飲用水源環(huán)境保護服務式GIS的設計與實現

孫龍，李夢

(大連市測繪院，遼寧大連 116011)

飲用水源環(huán)境保護服務式GIS的設計與實現

孫龍?，李夢

(大連市測繪院，遼寧大連 116011)

基于城市地理信息公共平臺，整合水庫勘界數據、污染源數據和風險源數據等專題信息，通過數據處理、功能擴展、信息發(fā)布等工作，建立飲用水源環(huán)境保護服務式GIS，實現水源地基礎數據、污染源、監(jiān)測、監(jiān)察等信息的瀏覽、查詢、統(tǒng)計和分析，并基于電子標簽(RFID)和Android系統(tǒng)平板電腦實現水源地移動監(jiān)察，為環(huán)保局飲用水源環(huán)境保護工作的辦公和決策提供輔助支持。

環(huán)境保護；飲用水源；電子政務；服務式GIS

1 引 言

經濟的發(fā)展促進了城市化進程的加快，隨著社會的進步，人們對賴以生存的環(huán)境日益關注，環(huán)境問題已成為全球關注的焦點。飲用水是人類生存的基本需求，其安全問題直接關系到廣大人民群眾的健康。環(huán)保部門以飲用水安全和重點流域治理為重點，加強水污染防治，在審批、決策時，嚴格執(zhí)行相關的法律法規(guī)，強化監(jiān)督管理，確保飲用水源安全。

與飲用水源相關的環(huán)保專題數據主要包括水庫勘界數據、污染源數據和風險源數據等，在現實世界中這些數據都是具有空間位置信息的客觀存在，通過對這些專題數據的管理、分析、統(tǒng)計和應用，可以間接實現飲用水源環(huán)境保護的目的。地理信息技術以可視化的地圖作為基礎空間參照，以空間分析和統(tǒng)計數據為決策提供科學的依據，當前普遍應用的服務式GIS技術更是具有更廣泛的訪問范圍、可以大規(guī)模降低系統(tǒng)成本和減少重復勞動等特點，因此，服務式GIS被引進飲用水源環(huán)境保護領域具有一定的必然性。

飲用水源環(huán)境保護信息管理系統(tǒng)以水源地地理信息、監(jiān)察信息、監(jiān)測信息和調查信息為基礎，構建水源地管理基礎數據庫，既包括對全市飲用水源地基本信息以及水源地保護區(qū)內的工業(yè)源、生活源等基本信息的管理，又可實現歷年水源地調查結果信息的動態(tài)管理。根據這些基礎數據構建水源地管理地理信息系統(tǒng)，基于地理信息公共平臺，將水源地管理業(yè)務中的專題數據在地圖上發(fā)布展示，并以地圖為介質完成業(yè)務數據、照片、三維全景圖、視頻以及應急預案等信息的查詢?yōu)g覽。系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)察管理，可實現監(jiān)察、信訪、行政處罰信息的管理，完善水源地保護和管理的數據內容，移動執(zhí)法系統(tǒng)借助GNSS、GIS等技術可以完成終端定位，并幫助監(jiān)察人員實現快速高效執(zhí)法，進行監(jiān)察結果信息的登記和處理。

本文將結合“大連市飲用水源環(huán)境保護信息管理系統(tǒng)”實例，闡述城市飲用水源環(huán)境保護服務式GIS的設計與實現。

2 系統(tǒng)體系結構

飲用水源環(huán)境保護服務式GIS由數據層、中間層和應用層三部分框架構成。數據層是系統(tǒng)各項功能的基礎支撐，主要包括環(huán)保專題數據和地理底圖數據兩類，水源地環(huán)保專題數據來源于環(huán)保局，地理底圖數據調用城市地理信息公共平臺提供的地圖服務；中間層采用WebSevice技術實現業(yè)務封裝，實現權限驗證、身份驗證、服務調用、業(yè)務邏輯等模塊功能；應用層具體地體現了系統(tǒng)的各項功能，包括地圖瀏覽、信息查詢、數據統(tǒng)計、綜合分析、圖表輸出等內容。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架結構

