东江湖生态环境信息系统

　　一、系统总体架构设计

　　东江湖生态环境信息系统基于统一行业标准规范、环保系统监控体系来总体架构设计，分为五层结构模型设计，分别如下：

　　(一)数据层。数据层包含的数据有元数据、用户安全、污染排放数据、环保业务数据、湖泊数据、河流数据、水库数据、基础地形、GIS数据、图档数据。

　　(二)数据访问层。在数据访问层，采用空间数据引擎、模型决策引擎、数据访问接口方法来进行数据交换。

　　(三)业务逻辑层。业务逻辑层包含多个构件和工具，如空间查询构件、空间计算构件、GIS基础构件、数据管理构件、数据采集构件、数据处理构件、分析预测构件、监管管理构件、土地规划、分析预测、数据权限、系统管理构件、行政许可、决策支持、数据维护、系统接口构件等。

　　(四)业务表现层。业务表现层包含东江湖流域生态环境管理系统、东江湖流域土地规划利用系统、东江湖流域污染物排放控制管理系统。

　　(五)客户端。客户端包含有浏览器、C/S客户端、LED大屏幕、手持智能终端，可以通过这些方式来查看浏览、提交、处理、分析系统数据。而使用系统的用户包括省市领导、市区监管部门、排污企业、土地事业单位。

　　二、系统功能组成

　　系统由以下子系统组成:

　　(一)东江湖流域生态环境管理系统

　　(二)东江湖流域土地规划利用系统

　　(三)东江湖流域污染物排放控制管理系统

　　三、东江湖流域生态环境管理系统

　　为有效利用先进技术手段和方法，提高东江湖本地水资源利用及防洪效益，使更好地促进东江湖流域经济协调发展，提高水资源的利用率，达到科学管理本地水资源的目的，研制开发了一套实用性强的流域生态环境管理系统。

　　系统包括七个子系统：水系地理信息系统、河道信息管理系统、水库信息管理系统、水文水资源分析模型、水利信息三维表现系统、政策法规查询系统和用户管理。七个子系统通过一个登录界面启动，然后根据工作内容运行不同的子系统。

　　3.1水质数据采集与传输

　　水质自动监测设备都在湖库边上，而数据中心距离监测设备一般在数十公里距离远，所以需要通过无线传输设备将采集到的水质监测数据无线传输到数据中心。无线传输设备需要能够全天候工作，断线能够自动连接，数据中心服务端能够监控发送端的设备工作状况，能够实现连接异常报警，确保无线传输通道畅通。根据现场条件和传输距离，拟采用GPRS和微波站的形式无线传输方式。

　　3.2水质数据审核与整理

　　自动监测设备将检测到的水质监测数据通过GPRS设备传输到数据中心，为了确保监测数据真实可靠，避免存在误差的数据和错误数据对水质监测造成影响，需要对已传输到系统数据 库的原始监测数据进行二次完整性、有效性、合理性验证。系统自动针对某项指标的合理范围值对监测数据进行有效性和合理性验证，对超出合理范围的数值进行高亮显示，提示管理人员对这些问题数据进行有效性审核，同时对预定的监测计划进行执行情况的自动检查，一旦出现没有接收到有效监测数据，且GPRS传输设备工作正常，则说明监测仪器工作异常，可以马上发出报警信息，提示人员即使进行设备检修工作。

　　3.3水质数据统计与分析

　　3.3.1水质监测原始数据查询功能概述：对湖库和入湖河流的原始水质监测数据进行查询，并提供丰富的查询条件。查询条件包括起始时间、结束时间、监测参数等信息。

　　3.3.2湖库水质监测数据统计分析主要包括湖库水质类别评价(定量)、湖库水质定性评价(水质状况、变化趋势)、湖库水质超标因子、超标倍数、能够生成各种监测指标的浓度变化趋势图等。可以按照时间段如丰水期、枯水期、平水期等角度生成统计数据河流污染指数计算及污染分担率、主要污染物浓度沿程变化图、主要污染物浓度历史变化。

　　3.4 水系水质预测

　　采用地理信息系统(GIS)展现环境质量数据已经成为环保行业的一种发展趋势。本系统采用湖库和入湖河流所在区域的地图作为GIS展现的基础，结合监测数据的丰富展现形式，以柱状图、饼状图和折线图进行数据的综合分析与展现。

　　1)基础地图信息管理

　　对提供的湖库和入湖河流所在区域的电子地图数据，基础的地理空间信息等进行整理，并根据需要进行格式转换和数据加工。主要包括基础图层管理、图形符号管理、环境属性信息管理、图形和属性数据维护。

