朱 堅,高占國,翁燕波,諸云強

(1.寧波市環(huán)境監(jiān)測中心,浙江寧波315012;2.中國科學院地理科學與資源研究所,北京100101)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務平臺設計
——以寧波市為例

朱 堅1,高占國1,翁燕波1,諸云強2

(1.寧波市環(huán)境監(jiān)測中心,浙江寧波315012;2.中國科學院地理科學與資源研究所,北京100101)

建成“一網(wǎng)—二庫—二系統(tǒng)”的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務平臺,為寧波市環(huán)境監(jiān)測部門、政府管理部門、科研機構、社會公眾等提供數(shù)據(jù)支持服務。介紹了該平臺的總體架構、應用模式,以及實現(xiàn)、部署與應用。

生態(tài)環(huán)境;數(shù)據(jù)共享;服務平臺;寧波市

為了充分利用科技資源,推動科技創(chuàng)新,2002年以來我國政府部門開展了科技基礎創(chuàng)新平臺的研究與應用工作,而科學數(shù)據(jù)共享工程是其中的核心組成部分。科學數(shù)據(jù)是具有潛在價值并能通過擴大應用而增值的巨大社會財富,是科技創(chuàng)新資源和知識資源,是屬于國家所有的一種戰(zhàn)略資源[1～4]。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)獲取存在著成本高、周期長、不可重復等特點,其共享能夠促進環(huán)境問題的發(fā)現(xiàn)與解決,促進環(huán)境科技產業(yè)的增長,其信息的挖掘與研究應用對于區(qū)域環(huán)境的管理與規(guī)劃等政府決策有著重要的作用。

寧波市既是沿海城市,也是經(jīng)濟發(fā)達的工業(yè)、港口城市,人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響劇烈,但生態(tài)環(huán)境的數(shù)據(jù)零散奇缺,生態(tài)環(huán)境的數(shù)據(jù)資源、儀器設備、專業(yè)人才等需要挖掘更大效用,為生態(tài)環(huán)境科研和區(qū)域發(fā)展提供支持。為了解決寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享難題,通過建設一網(wǎng)(生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡)、二庫(生態(tài)環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)庫)、二系統(tǒng)(生態(tài)環(huán)境質量評估系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享服務系統(tǒng)),按照用戶層、應用層、系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)庫層、基礎設施層五個層次,構建了寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務平臺。

1 平臺的總體架構與組成

1.1 平臺總體架構

寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測公共服務平臺根據(jù)現(xiàn)實需求分析,結合寧波實際,優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)絡,平臺共享共建,挖掘信息知識,建設制度規(guī)范,培養(yǎng)人才隊伍的建設思路,其中的數(shù)據(jù)共享主要考慮發(fā)展需求、數(shù)據(jù)資源、組織管理、共享規(guī)則、共享技術的五個數(shù)據(jù)共享管理的主控因素分析[1,2],通過生態(tài)環(huán)境政府法規(guī)、標準規(guī)范和專業(yè)人才隊伍建設的支撐,通過“一網(wǎng)—二庫—二系統(tǒng)”,為寧波市環(huán)境監(jiān)測中心、寧波市環(huán)境保護局及上級主管部門、科研機構、社會公眾等提供不同層次的生態(tài)環(huán)境“數(shù)據(jù)—信息—知識”服務(圖1)。

