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1、环境GIS地理信息系统设计方案环境地理信息系统的主要功能是利用地理空间信息（行政区1：50000的电子地图）、环境要素（如污染源点位、数据）及其他专题数据、模型数据等，制作各类专题图，并把专题图保存到空间数据库中。主要专题图包括环境监测断面（点）、污染源、烟尘控制区、噪声控制区、饮用水保护区（水域、陆域）图层、常规监测（包括水、气、声、尘等等）、污染源监测、自然保护区、城市基本信息等各类专题图。并对其进行后处理、图上相关实时表现、查询、分析、数据统计、打印输出等功能。实现各类专题图的制作管理，实现地理数据与环境信息的衔接。环境地理信息系统（GIS）,是基于WEB的方式进行操作，通过登录名和密码
2、根据所拥有的权限，就可以在本局的局域网或INTERNET上进行相应的操作，如迅速的查询污染源位置和基本情况，而且可以全面地反映出污染源和污染物排放的分布情况，进而为环境决策提供依据。系统的结构如下图：1.1.1 业务流程系统的业务流程主要是：1) 使用数据采集模块进行基础地理信息的录入、相关工程的数据录入。信息采集模块的数据包含图形数据和与图形数据相关的属性数据。2) 使用专题图的分类和管理模块对专题图形进行分类管理，并根据基础地图信息和环境信息生成专题图形。3) 使用图形显示模块显示各种基础地图信息、专题图和相关的属性信息。4) 使用综合分析模块对各种环境信息和地理信息进行查询、统计和空间分
3、析。并将结果通过图形的显示模块显示。5) 用户通过使用系统的功能，可以将显示的图形和相关的环境信息通过输出设备输出到文件或纸介质上。1.1.2 系统功能描述系统的主要功能是通过地理信息系统将环保局的各项环境业务数据和实际的地理信息（满足国家的相应规范及省制定的数字地形图数据库建设规范（DB3301/Z1201.1，DB3301/Z1201.2，DB3301/Z1201.3）要求结合起来。同时完成各类专题图的制作管理，实现地理数据与环境业务数据信息的衔接，实现分析、对比、报警等高级查询。为环保局的管理工作提供高效、直观、方便的信息系统。系统主要的功能模块有：基础地图信息管理、图形的显示模块、数据
4、采集模块、专题图的分类和管理模块、综合分析模块和综合输出系统。环境地理信息系统除了显示的道路、交通、地理位置等普通地图的信息外，还可以建立我们环保的专题，显示各个工矿企业的名称、产品、产量、电话、联系人等信息，还可以与污染在线监测系统连接，直接显示污染设施的运转情况和污染物指标。通过GIS环境地理信息系统，结合在线监测系统、“12369”环保热线，将污染物排放超标单位的基本情况、污染物的情况实时的、直观的显示到GIS上。有关指挥人员可以对监察人员发出信息，赶赴现场查处，满足“快速反应，及时到位”的需要。1.1.2.1 基本功能说明1) 能对行政区1：50000的电子地图，矢量数据采用Arcin
5、fo的Shape File格式，并按照实际需要划分为包括环境监测点、单位、居民地、河流、绿地、道路等等不同图层，其显示系统符合国家标准。能全图显示、选定区域显示、无级放大、缩小及猫眼漫游显示、分层选择性显示，并可自动平移和切换。2) 可保存和打印视图，可实现图层管理，包括图层的选择、添加、删除、编辑等功能，符合标准的其它GIS电子地图可在本系统即插即用。3) 具备地图物标属性搜索查询功能和定位查询功能，实现属性和物标互查，可输入污染源、污染物名称或特征实现其定位搜索模糊查询。4) 提供距离测量工具和简单绘图工具，具备全图导航窗和比例尺的选择。5) 可以按照操作者习惯修改GIS图层属性、修改GI
