環境安全監測信息系統設計分析

彭鑫+李盛林+李輝

摘 要：在現今發展中群眾逐漸重視環境保護，有關部門也增強了對環境的安全監測，其信息系統在設計方面也趨于集成化，對系統技術也提高了設計要求。文章對環境監測的信息系統展開設計分析，尤其是對數據的處理以及組織，構建集成化的數據庫，系統軟件的設計和實現等為系統監測提供精準的地理信息。

關鍵詞：環境；安全監測；信息系統；設計；分析

目前我國高速公路在信息方面逐漸向數字化方向發展，系統中的地理信息在發展中面臨了相對嚴峻的挑戰。伴隨計算機在互聯網領域的發展，社會逐漸提升了對信息化的需求程度，加深了地理信息的系統高度應用。尤其是加大了較高分辨率的遙感衛星以及GIS應用，推動了空間信息類技術發展有利于監測生態資源的環境等。因此，國家信息中心、省級計劃委員會共同決定了研發環境安全的監測信息類系統。該目標的實現需要運用地理信息的系統，進而構建出具有先進性、應用性的環境安全監測相關系統。尤其是在環境信息方面，令監測的傳統指揮系統向智能化的方向快速發展，系統采集的數據主要運用空間遙感以及衛星傳輸等，實現了全方位和多層次部署工作的開展與落實。

1 環境監測信息的處理與組織

1.1 專題信息編碼

專題信息的編碼作為實現巨量數據管理的重要基礎，對其進行編碼的根本目的就在于去區分專題的屬性、數據內容的分類。綜合各專題特征或是在應用中的目的，奠定了GIS所支持的專題類信息存儲或管理以及分析等基礎，最終實現了環境的評價、動態監測指標。各專題的信息完全采用了統一方法進行編碼，且形成具有可行性的數據分類標準體系。其內容包含了較多的專題層面，故層面信息需要參照比例尺的差異標準、地形分幅等對單位或基礎層面進行編碼命名。各專題層面的內容應用了獨立性編碼的體系，其編碼代表著分類的專題信息結果，進而形成了具有獨立性分類的體系。

1.2 專題信息處理

針對專題信息的處理而言，主要包括了統一化的坐標系統、標準化的數據以及數量化的專題信息。其中統一化的坐標系統為了要實現對不同專題的圖件進行空間疊加的分析、在空間區域上連接單一的專題層面等，務必令各專題的層面在地里空間位置上具有統一性；標準化的數據能夠比較多指標的評價，要想克服具有不一致性的指標量綱，就需將數據進行標準化。它是空間疊加的分析、動態對比等開展的重要基礎，包括了對多專題數據進行統一、標準的量化以及分析統一化的管理。其研究方法為：將樣本的容量設為N，各數據項可取m個基本指標，則數據的處理公式為：

2 環境監測信息系統集成平臺的設計與實現

處理與組織環境監測的系統信息，為其環境監測的數據庫提供了基礎性保障。環境監測的數據具有海量、較多比例尺、較大時間的特征。因此，設計完整性環境監測的數據庫通常包含了：（1）空間數據庫的設計。針對其不同的比例尺要求地理數據構建具有層次差異的數據庫，庫間的差異根據空間位置、屬性特征構建了聯系。其中又根據各比例尺的差異數據庫要依照實況、用途去構建出多個專題的字數據庫。（2）屬性數據庫的設計。屬性數據運用關系數據庫在系統中實現了統一的管理，其數據采用表格形式實現了存儲，空間地物、屬性主要通過具有一致性的標識碼實現連接，其中空間地物是運用標識碼去獲取與之相應的屬性。（3）遙感影像數據庫的設計。環境的監測系統內遙感數據來源為中、低分辨率（TM或STOP）及其高分辨率（QuickBird）等數據。影像類數據按照空間的分布、標準分幅實施分塊的壓縮，編碼了影像在空間上的位置、分辨率。與此同時，構建影像數據的索引，利用索引檢索影像數據。（4）多媒體數據庫的設計。所有多媒體的數據都需要獨立式存儲，通過統一化壓縮卻構建數據相關索引，利用索引和對應地物組建聯系。（5）元數據庫的設計。元數據能夠定量、定性描述地理的空間數據，主要包含數據自身定義、內容、空間的參考以及質量或地理數據的管理等數據。將其作為地理信息的數據描述重要技術，涵蓋了對數據集的概述，標識、數據質量、空間參照、時空、空間數據的表示、分類、元數據的參照等多種信息。因而，構建元數據庫能夠長期保存、持續性使用該數據。其環境監測的信息系統涉及的元數據庫在內容上包含了：數據的類型、空間或時間的分辨率、生產時間、存儲或提供的格式、精度說明、生產部門、更新日期、所有者，初始數據的編號、內容的描述、數據庫的編碼、空間的范圍以及投影方式等。

