一、         引言： 

随着城市建设的高速发展，对环境保护和监控也提出了越来越高的要求。要求这项重要的公用事业必须用现代化的管理方法和手段，提高管理水平和管理效率，以满足建设现代化的花园城市的要求，确保城市的蓝天、碧海、白云永存。

环境保护监控系统与地理信息系统（GIS）是密不可分的。可以说环保监控设备是整个环保监控信息系统的眼睛，而环保地理信息系统是整个环保监控信息系统的大脑。GIS是计算机技术、数据库技术与遥感、测绘技术相结合的产物。目前GIS在世界上已经是一个非常成熟的技术，有三十多年的发展历史，被广泛地应用于资源、规划、环保、公用设施管理等各种与地理空间密切相关的领域中。在国内，自八十年代末就有一些大城市开始将GIS技术引入城市的规划管理、公用设施管理等领域，并有许多成功的案例。环保事业采用GIS技术进行管理，在国内也有许多成功的先例。 

二、         需求分析 

环境保护单位建立环保监控信息管理系统，基础建设是设立各种监测设备，将城市各重点环境和位置的环境数据采集下来，主要环境数据包括大气污染、环境噪声、烟雾排放、水污染等。采集的环境数据通过各种通讯方式实时传输到监测中心。同时，环境保护单位将派出若干台环境监察车辆，每台车安装GPS定位设备，通过无线通讯方式，将每台车辆的位置数据实时传输到监控中心。在监控中心，建立计算机网络中心，并配以大屏幕显示设备，用以显示各监测设备采集的环境数据，以及各监察车辆的位置信息。

在各种环境数据和监察车辆位置数据已具备的情况下，如何将这些数据展示给使用者，如何利用这些数据对整个城市的环境质量进行分析、评估，在发生污染事故时如何对事故点周遍环境进行分析及哪些单位和居民需要采取保护措施，各种监测设备都位于哪些位置及哪些位置应该设立监测仪器，各种可能产生污染的污染源位于空间的何处，各种要新建的和已建的厂矿企业从环保角度应如何确定建设位置和拆迁位置，等等，环保地理信息系统都将给出准确的答案。

环境监测信息管理系统应是集各种监测设备、通信系统、GPS系统与地理信息系统为一体的一个综合信息监测管理系统。

三、         统开发原则

环保地理信息系统是一项集计算机技术、数据库技术、测绘技术与环境保护、监测技术容为一体的规模巨大、内容复杂的系统工程。必须在深入调研、认真分析和总体规划的前提下，分阶段开发，循序渐进，逐步完善。系统开发原则如下：

l         实用性：充分考虑市环境保护单位的具体情况，不片面追求先进的技术。开发的系统必须能够容入各部门和岗位的实际工作中，让其在工作中发挥其应有的效能。系统应界面友好、易于操作、易于管理和维护。

l         规范化：包括开发过程规范化和数据编码规范化。完全按着软件开发的行业标准，实施开发。按着现有的环保国家标准、行业标准对数据进行分类和编码，并根据环境保护单位的特色，制订适合于本系统的地方标准。 

l         准确性：在GIS系统中，最重要也是最难的就是信息数据（包括图形数据和属性数据）的收集和维护，系统表述真实、实时、准确、可靠的数据，是GIS系统生命力的保证。

l         共享性：系统的数据和资源要实现全网共享，保证数据的唯一性和一致性。

l         安全性：系统要具备完整、严密的权限划分，各部门、岗位均在被授权的范畴内进行工作。系统的数据要有完备的备份机制。

l         扩展性：随着市环境保护单位的业务范围、业务量和使用部门、使用人员的不断增长，系统在功能、处理能力、数据容量和用户数量上等必须要有很好的可扩充能力。同时要考虑本系统与局内其它系统的可连接性。

l         先进性：要充分采用地理信息系统发展的最新技术，考虑环保业务的发展的趋势，采用先进、可靠的GIS平台、数据库平台和系统开发工具。 

四、         总体解决方案

通过前述的需求分析，在系统开发的原则下，确定了如下的系统总体解决方案。

（一）    
系统模块划分及功能概述

系统的模块结构如下图所示

1．   污染源管理子系统

主要负责建立、维护各种污染源的信息，包括排污企业的企业信息，污染源类别划分，在数字地图上标注各种污染源的位置，显示各种污染源空间位置分布图，历史排污量记录，事故记录，同时具有图-数、数-图的查询、统计功能，对排污企业划分等级，输出各污染企事业单位的污染报表，等等。

2．   监测点管理子系统

负责建立、维护各种监测设备（包括大气污染监测设备、烟雾排放监测设备、噪声监测设备、污水排放监测设备等）的安放位置，监测数据的采集，在数字地图的背景下显示各种监测设备的分布图，实时动态地显示各种监测设备的监测数据，对于有超指标的监测点能够实时响应报警。同时将监测数据按时段存储，以备日后统计查询。 

3．   监察车辆管理子系统（GPS）

实时接收监察车辆的GPS定位数据，在数字地图的背景上实时显示各监察车辆的位置、分布和运行路线。在出现环境污染事故时，能够协助监控中心的指挥调度人员迅速找到距事发地点最近的监察车辆赶赴事发现场。

