GIS技术在水环境管理中的应用.docx

GIS技术在水环境管理中的应用 GIS技术在水环境管理中的应用 ——东深流域水环境管理信息系统简介 广东省环境信息中心 陈春贻黎嘉明付红彬郑灿区宇波 关键词：东深流域，水环境管理，地理信息系统，数据分析，多媒体 一. 系统开发背景 1. 东深流域介绍 东深供水工程是向香港特别行政区、深圳以及工程沿线东莞城镇提供饮用水源及农田灌溉用水的跨流域大型调水工程，为以上地区提供源源不绝的“血液”，为维护香港特别行政区的稳定，深圳特区和珠江三角洲的经济发展做出了重要的贡献 随着流域地区和香港经济的发展，东深供水工程向香港和深圳的供水量呈逐年上升的趋势同时人口不断增加，特别是外来人口大量涌入生活污水排放量逐年增加，生活污水已成为主要的污染来源 面对流域水环境污染严重的形势，广东省环境保护局东深环境监理站作为流域主要的水质管理部门，面临越来越大的压力如何掌握流域污染源的动态情况，及时了解流域的水质污染变化情况，准确跟踪污染物的来源，是流域管理迫切需要解决的问题目前，东深流域现有监测断面25个，分别由深圳市、东莞市承担日常的监测工作，监测数据传输至省环境监测中心站汇总评价，并编写出流域水质状况月报、季报、年报。

东深环境监理站定期向省环境监测中心站索取有关报告，文件流转主要采用邮寄方式，往往很难及时地进行文件流转，造成不能及时掌握东深流域的水质污染状况 根据《广东省珠江三角洲水质保护条例》、《广东省东江水质保护条例》、《东深供水工程饮用水源水质保护规定》、《东深供水工程水质监测实施方案》，为加强流域水质污染管理，确保东深供水水质质量，为流域环境管理提供科学、可靠、及时的管理和决策支持，有必要建立一个集自然环境地理信息、水质监测数据分析、污染源综合管理、排污口监测管理、水质监测报告流转等功能于一体的综合信息管理系统，为东深流域水环境管理提供辅助决策系统信息服务 2. 系统设计要求 (1) 系统建设目标 本系统是一个以地理信息系统和数据库为开发平台，面向管理和决策层的可视化动态信息系统系统的目标是以东深流域自然环境地理信息为基础，利用先进的地理信息系统技术，与高分辨率卫星遥感图像、航空图像和流域大比例尺数字化地图相结合，通过强大的综合信息处理和分析功能，分析结果以直观的图表呈现，特别通过GIS的强大的空间分析能力，直观显示和分析东深流域水环境现状、污染源分布、水环境质量评价，追踪污染物来源。

系统具备报告、报表生成能力，为流域水环境管理和环境决策提供强有力的信息支持 (2) 系统基本框架及主要功能 1、建立流域1:10000比例尺基础地理信息数据库，实现对流域基础多要素地理信息的查询检索； 2、实现流域相关环境信息如监测点位、排污口、污染源等要素的标注，实现主要相关环境要素的准确定位； 3、建立流域历年水质监测数据库，实现流域原始数据和评价结果的查询检索，并实现结果的综合分析和空间分析呈现； 4、建立流域相关污染源数据库，实现污染源数据的空间检索和空间分析等； 5、建立流域排污口数据库，实现排污口监测数据的查询检索和空间分析； 6、实现污染源、排污口及相关地理信息的综合空间分析； 7、流域主要污染物的容量计算； 8、流域的主要部分实现三维模拟飞行，纵览主要环境要素； 9、实现相关法律法规和标准的建库和全文检索； 10、实现流域有关自然环境信息和污染源、监测数据、排污口监测数据的更新维护； 实现东深监理站与广东省环境监测中心站网络系统的数据交换 二. 系统介绍 1. 开发平台 (1) 硬件 本系统采用客户端/服务器（Client/Server）架构。

系统运行在100MB快速以太网上，采用星形网络拓扑结构，如图三-1所示以东深监理站的服务器作为中心节点，通过集线器（HUB）连接其他节点；远程连接由于数据交换频率低、数据量少，因此采用Modem拨号连接，节省运行费用同时建立了拨号访问服务器，提供移动客户端的访问服务 （点击图放大） (2) 软件 本系统服务器端运行在Microsoft Window2000操作系统上，数据库服务器采用Microsoft SQL 7.0，以保证数据资源能与其它基于关系数据库进行共享，当然SQL的易用性、与操作系统的更好结合等也是重要原因；Web服务器采用Microsoft Internet Information Server 5.0 在GIS开发平台的选择上，本系统选用美国ESRI公司的GIS解决方案ESRI 作为GIS技术领域的领导者，在GIS领域已经有20多年的历史，它在产品开发上不断采用新的信息技术，推陈出新，既相对独立，又存在着内在的可共享性与可继承性用户可以根据不同的需要与资金情况，选用不同的产品，形成投入产出比例最佳的可伸缩性体系结构，为系统的快速实现和可靠的扩展与移植提供有力保障。

