上海市水環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)管理信息系統(tǒng)的與開發(fā)

上海市水環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)管理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)摘要：介紹紹了基于GIS技術(shù)的上海海市水環(huán)境監(jiān)監(jiān)測與評價(jià)管管理信息系統(tǒng)統(tǒng)的研究與設(shè)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)統(tǒng)具有界面友友好、操作簡簡便、實(shí)用等等特點(diǎn)，將提提高環(huán)境信息息的管理水平平，為上海水水環(huán)境的綜合合治理提供高高效、科學(xué)的的信息支持。關(guān)鍵詞：環(huán)境管管理信息系統(tǒng)統(tǒng)；地理信息息系統(tǒng)；水環(huán)環(huán)境ResearcchanddDeveelopmeentoffEnviironmeentMaanagemmentIInformmationnSysttemfoorWatterMoonitorringaandAsssessmmentiinShaanghaiiAbstracct：ReseearchandddeveloopmenttofEEnviroonmenttManaagemenntInfformattionSSystemmforWaterrMoniitorinnganddAsseessmenntinShangghaiiisinttroducced.TTheinnformaationsysteemproovidessfrieendly,,easyyoperrationnalinnterfaaceanndpraacticaality,,whicchwilllproovideanefffectiiveanndsciientifficinnformaationsuppoorttooimprrovettheleevelsofennvironnmentaalinfformattionmmanageement..KeyWorrds：EnvirronmenntalMManageementInforrmatioonSysstem((EMIS));GISS;Watterennvironnment1引言言地理信息系統(tǒng)（GeogrraphiccalInnformaationsysteem，GIS），是20實(shí)際60年代開始迅迅速發(fā)展起來來的一種特定定而重要的空空間信息系統(tǒng)統(tǒng)，現(xiàn)已發(fā)展展成為一門涉涉及計(jì)算機(jī)科科學(xué)、測繪遙遙感學(xué)、環(huán)境境科學(xué)等多學(xué)學(xué)科的新興邊邊緣學(xué)科。GIS以其強(qiáng)大的的空間數(shù)據(jù)和和屬性數(shù)據(jù)的的管理能力，為為信息管理與與決策分析提提供了一個(gè)可可靠的技術(shù)支支持和有效的的工作平臺。隨隨著對環(huán)境問問題重視程度度的提高和管管理工作的深深入，將GIS應(yīng)用于環(huán)境境管理已經(jīng)成成為一個(gè)熱門門課題，由于于大部分環(huán)境境數(shù)據(jù)含空間間信息，GIIS憑其在空空間分析操作作和信息顯示示、表現(xiàn)等方方面的獨(dú)特優(yōu)優(yōu)勢已經(jīng)成為為環(huán)境信息管管理系統(tǒng)不可可缺少的組成成部分。本研究以GISS技術(shù)為手段段開發(fā)出上海海市水環(huán)境監(jiān)監(jiān)測與評價(jià)管管理信息系統(tǒng)統(tǒng)，將為上海海水環(huán)境的綜綜合治理提供供支持和幫助助。2上海市市水環(huán)境監(jiān)測測與評價(jià)管理理信息系統(tǒng)2.1建立立系統(tǒng)的目的的及意義水文水質(zhì)數(shù)據(jù)是是環(huán)保管理和和決策重要的的依據(jù)。水文文水質(zhì)資料具具有數(shù)據(jù)量大大、關(guān)系復(fù)雜雜和更新快的的特點(diǎn)，利用用傳統(tǒng)信息數(shù)數(shù)據(jù)庫處理這這樣的“海量數(shù)據(jù)”工作量很大大且對操作者者的要求比較較高，地理信信息系統(tǒng)（GIS）能夠更加加高效、迅速速和準(zhǔn)確的處處理“海量數(shù)據(jù)”。