孫龍，李夢(mèng)

(大連市測(cè)繪院，遼寧大連 116011)

飲用水源環(huán)境保護(hù)服務(wù)式GIS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫龍?，李夢(mèng)

(大連市測(cè)繪院，遼寧大連 116011)

基于城市地理信息公共平臺(tái)，整合水庫(kù)勘界數(shù)據(jù)、污染源數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)等專(zhuān)題信息，通過(guò)數(shù)據(jù)處理、功能擴(kuò)展、信息發(fā)布等工作，建立飲用水源環(huán)境保護(hù)服務(wù)式GIS，實(shí)現(xiàn)水源地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、污染源、監(jiān)測(cè)、監(jiān)察等信息的瀏覽、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和分析，并基于電子標(biāo)簽(RFID)和Android系統(tǒng)平板電腦實(shí)現(xiàn)水源地移動(dòng)監(jiān)察，為環(huán)保局飲用水源環(huán)境保護(hù)工作的辦公和決策提供輔助支持。

環(huán)境保護(hù)；飲用水源；電子政務(wù)；服務(wù)式GIS

1 引 言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了城市化進(jìn)程的加快，隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)賴(lài)以生存的環(huán)境日益關(guān)注，環(huán)境問(wèn)題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。飲用水是人類(lèi)生存的基本需求，其安全問(wèn)題直接關(guān)系到廣大人民群眾的健康。環(huán)保部門(mén)以飲用水安全和重點(diǎn)流域治理為重點(diǎn)，加強(qiáng)水污染防治，在審批、決策時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的法律法規(guī)，強(qiáng)化監(jiān)督管理，確保飲用水源安全。

與飲用水源相關(guān)的環(huán)保專(zhuān)題數(shù)據(jù)主要包括水庫(kù)勘界數(shù)據(jù)、污染源數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)等，在現(xiàn)實(shí)世界中這些數(shù)據(jù)都是具有空間位置信息的客觀存在，通過(guò)對(duì)這些專(zhuān)題數(shù)據(jù)的管理、分析、統(tǒng)計(jì)和應(yīng)用，可以間接實(shí)現(xiàn)飲用水源環(huán)境保護(hù)的目的。地理信息技術(shù)以可視化的地圖作為基礎(chǔ)空間參照，以空間分析和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為決策提供科學(xué)的依據(jù)，當(dāng)前普遍應(yīng)用的服務(wù)式GIS技術(shù)更是具有更廣泛的訪(fǎng)問(wèn)范圍、可以大規(guī)模降低系統(tǒng)成本和減少重復(fù)勞動(dòng)等特點(diǎn)，因此，服務(wù)式GIS被引進(jìn)飲用水源環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有一定的必然性。

飲用水源環(huán)境保護(hù)信息管理系統(tǒng)以水源地地理信息、監(jiān)察信息、監(jiān)測(cè)信息和調(diào)查信息為基礎(chǔ)，構(gòu)建水源地管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，既包括對(duì)全市飲用水源地基本信息以及水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)的工業(yè)源、生活源等基本信息的管理，又可實(shí)現(xiàn)歷年水源地調(diào)查結(jié)果信息的動(dòng)態(tài)管理。根據(jù)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建水源地管理地理信息系統(tǒng)，基于地理信息公共平臺(tái)，將水源地管理業(yè)務(wù)中的專(zhuān)題數(shù)據(jù)在地圖上發(fā)布展示，并以地圖為介質(zhì)完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、照片、三維全景圖、視頻以及應(yīng)急預(yù)案等信息的查詢(xún)?yōu)g覽。系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)察管理，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)察、信訪(fǎng)、行政處罰信息的管理，完善水源地保護(hù)和管理的數(shù)據(jù)內(nèi)容，移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)借助GNSS、GIS等技術(shù)可以完成終端定位，并幫助監(jiān)察人員實(shí)現(xiàn)快速高效執(zhí)法，進(jìn)行監(jiān)察結(jié)果信息的登記和處理。

本文將結(jié)合“大連市飲用水源環(huán)境保護(hù)信息管理系統(tǒng)”實(shí)例，闡述城市飲用水源環(huán)境保護(hù)服務(wù)式GIS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

