彭鑫+李盛林+李輝

摘 要：在現(xiàn)今發(fā)展中群眾逐漸重視環(huán)境保護，有關部門也增強了對環(huán)境的安全監(jiān)測，其信息系統(tǒng)在設計方面也趨于集成化，對系統(tǒng)技術也提高了設計要求。文章對環(huán)境監(jiān)測的信息系統(tǒng)展開設計分析，尤其是對數(shù)據(jù)的處理以及組織，構建集成化的數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)軟件的設計和實現(xiàn)等為系統(tǒng)監(jiān)測提供精準的地理信息。

關鍵詞：環(huán)境；安全監(jiān)測；信息系統(tǒng)；設計；分析

目前我國高速公路在信息方面逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展，系統(tǒng)中的地理信息在發(fā)展中面臨了相對嚴峻的挑戰(zhàn)。伴隨計算機在互聯(lián)網領域的發(fā)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(tǒng)高度應用。尤其是加大了較高分辨率的遙感衛(wèi)星以及GIS應用，推動了空間信息類技術發(fā)展有利于監(jiān)測生態(tài)資源的環(huán)境等。因此，國家信息中心、省級計劃委員會共同決定了研發(fā)環(huán)境安全的監(jiān)測信息類系統(tǒng)。該目標的實現(xiàn)需要運用地理信息的系統(tǒng)，進而構建出具有先進性、應用性的環(huán)境安全監(jiān)測相關系統(tǒng)。尤其是在環(huán)境信息方面，令監(jiān)測的傳統(tǒng)指揮系統(tǒng)向智能化的方向快速發(fā)展，系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要運用空間遙感以及衛(wèi)星傳輸?shù)?，實現(xiàn)了全方位和多層次部署工作的開展與落實。

1 環(huán)境監(jiān)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(xiàn)巨量數(shù)據(jù)管理的重要基礎，對其進行編碼的根本目的就在于去區(qū)分專題的屬性、數(shù)據(jù)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(xiàn)了環(huán)境的評價、動態(tài)監(jiān)測指標。各專題的信息完全采用了統(tǒng)一方法進行編碼，且形成具有可行性的數(shù)據(jù)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(tǒng)一化的坐標系統(tǒng)、標準化的數(shù)據(jù)以及數(shù)量化的專題信息。其中統(tǒng)一化的坐標系統(tǒng)為了要實現(xiàn)對不同專題的圖件進行空間疊加的分析、在空間區(qū)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(tǒng)一性；標準化的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行標準化。它是空間疊加的分析、動態(tài)對比等開展的重要基礎，包括了對多專題數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一、標準的量化以及分析統(tǒng)一化的管理。其研究方法為：將樣本的容量設為N，各數(shù)據(jù)項可取m個基本指標，則數(shù)據(jù)的處理公式為：

2 環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)集成平臺的設計與實現(xiàn)

處理與組織環(huán)境監(jiān)測的系統(tǒng)信息，為其環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)庫提供了基礎性保障。環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)具有海量、較多比例尺、較大時間的特征。因此，設計完整性環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)庫通常包含了：（1）空間數(shù)據(jù)庫的設計。針對其不同的比例尺要求地理數(shù)據(jù)構建具有層次差異的數(shù)據(jù)庫，庫間的差異根據(jù)空間位置、屬性特征構建了聯(lián)系。其中又根據(jù)各比例尺的差異數(shù)據(jù)庫要依照實況、用途去構建出多個專題的字數(shù)據(jù)庫。（2）屬性數(shù)據(jù)庫的設計。屬性數(shù)據(jù)運用關系數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)中實現(xiàn)了統(tǒng)一的管理，其數(shù)據(jù)采用表格形式實現(xiàn)了存儲，空間地物、屬性主要通過具有一致性的標識碼實現(xiàn)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(shù)據(jù)庫的設計。環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)內遙感數(shù)據(jù)來源為中、低分辨率（TM或STOP）及其高分辨率（QuickBird）等數(shù)據(jù)。影像類數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的索引，利用索引檢索影像數(shù)據(jù)。（4）多媒體數(shù)據(jù)庫的設計。所有多媒體的數(shù)據(jù)都需要獨立式存儲，通過統(tǒng)一化壓縮卻構建數(shù)據(jù)相關索引，利用索引和對應地物組建聯(lián)系。（5）元數(shù)據(jù)庫的設計。元數(shù)據(jù)能夠定量、定性描述地理的空間數(shù)據(jù)，主要包含數(shù)據(jù)自身定義、內容、空間的參考以及質量或地理數(shù)據(jù)的管理等數(shù)據(jù)。將其作為地理信息的數(shù)據(jù)描述重要技術，涵蓋了對數(shù)據(jù)集的概述，標識、數(shù)據(jù)質量、空間參照、時空、空間數(shù)據(jù)的表示、分類、元數(shù)據(jù)的參照等多種信息。因而，構建元數(shù)據(jù)庫能夠長期保存、持續(xù)性使用該數(shù)據(jù)。其環(huán)境監(jiān)測的信息系統(tǒng)涉及的元數(shù)據(jù)庫在內容上包含了：數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的編號、內容的描述、數(shù)據(jù)庫的編碼、空間的范圍以及投影方式等。