上海市水水環(huán)境監(jiān)測與與評價(jià)管理信信息系統(tǒng)把地地理信息系統(tǒng)統(tǒng)（GIS）與傳統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)庫有機(jī)的的結(jié)合起來，利利用地理信息息系統(tǒng)分析、處處理空間信息息的手段，對對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫庫進(jìn)行信息查查詢、空間統(tǒng)統(tǒng)計(jì)等處理，將將為上海市水水環(huán)境污染的的控制和管理理提供高效的的信息支持。2.2系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則則系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循以以下幾個(gè)原則則：系統(tǒng)的適宜性：：根據(jù)實(shí)際工工作需要確定定系統(tǒng)功能模模塊的設(shè)置，使使得系統(tǒng)實(shí)用用、高效。系統(tǒng)的可操作性性：用戶是系系統(tǒng)的最終鑒鑒定人，也是是系統(tǒng)的使用用者與管理者者，因此在保保證系統(tǒng)功能能的前提下系系統(tǒng)操作界面面盡量人性化化。系統(tǒng)的可擴(kuò)展性性：根據(jù)需要要可以進(jìn)行新新的圖層文件件的添加和屬屬性數(shù)據(jù)庫的的更新。系統(tǒng)的開放性：：可以與別的的功能模塊進(jìn)進(jìn)行連接。2.3系統(tǒng)的總體體技術(shù)2.3.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫庫的設(shè)計(jì)與構(gòu)構(gòu)建空間圖形數(shù)據(jù)庫庫：本系統(tǒng)的的GIS空間圖形數(shù)數(shù)據(jù)庫主要取取材于2000年上海市水水環(huán)境污染源源調(diào)查工作中中以300多幅1：10000全要素?cái)?shù)字字地形圖為基基礎(chǔ)而開發(fā)制制作的MappInfo系系統(tǒng)的Tab格式的電子子地圖。屬性數(shù)據(jù)庫：對對大量的監(jiān)測測數(shù)據(jù)進(jìn)行格格式統(tǒng)一的整整合，并用連連接碼與圖形形庫連接。文檔數(shù)據(jù)庫：對對輔助資料、文文檔進(jìn)行分析析整理并加以以編碼，建立立索引。盡管GIS也有有管理數(shù)據(jù)的的功能，但是是由于環(huán)境信信息數(shù)據(jù)量大大，又在不斷斷的累計(jì)，所所以單純依賴賴GIS來管理數(shù)據(jù)據(jù)庫是不合適適的[1]。本系系統(tǒng)一方面利利用GIS管理空間圖圖形數(shù)據(jù)庫，另另一方面將環(huán)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)等屬性數(shù)據(jù)據(jù)保存在ACCESSS數(shù)據(jù)庫當(dāng)中中，兩者相對對獨(dú)立，發(fā)揮揮各自的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)和長處，同同時(shí)兩者緊密密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)互相聯(lián)系與與訪問，組成成了一個(gè)新的的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫庫。2.3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的的技術(shù)路線本系統(tǒng)以MappInfo公公司的MappX控件為GIS基礎(chǔ)，以ViisualBBasic可可視化開發(fā)語語言為開發(fā)平平臺進(jìn)行研究究和開發(fā)。每每個(gè)功能模塊塊在空間數(shù)據(jù)據(jù)庫、屬性數(shù)數(shù)據(jù)庫和文檔檔庫的基礎(chǔ)上上，通過編程程實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)統(tǒng)的控制采用用菜單命令按按鈕逐級進(jìn)入入的方法，進(jìn)進(jìn)行空間查詢詢、匯總、分分析、模擬等等，所有結(jié)果果都在屏幕上上以圖形、報(bào)報(bào)表、統(tǒng)計(jì)圖圖和圖標(biāo)說明明的風(fēng)格實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。