飲用水源環(huán)境保護(hù)服務(wù)式GIS由數(shù)據(jù)層、中間層和應(yīng)用層三部分框架構(gòu)成。數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)支撐，主要包括環(huán)保專(zhuān)題數(shù)據(jù)和地理底圖數(shù)據(jù)兩類(lèi)，水源地環(huán)保專(zhuān)題數(shù)據(jù)來(lái)源于環(huán)保局，地理底圖數(shù)據(jù)調(diào)用城市地理信息公共平臺(tái)提供的地圖服務(wù)；中間層采用WebSevice技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)封裝，實(shí)現(xiàn)權(quán)限驗(yàn)證、身份驗(yàn)證、服務(wù)調(diào)用、業(yè)務(wù)邏輯等模塊功能；應(yīng)用層具體地體現(xiàn)了系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，包括地圖瀏覽、信息查詢(xún)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、綜合分析、圖表輸出等內(nèi)容。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)整體由飲用水源環(huán)境保護(hù)信息管理主系統(tǒng)和移動(dòng)監(jiān)察子系統(tǒng)兩部分組成。其中飲用水源環(huán)境保護(hù)信息管理主系統(tǒng)是系統(tǒng)的主要組成部分，運(yùn)行于市政府電子政務(wù)外網(wǎng)，部署在市環(huán)保局，供其辦公、管理使用。移動(dòng)監(jiān)察子系統(tǒng)部署在Android系統(tǒng)移動(dòng)終端設(shè)備上，主要供外出監(jiān)察或巡查人員對(duì)水源地做巡檢時(shí)使用。通過(guò)網(wǎng)閘設(shè)備和同步程序，可實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)與主系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，如圖2所示，為系統(tǒng)功能體系圖。

圖2 系統(tǒng)功能體系

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

飲用水源環(huán)境保護(hù)信息管理系統(tǒng)具備水源地基本信息管理、監(jiān)測(cè)信息查詢(xún)、監(jiān)察移動(dòng)執(zhí)法、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急預(yù)案等方面的功能。

3.1 水源地基本信息管理

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全市的水庫(kù)型、河流型和地下水型的水源地基本信息、保護(hù)區(qū)信息和供水信息的入庫(kù)管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水源地調(diào)查中的工業(yè)污染源、城鎮(zhèn)生活污染源、農(nóng)村生活污染源、礦山、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖等信息管理，并根據(jù)調(diào)查信息和飲用水監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過(guò)相應(yīng)的空間分析運(yùn)算，進(jìn)行飲用水水質(zhì)的評(píng)價(jià)。

通過(guò)地圖和屬性列表對(duì)水源地的基本信息、各級(jí)保護(hù)區(qū)劃、界址點(diǎn)界樁、標(biāo)志牌等信息進(jìn)行查詢(xún)?yōu)g覽，可查詢(xún)保護(hù)區(qū)劃、界址點(diǎn)界樁、標(biāo)志牌在地圖上的位置、基本屬性信息、巡檢信息及三維全景照片。利用水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)生成曲線(xiàn)圖，直觀展示某項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的變化趨勢(shì)，并可通過(guò)不同顏色直觀顯示水體富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，為飲用水源保護(hù)決策提供參考。在確定水體納污容量后，可以顯示水源保護(hù)區(qū)內(nèi)污染物當(dāng)前排放量是否超過(guò)水體納污能力，為水源保護(hù)區(qū)環(huán)境綜合整治提供參考，如圖3所示，為水源地基本信息管理功能示意圖。

圖3 水源地基本信息管理功能示意圖

3.2 監(jiān)測(cè)信息查詢(xún)

本系統(tǒng)可查詢(xún)每個(gè)水源地內(nèi)監(jiān)測(cè)斷面的位置、基本信息及監(jiān)測(cè)信息，可查看每個(gè)水源地富營(yíng)養(yǎng)化情況，如圖4所示。系統(tǒng)預(yù)留接口，可與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢(xún)?yōu)g覽，查看該斷面的詳細(xì)信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。應(yīng)用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)水源富營(yíng)養(yǎng)化監(jiān)控，根據(jù)各水源地氮磷鉀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在線(xiàn)生成專(zhuān)題地圖，表達(dá)水源地富營(yíng)養(yǎng)化情況。

