基于共享应用的金昌市环境监测GIS平台研究

摘  要：文章从金昌市环境监测现状出发，结合GIS技术，设计研究了平台功能需求，对整个平台起到了举足轻重的作用。文章从金昌市环境监测GIS平台的需求分析和功能实现、金昌市环境监测GIS平台数据库的建设两个方面，介绍了金昌市环境监测GIS平台功能需求，力求为金昌市环境监测工作提供严谨、科学、系统的专业技术支撑和决策。

关键词：环境监测;GIS;共享平台

中图分类号：P208          文獻标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）23-0076-02

Abstract： Based on the current situation of environmental monitoring in Jinchang City and GIS technology， this paper designs and studies the functional requirements of the platform， which plays an important role in the whole platform. Besides， this paper introduces the functional requirements of environmental monitoring GIS platform in Jinchang City from two aspects： demand analysis and function realization of environmental monitoring GIS platform in Jinchang City， and construction of environmental monitoring GIS platform database in Jinchang City， so as to ensure that it can provide rigorous， scientific and systematic professional technical support and decision-making for environmental monitoring in Jinchang City.

Keywords： environmental monitoring; GIS; sharing platform

金昌市地处河西走廊，自然资源丰富，是中国著名的镍都，祖国的金娃娃，但近几年来，随着金昌经济高速发展的需求，人民对更加美好生活的愿景与工业环境两个系统之间的矛盾日益凸显，如何通过先进的技术对环境进行监测，协同各部门共同治理监管，实现人民的优质生活环境，迫在眉睫。本文将结合金昌的实际情况，依托GIS技术，研究探讨基于共享应用的金昌市环境监测GIS平台。

地理信息系统（GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[1]。GIS在环境科学研究方面的应用简称为环境GIS，它以遥感、地理信息系统和全球定位系统技术为手段，进行环境空间信息的获取、分析、处理、存储与表达，从而为环境保护工作提供空间信息支持和管理决策依据[2]，其最大的优势就是集合了RS技术、GIS技术、环境科学、测绘科学、生态科学等。依托GIS技术打造的金昌市环境监测平台，主要是通过空间数据采集、环境各项数据采集、数据传输和存储、数据综合分析、生成监测综合图标、绘制3D可视化成果、分析成果共享、决策辅助灯功能。本平台的搭建主要可实现以下几点目标：

（1）通过现场调研，编制平台需求，搭建软件框架，在满足要求的情况下尽量降低制作、培训和维护成本。

（2）一切平台依靠的是后台数据库，本平台将多方收集、采集相关的空间和环境等数据，建立金昌市环境监测数据库，为后期环境监测提供基础图形资料和专业资料。

（3）环境监测过程中的数据来源主要通过采集各个参数的传感器获得，随着5G时代的到来，网络传输已经替代了传统的数据线传输，本研究将集成网络服务组件，从而提高传输的速率，降低传输的成本。

1 金昌市环境监测GIS平台的需求分析和功能实现

金昌市环境监测GIS平台立足于解决当前金昌市工业污染、水质较差、气候干燥等环境监测领域中监测体系分散、数据标准不统一、集成化程度低、远程控制能力不强等问题，研究攻克环境监测共享各环节的关键技术[4]。

本GIS平台主要依据GIS系统进行打造，其基本功能同GIS的基础功能相同，在GIS系统的基础上增加和环境相关的分析方法。（图1）

1.1 地图管理功能

地图管理工具主要包括地图的导入、地图的现实、地图的输出三个基本功能[3]。地图的导入功能主要是通过的基础地图的制作，导入到平台中，为环境数据提供基层图件和数据，一般采用图层叠加功能显示。平台对地图主要可以进行缩放、图层选取、冻结等操作。在绘制完成最终图件时，可以导出JPEG、TIFF等格式的文件，进行保存、发布和打印。

1.2 地图数据查询功能

地图数据的查询主要具有以下方面的内容：（1）空间

坐标定位，这是该功能的核心部分，可以设置地图的坐标系，读取点线面的相关坐标，其空间数据可进行复制。也可通过已知的空间坐标，在地图之上显示放大。（2）空间要素的符号化。为了区分不同的空间属性，可以按国家标准地图图示实现可视化，需要提供地形图标准的符号库、线型库、填充符号库[3-6]。（3）叠加显示。能够将栅格数据和矢量数据进行拼合，产生综合视觉的显示效果。（4）通过属性进行查询显示。依照图形、符号的属性，对空间元素（点线面）进行混合筛选。

