泉州市重點污染源管理系統的設計與實現

鄭朝洪,廖偉 (泉州師范學院資源與環境科學學院,福建泉州 362000)

泉州市重點污染源管理系統的設計與實現

鄭朝洪,廖偉 (泉州師范學院資源與環境科學學院,福建泉州 362000)

環境保護脫離不了環境信息的采集、處理和應用,GIS技術作為一種便捷有效的時空數據管理和處理手段,已經應用于環境評價、環境監測、水環境管理以及環境應急預警預報等領域。以泉州市環保局官方網站的環境信息共享平臺,公布的全市60多家重點污染企業的監測統計數據為基礎,基于wedges平臺Arc GIS Server 10,采用B/S結構構建泉州市重點污染源管理系統,實現重點污染源的空間信息管理、查詢與分析,區域污染源信息報表管理,為環保部門和大眾提供一個側重地圖與地理信息技術應用的污染源管理與信息查詢平臺。

GIS;污染源管理;系統設計

環境保護是現今世界的一個共同主題。環境保護脫離不了環境信息的采集、處理和應用,而80%以上的環境信息都與地理位置有關;環境信息的處理具有復雜性和時效性的特征,并且具有涉及面廣、數據量大的特點[1]。GIS已經應用于環境評價、環境監測、水環境管理以及環境應急預警預報等領域。運用GIS技術能有效地處理基于環境問題的大量復雜的地理空間信息[2]。

筆者以泉州市環保局官方網站的環境信息共享平臺公布的全市60多家重點污染企業的監測統計數據為基礎,基于Wedges平臺ArcGIS Server 10,構建泉州市重點污染源管理系統,實現重點污染源的地圖管理與分析、區域污染源信息報表管理等,為環保部門和大眾提供一個側重地圖與地理信息技術應用的污染源管理與信息查詢平臺。

1 系統需求分析

目前泉州市的污染源管理系統功能偏重于污染企業的實時監測和預警,該系統是以監測設備為中心的功能系統,忽略了對于污染源數據的有效管理、深度的數據處理和分析。污染信息的公布方式僅限于表格數據,對于非專業人員理解難度大[3]。

污染源管理作為環境信息系統的重要組成部分,數據是其系統的重要的核心[4],系統的設計將以數據為中心,對數據進行有效的相關處理后,利用GIS地圖、報表等形式對數據和數據分析結果進行直觀簡單的有效表達;建立污染報表服務器,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。

根據系統的設計目的,預計系統主要用戶類型為環保局一般用戶,環保局數據專員(超級管理員),企業用戶。環保局一般用戶主要功能需求包括對污染源企業的基本信息的查看、編輯,污染數據的查看和處理,對污染源企業的年度季度報表的生成和發布。環保局數據專員的功能包括污染源企業的基本信息的錄入和編輯,基礎地理信息數據維護和修改,企業污染數據的修改和查詢,新類型報表的設計和發布。

2 系統總體設計

系統總體框架如圖1所示。系統采用3層架構模式,包括數據訪問層、業務邏輯層和用戶界面層。數據訪問層封裝訪問數據庫的類,類中實現對數據庫中數據的插入,查詢、編輯、刪除等操作。業務邏輯層主要處理類似于登錄驗證、查詢條件預處理和數據分析等業務邏輯類。界面層主要包括接受用戶輸入輸出、向用戶展示結果等類[5]。

系統的主要功能如圖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,直觀的查看各區域和各污染源的信息。

2)專題圖功能可以統計區域的污染源數據,在地圖上生成幾種類型的專題圖,緩沖區分析功能可以建立緩沖區,高亮緩沖區影響區域,為環境決策提供數據圖表支持。

2.2 后臺模塊

1)基本信息。企業基本信息可以對企業的基本信息進行查詢、編輯、刪除、添加新的企業,基礎地理信息可以通過鏈接ArcServer的ArcServer Manage功能對地圖服務進行管理。

2)污染源管理。通過報表的形式對污染源信息進行簡單多元的展示。區域污染源報表可以通過圖表等多元形式動態查看數據庫中存在的區域污染企業統計信息;企業年度報表可以查看企業本年的污染匯總情況,對各個季度的數據進行對比分析;企業季度報表可以查看企業本季度的污染情況。

3)用戶管理。對系統用戶信息進行修改和編輯。

根據系統的功能和用戶的需求,系統的主要實體包括用戶信息、污染企業、污染數據表和污染類型,實體的ER圖如圖3所示。

圖1 系統總體框架

3 系統實現

系統采用ESRI公司企業級GIS應用平臺ArcGIS Server, ArcGIS Server提供了一個Web應用程序開發框架(ADF),此框架中包含用于構建GIS Web應用程序的各種工具?？梢栽陂_發環境(例如Microsoft Visual 2010)中快速便捷的搭建Web應用程序,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,通過引用服務器發布的GIS Service以獲取所需的數據,同樣的可以達到以GIS Server為手段交換數據的目的,即使服務器更新了數據或者使用了新的編程技術,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-數據”分離[7]。

圖2 系統主要功能

3.1 地圖瀏覽界面實現

該功能界面首先用Div+CSS進行區域的布局,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

污染源專題圖界面的設計根據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存圖層中。

因環境領域的問題在不同程度都含有不同某種地理含義,GIS技術在環境問題中的應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據報表;利用GIS功能,環境工作者可有效組織數據可視化,有利于宏觀決策,改善工作質量。根據設計要求,專題圖的實現原理如下:

1)加載專題圖區域界面時,會自動向服務器發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一個預定義的SelectChange事件,該事件會通過JavaScript腳本將圖層信息傳到后臺相關的異步刷新處理(AJAX)機制,預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,根據字段列表輸入字段,在“生成專題圖”按鈕被用戶觸發后,相應JavaScript腳本將這些信息異步傳給后臺,后臺相關方法處理完后,向地圖控件返回專題圖,并且刷新地圖區域,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標簽和css實現了導航菜單欄,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。后臺主界面效果(見圖5)。

圖3 數據庫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基本信息、污染類型信息和基礎地理信息。污染類型信息界面,實現了對污染信息的查看、編輯修改和添加功能。

2)后臺相關報表的實現。通過在數據庫建立所需要的數據集并在數據集的基礎上設計報表。區域污染企業匯總報表實現了對區域污染企業信息的統計,可以按照污染類型和區域查看企業的信息和統計圖表(見圖6)。

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

圖6 區域污染源企業匯總報表

圖7 企業季度污染信息報表

企業年度污染信息,匯總年度污染數據,以統計圖方式顯示數據的匯總和數據的變化趨勢(見圖8)。

圖8 企業污染信息年度報表

4 結語

利用Web Service技術構建B/S結構的泉州市重點污染源管理系統,在污染源的信息共享與專題要素分析上有很大的優勢,GIS在環境領域信息系統中的應用還有很大的發展空間,不僅是簡單的對行業數據的可視化,更多的是對于數據的挖掘和對環境決策的支持。

[1]?？讖?國土資源數據庫系統設計與實現[D].合肥:中國科學技術大學,2001.

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

[3]任平.基于GIS的環境污染源管理信息系統研究[D].長沙:湖南大學,2012.

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

[5]孫繼紅.基于NET三層架構的網上商城設計與實現[J].電腦編程技巧與維護,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的設計與實現[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研究[J].山東師范大學學報(自然科學版),2008(1):60-62.

[9]何正國,杜娟,毛海亞.精通ArcGIS Server應用與開發[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

泉州市技術研究與開發項目(2011Z22)。

鄭朝洪(1980-),男,碩士,講師,現主要從事地理信息系統技術應用與開發方面的教學與研究工作。