生态环境监测服务平台设计——以宁波市为例

朱 坚,高占国,翁燕波,诸云强

(1.宁波市环境监测中心,浙江宁波315012;2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)

生态环境监测服务平台设计
——以宁波市为例

朱 坚1,高占国1,翁燕波1,诸云强2

(1.宁波市环境监测中心,浙江宁波315012;2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)

建成“一网—二库—二系统”的生态环境监测服务平台,为宁波市环境监测部门、政府管理部门、科研机构、社会公众等提供数据支持服务。介绍了该平台的总体架构、应用模式,以及实现、部署与应用。

生态环境;数据共享;服务平台;宁波市

为了充分利用科技资源,推动科技创新,2002年以来我国政府部门开展了科技基础创新平台的研究与应用工作,而科学数据共享工程是其中的核心组成部分。科学数据是具有潜在价值并能通过扩大应用而增值的巨大社会财富,是科技创新资源和知识资源,是属于国家所有的一种战略资源[1～4]。生态环境监测的数据获取存在着成本高、周期长、不可重复等特点,其共享能够促进环境问题的发现与解决,促进环境科技产业的增长,其信息的挖掘与研究应用对于区域环境的管理与规划等政府决策有着重要的作用。

宁波市既是沿海城市,也是经济发达的工业、港口城市,人类活动对生态环境的影响剧烈,但生态环境的数据零散奇缺,生态环境的数据资源、仪器设备、专业人才等需要挖掘更大效用,为生态环境科研和区域发展提供支持。为了解决宁波市生态环境监测数据的共享难题,通过建设一网(生态环境监测网络)、二库(生态环境综合数据库、生态环境数据共享数据库)、二系统(生态环境质量评估系统、数据共享服务系统),按照用户层、应用层、系统层、数据库层、基础设施层五个层次,构建了宁波市生态环境监测服务平台。

1 平台的总体架构与组成

1.1 平台总体架构

宁波市生态环境监测公共服务平台根据现实需求分析,结合宁波实际,优化监测网络,平台共享共建,挖掘信息知识,建设制度规范,培养人才队伍的建设思路,其中的数据共享主要考虑发展需求、数据资源、组织管理、共享规则、共享技术的五个数据共享管理的主控因素分析[1,2],通过生态环境政府法规、标准规范和专业人才队伍建设的支撑,通过“一网—二库—二系统”,为宁波市环境监测中心、宁波市环境保护局及上级主管部门、科研机构、社会公众等提供不同层次的生态环境“数据—信息—知识”服务(图1)。

1.2 平台系统的组成

生态环境监测网是整个平台的基础,为生态环境管理与分析决策提供数据资源的保障,它包括宁波市环境监测系统和科研过程中的野外站位、仪器设备设施及产生的数据资源。二库分别是存储综合分析数据和共享数据的数据库,实现对数据的分类存储和分级共享。二系统是整个平台的枢纽,依托于两个数据库。生态环境质量评估系统供宁波市生态环境管理部门的决策者、管理员、技术人员使用,为其提供生态环境数据管理、现状分析与情景预测的工作平台;数据共享系统供所有的网络用户使用,实现宁波市行业部门的生态环境数据、科研部门的分散生态环境数据的整合与共享,为生态环境质量评估与辅助决策提供支持支撑。“一网—二库—二系统”在整个建设和运行服务过程中都需要在国家颁布的所有环境类的法律、浙江省以及宁波市出台的相关条例,技术类标准规范、生态环境政策法规和技术标准规范以及人才队伍的支撑下完成。

从横向上看整个平台分为内外网两大部分。内网部署生态环境综合数据库,存储生态环境监测、分析处理、模拟计算的数据资源,用以支撑生态环境质量评估系统,为宁波市环境监测部门提供生态环境监测数据管理、分析评价与情景预测的功能,促进宁波市生态环境监测部门日常管理工作的科学性和规范性,提高生态环境应急响应能力。外网部署的生态环境数据共享数据库,主要存放生态环境监测的数据产品,引进的遥感影像等空间数据,以及通过“共建、共享”的方式整合其他部门、科研机构、高等院校以及科学家个人手中的研究与监测数据,通过数据共享系统,为用户提供这些数据资源的共享和数据共享服务系统,为相关的政府部门、科研机构和社会公众提供数据共享和信息共享的能力,提升生态环境监测部门政务公开水平,促进国家投资的生态环境数据资源的整合、流动、高效利用与增值。