3 環境監測信息系統的設計與實現

GIS應用的集成系統主要分為松散式、緊密式2種，松散式的集成系統構建在多平臺的GIS基礎之上，很好地集成了軟件件的所有優勢，同時獲取了統一的環境實現運行，運用了GIS空間的分析、統計等功能。然而緊密式的集成系統，是以單個、大型的商業軟件作為平臺功能開發的基礎，且集成了對語言系統的二次開發。該軟件集成重點采用較為先進的開發理論及思想，就是面向開發對象的部件模型、技術將其視為軟件集成的基礎方法。COM模型的體系、結構與自動化的服務器、控制器等有相似特征，包括很多個COM的接口，其用戶界面也可有可無。COM模型的協議將若干個組件以組合方式組建起較大、較復雜的監測系統。現今COM模型應用的技術已然成為其軟件在發展中的主流，例如：美國資源系統的研究所研發及推廣的“Map Objects”就提供了35個控制部件的對象；相繼研發了“Arclnfo8.0”，同樣利用COM模型的技術實現相關研究。另外，在其他公司中也有相關研究動向，“GeoMedia”有11個種類、30個控制部件。該技術在應用領域中令系統實現了高效、無縫的集成，且不需進行專業、二次去開發語言，具有標準化、普及性以及低成本的重要特征。因此，環境的監測系統在開發上使用本技術，在“Arclnfo8.0”“MO”控件基礎上，運用具有可視化的語言開發，集成了C語言等。

開發項目的系統時，VC的語言由于具有靈活的運用、高效的執行能力等特征，要求系統的整體界面或系統各功能的模塊在數據組織中應用“VC++”的語言進行編寫，其VB的語言由于具有簡單且快速的編程基本特征，故部分功能控件需要依靠“VB”的語言進行開發。環境的動態監測在系統上其功能模塊主要包括：土地利用的模塊，主要是掌控土地資源在開發、利用時其空間具有的特征、時間序列在變化中產生的信息，進而分析該土地被利用的類型、結構、程度等產生的變化情況；植被變化的模塊，主要是掌控森林等植被產生了動態的變化、監測；水體變化的模塊，主要是針對湖泊一類地表、水體的面積進行動態分析以及預測變化趨勢等；水土流失的模塊，掌控某區域土壤產生侵蝕的強度以及水土流失的總面積；環境的綜合分析功能模塊，權衡社會經濟、自然環境等，運用多個數學模型，展開相關性的綜合分析或評價。針對項目對系統的功能性要求，可適當添加系統控件，以此改善系統的用戶界面，在優化系統時達到用戶對環境進行安全性監測的需求。

4 系統運行實例分析

以湖北省為例對系統的運行展開分析，該省在我國長江的中游，橫跨萬里長江且在洞庭湖的北部。其土地的總面積大于1800萬公頃，大約占我國土地資源面積的19%左右。其地勢為西高東低的特征，此區域為水災的多發區，有必要對該區域的生態環境展開綜合評價以及監測的研究。將湖北省選為試驗的區域，在作定性分析基礎上，還從水熱的條件和植被的指數以及地形、地貌等選取9個評價的指標，將其輸入檢測系統中，運用“主成分”的評價法對其湖北省近些年環境的狀況實行監測。在綜合監測的結果中，依照生態環境內綜合指數的大小把試驗區域分為不同等級生態環境的質量區，其第九級區域占了整個區域的較大比例，接近29%。而后是第八、七、四等級區域，大約占整個湖北省的22%，16%和10%左右，在這些質量區域是湖北省當前生態環境的重點區域，全區占總面積78%左右，其他等級質量區域卻占有很小的比例（見表1）。

5 結語

通過分析環境在安全信息方面監測的系統，涉及了較大的數據量，其在科學的處理以及組織下令系統在環境監測中有著關鍵的影響作用。構建相對具有完善性、靈活性以及高效率的數據庫和對應的管理系統，將其作為了監測系統構建的重點工作。元數據能為各部門的使用提供詳細的數據信息，對數據維護和更新有著重大意義。運用現代化的信息技術進而對資源環境實行動態式監測以及評估等，取得了較明顯的經濟、社會效益。同時，它還具有較快的速度、超高精準度以及低成本的特征，有利于我國落實防災和減災的重要工作。

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Design and Analysis of Environmental Safety Monitoring Information System

Peng Xin， Li Shenglin， Li Hui

（The Chuanqing Safety Tests Institute， Guanghan 618300， China）

Abstract：In the nowadays development， people gradually pay attention to the environmental protection， so the relevant departments also enhanced the safety monitoring on the environment， the information system in the design also tends to integration， the system also improves the design requirements. The information system of environmental monitoring design analysis， especially for data processing and organization， construction of integrated database， software system design and realization to provide accurate geographic information for the monitoring system.

Key words： environment； safety tests； information systems； design； analysis