圖4 監(jiān)測(cè)信息查詢(xún)與應(yīng)用

3.3 監(jiān)察移動(dòng)執(zhí)法

系統(tǒng)對(duì)飲用水源地保護(hù)的信訪(fǎng)和投訴信息進(jìn)行管理，并分配水源地監(jiān)察任務(wù)，完成監(jiān)察信息和處罰信息的管理，完成對(duì)信訪(fǎng)投訴和監(jiān)察處罰信息的統(tǒng)計(jì)。

基于Android系統(tǒng)平板電腦、智能手機(jī)等終端設(shè)備和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)提供了路徑導(dǎo)航功能，并且環(huán)境監(jiān)察人員以在環(huán)境監(jiān)察的過(guò)程中和中心進(jìn)行通信，隨時(shí)完成相關(guān)法律法規(guī)的查詢(xún)，進(jìn)行水源地信息和監(jiān)察信息的查詢(xún)，并可以在現(xiàn)場(chǎng)記錄監(jiān)察結(jié)果信息。

(1)導(dǎo)航:基于電子地圖、部分水源保護(hù)專(zhuān)題數(shù)據(jù)以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)察導(dǎo)航功能。環(huán)境監(jiān)察人員可在移動(dòng)終端設(shè)備上設(shè)置起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)將這兩點(diǎn)之間的最優(yōu)路徑顯示在地圖上，便于環(huán)境監(jiān)察人員外出執(zhí)行公務(wù)。

(2)查詢(xún):監(jiān)察信息查詢(xún)主要包括水源地巡查信息查詢(xún)和監(jiān)察記錄查詢(xún)兩部分，如圖5所示。

在水源地巡查信息中，可對(duì)每臺(tái)巡查設(shè)備的巡檢信息進(jìn)行查詢(xún)，包括每次巡檢簽到的界樁、標(biāo)志牌在地圖上的位置、巡檢情況和圖片?？梢砸运鶎僦ш?duì)、設(shè)備、起止時(shí)間為查詢(xún)條件，查詢(xún)某臺(tái)移動(dòng)監(jiān)察設(shè)備在某時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)察簽到情況，同時(shí)，可記錄并在地圖上顯示該設(shè)備在這次監(jiān)察中簽到的點(diǎn)位；在監(jiān)察記錄查詢(xún)中，可以企業(yè)名稱(chēng)、時(shí)間、監(jiān)察人等為條件對(duì)監(jiān)察記錄進(jìn)行便捷、靈活的查詢(xún)。

圖5 巡查信息查詢(xún)

(3)記錄:用射頻槍對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行掃描后，掃描信息通過(guò)移動(dòng)監(jiān)察子系統(tǒng)上傳到公網(wǎng)服務(wù)端的數(shù)據(jù)接收接口，并在服務(wù)端打上時(shí)間戳入庫(kù)，完成某水源地一個(gè)界址點(diǎn)或掛牌的簽到；系統(tǒng)提供了各類(lèi)信息表格，監(jiān)察人員可在現(xiàn)場(chǎng)收集獲取第一手的各類(lèi)污染源信息，然后上傳至公網(wǎng)數(shù)據(jù)接收服務(wù)器，最后同步至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.4 輔助功能

飲用水源環(huán)境保護(hù)信息管理系統(tǒng)提供了一些重要的輔助功能，如:坐標(biāo)定位輔助、自定義區(qū)域分析、地名地址查詢(xún)定位等。

坐標(biāo)定位輔助功能:系統(tǒng)支持將輸入的坐標(biāo)點(diǎn)位展現(xiàn)在地圖上，通過(guò)調(diào)用地理信息公共平臺(tái)提供的坐標(biāo)在線(xiàn)轉(zhuǎn)換服務(wù)，能夠保障點(diǎn)位與地理底圖坐標(biāo)系的一致性，該功能的主要作用在于分析新建項(xiàng)目是否侵占了保護(hù)區(qū)范圍。

自定義區(qū)域分析:以現(xiàn)有的行政區(qū)劃面或者是自定義多邊形為單元，通過(guò)緩沖區(qū)分析，查詢(xún)?cè)摲秶鷥?nèi)的排污相關(guān)信息，如排污總量、污染源個(gè)數(shù)等，并生成報(bào)表。

