學、系統的專業技術支撐和決策。

關鍵詞：環境監測;GIS;共享平臺

中圖分類號：P208? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0076-02

Abstract： Based on the current situation of environmental monitoring in Jinchang City and GIS technology， this paper designs and studies the functional requirements of the platform， which plays an important role in the whole platform. Besides， this paper introduces the functional requirements of environmental monitoring GIS platform in Jinchang City from two aspects： demand analysis and function realization of environmental monitoring GIS platform in Jinchang City， and construction of environmental monitoring GIS platform database in Jinchang City， so as to ensure that it can provide rigorous， scientific and systematic professional technical support and decision-making for environmental monitoring in Jinchang City.

Keywords： environmental monitoring; GIS; sharing platform

金昌市地處河西走廊，自然資源豐富，是中國著名的鎳都，祖國的金娃娃，但近幾年來，隨著金昌經濟高速發展的需求，人民對更加美好生活的愿景與工業環境兩個系統之間的矛盾日益凸顯，如何通過先進的技術對環境進行監測，協同各部門共同治理監管，實現人民的優質生活環境，迫在眉睫。本文將結合金昌的實際情況，依托GIS技術，研究探討基于共享應用的金昌市環境監測GIS平臺。

地理信息系統（GIS）有時又稱為“地學信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統[1]。GIS在環境科學研究方面的應用簡稱為環境GIS，它以遙感、地理信息系統和全球定位系統技術為手段，進行環境空間信息的獲取、分析、處理、存儲與表達，從而為環境保護工作提供空間信息支持和管理決策依據[2]，其最大的優勢就是集合了RS技術、GIS技術、環境科學、測繪科學、生態科學等。依托GIS技術打造的金昌市環境監測平臺，主要是通過空間數據采集、環境各項數據采集、數據傳輸和存儲、數據綜合分析、生成監測綜合圖標、繪制3D可視化成果、分析成果共享、決策輔助燈功能。本平臺的搭建主要可實現以下幾點目標：

（1）通過現場調研，編制平臺需求，搭建軟件框架，在滿足要求的情況下盡量降低制作、培訓和維護成本。

（2）一切平臺依靠的是后臺數據庫，本平臺將多方收集、采集相關的空間和環境等數據，建立金昌市環境監測數據庫，為后期環境監測提供基礎圖形資料和專業資料。

（3）環境監測過程中的數據來源主要通過采集各個參數的傳感器獲得，隨著5G時代的到來，網絡傳輸已經替代了傳統的數據線傳輸，本研究將集成網絡服務組件，從而提高傳輸的速率，降低傳輸的成本。

1 金昌市環境監測GIS平臺的需求分析和功能實現

金昌市環境監測GIS平臺立足于解決當前金昌市工業污染、水質較差、氣候干燥等環境監測領域中監測體系分散、數據標準不統一、集成化程度低、遠程控制能力不強等問題，研究攻克環境監測共享各環節的關鍵技術[4]。

本GIS平臺主要依據GIS系統進行打造，其基本功能同GIS的基礎功能相同，在GIS系統的基礎上增加和環境相關的分析方法。（圖1）

1.1 地圖管理功能

地圖管理工具主要包括地圖的導入、地圖的現實、地圖的輸出三個基本功能[3]。地圖的導入功能主要是通過的基礎地圖的制作，導入到平臺中，為環境數據提供基層圖件和數據，一般采用圖層疊加功能顯示。平臺對地圖主要可以進行縮放、圖層選取、凍結等操作。在繪制完成最終圖件時，可以導出JPEG、TIFF等格式的文件，進行保存、發布和打印。

1.2 地圖數據查詢功能

地圖數據的查詢主要具有以下方面的內容：（1）空間

坐標定位，這是該功能的核心部分，可以設置地圖的坐標系，讀取點線面的相關坐標，其空間數據可進行復制。也可通過已知的空間坐標，在地圖之上顯示放大。（2）空間要素的符號化。為了區分不同的空間屬性，可以按國家標準地圖圖示實現可視化，需要提供地形圖標準的符號庫、線型庫、填充符號庫[3-6]。（3）疊加顯示。能夠將柵格數據和矢量數據進行拼合，產生綜合視覺的顯示效果。（4）通過屬性進行查詢顯示。依照圖形、符號的屬性，對空間元素（點線面）進行混合篩選。

