局部地区生态环境监测系统可视化设计与实现

刘梓尧，王继富

(哈尔滨师范大学)

0　引言

环境监测在环境保护中起着至关重要的作用，是环境执法监督的重要手段.日常环境监测工作中，各地监测部分需要收集大量的监测数据，然后进行汇总处理，对于海量的环境数据紧靠手工管理很难保证数据的及时性、一致性和直观性，进一步对数据进行分析，来辅助环境决策也很难实现[1].因此需要建立可视化监测系统，实现对环境监测信息化与集成化，提高环境监测的效果和决策水平[2].

可视化技术以其直观性、交互性的优势受到各类环境监测系统的“青睐”.目前，以温、湿度为主要环境指标的监测系统设计中，鉴于基本功能和硬件成本的因素，开发者通常选用单片机或嵌入式开发平台完成数据采集终端的设计[3-4]；软件设计部分VC++、VB等集成开发环境仍为此类开发设计者的首选[5].该文利用PIE.netsdk开发环境进行二次开发，设计可视化系统，经过影像处理矫正和数据分析，通过分析遥感影像、无人机航片、地面数据进行空气质量监测、水体范围变化监测、植被覆盖变化监测.

1　系统整体设计

就系统的整体设计而言，该文可视化系统包括数据加载和浏览模块、数据编辑处理模块、专题制图模块、监测结果分析模块，如图1所示.由图一可以看出，系统的核心是图像数据的矫正和融合以及根据数据生成分析结果，这需要较强的图像交互处理能力.

图1　环境监测可视化系统模块组成

2　系统软件设计

系统采用PIE.netsdk开发环境进行开发，借鉴.net强大的界面设计功能进行界面搭建，主体图像处理部分采用C++编程实现，可视化界面如图2所示.

图2　可视化系统主界面

2.1　矢量数据加载查看

矢量图数据利用.net文件输入方式进行加载，加载代码如图3代码所示，首先判断文件位置，然后调用图层加载函数axMapControl1.AddLayerFromFile()进行图像加载，以图层形式在界面上进行显示，可以进行高效的图像交互操作.图像加载编辑界面如图4所示.

图3　矢量图数据加载代码

图4　矢量图数据加载界面

2.2　图像处理

图像处理的核心是数据的矫正和融合，通过矢量处理模块中的属性编辑、移动要素、节点编辑、删除要素等功能进行矢量图的交互操作，选择分析的节点以及修正不合理部分，提高后期统计的准确性.代码调用PIE.netsdk类Geometry对矢量元素进行各种操作，图5为矢量图要素删除代码例子，图6为矢量图要素编辑界面，由图可以看出，利用系统的交互界面可以方便的对河流等要素进行编辑修改，极大提高了数据处理的效率.

图5　矢量图要素删除代码

图6　矢量图编辑界面

2.3　专题制图模块

系统设计专题制图模块目的是实现观测地点成图显示以及与最终监测结果进行对应，并形成成果图，方便后人查看.专题制图模块界面如图7所示，图7显示的是北京市地区的监测图.

图7　专题制图模块界面

3　系统测试与运行

在系统功能逐一完善之后，笔者进行了可视化平台的上机测试与运行.利用已经过验证的数据制作矢量图数据，并进行加载、数据矫正、成图并进行最终空气环境和水环境分析.数据最终分析结果如图8、图9所示.

图8　空气质量分析结果界面

图9　水质量监测分析结果界面

4　结论

借助PIESDK4.0、.net4.0开发环境，完成了环境监测系统的可视化功能，可视化系统经过影像处理矫正和数据分析，通过分析遥感影像、无人机航片、地面数据进行空气质量监测、水体范围变化监测、植被覆盖变化监测.与大型环境监测系统相比，该系统的设计功能略显单薄，但对于低成本和高效率的可视化产品开发而言，系统对图形界面的运行要求简单，且将采集装置的成本降至最低，在此意义上，该系统的可视化过程更具指导意义.

[1]金勤献,陆晨.环境监测信息系统的研究、开发与集成[M].北京: 化学工业出版社,2001.

[2]齐少群. 基于Arcgis Server的水环境监测系统的研究[J]. 哈尔滨师范大学自然科学学报,2010,26(6):84-86.

[3]王簃,周杰.基于GSM远程温室环境监控系统的设计和实现[J].现代电子技术,2008(22):151-154.

[4]康秀光,张彬,陈扶辛. 基于GPRS无线网的远程环境参数监测系统[J]. 哈尔滨师范大学自然科学学报,2006,22(4):54-57.

[5]李丹妮,刘金辉,姜应战.基于Visual C++的数据采集与处理软件设计与实现[J].微计算机信息,2007(22):117-119.