1.2 平臺系統(tǒng)的組成

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)是整個平臺的基礎,為生態(tài)環(huán)境管理與分析決策提供數(shù)據(jù)資源的保障,它包括寧波市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和科研過程中的野外站位、儀器設備設施及產生的數(shù)據(jù)資源。二庫分別是存儲綜合分析數(shù)據(jù)和共享數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分類存儲和分級共享。二系統(tǒng)是整個平臺的樞紐,依托于兩個數(shù)據(jù)庫。生態(tài)環(huán)境質量評估系統(tǒng)供寧波市生態(tài)環(huán)境管理部門的決策者、管理員、技術人員使用,為其提供生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)管理、現(xiàn)狀分析與情景預測的工作平臺;數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)供所有的網(wǎng)絡用戶使用,實現(xiàn)寧波市行業(yè)部門的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、科研部門的分散生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的整合與共享,為生態(tài)環(huán)境質量評估與輔助決策提供支持支撐?！耙痪W(wǎng)—二庫—二系統(tǒng)”在整個建設和運行服務過程中都需要在國家頒布的所有環(huán)境類的法律、浙江省以及寧波市出臺的相關條例,技術類標準規(guī)范、生態(tài)環(huán)境政策法規(guī)和技術標準規(guī)范以及人才隊伍的支撐下完成。

從橫向上看整個平臺分為內外網(wǎng)兩大部分。內網(wǎng)部署生態(tài)環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫,存儲生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、分析處理、模擬計算的數(shù)據(jù)資源,用以支撐生態(tài)環(huán)境質量評估系統(tǒng),為寧波市環(huán)境監(jiān)測部門提供生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理、分析評價與情景預測的功能,促進寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測部門日常管理工作的科學性和規(guī)范性,提高生態(tài)環(huán)境應急響應能力。外網(wǎng)部署的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)庫,主要存放生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)產品,引進的遙感影像等空間數(shù)據(jù),以及通過“共建、共享”的方式整合其他部門、科研機構、高等院校以及科學家個人手中的研究與監(jiān)測數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)共享系統(tǒng),為用戶提供這些數(shù)據(jù)資源的共享和數(shù)據(jù)共享服務系統(tǒng),為相關的政府部門、科研機構和社會公眾提供數(shù)據(jù)共享和信息共享的能力,提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)測部門政務公開水平,促進國家投資的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)資源的整合、流動、高效利用與增值。

2 平臺的應用模式

如圖2所示,平臺在國家和浙江省相關的政策法規(guī)以及寧波市的實際需求的指導下,以現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境監(jiān)測理論為基礎,研究制定兼具宏觀生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測和微觀環(huán)境因子監(jiān)測的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評估指標體系。根據(jù)指標體系,在現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站的基礎上,以空間抽樣理論為基礎,對現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站點空間布局進行優(yōu)化調整,建立能夠覆蓋整個寧波市不同生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡,并改善和提高各種儀器設備。

基于寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡,開展各種生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的日常監(jiān)測、應急監(jiān)測、調查統(tǒng)計等,獲取能夠表征寧波市生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的各類數(shù)據(jù)資源。對各類生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)資源的特征進行分析,開展生態(tài)環(huán)境質量評估系統(tǒng)和綜合數(shù)據(jù)庫的研制。在局域網(wǎng)上搭建數(shù)據(jù)庫,同時在各個應用客戶端部署該應用系統(tǒng)。

利用生態(tài)環(huán)境質量評估系統(tǒng),將各類生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)以及基礎地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)等導入到生態(tài)環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫中,同時對綜合數(shù)據(jù)庫接收的共享數(shù)據(jù)庫的各類生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和研究的數(shù)據(jù)進行評估。評估系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)進行疊加瀏覽、編輯管理、查詢分析和制圖輸出,同時開展生態(tài)環(huán)境質量的現(xiàn)狀評估和影響因子分析、情景預測預警等應用。為寧波市生態(tài)環(huán)境科學管理與應急決策提供實時的數(shù)據(jù)、信息和知識。

在開展寧波市生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)建設之前,研究制定各類管理條例與標準規(guī)范,明確數(shù)據(jù)生產者、管理者、使用者的責、權、利。這些標準規(guī)范主要包括:寧波市科技項目數(shù)據(jù)匯交條例、數(shù)據(jù)共享與發(fā)布條例以及數(shù)據(jù)質量控制與管理條例、元數(shù)據(jù)標準等。