城市底圖河道圖層監(jiān)測點(diǎn)圖層城市底圖河道圖層監(jiān)測點(diǎn)圖層污染源圖層MapX河道屬性水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)污染源數(shù)據(jù)ACCESSVB平臺上海市水環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)管理信息系統(tǒng)地圖顯示模塊查詢統(tǒng)計(jì)模塊專題制圖模塊記錄操作模塊系統(tǒng)輔助模塊水質(zhì)評價(jià)模塊圖1系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)的技術(shù)路路線2.4系系統(tǒng)的功能模模塊2.4.1地圖顯示模模塊系統(tǒng)將上海市行行政區(qū)劃、湖湖泊、河流、水水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)以以及污染源等等不同圖層進(jìn)進(jìn)行疊加顯示示，各圖層分分別采用點(diǎn)、線線、面等矢量量數(shù)據(jù)格式進(jìn)進(jìn)行組織。可可以實(shí)現(xiàn)地圖圖的放大、縮縮小、漫游等等操作；注釋釋和標(biāo)注提供供定位、醒目目顯示特定信信息的功能，通通過添加文本本和符號使得得地圖信息更更加豐富；“鷹眼導(dǎo)航”可以快速的的到達(dá)地圖上上的目標(biāo)位置置。2.4.2查詢統(tǒng)計(jì)模模塊建立信息數(shù)據(jù)庫庫的一個(gè)重要要目的是為了了能夠?qū)ζ渲兄心承┯蓷l件件因素而結(jié)合合起來的單個(gè)個(gè)或者多個(gè)信信息數(shù)據(jù)集合合進(jìn)行分類瀏瀏覽或者統(tǒng)計(jì)計(jì)分析，隨著著條件因素的的改變或者數(shù)數(shù)據(jù)源的改變變，這些數(shù)據(jù)據(jù)集合也能隨隨之動態(tài)改變變，這需要數(shù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)查查詢功能[22]。本系統(tǒng)統(tǒng)既支持SQL查詢，又支支持定位查詢詢或者區(qū)域查查詢等圖形選選擇。2.4.2.11SQLL選擇基于后臺ACCCESS數(shù)據(jù)庫的SQL選擇可以根根據(jù)對象的某某一個(gè)精確的的字段屬性（比比如名稱）來來查詢其余屬屬性數(shù)據(jù)并可可得到對象在在地圖上的地地理位置，既既可以根據(jù)需需要設(shè)定條件件進(jìn)行查詢，又又支持分組統(tǒng)統(tǒng)計(jì)和排序功功能。圖2SQLL選擇界面設(shè)定好查詢表、顯顯示列、查詢詢條件等以后后，點(diǎn)擊“確定”按鈕就可以以看到滿足條條件的記錄或或者統(tǒng)計(jì)結(jié)果果。如果選中中“將結(jié)果顯示示在地圖上”復(fù)選框，那那么符合條件件的對象將在在地圖上“高亮顯示”出來。2.4.2.11圖形選擇本系統(tǒng)支持“單單點(diǎn)選擇”、“矩形選擇”、“圓形選擇”和“任意區(qū)域選選擇”四種圖形選選擇方式。當(dāng)當(dāng)用以上圖形形選擇工具進(jìn)進(jìn)行地圖對象象選擇時(shí)將出出現(xiàn)“選擇結(jié)果”窗口：圖3選擇結(jié)結(jié)果界面如圖三所示，左左邊是選中的的對象列表，點(diǎn)點(diǎn)擊列表中的的對象，那么么該對象的屬屬性將同步顯顯示在右邊的的表格中，如如果選中“地圖同步顯顯示”復(fù)選框，那那么當(dāng)前對象象的位置和名名稱將醒目的的顯示在地圖圖上面。如果當(dāng)前對象具具有監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)，那么歷年年的監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)將同時(shí)顯示示在另一個(gè)窗窗口當(dāng)中。圖4監(jiān)測數(shù)數(shù)據(jù)顯示界面面選中“顯示趨勢勢圖”復(fù)選框并選選擇數(shù)據(jù)列可可以方便的畫畫出統(tǒng)計(jì)趨勢勢圖：圖5監(jiān)測數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖舉舉例2.4.3專題題地圖模塊專題制圖是根據(jù)據(jù)某個(gè)特定專專題對地圖進(jìn)進(jìn)行“渲染”的過程。專專題通常是從從數(shù)據(jù)集(Dataaset)獲取的一些些數(shù)據(jù)，專題題圖通過顏色色深淺、充填填圖案、符號號、直方圖和和餅狀圖來可可視化地顯示示數(shù)據(jù)，這樣樣可以清楚地地看出在數(shù)據(jù)據(jù)記錄中難以以發(fā)現(xiàn)的模式式和趨勢。用用戶可以根據(jù)據(jù)他們的數(shù)據(jù)據(jù)，通過指定定地圖對象的的顏色、圖案案或符號創(chuàng)建建不同類型的的專題圖。