地名地址查詢(xún)定位:系統(tǒng)調(diào)用了平臺(tái)提供的地名地址功能服務(wù)，可以通過(guò)輸入地名或地址信息方便地定位到地圖相應(yīng)位置，便于對(duì)污染源、風(fēng)險(xiǎn)源企業(yè)等進(jìn)行管理。

3.5 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急預(yù)案

針對(duì)飲用水源地突發(fā)事件，提供一種快速處置、輔助決策的信息支撐平臺(tái)。接收到現(xiàn)場(chǎng)利用平板電腦、智能手機(jī)等終端設(shè)備和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等信息后系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確定位突發(fā)事件發(fā)生地點(diǎn)并顯示最佳路徑、污染源性質(zhì)及擴(kuò)散模型，協(xié)助制定應(yīng)急及善后處理方案，建立應(yīng)急事故處理檔案記錄。實(shí)現(xiàn)飲用水源地突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案的聯(lián)動(dòng)執(zhí)行或定制應(yīng)急方案的快速生成、自動(dòng)、聯(lián)動(dòng)下發(fā)、執(zhí)行跟蹤。建立飲用水源地應(yīng)急預(yù)案評(píng)估體系。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于大連市地理信息公共平臺(tái)，以水源地基礎(chǔ)地理信息、基本情況、監(jiān)測(cè)信息等為基礎(chǔ)，構(gòu)建全市的水源地保護(hù)地理信息系統(tǒng)，在系統(tǒng)中直觀展現(xiàn)水源地各類(lèi)信息，可以完成相關(guān)基本信息和調(diào)查信息的瀏覽和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢(xún)。系統(tǒng)主要包括水源保護(hù)區(qū)基本信息查詢(xún)及動(dòng)態(tài)更新、保護(hù)區(qū)內(nèi)各類(lèi)污染源相關(guān)信息查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控、水質(zhì)變化趨勢(shì)分析、水體納污狀況分析、監(jiān)管記錄查詢(xún)錄入、建設(shè)項(xiàng)目選址定位查詢(xún)、水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢(xún)等功能，為飲用水源保護(hù)提供了信息化管理平臺(tái)，提高了飲用水源保護(hù)管理水平、應(yīng)急處置及科學(xué)決策的能力。

[1] 黃詩(shī)峰，李紀(jì)人，徐美.基于WebGIS的全國(guó)水環(huán)境信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與初步實(shí)現(xiàn)[J].水文，2003，23(4):22～25.

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2013京津滬渝四城市測(cè)繪地理信息工作交流會(huì)在京召開(kāi)

2013年9月11日～13日，2013京津滬渝四城市測(cè)繪地理信息工作交流會(huì)在京召開(kāi)。國(guó)家測(cè)繪地理信息局副局長(zhǎng)宋超智出席會(huì)議并講話(huà)，北京市規(guī)劃委員會(huì)委員兼北京市勘察設(shè)計(jì)和測(cè)繪地理信息管理辦公室主任葉大華、副主任李節(jié)嚴(yán)、副主任王金坡，北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院院長(zhǎng)溫宗勇、黨委書(shū)記郝賽英，重慶市勘測(cè)院黨委書(shū)記馮美修，天津市測(cè)繪院副院長(zhǎng)史廷玉，上海市測(cè)繪院黨委副書(shū)記杭燕等領(lǐng)導(dǎo)以及來(lái)自京、津、滬、渝四直轄市測(cè)繪及勘察系統(tǒng)的代表共40余人參加會(huì)議。會(huì)議由北京院王瑞平副書(shū)記主持，溫宗勇院長(zhǎng)致開(kāi)幕詞。

