張緯　陳堃　楊宇坤

摘要：本文基于對(duì)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理與可視化分析，構(gòu)建了一個(gè)用于環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)的平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與管理。該平臺(tái)可以對(duì)當(dāng)前大氣、水、噪聲、輻射源與固廢等環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而滿足不同用戶的不同需求。本文首先簡(jiǎn)要介紹了環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)的主要功能與特點(diǎn)，并分析了該平臺(tái)所采集數(shù)據(jù)的范圍，最后提出了系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思路與結(jié)構(gòu)，最后對(duì)該平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù);精細(xì)化管理;可視化分析;平臺(tái)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：X82? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

早在2017年，黨和國(guó)家就明確提出了建設(shè)智能社會(huì)、推進(jìn)社會(huì)建設(shè)智能化、推進(jìn)環(huán)保治理智能化的概念與要求。數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理與可視化分析是環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)在應(yīng)用時(shí)的主要方法，無論是對(duì)于政府的環(huán)境治理與企業(yè)的節(jié)能減排來說都是至關(guān)重要的，環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)的構(gòu)建，可以為政府環(huán)境管理部門提供最全面、最真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，從而為政府環(huán)境保護(hù)部門各項(xiàng)決策的制定提供更加科學(xué)、合理的數(shù)據(jù)支持。

1 系統(tǒng)功能

1.1 主要功能與特點(diǎn)

對(duì)于各類環(huán)境及污染數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控是環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)設(shè)計(jì)的主要目的，同時(shí)還應(yīng)具備為政府環(huán)境管理部門提供智能監(jiān)管服務(wù)與數(shù)據(jù)分析服務(wù)等功能。在進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)時(shí)，從以下幾個(gè)主要方向進(jìn)行考慮：①構(gòu)建圖文一體化的環(huán)境污染源數(shù)據(jù)系統(tǒng)，包括環(huán)境污染源數(shù)據(jù)與氣象水文數(shù)據(jù)。②將排污企業(yè)分布、環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)源與類型等環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)等以電子地圖的形式在地里信息系統(tǒng)中展示出來，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分類與整理。③為用戶提供查詢功能，并實(shí)現(xiàn)用戶根據(jù)條件、關(guān)鍵詞等進(jìn)行自定義查詢。因此，環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)的預(yù)期功能包括：實(shí)現(xiàn)各類環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)施采集與動(dòng)態(tài)化管理;各類環(huán)境污染源數(shù)據(jù)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的集中儲(chǔ)存;各類環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)檔案的查詢;各類環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)信息的檢索;各類環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的可視化展示、分析等。

1.2 在線與離線功能

通過將各種環(huán)境監(jiān)測(cè)與調(diào)查數(shù)據(jù)上傳到環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類數(shù)據(jù)源的在線監(jiān)測(cè)、管理與污染預(yù)警，如對(duì)于大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)，可以通過環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢氣的在線監(jiān)控、餐飲油煙的在線監(jiān)控、建筑揚(yáng)塵污染的在線監(jiān)控等。除了上述的在線功能外，環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)同時(shí)還具有離線功能，即對(duì)接受到的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分類、整理與統(tǒng)計(jì)，并將環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的變化情況及未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，形成相應(yīng)的報(bào)表。

1.3 日常巡查管理功能

政府相關(guān)環(huán)境管理部門可以將該環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)安裝于大氣環(huán)境移動(dòng)檢測(cè)車、揚(yáng)塵污染移動(dòng)檢測(cè)車等設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)此類設(shè)備運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的跟蹤檢測(cè)等功能。環(huán)境質(zhì)量巡查人員也可以通過環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)信息的錄入、核對(duì)、更新等工作，并對(duì)在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)的污染問題通過該平臺(tái)進(jìn)行及時(shí)上報(bào)與反饋，上級(jí)部門在接受到巡查人員反饋的信息后，利用在該平臺(tái)內(nèi)調(diào)取過去一段時(shí)間內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)，并根據(jù)平臺(tái)所提供的數(shù)據(jù)可視化分析功能，分析未來環(huán)境質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而制定相應(yīng)的環(huán)境治理措施。

2 數(shù)據(jù)采集范圍

環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集，同時(shí)可以將歷史采集到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于在日后出現(xiàn)污染問題時(shí)相關(guān)人員結(jié)合歷史環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的治理策略。

2.1 大氣數(shù)據(jù)

對(duì)大氣數(shù)據(jù)的采集范圍主要包括以下幾個(gè)方面：空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)因子、環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)因子、油煙、企業(yè)排污、其他。

2.2 水污染數(shù)據(jù)

水環(huán)境數(shù)據(jù)采集范圍包括：地表水、地下水、水文、海水、工業(yè)廢水、市政污水、其他。

2.3 噪聲數(shù)據(jù)

噪聲數(shù)據(jù)采集范圍包括：交通源、工業(yè)源、建筑源、其他源。

2.4 輻射源數(shù)據(jù)

輻射源數(shù)據(jù)采集范圍包括：放射性污染、電磁輻射等

2.5 固廢數(shù)據(jù)