本本系統(tǒng)中可以以創(chuàng)建范圍圖圖、等級符號號圖、點(diǎn)密度度圖、獨(dú)立值值圖、直方圖圖和餅狀圖等等不同類型的的專題圖。圖6水質(zhì)監(jiān)監(jiān)測點(diǎn)專題地地圖2.4.4記錄錄操作模塊為了保障系統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)庫的原始始性和真實(shí)性性，避免用戶戶在操作工程程中因失誤而而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的的破壞、遺失失等事故的發(fā)發(fā)生，本系統(tǒng)統(tǒng)在除了記錄錄操作模塊以以外的功能模模塊中對屬性性數(shù)據(jù)庫進(jìn)行行了封裝，屏屏蔽了用戶對對屬性數(shù)據(jù)庫庫的修改權(quán)限限，將對記錄錄的添加、刪刪除或者修改改操作放在記記錄操作模塊塊當(dāng)中，并設(shè)設(shè)置管理員密密碼，這樣既既保證了系統(tǒng)統(tǒng)的安全性又又不妨礙系統(tǒng)統(tǒng)的動態(tài)更新新，對記錄所所做的操作在在地圖和屬性性數(shù)據(jù)庫同步步反映，例如如，在地圖上上面添加了一一個(gè)污染源對對象的同時(shí)屬屬性數(shù)據(jù)會保保存到屬性數(shù)數(shù)據(jù)庫。圖7記錄操操作界面2.4.5水質(zhì)質(zhì)評價(jià)模塊水質(zhì)評價(jià)是水環(huán)環(huán)境綜合治理理的一項(xiàng)基礎(chǔ)礎(chǔ)工作，在環(huán)環(huán)境監(jiān)測的基基礎(chǔ)上對水環(huán)環(huán)境質(zhì)量作出出合理的評價(jià)價(jià)才能有針對對性的制定改改善水環(huán)境質(zhì)質(zhì)量的規(guī)劃。本本研究采用了了徐祖信提出出的新的河流流水質(zhì)評價(jià)方方法－水質(zhì)標(biāo)標(biāo)識指數(shù)法(徐祖信,我國河流單單因子水質(zhì)標(biāo)標(biāo)識指數(shù)評價(jià)價(jià)方法研究;;徐祖信,我國河流綜綜合水質(zhì)標(biāo)識識指數(shù)評價(jià)方方法研究)，包括評價(jià)價(jià)河流單項(xiàng)水水質(zhì)指標(biāo)污染染的單因子污污染標(biāo)識指數(shù)數(shù)和評價(jià)河流流綜合水質(zhì)的的綜合污染標(biāo)標(biāo)識指數(shù)。單單因子水質(zhì)標(biāo)標(biāo)識指數(shù)可以以完整標(biāo)識水水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)標(biāo)的類別、水水質(zhì)數(shù)據(jù)、功功能區(qū)目標(biāo)值值等重要信息息，既能按國國家標(biāo)準(zhǔn)類別別定性評價(jià)、又又能根據(jù)標(biāo)識識指數(shù)進(jìn)行水水質(zhì)數(shù)據(jù)的分分析；既可以以比較分析同同一類水質(zhì)指指標(biāo)在同一級級別中的差異異，也可以在在不同類別水水質(zhì)指標(biāo)中比比較分析水質(zhì)質(zhì)的污染程度度,從而克服了了現(xiàn)行單因子子評價(jià)方法的的不足。綜合合水質(zhì)標(biāo)識指指數(shù)可以完整整表達(dá)河流整整體水質(zhì)信息息，如總體水水質(zhì)類別及與與水環(huán)境功能能區(qū)類別的比比較情況，參參與評價(jià)的水水質(zhì)指標(biāo)劣于于功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的情況等。綜綜合水質(zhì)標(biāo)識識指數(shù)的特點(diǎn)點(diǎn)是既能定性性評價(jià)、也能能定量評價(jià)；；既不會因個(gè)個(gè)別水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)較差就否定定整體水質(zhì)，又能對河流整體水質(zhì)做出合理的評價(jià)；既可以用于一條河流不同斷面水質(zhì)的客觀比較，又可以用于不同河流水質(zhì)的評價(jià)分析；既可以在同一類別中比較水質(zhì)的優(yōu)劣，也可以對劣五類的水比較污染的嚴(yán)重程度。這些問題都是現(xiàn)行評價(jià)方法存在的種種不足之處。與之相比，綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)對河流整體水質(zhì)的評價(jià)結(jié)果更合理、更科學(xué)、更客觀?