1.3 发布功能

平台的一大特点就是共享信息，多部门协作，故本平台应具有通过网络向公众发布的功能，比如说重点污染环境区等等。

1.4 环境监测的数据采集和处理

为了采集大量正确的、现势性高的数据，项目组在室外架设了大量的传感器监测设备，监测设备主要安置在污染源附近，形成相關的拓扑关系。如为了准确获得水质的情况[6]，监测点必须寻找相应的关键点，一般设备放置在饮用水的来源地、污水的排放口、河流的上下游等地，形成链式的监测网络，可后期对数据进行关联分析和交叉分析，提高了分析的广度和准确度，采集的数据通过网络将数据传送至服务器。

1.4.1 影响范围分析

影响范围分析主要是结合污染源的参数和环境参数对其在空间位置上进行缓冲区分析。以天然气泄漏为例，天然气泄漏后可通过天然气的泄漏位置、泄漏流量和当时风力、风向等因素，绘制泄漏缓冲区，划分危险等级范围，疏散居民的路线等，为相关部门提供决策帮助。

1.4.2 模型分析

对相应环境问题，可采用数据建模的方式，对问题进行理论的演示和演化，从而解决实际的问题。

1.5 分析决策功能

分析决策时采用了GIS系统中各类综合分析功能。通过栅格分析方法可以进行土壤表面分析、环境数据统计、水文数据分析等功能。通过空间分析可实现空间距离量算、缓冲区分析、安全路线分析等。

2 金昌市环境监测GIS平台数据库的建设

数据库的建设是金昌市环境监测GIS平台的核心，鉴于GIS和环境学科的不同，该数据库主要包括两方面：空间地理数据库和环境监测数据数据库。空间地理数据库主要包括空间坐标、地形图、影像图等数据，环境监测数据数据库主要包括温度，湿度，二氧化碳、颗粒、污染气体、水污染、土壤污染等监测数据和污染源基础数据等。

2.1 数据获取

空间地理数据库由于其特殊性和保密性，必须通过国土局或通过审批手续后采集获取，如自己采集可通过RTK、全站仪、激光扫描仪、航空摄影飞机等技术获取。环境数据可同各部门协商获取，或通过自己采集获取，环境数据的采集点务必同空间地理相对应。

2.2 数据处理

获取的数据规格和要求不同，务必按照统一的标准进行数据录入，主要注意的是：（1）空间坐标所采用的坐标系统不同，需进行投影转换，矢量数据应进行拓扑处理。（2）获取的图件格式不同，需统一到GIS系统之中。（3）数据内容有冗余和不足，需进行删除和补充操作。（4）数据入库后统一存储到 SQL Server、My SQL等数据库中，方便数据的管理和共享。

3 结束语

随着计算机技术和5G通讯技术的迅速发展，数据的传输将会更加的便捷和高效，在未来发展的过程中，环境监测将不再是独立的科学，而是集合物联网技术、人工智能、虚拟增强现实、RS技术、GPS技术和GIS技术的综合方法。本研究平台主要是结合GIS技术，对金昌市环境监测需求进行功能需求分析，构建金昌市环境监测数据管理功能、金昌市环境监测地图管理、金昌市环境监测数据库、金昌市环境监测共享决策和决策管理、金昌市环境监测可视化模型展示等功能，力求为金昌市环境监测治理工作提供严谨、科学、系统的专业技术支撑和决策。

参考文献：

[1]刘明皓.地理信息系统导论[M].重庆：重庆大学出版社，2009.

[2]王桥，张宏，李旭文，等.环境地理信息系统[M].北京：科学出版社，2005：23-29.

[3]陈海洋，滕彦国，王金生，等.基于共享应用的环境监测GIS平台研究[J].中国环境监测，2012（01）：123-127.

[4]高立兵，田建荣.金川矿山地质灾害监测预警与信息管理平台功能需求研究[J].智能城市，2020（05）：53-55.

[5]孙国鼐.基于共享应用的环境监测GIS平台研究[J].资源节约与环保，2017（6）：83-84.

[6]赵转社，丁贤荣，程立刚.基于RDBMS的水环境GI系统集成方法研究[J].江苏环境科技，2004，17（1）：15-16.