固廢數(shù)據(jù)采集范圍包括：居民、建工、醫(yī)療、餐飲等。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

由于環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)主要是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的智能監(jiān)測(cè)、分析與管理，因此在進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)時(shí)，大致設(shè)計(jì)思路為利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)與可視化技術(shù)的結(jié)合，構(gòu)建環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理體系。由于環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的量級(jí)符合大數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，因此可以在大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建可視化數(shù)據(jù)分析與評(píng)估系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量的數(shù)據(jù)獲取、儲(chǔ)存、分析與檢測(cè)等功能。該平臺(tái)可大致分為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、數(shù)據(jù)分析模塊等主要組成部分。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于該平臺(tái)時(shí)為了為政府環(huán)境管理部門與各類用戶提供環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理與可視化分析服務(wù)，因此該平臺(tái)必須具備良好的可操作性。本次在進(jìn)行平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用的是瀏覽器與服務(wù)器相結(jié)合的B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，包括表示層、業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)層三個(gè)主要部分，如圖1所示。

作為整個(gè)平臺(tái)提供各項(xiàng)服務(wù)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)層的主要作用是為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入與儲(chǔ)存功能，數(shù)據(jù)層包括環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)文件庫(kù)與環(huán)境質(zhì)量空間數(shù)據(jù)庫(kù)。其中空間數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)儲(chǔ)存包含空間屬性的環(huán)境數(shù)據(jù)，如各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)、各被監(jiān)測(cè)企業(yè)數(shù)據(jù)與地理信息數(shù)據(jù)。環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)文件庫(kù)則負(fù)責(zé)儲(chǔ)存各類環(huán)境業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)，如空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)、各企業(yè)排污數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)層是各項(xiàng)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的集成，為整個(gè)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)提供準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)支持。

作為整個(gè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)中的核心，業(yè)務(wù)邏輯層介于表示層與數(shù)據(jù)層二者之間。業(yè)務(wù)邏輯層中包含著多個(gè)功能模塊，從而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析。各層級(jí)之間的數(shù)據(jù)信息通過業(yè)務(wù)邏輯層之間各功能模塊的接口進(jìn)行傳遞，提高各層級(jí)之間的連接性。其中，業(yè)務(wù)邏輯層中的數(shù)據(jù)并行訪問模塊可以為各功能的具體實(shí)現(xiàn)提供統(tǒng)一、集中的數(shù)據(jù)訪問接口，從而保證該平臺(tái)的開放性與功能的延伸性得以實(shí)現(xiàn)。

用戶與平臺(tái)之間的人機(jī)交互通過表示層來完成，表示層為用戶提供該平臺(tái)的可視化界面，用戶可以在表示層中輸入各項(xiàng)操作指令，表示層將該指令傳遞給業(yè)務(wù)邏輯層，從而實(shí)現(xiàn)為用戶提供各項(xiàng)功能與服務(wù)。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)平臺(tái)預(yù)期完成的功能與組成，并結(jié)合用戶的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化平臺(tái)。該平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于B/S結(jié)構(gòu)，在構(gòu)架該平臺(tái)的框架時(shí)以SSM框架為基礎(chǔ)，采用SQL Server2008作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，空間數(shù)據(jù)的管理通過AreSDE10.1數(shù)據(jù)引擎實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)多類型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與集中訪問，該平臺(tái)綜合運(yùn)用了AreGIS Server、Web-Service、Ajax等技術(shù)。具體實(shí)現(xiàn)方法如下，AreGIS Server負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)發(fā)布功能，并在進(jìn)行訪問時(shí)以數(shù)據(jù)服務(wù)地質(zhì)的形式;非空間數(shù)據(jù)如氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、企業(yè)排污數(shù)據(jù)等通過Ajax實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)請(qǐng)求。Arc-GIS API for JavaScript與ECharts實(shí)現(xiàn)返回結(jié)果數(shù)據(jù)的可視化分析等功能。

平臺(tái)的人機(jī)交互界面由兩部分組成，分別是模塊選擇與各模塊的內(nèi)部窗口，并通過操作面板實(shí)現(xiàn)用戶的數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)可視化分析等功能。平臺(tái)可以根據(jù)不同類型的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)，采用不同的可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的展示方法，不僅可以很好將數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性展示出來，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了操作界面的簡(jiǎn)潔性、多功能性。在此基礎(chǔ)上，平臺(tái)還可以實(shí)現(xiàn)多種功能，如歷史環(huán)境數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)演示、同一區(qū)域多種環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的集中分析、繪制等，滿足了用戶對(duì)于環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的不同精細(xì)化管理與可視化分析需求。

5 結(jié)語

綜上所述，環(huán)境質(zhì)量問題已經(jīng)成為了全球個(gè)國(guó)家在當(dāng)前發(fā)展階段中最為重視的一個(gè)問題，環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的綜合利用在我國(guó)環(huán)境信息化過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文通過設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)精細(xì)化管理與可視化分析平臺(tái)，為我國(guó)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)、治理提供全新的思路，進(jìn)一步助推我國(guó)環(huán)境保護(hù)與污染治理工作的開展。

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