；谠u價(jià)我國河河流水質(zhì)的單單因子水質(zhì)標(biāo)標(biāo)識指數(shù)和綜綜合水質(zhì)標(biāo)識識指數(shù)原理，開開發(fā)了基于GIS的水質(zhì)評價(jià)價(jià)模塊?？紤]慮到環(huán)境監(jiān)測測部門對監(jiān)測測數(shù)據(jù)的存儲儲格式，水質(zhì)質(zhì)評價(jià)模塊既既支持從Excel文件讀取監(jiān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，同同時(shí)又能通過過選擇地圖上上的水質(zhì)監(jiān)測測點(diǎn)獲得后臺臺ACCESSS數(shù)據(jù)庫的屬屬性數(shù)據(jù)，計(jì)計(jì)算流程如下下：讀取Excel文件讀取Excel文件地圖→屬性數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)和綜合污染標(biāo)識指數(shù)計(jì)算計(jì)算結(jié)果瀏覽計(jì)算結(jié)果導(dǎo)出圖8水質(zhì)標(biāo)標(biāo)識指數(shù)計(jì)算算流程每一組監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)包含26條信息，即即：河流名稱稱、監(jiān)測斷面面、監(jiān)測斷面面水環(huán)境功能能區(qū)目標(biāo)、監(jiān)監(jiān)測年份、22項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)，前四個(gè)字字段必須填寫寫，22項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)中沒有監(jiān)測測數(shù)據(jù)的以空空白表示。導(dǎo)入監(jiān)測數(shù)據(jù)以以后可以同時(shí)時(shí)計(jì)算各單項(xiàng)項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的的水質(zhì)指數(shù)和和反映總體水水質(zhì)狀況的水水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)數(shù)。依據(jù)“單因子貢獻(xiàn)獻(xiàn)力”和“評價(jià)樣本整整體相似性”原則，水質(zhì)質(zhì)標(biāo)識指數(shù)基基于5項(xiàng)主要污染染控制指標(biāo)（DO、高錳酸鹽鹽指數(shù)、COD5、氨氮、總總磷）的單因因子水質(zhì)指數(shù)數(shù)算術(shù)平均求求得。用戶也也可以利用該該項(xiàng)功能，求求得任一項(xiàng)水水質(zhì)指標(biāo)的水水質(zhì)指數(shù)，分分析所關(guān)心的的任一項(xiàng)水質(zhì)質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)質(zhì)狀況。計(jì)算以后用戶可可以將各單項(xiàng)項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的的水質(zhì)指數(shù)按按照污染程度度進(jìn)行排序，并并可以計(jì)算結(jié)結(jié)果保存為EXCEL格式的文件件。圖9水質(zhì)監(jiān)監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入入功能2.4.6系統(tǒng)統(tǒng)輔助模塊系統(tǒng)的輔助模塊塊包括打印地地圖，導(dǎo)出數(shù)數(shù)據(jù)，狀態(tài)欄欄，在線幫助助等。3系統(tǒng)特點(diǎn)點(diǎn)本系統(tǒng)具有一下下幾個(gè)特點(diǎn)：：地圖數(shù)據(jù)庫與屬屬性數(shù)據(jù)庫緊緊密聯(lián)系，即即支持圖形查查詢，又支持持SQL選擇。從地地圖上查詢的的結(jié)果可以同同時(shí)瀏覽保存存在屬性數(shù)據(jù)據(jù)庫的屬性數(shù)數(shù)據(jù)，對屬性性數(shù)據(jù)庫進(jìn)行行的SQL選擇也可以以同步查看滿滿足條件的對對象在地圖上上的位置。方便快捷的畫圖圖功能，可是是根據(jù)需要畫畫出統(tǒng)計(jì)圖。設(shè)置專題制圖模模塊，既可以以創(chuàng)建各種類類型的專題地地圖，又可以以對專題地圖圖進(jìn)行操作。將對記錄的修改改、刪除和添添加操作適當(dāng)當(dāng)封裝，既保保證系統(tǒng)安全全又不妨礙系系統(tǒng)的動態(tài)性性，對地圖和和數(shù)據(jù)庫的操操作同步。設(shè)置水質(zhì)評價(jià)模模塊，管理