在上述管理條例和標準規(guī)范的支撐下,研制寧波市生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。在寧波市環(huán)境監(jiān)測中心因特網(wǎng)上部署該系統(tǒng),整合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存儲的監(jiān)測數(shù)據(jù),按照“共建、共享”的理念,在政府科技部門的組織下,整合其他相關政府部門、科研院所和科學家個人等的數(shù)據(jù),逐步推進寧波市生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的共享,并分級對外進行共享,促進國家投資的數(shù)據(jù)資源的流動與增值。

3 平臺的實現(xiàn)、部署與應用

寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測公共服務平臺部署分為基于B/S結構的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)和基于C/S結構的生態(tài)環(huán)境評價分析系統(tǒng)兩部分[5]。

3.1 平臺系統(tǒng)的實現(xiàn)

生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享服務系統(tǒng)采用B/S結構,基于J2EE環(huán)境,采用Java、JSP、JavaBean、Serv2 let、JavaScript等語言開發(fā),后臺數(shù)據(jù)庫采用Ora2 cle9i[6]。WEB GIS采用Arc IMS 4.0實現(xiàn)。生態(tài)環(huán)境評價分析系統(tǒng)采用C/S結構,基于.NET環(huán)境下,采用C#語言進行開發(fā),GIS功能采用Ar2 cEngine9.1組件進行開發(fā),后臺數(shù)據(jù)庫采用Ora2 cle9i,空間數(shù)據(jù)引擎采用ArcSDE for Oracle9i。系統(tǒng)界面采用傳統(tǒng)的Windows風格,下拉菜單和工具條的方式,提供右鍵快捷菜單等。

3.2 平臺系統(tǒng)的部署

據(jù)庫引擎,ArcGIS 9.1 GIS管理軟件?？蛻舳瞬渴鹪诿總€使用該軟件的用戶機器上,通過局域網(wǎng)統(tǒng)一訪問寧波市生態(tài)環(huán)境時空數(shù)據(jù)庫,部署的軟件包括:Windows 2000或Windows 2003操作系統(tǒng),.Net Framwork1.1的.net框架,ArcEngine9.1運行時,寧波市生態(tài)環(huán)境評價分析系統(tǒng)的應用軟件。

生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享服務系統(tǒng)采用B/S結構,提供數(shù)據(jù)共享服務功能,促進數(shù)據(jù)由生產者向使用者的流動。系統(tǒng)分為兩個子系統(tǒng):前臺數(shù)據(jù)共享服務子系統(tǒng)和后臺數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。前臺數(shù)據(jù)共享服務子系統(tǒng)面向寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測部門以及其他的相關部門、社會公眾,提供用戶注冊登錄、目錄導航、數(shù)據(jù)匯交、數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)在線瀏覽、下載等功能;后臺數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)面向系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理員,為他們提供站點信息管理、用戶管理、元數(shù)據(jù)審查發(fā)布、數(shù)據(jù)訪問權限管理和信息發(fā)布等功能。前臺數(shù)據(jù)共享服務子系統(tǒng)部署在Internet網(wǎng)上,供網(wǎng)絡用戶使用;后臺管理子系統(tǒng)部署在Intranet網(wǎng)上,供管理員使用。共享服務系統(tǒng)部署結構如圖4所示。

生態(tài)環(huán)境評價分析系統(tǒng)基于C/S結構,面向生態(tài)環(huán)境管理與決策部門,為他們提供生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及空間數(shù)據(jù)的入庫、管理,空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢,監(jiān)測及統(tǒng)計數(shù)據(jù)空間化,單一生態(tài)系統(tǒng)評價,綜合生態(tài)系統(tǒng)評價和生態(tài)環(huán)境分析,評價分析結果輸出等功能,為環(huán)境保護部門決策提供技術支撐平臺。系統(tǒng)主要部署分兩部分:服務器端和客戶端,其部署結構如圖3。