6、S显示参数和GIS显示效果。6) 在线监测数据集成到环境监测地理信息系统中，监测点位数据可以实时显示。7) 常规监测的数据，包括大气、水、烟尘等方面的数据，由处室审核及时登录到环境地理信息系统中，完成监测数据的收集导入更新。8) 与数据中心中环境统计数据相结合，对污染源的污染状况进行登记，完成重点污染源的污染情况跟踪。9) 对于污染源监测的情况进行登记，及时掌握全区污染源企业的污染状态。与数据中心环境标准库相对照，超标污染可以闪烁报警，同时将报警信息发送到相关人员的中，使工作人员可以快速掌握污染状况。10) 错误检查及误差校正：帮助用户检查数据错误，提高数据质量。采用多种方法进行自动校正，消除
7、图形的线性或非线性变化满足高精度的制图要求。11) 模型分析：利用国家总局指定的水质和大气评价模型对数据进行分析和评价。12) 地图操作要求A. 图形编辑可以对图形数据的空间位置及参数进行直观的、智能化的编辑，包括增减、删除、移动、复制、修改、剪裁、提取、移位、旋转、放大 、漫游、镜像、分割、联接、平滑、变形、替换、统改、对齐、靠近、边缘处理等二百多种编辑操作。B. 按名称对地图进行查询，并直接定位到该点。C. 地图由多个图层构成，可以对地图的图层进行开、关、调用的功能。D. 可以用鼠标点击地图上的点，查询该点的地理属性。E. 可以计算地图上任意两点之间的距离。13) 数据查询和数据分析要求A
8、. 结合在线监测数据和常规监测数据，提供对大气、水、烟尘监测点位查询、区域查询、信息查询、全区或者个别点环境随时间的变化情况等，并实现数据地图化功能，可生成污染图等。B. 结合在线监测数据和常规监测数据，能查询某点或某几点在某时段内的日、月、年均值，并绘制变化曲线图，并进行同期对比。C. 结合在线监测数据和常规监测数据，对于地表水，能进行断面监测数据查询。D. 城市基本信息、背景、资料查询：对城市基本图层背景资料和一些有关法律、法规、国家文件等进行分类查询E. 社会经济状况：根据行政区划，点击查询该行政区的社会经济状况。F. 自然保护区：查询自然保护区的空间分布，以及基本情况，对每个自然保护区
9、的空间分布进行精确定位、闪烁显示，并将结果打印输出。G. 污水处理厂：对已建、在建、待建的污水处理厂的空间分布、基本情况进行精确地空间定位、闪烁显示，查询其基本情况。H. 对于在线监测数据，可以实时显示。I. 分析包括图示分析、统计分析、统计列表、统计成图等。J. 基础GIS的查询，包括点击查询、拉框查询、条件查询、双向查询、闪烁显示等。可以对的各个地理位置进行查询。对点、线、面源可以链接一些多媒体资源。 14) 污染源监测查询实现对污染源信息的综合查询，提供对污染源企业的污染排放情况的评价，提供按年、月、日等条件的统计和查询。通过将污染源在线监测数据和污染源监测的结合，评价污染源企业的污染排
10、放情况。污染源监测以及污染源在线监测包括两个方面的监测：废水监测和废气监测。A. 废水监测l 实时数据查询显示。l 监测日、年统计。l 生成年、月、日监测值变化曲线。l 按照行政区、排放去向等对污染源废水排放、污染程度进行统计分析，并生成各种曲线。B. 废气监测l 实时数据查询显示。l 监测日、年统计。l 生成年、月、日监测值变化曲线。l 按照行政区、排放去向等对污染源废气排放、污染程度进行统计分析，并生成各种曲线。C. 专题图l 环境质量数据专题图，以饼图、柱状图、以不同颜色分级显示等形成环境质量中各种污染物的专题图。l 废水排放口专题图，按照废水排放量、各种污染物排放量等，以饼图、柱状图、
11、以不同颜色分级显示等形成专题图。l 烟囱专题图，按照废气排放量、各种污染物排放量等，以饼图、柱状图、以不同颜色分级显示等形成专题图。l 污染源在线监测专题图，以饼图、柱状图、以不同颜色分级显示等形成污染源在线监测的流量和各种污染物变化专题图。15) 集成功能：与环保局业务管理信息系统实现完全集成，从而形成一个有机的整体，为环境综合信息的采集、传输、接收、存储、管理、分析、发布乃至提供辅助决策起到应有的作用。1.1.2.2 基础地图信息管理基础地图信息管理主要管理与相关基础的地理空间信息、建筑物形体信息。它是其他信息系统的基础。基础图的信息管理主要的管理内容是。1) 图层的管理主要是根据不同类别