宋超智副局長(zhǎng)對(duì)一年來(lái)四市測(cè)繪地理信息工作給予了充分肯定。他指出，近幾年來(lái)，四市測(cè)繪地理信息工作按照國(guó)家測(cè)繪地理信息局的工作部署，積極為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展提供及時(shí)的可靠測(cè)繪保障服務(wù)，在政府宏觀管理決策、重點(diǎn)工程建設(shè)、國(guó)土資源利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)以及促進(jìn)社會(huì)發(fā)展等諸多方面，發(fā)揮了測(cè)繪工作應(yīng)有的作用。他強(qiáng)調(diào)了地理國(guó)情普查工作的重要性，指出地理國(guó)情普查是時(shí)代賦予的新任務(wù)、新要求。他對(duì)四市測(cè)繪地理信息工作提出三點(diǎn)建議:一是要把地理國(guó)情普查基礎(chǔ)工作做好，并利用普查成果突出各地的地方性特色。二是加快從測(cè)繪生產(chǎn)型向服務(wù)監(jiān)管型的轉(zhuǎn)型，主動(dòng)實(shí)現(xiàn)裝備、機(jī)構(gòu)的升級(jí)，抓住測(cè)繪事業(yè)轉(zhuǎn)型的新契機(jī)。三是要選好抓手，抓住機(jī)遇、重點(diǎn)項(xiàng)目，推動(dòng)產(chǎn)品應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，解決測(cè)繪出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)的問(wèn)題。

會(huì)議期間，葉大華委員同四市測(cè)繪單位代表進(jìn)行了座談。他從四市目前地理國(guó)情普查進(jìn)展情況、地理國(guó)情普查資金投入問(wèn)題、普查的技術(shù)方案和具體指標(biāo)等方面與代表們進(jìn)行了交流。他對(duì)北京市測(cè)繪地理信息工作提出建議和要求:一是抓住機(jī)遇，迅速打開(kāi)地理國(guó)情普查新格局，樹(shù)立機(jī)遇、責(zé)任、質(zhì)量和效率意識(shí)，用好資源。二是解放思想，注重科技創(chuàng)新，推進(jìn)測(cè)繪地理信息事業(yè)由生產(chǎn)型向服務(wù)型轉(zhuǎn)變。三是要著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，建立長(zhǎng)效機(jī)制，找出各個(gè)行業(yè)和部門(mén)的不同需求，更好地為政府和社會(huì)提供服務(wù)。

本次交流會(huì)是以貫徹落實(shí)國(guó)家測(cè)繪地理信息局“構(gòu)建數(shù)字中國(guó)、監(jiān)測(cè)地理國(guó)情、發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)、建設(shè)測(cè)繪強(qiáng)國(guó)”的總體戰(zhàn)略為主線(xiàn)，同時(shí)對(duì)一年來(lái)四市的測(cè)繪地理信息工作開(kāi)展情況、地理國(guó)情普查試點(diǎn)及工作進(jìn)展情況進(jìn)行交流。代表們圍繞著各自城市地理國(guó)情普查及試點(diǎn)工作開(kāi)展的情況，取得的階段性成果和經(jīng)驗(yàn)，工作中遇到的困難、亟待解決的問(wèn)題、事業(yè)單位分類(lèi)改革等問(wèn)題進(jìn)行了交流研討。

本次四市測(cè)繪地理信息工作交流會(huì)從三個(gè)層面進(jìn)行了交流探討:既是四個(gè)城市兄弟院之間的交流；也是北京市地方政府部門(mén)和四個(gè)城市院之間的交流；同時(shí)也是國(guó)家局領(lǐng)導(dǎo)和四個(gè)城市院之間的交流。本次會(huì)議成功召開(kāi)分享了經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，對(duì)京津滬渝做好市地理國(guó)情普查下一步工作具有重要意義。

(來(lái)源:http://www.smibj.com)

Design and Implementation of Environmental Protection Service GIS for Drinking W ater Conservation District

Sun Long，Li Meng
(Dalian Surveying＆Mapping Institute，Dalian 116011，China)

Reservoir boundary data，sources of pollution data and sources of risk data，etc，is integrated based on geo-spatial Information platform.Bymeans of data processing，function expansion and information issue，the Environmental Protection Service GISof DrinkingWater Conservation District is established，and it realizesbrowsing，query，statistics and analysis of basic data of water sources，pollution sources，monitoring，supervision and so on.Furthermore，it is based on RFID and tablet PC with android system to realizemobilemonitoring ofwater sources and provide auxiliary support for official business-handling and decision-making of Environmental Protection Agency drinkingwater sources environmental protection work.

environmental protection；drinking water；E-Government；service GIS

1672-8262(2013)05-29-04

P208.2

B

2013—03—25

孫龍(1980—)，男，測(cè)繪工程師，現(xiàn)從事地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用等方面的工作。