地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)與研究

周嚴(yán) 宋凱宇 鄭亨

摘?要：當(dāng)前的工業(yè)化和城市化發(fā)展背景下，水資源污染成為了非常突出的問題，是世界性難題。信息時(shí)代到來以后，為緩解當(dāng)下的水資源危機(jī)，相關(guān)部門要徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的水資源管理和利用模式，積極以信息技術(shù)作為基礎(chǔ)，建立完善的地表水評(píng)價(jià)系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的開發(fā)來輔助水資源管理、利用和決策。部分地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展比較落后，技術(shù)的局限性導(dǎo)致地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)受到了嚴(yán)重的影響。因此，本文重點(diǎn)探析了地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)，對提升地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的功能效益具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：地表水環(huán)境;評(píng)價(jià)系統(tǒng);開發(fā)

我國的水資源呈現(xiàn)出時(shí)間、空間分布的不均勻性，正是這種水資源特點(diǎn)，使得水資源管理和利用方面存在著很多的問題，部分地區(qū)的水資源浪費(fèi)、污染問題非常嚴(yán)重。可持續(xù)發(fā)展的背景下，水資源成為了關(guān)注的重點(diǎn)方面，有關(guān)部門越來越依賴于通過地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建，來實(shí)現(xiàn)水資源信息的共享和集成，減少水旱災(zāi)害、水環(huán)境惡化問題的出現(xiàn)。地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)在一些發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，但在我國尚處于發(fā)展的初期階段，在未來還有著很長的發(fā)展道路要走。

1?地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的重要作用

1.1?為環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作體系的健全奠定基礎(chǔ)

針對當(dāng)前的水環(huán)境污染問題，國家有關(guān)部門相繼提出了相應(yīng)的水環(huán)境治理和恢復(fù)策略，為保障水環(huán)境治理，無論是從國家層面還是從地方層面，都要構(gòu)建完善的地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對區(qū)域水環(huán)境和水資源的綜合評(píng)估和動(dòng)態(tài)分析，該評(píng)價(jià)系統(tǒng)以信息技術(shù)作為基礎(chǔ)，在系統(tǒng)投入使用以后，可以對區(qū)域地表水環(huán)境實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，獲得有效的地表水監(jiān)測數(shù)據(jù)、污染源信息，通過對這些信息的綜合評(píng)價(jià)和利用，就可以及時(shí)掌握地表水的異常情況，快速啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制來解決水環(huán)境危機(jī)，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的治理和恢復(fù)[1]。當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢下，我國對水體環(huán)境的研究日漸深入，地表水環(huán)境評(píng)價(jià)已然成為了環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的重點(diǎn)內(nèi)容，通過地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)所獲得的水環(huán)境信息，給水環(huán)境恢復(fù)、治理提供了數(shù)據(jù)支持。

1.2?為環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作方法及模式創(chuàng)新提供依據(jù)

當(dāng)前的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作開展中，無論是評(píng)價(jià)模式還是評(píng)價(jià)方法，都相對具有單一性，難以保障環(huán)境影響評(píng)價(jià)和預(yù)測的準(zhǔn)確性，也就無法解決當(dāng)下的環(huán)境危機(jī)。地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立，在不同的部門、主體之間建立了聯(lián)系，這些主體部門之間可以在該系統(tǒng)中集成和共享相應(yīng)的地表水環(huán)境信息，為環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作方法與模式創(chuàng)新提供了切實(shí)的保障。

2?地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建方法

2.1?項(xiàng)目研究技術(shù)路線

地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的技術(shù)路線如圖1所示，具體的系統(tǒng)構(gòu)建中，應(yīng)從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度開始。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)入庫作為重點(diǎn)階段，這三個(gè)階段的有效配合，促進(jìn)了數(shù)據(jù)采集、整理、存儲(chǔ)的一體化。在地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保障系統(tǒng)功能的完整性，必須從地表水基本情況作為出發(fā)點(diǎn)，做好充分的前期理論準(zhǔn)備和技術(shù)支持，將系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)從基本功能設(shè)計(jì)和水環(huán)境評(píng)價(jià)功能設(shè)計(jì)的角度來進(jìn)行完善。以本地表水評(píng)價(jià)系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)中的基礎(chǔ)功能包含GIS可視化、放大、縮小功能，還應(yīng)兼具數(shù)據(jù)編輯、查找、修正和增添的功能[2]。本系統(tǒng)中采用的是單因子指數(shù)評(píng)價(jià)模型，通過C#嵌套ArcGIS?Engine來保障系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

2.2?運(yùn)行環(huán)境

地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)在后續(xù)投入運(yùn)行以后，為保持系統(tǒng)始終處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，在系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)中，可以將微軟NET框架作為基礎(chǔ)的開發(fā)平臺(tái)，利用C語言開發(fā)，嵌套ArcGIS?Engine實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)，這些開發(fā)平臺(tái)和開發(fā)語言，可以提升系統(tǒng)開發(fā)的整體效率和質(zhì)量，對后續(xù)的維護(hù)管理非常有效。

2.3?系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

因?yàn)樵谡麄€(gè)地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)過程中，采用的是面向?qū)ο蟮乃枷牒头治龇绞?，選用的是三層架構(gòu)模式，正是系統(tǒng)的這一特殊邏輯結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)中三個(gè)部分之間的耦合性得以大大減弱，即使在系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)了需要進(jìn)行變更的內(nèi)容，這種特殊的邏輯結(jié)構(gòu)也使得代碼的變更修復(fù)更為簡單[3]。根據(jù)層次劃分，如圖2所示。

如上圖所示，視圖層中包含Visual?Studio2010的自帶控件，該控件的存在使得在地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，能夠增強(qiáng)用戶與界面之間的交互性，其他的控件是ArcGIS?Engine自帶的，系統(tǒng)用戶可以直接利用這些控件來對系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)加以操作和處理。業(yè)務(wù)邏輯層是整個(gè)系統(tǒng)中的功能層，是利用C語言開發(fā)的，其中包含了監(jiān)測數(shù)據(jù)管理類、水環(huán)境評(píng)價(jià)類、其他業(yè)務(wù)類組件，這些不同的組件之間既保持著相互的獨(dú)立性，相互之間也存在著緊密的關(guān)聯(lián)關(guān)系，不同組件的相互配合保障了系統(tǒng)管理功能的有效實(shí)現(xiàn)[4]。數(shù)據(jù)層中包含的是屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫，前者重點(diǎn)存放的是水環(huán)境評(píng)價(jià)的屬性信息，而后者中存放的是地理數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)與遙感影像數(shù)據(jù)。

3?系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與開發(fā)

3.1?系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

地表水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)也是其中的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，系統(tǒng)性能是由多種因素所決定的，比如，水環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程中，專業(yè)設(shè)計(jì)人員要通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，來保障數(shù)據(jù)庫的功能和性能?，F(xiàn)階段的設(shè)計(jì)條件下，設(shè)計(jì)人員要借助于相應(yīng)的技術(shù)在空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間建立一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過這種關(guān)聯(lián)關(guān)系的構(gòu)建來為系統(tǒng)運(yùn)行創(chuàng)造更為良好的條件。屬性數(shù)據(jù)庫中多以水環(huán)境數(shù)據(jù)為主，比如，地表水月監(jiān)測數(shù)據(jù)、地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)、評(píng)價(jià)信息等，通過Access儲(chǔ)存和管理，程序編寫更為便捷和高效[5]。空間數(shù)據(jù)庫中存放的是地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)。