　　2)地图基本操作

　　提供地图放大、缩小、漫游、平移、分层浏览、地图查询、地图定位等基本地图操作功能。

　　3)专题图管理

　　进行专题图分类管理、专题图制作、专题图浏览、专题图维护和专题图的存储管理。湖库和入湖河流的专题图主要包括环境监测点分布图、污染物区域分布图、污染物分布等值线图、污染物分布分层设色图、入湖河流断面水质类别图、监测断面污染物浓度柱状图等各类专题图。

　　3.5 水系水质监控管理

　　检查与执法人员通过PDA及智能手机利用3G无线网络技术访问移动执法系统，将指挥中心和现场执法人员联系起来，现场执法人员将现场情况及时准确的报告给指挥中心，并接受指挥中心返回的执法指示。从而构建出有线网、无线网一体化、中心现场执法管理一体化的综合移动执法管理系统总体结构。

　　3.6 水系地理信息

　　通过利用GIS技术实现对河道、水库、水厂等水利工程信息的管理、显示、查询、定位、分析和制图输出等功能。

　　3.7 河道信息管理

　　主要是对河道普查信息的管理、查询、存取、更新和统计输出。

　　本系统主要功能如下：

　　1.普查信息查询：分为水系查询、河流名称查询、行政分区查询三种查询方式。

　　2.以变更的信息作为输入，修改或删除河道基本信息库中的目标数据。

　　3.对删除的信息设置删除标志，隐藏显示;在用户明确删除后，可以清除已置删除标志的纪录。

　　4.数据库设有严格的修改权限。

　　5.允许以河流名称、水闸名称、工程名称、水库名称、堤防工程名称等作为输入信息，在基本信息库中查询和统计目标数据。

　　6.将用户查询的信息按用户指定的表格进行输出。

　　3.8 水库信息管理

　　主要是对水库普查信息的管理、查询、存取、更新和统计输出。

　　本模块主要功能如下：

　　1.普查信息查询：分为水库名称查询、水系查询、水库类型查询、行政分区查询。

　　2.以变更的信息作为输入，修改或删除水库基本信息库中的目标数据。

　　3.对删除的信息设置删除标志，隐藏显示;在用户明确删除后，可以清除已置删除标志的纪录。

　　4.将用户查询的信息按用户指定的表格进行输出。

　　5.水库分析：包括水库简介(水库调查报告)，水库工程特征，水库基本特征表，水库水位及供水情况表。

　　6.水库特征关系曲线：根据水库名称进行查询、分析，显示水位～库容、水位～面积、水位～泄量关系曲线。

　　3.9 水文水资源分析模型

　　该子系统通过水利常规模型对水文水资源历史资料的分析和结果输出。

　　主要包括八个功能模块：径流量估算模块、洪水量估算模块、水位-库容-面积换算模块、设计洪水推求模块、调洪演算模块、调节库容推求模块、调节流量计算模块、供水流量计算模块。

　　3.10 水利信息三维管理

　　将与水利有关的各级法律法规建库管理，便于检索和查询。将用户提供的DEM数据叠加同一地区的影像，进行三维显示，空间分析，工程计算，及飞行浏览。

　　1.以国家、省、市和其他省市的防洪、水利等法律法规、条例和办法作为输入信息，建立水利防洪政策法规库。

　　2.以变更的信息作为输入，修改或删除政策法规库中的目标数据。

　　3.数据库设有严格的修改权限。

　　4.允许以防洪、条例、省、市、办法、通知等关键字作输入，查询目标条文信息。

　　东江湖流域生态环境管理系统主要是从实用角度出发开发。通过该系统既可以及时了解东江湖流域现有河道和水库的信息，又能够通过三维表现和水系地理信息子系统图文并茂地浏览和查询所感趣的对象;专业技术人员也可以通过本系统分析东江湖流域的历史水文资料，提取有用的信息;通过法规子系统可以快速检索与水利相关的从国家到东江湖流域各级法律、法规。整个系统界面友好简洁，使用灵活。它的研制成功大大缩短了工作人员检索资料的时间，提高了工作效率。

　　四、东江湖流域土地规划利用系统

　　土地规划利用系统是集土地管理、污染源管理、矿产资源管理、地址灾害防治和测绘监管与保障相关业务于一体的国土资源电子政务基础平台，依托该平台，可建立“国家-省-市-县”互联互通的各级数据中心，实现集中数据管理和分布业务进行。