系統(tǒng)整體由飲用水源環(huán)境保護信息管理主系統(tǒng)和移動監(jiān)察子系統(tǒng)兩部分組成。其中飲用水源環(huán)境保護信息管理主系統(tǒng)是系統(tǒng)的主要組成部分，運行于市政府電子政務外網，部署在市環(huán)保局，供其辦公、管理使用。移動監(jiān)察子系統(tǒng)部署在Android系統(tǒng)移動終端設備上，主要供外出監(jiān)察或巡查人員對水源地做巡檢時使用。通過網閘設備和同步程序，可實現子系統(tǒng)與主系統(tǒng)之間的數據交換，如圖2所示，為系統(tǒng)功能體系圖。

圖2 系統(tǒng)功能體系

3 系統(tǒng)實現

飲用水源環(huán)境保護信息管理系統(tǒng)具備水源地基本信息管理、監(jiān)測信息查詢、監(jiān)察移動執(zhí)法、環(huán)境風險及應急預案等方面的功能。

3.1 水源地基本信息管理

本系統(tǒng)實現全市的水庫型、河流型和地下水型的水源地基本信息、保護區(qū)信息和供水信息的入庫管理，同時實現水源地調查中的工業(yè)污染源、城鎮(zhèn)生活污染源、農村生活污染源、礦山、畜禽養(yǎng)殖、水產養(yǎng)殖等信息管理，并根據調查信息和飲用水監(jiān)測結果，通過相應的空間分析運算，進行飲用水水質的評價。

通過地圖和屬性列表對水源地的基本信息、各級保護區(qū)劃、界址點界樁、標志牌等信息進行查詢?yōu)g覽，可查詢保護區(qū)劃、界址點界樁、標志牌在地圖上的位置、基本屬性信息、巡檢信息及三維全景照片。利用水質監(jiān)測數據生成曲線圖，直觀展示某項水質監(jiān)測指標的變化趨勢，并可通過不同顏色直觀顯示水體富營養(yǎng)化狀態(tài)，為飲用水源保護決策提供參考。在確定水體納污容量后，可以顯示水源保護區(qū)內污染物當前排放量是否超過水體納污能力，為水源保護區(qū)環(huán)境綜合整治提供參考，如圖3所示，為水源地基本信息管理功能示意圖。

圖3 水源地基本信息管理功能示意圖

3.2 監(jiān)測信息查詢

本系統(tǒng)可查詢每個水源地內監(jiān)測斷面的位置、基本信息及監(jiān)測信息，可查看每個水源地富營養(yǎng)化情況，如圖4所示。系統(tǒng)預留接口，可與在線監(jiān)測數據庫對接，實現對在線監(jiān)測數據的查詢?yōu)g覽，查看該斷面的詳細信息和監(jiān)測數據。應用監(jiān)測數據，可實現水源富營養(yǎng)化監(jiān)控，根據各水源地氮磷鉀的監(jiān)測數據，在線生成專題地圖，表達水源地富營養(yǎng)化情況。

圖4 監(jiān)測信息查詢與應用

3.3 監(jiān)察移動執(zhí)法

系統(tǒng)對飲用水源地保護的信訪和投訴信息進行管理，并分配水源地監(jiān)察任務，完成監(jiān)察信息和處罰信息的管理，完成對信訪投訴和監(jiān)察處罰信息的統(tǒng)計。

基于Android系統(tǒng)平板電腦、智能手機等終端設備和無線網絡，系統(tǒng)提供了路徑導航功能，并且環(huán)境監(jiān)察人員以在環(huán)境監(jiān)察的過程中和中心進行通信，隨時完成相關法律法規(guī)的查詢，進行水源地信息和監(jiān)察信息的查詢，并可以在現場記錄監(jiān)察結果信息。

(1)導航:基于電子地圖、部分水源保護專題數據以及導航數據，系統(tǒng)實現了監(jiān)察導航功能。環(huán)境監(jiān)察人員可在移動終端設備上設置起始點和終止點，系統(tǒng)會將這兩點之間的最優(yōu)路徑顯示在地圖上，便于環(huán)境監(jiān)察人員外出執(zhí)行公務。

(2)查詢:監(jiān)察信息查詢主要包括水源地巡查信息查詢和監(jiān)察記錄查詢兩部分，如圖5所示。

在水源地巡查信息中，可對每臺巡查設備的巡檢信息進行查詢，包括每次巡檢簽到的界樁、標志牌在地圖上的位置、巡檢情況和圖片?？梢砸运鶎僦ш?、設備、起止時間為查詢條件，查詢某臺移動監(jiān)察設備在某時間段內的監(jiān)察簽到情況，同時，可記錄并在地圖上顯示該設備在這次監(jiān)察中簽到的點位；在監(jiān)察記錄查詢中，可以企業(yè)名稱、時間、監(jiān)察人等為條件對監(jiān)察記錄進行便捷、靈活的查詢。