因此，本系统选用ArcInfo 8作为GIS数据平台 2. 开发工具 本系统选用Microsoft Visual Basic 6作为主要开发工具Microsoft Visual Basic 6是一个高级、可视化的Windows程序设计工具，并具有完全支持COM 接口、开发周期短、方便与Microsoft SQL Server连接、适用于团队开发等优点，所以我们选择了Microsoft Visual Basic 6 ESRI的MapObjects 2是该公司提供的一组供开发人员使用的制图与GIS功能组件通过使用Microsoft Visual Basic 6与MapObjects 2的集成开发，本系统实现GIS的显示、查询、分析等功能 本系统使用Microsoft Excel 8作为数据输出的工具，用户可以把数据查询的结果输出为Excel格式，然后再打印、编辑或者传递到其他Office应用程序中作进一步的加工 3. 多媒体 本系统选用Macromedia Director 8作为多媒体集成开发工具Macromedia Director是市场上最通用的多媒体集成工具之一，它可以方便地集成文字、图片、声音、视频等多媒体内容，并且支持COM/ActiveX接口，而且还提供功能强大的Lingo编程语言，适用于制作复杂、功能全面的多媒体程序。

在制作“雁田水库——深圳水库模拟飞行”电脑动画时，本系统采用Autodesk 3D Studio Max作为三维建模、三维动画、渲染工具3D Studio Max 是微机上最通用的三维动画制作软件，它提供比较完善三维建模、三维动画、渲染功能，适用于低分辨率、电视级电脑动画的制作 4. 系统功能简介 三. 系统技术分析 （点击图放大） 1. 文档查询 系统的文档包括东深供水流域的基本社会、经济情况、东深供水工程介绍、水质监测报告和相关法律法规等，全部以超文本（HTML）格式存放HTML 是全球广域网上描述网页内容和外观的标准用户只需轻击鼠标，便可以方便地浏览用户需要选择的数据或资料，还可以添加例如音频、视频、动画等元素，灵活多变，使文档内容丰富、效果栩栩如生 2. 数据录入 (1) 监测数据录入 系统的监测数据录入是由子系统“东深供水渠道水质监测处理系统（DSWMON）”来实现的DSWMON的监测数据录入模块通过和位于数据服务器上的Microsoft SQL数据库进行连接，访问或对监测数据进行增加、修改或删除等操作。

(2) GIS数据录入 GIS数据主要包括东深流域遥感卫星影像图、自然地理数据与环境要素数据，其中自然地理数据由其它专业部门提供，包括Coverage格式的行政界线、水系、居民地、交通、土地覆盖等专题信息 环境要素用ESRI的ArcInfo 8.0平台采集，生成Coverage格式，主要有监测断面、排污口、泵站和污染源 3. 数据查询 (1) 条件输入 数据是决策分析的基础，面对查询要求的不尽相同，系统为用户提供了多种的查询方式：快速查询、高级查询、空间分析等高级查询其实就是快速查询的扩展，而空间分析使用户在地图上更清楚地看到了数据沿程的变化 地图上的数据其实就是数据查询的一个重要条件，系统采用了地图选择与条件输入同步的方法，如在水质监测数据查询中，用户在地图窗口/条件窗口中选择某个断面，条件窗口/地图窗口中同时选择某个断面，使用户无论从哪个方面进行查询，都可以在另一方面看到相应的变化 系统使用了条件保存的方法，可以把用户条件的选择、输入保存到系统数据库内以供用户下次调用，避免用户再次重复地进行烦琐的操作 (2) 结果分析 用户可对数据查询的结果进行排序、统计最大值、最小值、平均值、汇总值等分析处理。

用户可把查询结果按照任何一列的从大到小或者从小到大的顺序排列，而对查询结果中任何一项数字列都可以统计最大值、最小值、平均 值和汇总值 (3) 多媒体查询 在查询排污口和水 库的自然环境数据 时，可以查阅重点 的排污口和水库的 现场的照片和录像 资料，如图四-1所 示 当用户需要查询现 场的照片和录像 时，系统会弹出一个多媒体窗口用于显示相应的图片和视频 (4) 图表Chart 生成不同的图表制作项目供用户选择 为方便用户能更清楚、正确地利用图表，系统还采用了实时显示图表信息的方法，当用户的鼠标在图表上移动，同时显示当前鼠标所在位置的结果数据（如图四-2所示） (5) 输出打印 用户对查询的结果数据根据自己的需要将结果数据直接打印或输出到Excel 报表以及当前地图窗口的打印用户既可以将结果数据全部打印，也可以在 结果数据中选择自己需要的项目进行打印用户可以对输出的Excel文件进行打印、编辑或者传递到其他Office应用程序中作进一步的加工。

用户也可利用地图打印功能将地图窗口中地图打印到用户的打印机上 4. GIS查询 系统的GIS功能开发是基于Microsoft Visual Basic 6 开发平台利用ESRI 的MapObjects控件所提供的制图等GIS功能实现的 (1) 地图的显示、缩放、漫游 MapObjects Control包含的方法、属性与事件可方便的实现地图的显示功能，包括地图的多层显示（Layer Draw），平移（Pan），放大（Zoom In）缩小（Zoom Out）等 (2) 地图元素选择 通过Map Control的多种框线方法（包括使用点、矩形、圆、多边形），结合地图层对象的搜索功能，可以灵活选择当前图层的任意元素 (3) 选择集的并、交、减运算 MapObjects对点、点群、线、多边形、圆、矩形等对象都提供了比较丰富的集合逻辑运算功能，利用这些功能，可以进行选择集的并（Union）、交（And）、减（Remove）、异或（XOR）等运算 (4) 专业地。