　　平台基于SOA架构，采用ASP.NET技术，B/S模式进行构建，实现了表单自定义、流程自定义、业务自定义及图文一体化管理，为多变的国土资源管理业务需求，提供了便捷的解决方法。

　　4.1电子政务基础平台

　　水电子政务基础平台按功能划分，可分为工作流建模、资源管理、系统定制、系统开发管理等几大部分。具体包括：组织机构管理、人员管理、角色管理、安全权限管理、图形图集管理、数据实体管理、功能包管理、功能模块管理、通用查询管理、公文模板管理、电子印章管理、自定义报表、常用词管理、材料字典管理、系统参数管理、应用环境设置、应用系统管理、模块分区授权管理、自定义表单、工作流定制、流程监控设置、二次开发接口管理、外部系统接口管理等功能。

　　4.2土地规划与耕地保护

　　通过实施”东江湖土地规划工程”，严格实施土地利用总体规划，落实土地用途管制，在耕地保护监管方面，要完成各业务应用系统的建设和相关数据的整合加工处理，逐步形成以市、区(县级市)为核心的耕地保护信息化监管体系，实现对耕地信息的实时动态监管，及时掌握耕地占补、结构调整和违法用地等耕地动态变化，为耕地保护提供技术支撑和决策支持;建立基于遥感、GPS和GIS技术的土地利用信息获取与监测的运行系统，及时准确掌握耕地信息及其动态变化，为决策提供依据。同时，建立覆盖全市主要产粮区的网络化基本农田管理信息网络，实现国家、省和市对耕地资源的监管和实时掌控。

　　五、东江湖流域污染物排放控制管理系统

　　污染物排放总量控制是可持续发展的一个必要手段。计算机技术和系统分析方法的应用是实现这种科学管理模式的关键。

　　环境污染源数据不仅包括所排放各种污染物数量的多少，而且包括其排放所在地理位置数据。同样的污染物排放量，由于其所在地理位置不同，在气象条件影响下，其污染程度与范围将有所不同。这就是环境污染源的地理空间特性。

　　环境污染源的地理空间特性决定了环境污染物排放总量控制必须采用定量与空间分析相结合的综合地理思维工具-地理信息系统(GIS)。环境污染物排放总量控制不仅要进行污染源的定量分析，如计算排放量大小，而且要进行空间分析，如计算排放量与环境浓度关系。GIS正是这种结合的完美体现，GIS以数据表示空间分布，数字和图形融为一体，支持数字思维与空间思维同时进行，此传统的地图分析和仅仅对统计数据的定量分析方法有质的改进。东江湖流域污染物排放控制管理系统是定量分析，空间分析和系统分析相结合的专业地理信息系统。这个系统是我们课题组探索出的总量控制方法走向实践的必要手段，是实现东江湖流域环境科学管理和决策的关键，具有重大的现实意义。

　　5.1系统的主要特点

　　1.先进性

　　本系统采用地理信息系统技术，以直观的方法组织、分析和管理信息，使总量控制中的属性数据与地域有机地联系起来，并使它们之间的关系趋势一目了然。

　　2.科学性

　　本系统环境环境质量数值模拟，是以基于“高斯模式”的城市多源环境扩散模式理论为基础，采用美国国家环保局的ISC模式，模拟社区环境环境质量，并采用线性规划优化方法求解污染物最大允许排放量，即排放总量，因此具有坚实的理论基础。

　　3.实用性、可操作性和示范性

　　本实现了一套切实可行的社区环境污染物总量控制的方法和途径，搞清社区内环境污染源排放量与环境质量之间的关系，及可行的管理措施。因此，在整个研究过程中，必须与社区内的实际情况相结合，与管理人员密切配合。这样，研究出的成果将是实用的。

　　5.2系统功能设计

　　污染物总量控制是一种有效控制污染物排放，提高和改善环境质量的手段。根据总量控制的要求，决策者必须对环境总量和各污染源的基本情况非常清楚，才能正确决策，采取有效的措施。计算机为实施总量控制提供了有力的工具，人们可以充分利用计算机运算速度快，存储容量大的特点，通过对大量数据的录入、查询、统计、分析来掌握污染物的动向，污染源与环境质量关系。东江湖环境污染物排放控制管理系统就是基于此目的，以便对调查，申报的数据进行统一管理，做到动态跟踪，计算，显示本地区的污染源状况和环境污染情况。

　　根据总量控制和环保局日常管理要求，本系统应当本着实用和为环保局日常管理服务的宗旨，具有环境地理信息功能，环境管理功能，汇总统计分析功能，和环境总量控制功能。