2 平台的应用模式

如图2所示,平台在国家和浙江省相关的政策法规以及宁波市的实际需求的指导下,以现代生态环境监测理论为基础,研究制定兼具宏观生态系统监测和微观环境因子监测的生态环境监测与评估指标体系。根据指标体系,在现有生态环境监测站的基础上,以空间抽样理论为基础,对现有的生态环境监测站点空间布局进行优化调整,建立能够覆盖整个宁波市不同生态系统的生态环境监测网络,并改善和提高各种仪器设备。

基于宁波市生态环境监测网络,开展各种生态系统和环境的日常监测、应急监测、调查统计等,获取能够表征宁波市生态环境现状的各类数据资源。对各类生态环境监测数据资源的特征进行分析,开展生态环境质量评估系统和综合数据库的研制。在局域网上搭建数据库,同时在各个应用客户端部署该应用系统。

利用生态环境质量评估系统,将各类生态环境数据以及基础地理数据、遥感影像数据等导入到生态环境综合数据库中,同时对综合数据库接收的共享数据库的各类生态环境监测和研究的数据进行评估。评估系统可以对数据进行叠加浏览、编辑管理、查询分析和制图输出,同时开展生态环境质量的现状评估和影响因子分析、情景预测预警等应用。为宁波市生态环境科学管理与应急决策提供实时的数据、信息和知识。

在开展宁波市生态环境数据共享系统建设之前,研究制定各类管理条例与标准规范,明确数据生产者、管理者、使用者的责、权、利。这些标准规范主要包括:宁波市科技项目数据汇交条例、数据共享与发布条例以及数据质量控制与管理条例、元数据标准等。

在上述管理条例和标准规范的支撑下,研制宁波市生态环境数据共享系统。在宁波市环境监测中心因特网上部署该系统,整合环境监测系统存储的监测数据,按照“共建、共享”的理念,在政府科技部门的组织下,整合其他相关政府部门、科研院所和科学家个人等的数据,逐步推进宁波市生态环境数据的共享,并分级对外进行共享,促进国家投资的数据资源的流动与增值。

3 平台的实现、部署与应用

宁波市生态环境监测公共服务平台部署分为基于B/S结构的生态环境数据共享系统和基于C/S结构的生态环境评价分析系统两部分[5]。

3.1 平台系统的实现

生态环境数据共享服务系统采用B/S结构,基于J2EE环境,采用Java、JSP、JavaBean、Serv2 let、JavaScript等语言开发,后台数据库采用Ora2 cle9i[6]。WEB GIS采用Arc IMS 4.0实现。生态环境评价分析系统采用C/S结构,基于.NET环境下,采用C#语言进行开发,GIS功能采用Ar2 cEngine9.1组件进行开发,后台数据库采用Ora2 cle9i,空间数据引擎采用ArcSDE for Oracle9i。系统界面采用传统的Windows风格,下拉菜单和工具条的方式,提供右键快捷菜单等。

3.2 平台系统的部署

据库引擎,ArcGIS 9.1 GIS管理软件。客户端部署在每个使用该软件的用户机器上,通过局域网统一访问宁波市生态环境时空数据库,部署的软件包括:Windows 2000或Windows 2003操作系统,.Net Framwork1.1的.net框架,ArcEngine9.1运行时,宁波市生态环境评价分析系统的应用软件。

生态环境数据共享服务系统采用B/S结构,提供数据共享服务功能,促进数据由生产者向使用者的流动。系统分为两个子系统:前台数据共享服务子系统和后台数据管理子系统。前台数据共享服务子系统面向宁波市生态环境监测部门以及其他的相关部门、社会公众,提供用户注册登录、目录导航、数据汇交、数据搜索、数据在线浏览、下载等功能;后台数据管理子系统面向系统和数据管理员,为他们提供站点信息管理、用户管理、元数据审查发布、数据访问权限管理和信息发布等功能。前台数据共享服务子系统部署在Internet网上,供网络用户使用;后台管理子系统部署在Intranet网上,供管理员使用。共享服务系统部署结构如图4所示。