1.3 發布功能

平臺的一大特點就是共享信息，多部門協作，故本平臺應具有通過網絡向公眾發布的功能，比如說重點污染環境區等等。

1.4 環境監測的數據采集和處理

為了采集大量正確的、現勢性高的數據，項目組在室外架設了大量的傳感器監測設備，監測設備主要安置在污染源附近，形成相關的拓撲關系。如為了準確獲得水質的情況[6]，監測點必須尋找相應的關鍵點，一般設備放置在飲用水的來源地、污水的排放口、河流的上下游等地，形成鏈式的監測網絡，可后期對數據進行關聯分析和交叉分析，提高了分析的廣度和準確度，采集的數據通過網絡將數據傳送至服務器。

1.4.1 影響范圍分析

影響范圍分析主要是結合污染源的參數和環境參數對其在空間位置上進行緩沖區分析。以天然氣泄漏為例，天然氣泄漏后可通過天然氣的泄漏位置、泄漏流量和當時風力、風向等因素，繪制泄漏緩沖區，劃分危險等級范圍，疏散居民的路線等，為相關部門提供決策幫助。

1.4.2 模型分析

對相應環境問題，可采用數據建模的方式，對問題進行理論的演示和演化，從而解決實際的問題。

1.5 分析決策功能

分析決策時采用了GIS系統中各類綜合分析功能。通過柵格分析方法可以進行土壤表面分析、環境數據統計、水文數據分析等功能。通過空間分析可實現空間距離量算、緩沖區分析、安全路線分析等。

2 金昌市環境監測GIS平臺數據庫的建設

數據庫的建設是金昌市環境監測GIS平臺的核心，鑒于GIS和環境學科的不同，該數據庫主要包括兩方面：空間地理數據庫和環境監測數據數據庫。空間地理數據庫主要包括空間坐標、地形圖、影像圖等數據，環境監測數據數據庫主要包括溫度，濕度，二氧化碳、顆粒、污染氣體、水污染、土壤污染等監測數據和污染源基礎數據等。

2.1 數據獲取

空間地理數據庫由于其特殊性和保密性，必須通過國土局或通過審批手續后采集獲取，如自己采集可通過RTK、全站儀、激光掃描儀、航空攝影飛機等技術獲取。環境數據可同各部門協商獲取，或通過自己采集獲取，環境數據的采集點務必同空間地理相對應。

2.2 數據處理

獲取的數據規格和要求不同，務必按照統一的標準進行數據錄入，主要注意的是：（1）空間坐標所采用的坐標系統不同，需進行投影轉換，矢量數據應進行拓撲處理。（2）獲取的圖件格式不同，需統一到GIS系統之中。（3）數據內容有冗余和不足，需進行刪除和補充操作。（4）數據入庫后統一存儲到 SQL Server、My SQL等數據庫中，方便數據的管理和共享。

3 結束語

隨著計算機技術和5G通訊技術的迅速發展，數據的傳輸將會更加的便捷和高效，在未來發展的過程中，環境監測將不再是獨立的科學，而是集合物聯網技術、人工智能、虛擬增強現實、RS技術、GPS技術和GIS技術的綜合方法。本研究平臺主要是結合GIS技術，對金昌市環境監測需求進行功能需求分析，構建金昌市環境監測數據管理功能、金昌市環境監測地圖管理、金昌市環境監測數據庫、金昌市環境監測共享決策和決策管理、金昌市環境監測可視化模型展示等功能，力求為金昌市環境監測治理工作提供嚴謹、科學、系統的專業技術支撐和決策。

參考文獻：

[1]劉明皓.地理信息系統導論[M].重慶：重慶大學出版社，2009.

[2]王橋，張宏，李旭文，等.環境地理信息系統[M].北京：科學出版社，2005：23-29.

[3]陳海洋，滕彥國，王金生，等.基于共享應用的環境監測GIS平臺研究[J].中國環境監測，2012（01）：123-127.

[4]高立兵，田建榮.金川礦山地質災害監測預警與信息管理平臺功能需求研究[J].智能城市，2020（05）：53-55.

[5]孫國鼐.基于共享應用的環境監測GIS平臺研究[J].資源節約與環保，2017（6）：83-84.

[6]趙轉社，丁賢榮，程立剛.基于RDBMS的水環境GI系統集成方法研究[J].江蘇環境科技，2004，17（1）：15-16.