12、的地理信息实体进行分类。将相同类别的地理信息实体放到相同的图层中进行管理。这样在进行显示和专题图的制作过程中可以根据需要灵活的定置图形信息。2) 图形符号的管理主要是定义和管理地理信息图形上的各种特征需要显示的图形符号。不同的特征显示不同样式，相同的特征在不同的状态也可以显示不同的图形符号。3) 基础地理图形的编辑主要是修改和增加基础地理信息的图形和数据。使得地理图形的数据随着时间的变化保持图形信息准确性。4) 其他相关信息管理，主要根据用户的需要管理与基础地理信息相关的信息。例如遥感影像等。5) 相关标准的制定，主要根据用户的管理需要制定相关的GIS应用标准体系。1.1.2.3 图形的显示模
13、块图形的显示模块主要用于各种图形的显示。它具有如下功能：1) 放大提供两种放大功能：框选放大和逐级放大。n 框选放大用户在地图上拉一个矩形框，该矩形框内的内容放大至整个工作区。n 逐级放大用户在图上点击，工作区的的图形将按一定比较放大。2) 缩小用户在图上点击，工作区内的图形将按一定比较缩小。3) 漫游、平移通过鼠标的拖拽，可以在工作区内实现对图形的任意方向的移动查看，不应影响整个地图的完整性和显示的比例。4) 还原显示在地图进行一系列的操作（如放大、缩小、漫游）后，可以利用还原显示功能，使工作区内的地图回来初始状态。5) 前后图可以方便的查看前一视图或后一视图。6) 保存系统可以保存当前的任
14、何图片。7) 量算量算包含以下几方面的内容：点坐标、长度和面积，其中，每种量算提供两种方式：在图上选择一实体，直接返回该实体的信息，如是点类型，返回坐标，线就返回长度，面就返回周长和面积。n 点坐标在图上选一点实体对象，返回该对象的坐标。在图上点一点，返回该点的坐标。n 长度在图上选一线实体对象，返回该对象的长度。在图上画一条线（直线或曲线），返回该线的长度。n 周长和面积在图上选实体对象，返回该对象的周长和面积。在图上画一多边形，返回该多边形的周长和面积。8) 分层浏览以及文字标注图层开关功能用户可以控制地图数据图层的显示状态，可以决定指定的图层是否显示。用户可以打开或关闭当前地图中的某一图
15、层的文字标注或依据比例尺进行。9) 显示范围的设定以及边界线设置能够设定当前地图窗口的显示的范围，不同区域（如区、县等）的边界线应有明显的区别。当鼠标点击某一区域后，该区域马上改变颜色或两种颜色交替显示，与未选定区域区别开。10) 鹰眼功能通过鸟瞰图窗口可以实现地图显示范围的改变，还可以点击鹰眼图直接到达需要进行操作的地图显示范围。也可以选择关闭鹰眼图。11) 地图选择多边形选择：用户指定的任意多边形区域，选择区域内指定属性的地图要素，并显示相关属性信息。圆形选择：用户指定中心点和半径的圆形区域，选择区域内指定属性的地图要素，并显示相关属性信息。矩形选择：用户指定矩形区域，选择区域内指定属性的
16、地图要素，并显示相关属性信息。鼠标点选：用户用鼠标直接在电子地图上选取一个地图要素。12) 地图查询n 地图查询功能支持列表选取、音头查询、直接点取、任意区域空间查询等方式。查询结果将出现在弹出的表格窗口中，表格描述了查询到的目标的详细信息和相关的信息。n 单位信息显示选中一个单位以后，地图显示单位的周围情况，并且可以从单位信息数据库中调出该单位的详细资料(包括数据或图片等)，以便查阅和修改。n 地图查询系统具有图形和数据的双向查询、模糊查询、定位和统计功能，即能通过地物查名称，也能通过名称或部分名称查地物。能按照查询结果显示出地图影像。13) 地图定位支持多种定位方法相结合，提供将地图查询结