生态环境评价分析系统基于C/S结构,面向生态环境管理与决策部门,为他们提供生态环境监测数据、社会经济统计数据以及空间数据的入库、管理,空间数据浏览、查询,监测及统计数据空间化,单一生态系统评价,综合生态系统评价和生态环境分析,评价分析结果输出等功能,为环境保护部门决策提供技术支撑平台。系统主要部署分两部分:服务器端和客户端,其部署结构如图3。

服务器端主要部署宁波市生态环境时空数据库,部署的软件包括:W IN 2000 Server或Windows 2003操作系统,安装Oracle9.2或以上版本数据库Enterprise版数据库,ESR IArcGIS SDE 9.1空间数

生态环境数据共享系统服务器端部署的软件包括:Oracle 9.0,JDK 1.6,WEB服务器Tomcat及应用系统。客户端的用户只需用网页浏览器即可浏览、注册、搜索、下载与汇交共享数据。

3.3 平台系统的应用

生态环境评价分析系统的应用是围绕数据的流动展开的,包括从数据的导入、管理、查询、分析到基于这些数据实现生态环境现状评估、分析与预警。

生态环境数据共享系统包括系统前台和后台。系统前台主要针对用户:数据搜索、数据汇交、综合新闻、环境公报环境监测、标准法规、生态知识、平台介绍、关于本站。系统前台主要包括数据分类系统、新闻与公告通知、宁波市生态环境质量评价结果、空气质量报告等内容的展示与链接。系统后台针对对象是共享系统的管理者,主要包括对平台系统中心的管理、安全信息管理、数据用户权限管理、数据分类管理、数据服务管理、元数据的审查发布管理、数据新闻公报等信息的管理等功能。

4 结论

生态环境监测服务平台是面向政府决策和数据需求的机构个人而服务的平台系统,以元数据为核心,全面整合集成宁波市基础地理、生态系统监测、环境监测、社会经济等多源异构数据。构建生态环境时空数据库,可有效对宁波市生态环境时空数据库进行面向用户的共享管理,为政府决策、科学研究、科普宣传、民众生活提供不同层次的数据支撑,促进数据资源共享,避免生态环境领域的数据资源建设重复投入,盘活国家长期投入的科技数据资源,增强宁波市科技创新能力。

致谢:感谢宁波市环境监测中心其他同事对本研究的帮助和支持。

[1]黄鼎成.科学数据共享的理论基础与共享机制[J].中国基础科学,2003,(2).

[2]科学数据共享调研组.科学数据共享工程的总体框架[J].中国基础科学,2003,(1).

[3]程津培.科学数据共享——当代科技界的战略抉择[J].中国基础科学,2004,(4).

[4]徐冠华.实施科学数据共享,增强国家科技竞争力[J].中国基础科学,2003,(1).

[5]钱大君,吴健平,余柏蒗,等.上海市资源与环境数据共享平台的实现[J].计算机工程,2008,34(10).

[6]王卷乐,游松财,谢传节,等.面向Web的地学数据共享服务平台架构设计[J].地球信息科学,2004,6(4).

Design of Eco-environment Monitoring Service Platform in Ningbo

ZHU Jian1,GAO Zhan-guo1,WENG Yan-bo1,ZHU Yun-qiang2
(1.Environmental Monitoring Center of Ningbo,Ningbo Zhejiang 315012 China)

The eco-environment monitoring service plat for m for Ningbo city is built to share the ecological data in Ningbo city and aimed for the government decision-making and scientific research of the institutes or individuals.W ith the support of eco-environment laws and standard regulations and the team of professionals,the platform with“one net-two database-two system”is constructed to provide data service for eco-environment monitoring adminis-tration and government and related institutes and the public.

ecological environment;data sharing;service platform;Ningbo

X83

A

1673-9655(2010)03-0095-04

2009-12-31

宁波市科技条件创新平台(2006A310006),环保公益行业科研专项(200809147)。

朱坚(1963-),男,浙江宁波人,主要从事生态环境监测与评价、生态规划等研究。