环境安全监测信息系统设计分析

    彭鑫+李盛林+李辉

    摘 要：在现今发展中群众逐渐重视环境保护，有关部门也增强了对环境的安全监测，其信息系统在设计方面也趋于集成化，对系统技术也提高了设计要求。文章对环境监测的信息系统展开设计分析，尤其是对数据的处理以及组织，构建集成化的数据库，系统软件的设计和实现等为系统监测提供精准的地理信息。

    关键词：环境；安全监测；信息系统；设计；分析

    目前我国高速公路在信息方面逐渐向数字化方向发展，系统中的地理信息在发展中面临了相对严峻的挑战。伴随计算机在互联网领域的发展，社会逐渐提升了对信息化的需求程度，加深了地理信息的系统高度应用。尤其是加大了较高分辨率的遥感卫星以及GIS应用，推动了空间信息类技术发展有利于监测生态资源的环境等。因此，国家信息中心、省级计划委员会共同决定了研发环境安全的监测信息类系统。该目标的实现需要运用地理信息的系统，进而构建出具有先进性、应用性的环境安全监测相关系统。尤其是在环境信息方面，令监测的传统指挥系统向智能化的方向快速发展，系统采集的数据主要运用空间遥感以及卫星传输等，实现了全方位和多层次部署工作的开展与落实。

    1 环境监测信息的处理与组织

    1.1 专题信息编码

    专题信息的编码作为实现巨量数据管理的重要基础，对其进行编码的根本目的就在于去区分专题的属性、数据内容的分类。综合各专题特征或是在应用中的目的，奠定了GIS所支持的专题类信息存储或管理以及分析等基础，最终实现了环境的评价、动态监测指标。各专题的信息完全采用了统一方法进行编码，且形成具有可行性的数据分类标准体系。其内容包含了较多的专题层面，故层面信息需要参照比例尺的差异标准、地形分幅等对单位或基础层面进行编码命名。各专题层面的内容应用了独立性编码的体系，其编码代表着分类的专题信息结果，进而形成了具有独立性分类的体系。

    1.2 专题信息处理

    针对专题信息的处理而言，主要包括了统一化的坐标系统、标准化的数据以及数量化的专题信息。其中统一化的坐标系统为了要实现对不同专题的图件进行空间叠加的分析、在空间区域上连接单一的专题层面等，务必令各专题的层面在地里空间位置上具有统一性；标准化的数据能够比较多指标的评价，要想克服具有不一致性的指标量纲，就需将数据进行标准化。它是空间叠加的分析、动态对比等开展的重要基础，包括了对多专题数据进行统一、标准的量化以及分析统一化的管理。其研究方法为：将样本的容量设为N，各数据项可取m个基本指标，则数据的处理公式为：

    2 环境监测信息系统集成平台的设计与实现

    处理与组织环境监测的系统信息，为其环境监测的数据库提供了基础性保障。环境监测的数据具有海量、较多比例尺、较大时间的特征。因此，设计完整性环境监测的数据库通常包含了：（1）空间数据库的设计。针对其不同的比例尺要求地理数据构建具有层次差异的数据库，库间的差异根据空间位置、属性特征构建了联系。其中又根据各比例尺的差异数据库要依照实况、用途去构建出多个专题的字数据库。（2）属性数据库的设计。属性数据运用关系数据库在系统中实现了统一的管理，其数据采用表格形式实现了存储，空间地物、属性主要通过具有一致性的标识码实现连接，其中空间地物是运用标识码去获取与之相应的属性。（3）遥感影像数据库的设计。环境的监测系统内遥感数据来源为中、低分辨率（TM或STOP）及其高分辨率（QuickBird）等数据。影像类数据按照空间的分布、标准分幅实施分块的压缩，编码了影像在空间上的位置、分辨率。与此同时，构建影像数据的索引，利用索引检索影像数据。（4）多媒体数据库的设计。所有多媒体的数据都需要独立式存储，通过统一化压缩却构建数据相关索引，利用索引和对应地物组建联系。（5）元数据库的设计。元数据能够定量、定性描述地理的空间数据，主要包含数据自身定义、内容、空间的参考以及质量或地理数据的管理等数据。将其作为地理信息的数据描述重要技术，涵盖了对数据集的概述，标识、数据质量、空间参照、时空、空间数据的表示、分类、元数据的参照等多种信息。因而，构建元数据库能够长期保存、持续性使用该数据。其环境监测的信息系统涉及的元数据库在内容上包含了：数据的类型、空间或时间的分辨率、生产时间、存储或提供的格式、精度说明、生产部门、更新日期、所有者，初始数据的编号、内容的描述、数据库的编码、空间的范围以及投影方式等。