17、果快速定位功能，并确保定位精度。如路名定位、道路交叉点法、道路定位法（道路名称）、常用地名法（标志性建筑物或重要区域名地文字信息可以快速定位地名所在地位置）、河流湖库定位法、汉语拼音首字母定位法、手工定位（直接通过人工方式在地图上画点定位。）14) 地图修改在B/S系统架构中，可以对图层中少量的点、线、面进行添加、修改和删除。在C/S架构下可以对图层批量的点、线、面进行添加、修改和删除。15) 缓冲区分析系统可以对单线河流、双线河流、湖库或饮用水保护区（水域部分）进行缓冲区分析并对缓冲区范围的污染源、审批项目、监测断面进行统计和分析。16) 影象地图的应用系统能将影像地图与二维地图进行结合，并
18、按用户要求与电子地图配合使用，展示区域的水污染情况；1.1.2.4 数据采集模块系统相关的空间地理信息系统数据资源量大，数据资源的主要内容比较复杂。所以必须有方便的数据采集模块进行图形和属性数据的维护。1) 数据的输入n 图形数据的输入图形数据的输入包含多种方式 已有的电子地图如是标准格式，直接导入系统图形库。如不是标准格式，先进行转换后导入系统图形库。 纸介质地图通过扫描，图形校正，图像配准，然后进行图形数字化工作。 其它格式的电子地图通过转换导入数据库n 属性数据的输入属性数据的输入可以分两方面：批量数据和零散数据。 批量数据对于批量产生的数据，专门开发批量数据导入工具，使数据一次性批量导
19、入数据库中。 零散数据零散数据一般都是在工作中随时产生的，通过向用户提供方便的录入程序，使用户在工作中产生数据后随时录入系统。录入后，系统维护人员审核后才能进入使用、发布。2) 数据管理在地理数据库中，能够方便加载各种信息内容，可以在地理数据库中加载空间数据与属性数据；在地理数据库中加载栅格数据；在地理数据库中创建属性的子类；创建属性域。3) 数据维护n 底图维护对于底图，提供方便的编辑维护功能。能够对点对象、线对象、面对象、文本对象进行编辑处理。n 图层维护系统提供的图形工具，使用户能方便地对房屋、管网、道路、建筑等图形进行编辑修改。在图形修改的同时，可对相应的属性数据进行更新。n 数据交换
20、机制系统将提供良好的数据管理和数据交换机制：4) 三维影像图的制作利用用户提供的影象地图和高程数据，制作用户指定范围的三维影象图。1.1.2.5 专题图的分类和管理模块专题图的分类和管理模块是系统的核心模块，主要的功能是对系统中的专题图进行分类管理。主要功能有专题图的分类、专题图的制作、专题图的浏览、专题图的维护和专题图的存储。专题图管理的内容主要包括环境监测（污染源监测和常规监测）、城市基本信息、自然保护区、污水处理厂、危险源、环境统计、排污申报等各类专题图。1) 专题图的分类主要是对各种专题图进行分类，并将分类信息存储到数据库中，方便专题图的管理。2) 专题图的制作主要是提供图形化的编辑界
21、面，使用用户可以根据需要灵活的定置专题图。用户可以改变专题图上任何特征的显示方式。专题图的制作功能给用户提供所见即所得的方式，使得用户可以方便、快捷的制作专题图。同时对于一些固定的专题图，还提供了导入和存储的功能。用户可以直接浏览这些专题图。3) 专题图的浏览功能主要是提供用户浏览专题图的功能，同时还可以对专题图上的信息进行查询分析。4) 专题图的维护功能主要是对专题图进行编辑、修改等调整。用户根据实际需要对已经存储的专题图进行修改调整。5) 专题图的存储主要是对专题图进行保存、修改和删除等数据库操作。1.1.2.6 综合分析模块综合分析模块主要提供系统中各种图形信息和属性信息的联动查询和分析