服務器端主要部署寧波市生態(tài)環(huán)境時空數(shù)據(jù)庫,部署的軟件包括:W IN 2000 Server或Windows 2003操作系統(tǒng),安裝Oracle9.2或以上版本數(shù)據(jù)庫Enterprise版數(shù)據(jù)庫,ESR IArcGIS SDE 9.1空間數(shù)

生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)服務器端部署的軟件包括:Oracle 9.0,JDK 1.6,WEB服務器Tomcat及應用系統(tǒng)?？蛻舳说挠脩糁恍栌镁W(wǎng)頁瀏覽器即可瀏覽、注冊、搜索、下載與匯交共享數(shù)據(jù)。

3.3 平臺系統(tǒng)的應用

生態(tài)環(huán)境評價分析系統(tǒng)的應用是圍繞數(shù)據(jù)的流動展開的,包括從數(shù)據(jù)的導入、管理、查詢、分析到基于這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評估、分析與預警。

生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)包括系統(tǒng)前臺和后臺。系統(tǒng)前臺主要針對用戶:數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)匯交、綜合新聞、環(huán)境公報環(huán)境監(jiān)測、標準法規(guī)、生態(tài)知識、平臺介紹、關于本站。系統(tǒng)前臺主要包括數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)、新聞與公告通知、寧波市生態(tài)環(huán)境質量評價結果、空氣質量報告等內容的展示與鏈接。系統(tǒng)后臺針對對象是共享系統(tǒng)的管理者,主要包括對平臺系統(tǒng)中心的管理、安全信息管理、數(shù)據(jù)用戶權限管理、數(shù)據(jù)分類管理、數(shù)據(jù)服務管理、元數(shù)據(jù)的審查發(fā)布管理、數(shù)據(jù)新聞公報等信息的管理等功能。

4 結論

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務平臺是面向政府決策和數(shù)據(jù)需求的機構個人而服務的平臺系統(tǒng),以元數(shù)據(jù)為核心,全面整合集成寧波市基礎地理、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、社會經(jīng)濟等多源異構數(shù)據(jù)。構建生態(tài)環(huán)境時空數(shù)據(jù)庫,可有效對寧波市生態(tài)環(huán)境時空數(shù)據(jù)庫進行面向用戶的共享管理,為政府決策、科學研究、科普宣傳、民眾生活提供不同層次的數(shù)據(jù)支撐,促進數(shù)據(jù)資源共享,避免生態(tài)環(huán)境領域的數(shù)據(jù)資源建設重復投入,盤活國家長期投入的科技數(shù)據(jù)資源,增強寧波市科技創(chuàng)新能力。

致謝:感謝寧波市環(huán)境監(jiān)測中心其他同事對本研究的幫助和支持。

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[3]程津培.科學數(shù)據(jù)共享——當代科技界的戰(zhàn)略抉擇[J].中國基礎科學,2004,(4).

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[6]王卷樂,游松財,謝傳節(jié),等.面向Web的地學數(shù)據(jù)共享服務平臺架構設計[J].地球信息科學,2004,6(4).

Design of Eco-environment Monitoring Service Platform in Ningbo

ZHU Jian1,GAO Zhan-guo1,WENG Yan-bo1,ZHU Yun-qiang2
(1.Environmental Monitoring Center of Ningbo,Ningbo Zhejiang 315012 China)

The eco-environment monitoring service plat for m for Ningbo city is built to share the ecological data in Ningbo city and aimed for the government decision-making and scientific research of the institutes or individuals.W ith the support of eco-environment laws and standard regulations and the team of professionals,the platform with“one net-two database-two system”is constructed to provide data service for eco-environment monitoring adminis-tration and government and related institutes and the public.

ecological environment;data sharing;service platform;Ningbo

X83

A

1673-9655(2010)03-0095-04

2009-12-31

寧波市科技條件創(chuàng)新平臺(2006A310006),環(huán)保公益行業(yè)科研專項(200809147)。

朱堅(1963-),男,浙江寧波人,主要從事生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評價、生態(tài)規(guī)劃等研究。