    3 环境监测信息系统的设计与实现

    GIS应用的集成系统主要分为松散式、紧密式2种，松散式的集成系统构建在多平台的GIS基础之上，很好地集成了软件件的所有优势，同时获取了统一的环境实现运行，运用了GIS空间的分析、统计等功能。然而紧密式的集成系统，是以单个、大型的商业软件作为平台功能开发的基础，且集成了对语言系统的二次开发。该软件集成重点采用较为先进的开发理论及思想，就是面向开发对象的部件模型、技术将其视为软件集成的基础方法。COM模型的体系、结构与自动化的服务器、控制器等有相似特征，包括很多个COM的接口，其用户界面也可有可无。COM模型的协议将若干个组件以组合方式组建起较大、较复杂的监测系统。现今COM模型应用的技术已然成为其软件在发展中的主流，例如：美国资源系统的研究所研发及推广的“Map Objects”就提供了35个控制部件的对象；相继研发了“Arclnfo8.0”，同样利用COM模型的技术实现相关研究。另外，在其他公司中也有相关研究动向，“GeoMedia”有11个种类、30个控制部件。该技术在应用领域中令系统实现了高效、无缝的集成，且不需进行专业、二次去开发语言，具有标准化、普及性以及低成本的重要特征。因此，环境的监测系统在开发上使用本技术，在“Arclnfo8.0”“MO”控件基础上，运用具有可视化的语言开发，集成了C语言等。

    

    开发项目的系统时，VC的语言由于具有灵活的运用、高效的执行能力等特征，要求系统的整体界面或系统各功能的模块在数据组织中应用“VC++”的语言进行编写，其VB的语言由于具有简单且快速的编程基本特征，故部分功能控件需要依靠“VB”的语言进行开发。环境的动态监测在系统上其功能模块主要包括：土地利用的模块，主要是掌控土地资源在开发、利用时其空间具有的特征、时间序列在变化中产生的信息，进而分析该土地被利用的类型、结构、程度等产生的变化情况；植被变化的模块，主要是掌控森林等植被产生了动态的变化、监测；水体变化的模块，主要是针对湖泊一类地表、水体的面积进行动态分析以及预测变化趋势等；水土流失的模块，掌控某区域土壤产生侵蚀的强度以及水土流失的总面积；环境的综合分析功能模块，权衡社会经济、自然环境等，运用多个数学模型，展开相关性的综合分析或评价。针对项目对系统的功能性要求，可适当添加系统控件，以此改善系统的用户界面，在优化系统时达到用户对环境进行安全性监测的需求。

    4 系统运行实例分析

    以湖北省为例对系统的运行展开分析，该省在我国长江的中游，横跨万里长江且在洞庭湖的北部。其土地的总面积大于1800万公顷，大约占我国土地资源面积的19%左右。其地势为西高东低的特征，此区域为水灾的多发区，有必要对该区域的生态环境展开综合评价以及监测的研究。将湖北省选为试验的区域，在作定性分析基础上，还从水热的条件和植被的指数以及地形、地貌等选取9个评价的指标，将其输入检测系统中，运用“主成分”的评价法对其湖北省近些年环境的状况实行监测。在综合监测的结果中，依照生态环境内综合指数的大小把试验区域分为不同等级生态环境的质量区，其第九级区域占了整个区域的较大比例，接近29%。而后是第八、七、四等级区域，大约占整个湖北省的22%，16%和10%左右，在这些质量区域是湖北省当前生态环境的重点区域，全区占总面积78%左右，其他等级质量区域却占有很小的比例（见表1）。

    5 结语

    通过分析环境在安全信息方面监测的系统，涉及了较大的数据量，其在科学的处理以及组织下令系统在环境监测中有着关键的影响作用。构建相对具有完善性、灵活性以及高效率的数据库和对应的管理系统，将其作为了监测系统构建的重点工作。元数据能为各部门的使用提供详细的数据信息，对数据维护和更新有着重大意义。运用现代化的信息技术进而对资源环境实行动态式监测以及评估等，取得了较明显的经济、社会效益。同时，它还具有较快的速度、超高精准度以及低成本的特征，有利于我国落实防灾和减灾的重要工作。

    [参考文献]

    [1]王思远，刘纪远，张增祥，等.资源环境监测信息系统集成平台的设计与实现[J].计算机工程与应用，2010（29）：230-233.

    [2]刘纪远.中国资源环境遥感宏观调查与动态研究[M].北京：中国科学技术出版社，2011.

    [3]张增祥.西藏自治区中部地区资源环境遥感监测与综合评价研究[M].北京：宇航出版社，2011.

    [4]钱峻屏，李岩，彭龙军.资源环境信息系统集成平台的设计、实施与应用[J].热带地理，2012（20）：148-151.

    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