22、的功能。用户可以通过图形和属性互查，也可以实现相关工程信息的图形联动查询。并可以实现地理数据与工程信息的衔接，实现模型演示等高级查询分析功能。1) 信息查询n 模糊查询由于地址和名称的复杂性，在地图上查询时提供模糊查询功能，只要输入与名称、地址等信息有关的关键字，系统可以自动查询到相匹配的道路、河流、桥梁等，点击查询结果可以将其在地图上显示，并且可以查看该特征的详细信息。n 点图查询通过在图上单击、画圆或拉框的方式，查询落在指定区域内（圆或方）的任何地物，同时还可指定要查询的图层，可以方便地查询制定区域内输水线路、泵站、桥、涵的地理位置。n 条件查询与环境业务紧密联系，提供为环境业务系统专门定
23、制的业务查询工具。2) 与地图结合和信息统计与分析系统可以根据系统中的各种地理图形、专题图和数值信息以渲染图、饼形图、柱状图、等级符号等形式表现出来。本系统不仅可以生成符合规范的报表、统计图，还可将其叠加到地理图形上，实现数据的可视化。这样，环保局相关部门就可以直观地看到各个数据信息，使原本毫无联系的地理位置与业务数据之间建立起紧密关联。系统还可以按照环保局的要求，将数据以报表和各大类统计图形的形式表现出来，为用户挖掘出数据之间的关联性和发展趋势，提供了更好的决策支持和分析能力。3) 模型分析功能系统内置空气污染扩散、水污染扩散两种基本模型，污染事故发生后，用户可以使用某一点污染物浓度值为根，
24、展示污染物发展走向；空气污染扩散模型，系统根据简单参数及地貌环境等因素渲染变化趋势；水污染扩散模型，系统自动按主干支流扩散污染物，同时根据距离的远近渲染污染物的浓度变化。1.1.2.7 综合输出系统综合输出系统主要功能是将系统中各种地理图形、专题图、工程信息，以及各种查询分析的信息输出到数字文件或纸介质上。1) 图形数据的输出图形数据主要包含地理图形数据和专题图数据。图形数据除在屏幕上显示外，还可以直接在绘图仪上打印输出。通过转换接口，可以方便的将地图数据转换到其他不同的标准格式的图形环境中。2) 属性数据的输出通过定制，方便对属性数据的查询，并能将查询的结果导入到通用的数字文件中进行处理。3
25、) 查询分析结果的输出通过定制，将系统中的查询和分析的结果输出到通用的数字文件中或纸介质上。1.1.3 应用描述随着计算机的普及，地理信息系统以其直观、操作方便等优点越来越受到人们的青睐，各种GIS应用系统不断推出，在各行各业都发挥着其巨大的作用。在环保行业，由于环境保护涉及面积广种类多（点源、河流湖泊、大气等）等诸多特性，地理信息系统的引入更是势在必行，在环境保护方面地理信息系统更能发挥其优越性，因此地理信息系统作为整个环保应用软件的操作平台将会对应用系统的使用带来很大便利，为环保局的各种污染防治提供可视化的工具。环境地理信息处理分析系统将通过直观的地理图形界面，根据提供的各种地图（如行政区
26、域图、河流湖泊分布图、污水管道图等），利用监测到的各种环境数据，进行分析统计，完成空间分析、污染预测等功能。总的来说，环境地理信息处理分析系统将在以下方面为环保局日常工作提供帮助：l 从管理方面来讲，地理信息系统可以实现污染源的可视化察看，直观了解污染源的分布情况；同时可以在地图上根据污染分布情况划分功能区，按不同的功能区对环境质量进行统计分析；对于河流湖泊，可按不同图层统一处理，分析不同河流断面的污染情况，并进行可视化显示，追踪污染产生原因，并预测污染发展趋势；对于大气环境，可根据监测数据对大气污染的分布情况直接在地图上显示，并可根据不同的颜色显示污染的不同程度，并可根据气体扩散模型进行污染
27、范围及大气污染趋势分析。l 从功能方面来讲，地理信息系统将提供数据输入、图形转换、地图编辑修改、信息查询、统计分析等基本功能。我们可以通过不同的选择方式（点选、窗选、圈选等）选定地图上指定目标，并对选中目标进行不同操作，另外通过我们前台工具开发，我们可以对统计分析后形成的数据以各种报表方式输出打印，同时将提供多种查询功能，方便用户进行相关数据查询。l 从人机交互方面来讲，地理信息系统将提供最直接、直观、可视化、方便的操作界面。用户将直接对地图进行操作，比如想察看某个污染源相关信息，用户可直接点击地图上的污染源即可；用户向察看某条河流污染信息，用户只需选中指定河流湖泊即刻进行相关操作。l 利用G