4．   大气污染管理子系统

按大气首要污染物分类，如可吸入颗类物、二氧化硫等。每一种污染指标通过设立的各监测站、点采集的数据传输到本系统中，本子系统按环保国标划分的大气污染等级，在数字地图上划分大气污染等级区域，通过采集的数据，动态的以专题图的形式显示各区域的各类污染指标，同时可输出空气质量报告。

对各种空气污染源可建立污染预测模型，在给定污染浓度、风力、风向等参数的情况下，按不同等级的污染指标在数字地图上显示其所覆盖的区域，进一步给出受不同等级污染的单位、和居民建筑。

5．   水污染管理子系统

主要数据来源是各污水排放点、河流、海域等的水质采样数据、各水质监测仪器的采集数据。按国标划分各类污染指标，对采集的数据进行分析，得出各水域、河流、地下水井点的水质等级，在数字地图上显示水质情况专题图，同时可输出水质报告。

6．   环境噪声管理子系统

数据来源于各噪声监测仪器。系统可在数字地图上显示各噪声监测点的分布图。按国标在数字地图上划分工业区、商业区、居民区、道路区域及综合区噪声标准区划专题图。通过采集的噪声数据，动态显示各区域的噪声现行分布专题图。输出各区域噪声污染报告。

7．   危险品管理子系统

管理各种危险品仓库，生产、使用单位，运输路线，在数字地图上显示其分布图。辅助分析各种危险品可能危害的区域，包括各单位、居民区等。

8．   监测设备管理子系统

主要是建立、维护各种监测仪器的档案，包括仪器的种类、型号、各种性能指标、生产厂家等信息。

9．   地图管理子系统

主要是建立、维护数字地图，将数字地图按道路、房屋、铁路、河流、水域、水井、绿化区域、行政区划、厂矿区划、居住小区、商业区、重要单位和部门标注等分层管理。各层可透明叠加。可按显示比例将数字地图由主索引图到详细图逐级显示。建立数字地图的各层属性于数据库中。在系统中可按地址、单位名称、道路名称等进行地图查询。

数字地图是建立GIS的基础，它为其它子系统服务。

10．         系统维护

包括各子系统所用编码的建立与维护，系统各使用部门和人员的用户编码、操作密码、使用权限的设立和维护，系统数据的备份等。

  （二）、系统构架

（三）、 系统构建环境

系统的构建环境应根据具体情况确定，包括各种软、硬件产品的选型、数量等等，这里只是一个初步的设想。

1．    采用客户／服务器（C／S）体系结构

考虑系统主要处理大量的图形数据，从网络传输速度上讲，C／Ｓ模式的传输效率高，也比较安全、可靠。从发展上讲，浏览器／服务器（Ｂ／Ｓ）模式是一个趋势，将来以查询为主的应用可以采用Ｂ／Ｓ模式。

2．    采用局域网与专线远程终端的网络结构

在环保监控中心建立一局域网络中心，在网络中心同一建筑物内的相关部门可直接通过局域网络设备接入，远离网络中心的部门可通过无线或专线接入设备接入。因系统传输的图形数据量较大，用电话拨号接入方式不能满足系统对网络带宽的要求。

网络传输协议采用TCＰ／ＩＰ协议。

各监测设备采集的数据通过专用设备在网络中心接入到局域网中。

3．    采用专用PC服务器作为网络中心主服务器

主服务器可采用双机热备、共享磁盘阵列方式，以确保系统的稳定和数据的安全。

主服务器作为数字地图服务器和数据库管理服务器，为其它所有工作终端提供数据共享服务。

在资金允许或将来发展数据量大的情况下，主服务器也可采用小型机，这样可进一步保证系统的安全、稳定和数据的快速交互。

4．    采用大屏幕投影仪作为测控中心显示设备

测控中心可采用一个大屏幕投影仪作为主显示设备，以便于监控指挥人员调度指挥。同时设立两个21''大显示器，作为值班操作人员的控制台显示器。

5．    采用PC机作为工作终端机

网络中心和各部门工作终端采用PII以上的PC机作为工作终端。

6．    操作系统

采用WIN2000 SERVER或WINNT作为主服务器操作系统。

采用WIN2000或WIN98作为PC工作站操作系统。

7．    地理信息系统平台

采用MAPINFO作为地理信息系统的平台软件，在此平台上二次开发，建立环保地理信息系统。

采用MAPINFO PROFESSIONAL 作为开发平台， MAPINFO RUNTIME 作为用户终端运行环境。

也可采用以下两种方式：

l         采用MAP X控件方式进行开发。

l         采用MAPXtreme或其它产品，建立完整的Ｂ／Ｓ模式。

以上两种方式，公司可根据发展、投资情况进行选择。

8．    面向对象的程序设计

采用面向对象（Object-Oriented）的设计方法，通过OLE Automation等技术集成MAPINFO平台，进行应用程序开发。

9．    数据库平台 

考虑系统将存储大量的数据，要求反映速度快、性能稳定，因此，数据库平台应选择标准的大型数据库。