3 環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

GIS應用的集成系統(tǒng)主要分為松散式、緊密式2種，松散式的集成系統(tǒng)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(yōu)勢，同時獲取了統(tǒng)一的環(huán)境實現(xiàn)運行，運用了GIS空間的分析、統(tǒng)計等功能。然而緊密式的集成系統(tǒng)，是以單個、大型的商業(yè)軟件作為平臺功能開發(fā)的基礎，且集成了對語言系統(tǒng)的二次開發(fā)。該軟件集成重點采用較為先進的開發(fā)理論及思想，就是面向開發(fā)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(xié)議將若干個組件以組合方式組建起較大、較復雜的監(jiān)測系統(tǒng)?，F(xiàn)今COM模型應用的技術已然成為其軟件在發(fā)展中的主流，例如：美國資源系統(tǒng)的研究所研發(fā)及推廣的“Map Objects”就提供了35個控制部件的對象；相繼研發(fā)了“Arclnfo8.0”，同樣利用COM模型的技術實現(xiàn)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(tǒng)實現(xiàn)了高效、無縫的集成，且不需進行專業(yè)、二次去開發(fā)語言，具有標準化、普及性以及低成本的重要特征。因此，環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)在開發(fā)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(fā)，集成了C語言等。

開發(fā)項目的系統(tǒng)時，VC的語言由于具有靈活的運用、高效的執(zhí)行能力等特征，要求系統(tǒng)的整體界面或系統(tǒng)各功能的模塊在數(shù)據(jù)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(fā)。環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測在系統(tǒng)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(fā)、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(tài)的變化、監(jiān)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(tài)分析以及預測變化趨勢等；水土流失的模塊，掌控某區(qū)域土壤產生侵蝕的強度以及水土流失的總面積；環(huán)境的綜合分析功能模塊，權衡社會經濟、自然環(huán)境等，運用多個數(shù)學模型，展開相關性的綜合分析或評價。針對項目對系統(tǒng)的功能性要求，可適當添加系統(tǒng)控件，以此改善系統(tǒng)的用戶界面，在優(yōu)化系統(tǒng)時達到用戶對環(huán)境進行安全性監(jiān)測的需求。

4 系統(tǒng)運行實例分析

以湖北省為例對系統(tǒng)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(qū)域為水災的多發(fā)區(qū)，有必要對該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境展開綜合評價以及監(jiān)測的研究。將湖北省選為試驗的區(qū)域，在作定性分析基礎上，還從水熱的條件和植被的指數(shù)以及地形、地貌等選取9個評價的指標，將其輸入檢測系統(tǒng)中，運用“主成分”的評價法對其湖北省近些年環(huán)境的狀況實行監(jiān)測。在綜合監(jiān)測的結果中，依照生態(tài)環(huán)境內綜合指數(shù)的大小把試驗區(qū)域分為不同等級生態(tài)環(huán)境的質量區(qū)，其第九級區(qū)域占了整個區(qū)域的較大比例，接近29%。而后是第八、七、四等級區(qū)域，大約占整個湖北省的22%，16%和10%左右，在這些質量區(qū)域是湖北省當前生態(tài)環(huán)境的重點區(qū)域，全區(qū)占總面積78%左右，其他等級質量區(qū)域卻占有很小的比例（見表1）。

5 結語

通過分析環(huán)境在安全信息方面監(jiān)測的系統(tǒng)，涉及了較大的數(shù)據(jù)量，其在科學的處理以及組織下令系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)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(shù)據(jù)庫和對應的管理系統(tǒng)，將其作為了監(jiān)測系統(tǒng)構建的重點工作。元數(shù)據(jù)能為各部門的使用提供詳細的數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)維護和更新有著重大意義。運用現(xiàn)代化的信息技術進而對資源環(huán)境實行動態(tài)式監(jiān)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