28、IS平台提供的接口工具，地理信息系统的相关操作可以直接通过WEB，直接在浏览器上进行操作，这样用户不论在何时何地都可以通过INTERNET对系统进行浏览查询，同时生成的各种分析报表也可以通过WEB对内对外进行信息发布。l 另外，通过地理信息系统，将各个地区的环境质量情况以图形方式在地图上进行显示，供人们直观查询，通过中国移动的手机短信服务，可以利用手机随时随地的查询各地区环境质量信息。l 地图上的所有信息可以根据环保局需要进行分类设置，按行政区划、按行业种类、按河流湖泊、按关注程度进行分类设置，通过图层管理，方便用户根据实际需要进行统计分析。l 环境监测：系统分为重点污染源、空气、水等方面的监
29、测。主要功能包括有关的监测点位图的调入及显示（局部放大、缩小等），点位查询，信息查询，环境平均状况随时间的变化情况，个别点位环境状况随时间的变化等。大部分结果都以形象生动的图形来表示。l 污染源管理：主要提供污染源的空间信息管理，实现信息处理、分析和结果的直观表达，并提供环境情况的综合分析，实现污染源信息的综合查询，为计划决策提供信息支持，为相关的评价、预测、规划、决策等服务。 污染源信息查询。能够提供污染源定位查询、污染源条件查询、污染源分类查询、地方数据库查询、污染源区域查询； 污染源历年统计分析。能够提供污染物排序分析、污染源历年报告、污染源缓冲区分析、污染源区域分析、污染源水系分析、大
30、气环保预测、等标负荷分析； 监测资料分析。能够提供监测点信息查询、监测点点位分析、等值线分析、大气环境质量状况、大气污染变化趋势； 总量控制。用户可根据企业的名称或者企业代码，快速在地图上显示其位置，并能查询其相关属性。用户还可通过Internet环境，直接对总量控制的数据进行插入、删除和更新等。同时能够进行图面查询、条件查询、选择排序； 图形/数据库编辑。提供多种专题图的编辑与管理操作，包括开窗口、移动窗口、无级任意放大缩小窗口比例，显示窗口及图元捕获信息等系列可视化技术功能。适应现有的污染源报表、数据处理方法，在数据库管理中，利用多种格式的污染源数据，将图形库和现有的数据库进行无缝联结。系
31、统自动定期访问数据库，根据实时数据更新当前图形显示信息并根据用户的需求，可动态建立图形属性库、修改属性域，并对已有属性进行管理、维护操作。 主要包括：地形图管理、污染源专题图管理、监测点专题图管理、污染源数据管理、监测点数据管理。1.1.4 基本地图数据要求范围：l 辖区。数据格式：l ARCINFO格式（shp文件），全县范围内每个图层统一保存成一个shp文件。采用经纬度坐标系。图层要求：l 行政区划 面状l 道路 面状 l 道路中心线 线状（含有道路名称属性）l 道路名称 点状（道路名称的位置点）l 铁路 面状l 水系(河流、水库、湖泊)线状、面状 l 城镇、乡村 点状l 街区 面状（含企
32、事业单位、居民点）l 街区名称 点状l 企事业单位 点状l 居民点 点状l 绿地 面状l 每个图层保存成一个shp文件注释要求：l 要求标明各个单位、主要建筑物、道路、居民点的轮廓。l 要求标明每个图层的中文标注（例如单位、街道名称等）。对于污染源监控：l 特殊图层：烟尘控制区 面状l 比例尺：不小于1：5万对于空气质量监控：l 特殊图层：烟尘控制区 面状l 比例尺：不小于1：5万对于地表水监控：l 特殊图层：水源保护区 面状l 比例尺：不小于1：5万对于环境噪声监控：l 特殊图层：噪声达标区 面状l 比例尺：不小于1：5万对于其它特殊地图需求：l 特殊图层：根据不同的关注对象不同需添加不同的图层，如自然保护区，旅游景区，饮用水保护区等l 比例尺：根据关注程度、实际应用情况确定l 特殊图层：根据需要添加以上图层