圖5 巡查信息查詢

(3)記錄:用射頻槍對RFID標簽進行掃描后，掃描信息通過移動監(jiān)察子系統(tǒng)上傳到公網服務端的數據接收接口，并在服務端打上時間戳入庫，完成某水源地一個界址點或掛牌的簽到；系統(tǒng)提供了各類信息表格，監(jiān)察人員可在現場收集獲取第一手的各類污染源信息，然后上傳至公網數據接收服務器，最后同步至系統(tǒng)數據庫。

3.4 輔助功能

飲用水源環(huán)境保護信息管理系統(tǒng)提供了一些重要的輔助功能，如:坐標定位輔助、自定義區(qū)域分析、地名地址查詢定位等。

坐標定位輔助功能:系統(tǒng)支持將輸入的坐標點位展現在地圖上，通過調用地理信息公共平臺提供的坐標在線轉換服務，能夠保障點位與地理底圖坐標系的一致性，該功能的主要作用在于分析新建項目是否侵占了保護區(qū)范圍。

自定義區(qū)域分析:以現有的行政區(qū)劃面或者是自定義多邊形為單元，通過緩沖區(qū)分析，查詢該范圍內的排污相關信息，如排污總量、污染源個數等，并生成報表。

地名地址查詢定位:系統(tǒng)調用了平臺提供的地名地址功能服務，可以通過輸入地名或地址信息方便地定位到地圖相應位置，便于對污染源、風險源企業(yè)等進行管理。

3.5 環(huán)境風險及應急預案

針對飲用水源地突發(fā)事件，提供一種快速處置、輔助決策的信息支撐平臺。接收到現場利用平板電腦、智能手機等終端設備和無線網絡等信息后系統(tǒng)及時準確定位突發(fā)事件發(fā)生地點并顯示最佳路徑、污染源性質及擴散模型，協(xié)助制定應急及善后處理方案，建立應急事故處理檔案記錄。實現飲用水源地突發(fā)事件應急預案的聯(lián)動執(zhí)行或定制應急方案的快速生成、自動、聯(lián)動下發(fā)、執(zhí)行跟蹤。建立飲用水源地應急預案評估體系。

4 結 語

基于大連市地理信息公共平臺，以水源地基礎地理信息、基本情況、監(jiān)測信息等為基礎，構建全市的水源地保護地理信息系統(tǒng)，在系統(tǒng)中直觀展現水源地各類信息，可以完成相關基本信息和調查信息的瀏覽和業(yè)務數據的查詢。系統(tǒng)主要包括水源保護區(qū)基本信息查詢及動態(tài)更新、保護區(qū)內各類污染源相關信息查詢統(tǒng)計、風險源監(jiān)控、水質變化趨勢分析、水體納污狀況分析、監(jiān)管記錄查詢錄入、建設項目選址定位查詢、水質在線監(jiān)測數據查詢等功能，為飲用水源保護提供了信息化管理平臺，提高了飲用水源保護管理水平、應急處置及科學決策的能力。

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2013京津滬渝四城市測繪地理信息工作交流會在京召開

2013年9月11日～13日，2013京津滬渝四城市測繪地理信息工作交流會在京召開。國家測繪地理信息局副局長宋超智出席會議并講話，北京市規(guī)劃委員會委員兼北京市勘察設計和測繪地理信息管理辦公室主任葉大華、副主任李節(jié)嚴、副主任王金坡，北京市測繪設計研究院院長溫宗勇、黨委書記郝賽英，重慶市勘測院黨委書記馮美修，天津市測繪院副院長史廷玉，上海市測繪院黨委副書記杭燕等領導以及來自京、津、滬、渝四直轄市測繪及勘察系統(tǒng)的代表共40余人參加會議。會議由北京院王瑞平副書記主持，溫宗勇院長致開幕詞。

宋超智副局長對一年來四市測繪地理信息工作給予了充分肯定。他指出，近幾年來，四市測繪地理信息工作按照國家測繪地理信息局的工作部署，積極為當地經濟建設和社會發(fā)展提供及時的可靠測繪保障服務，在政府宏觀管理決策、重點工程建設、國土資源利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃、防災減災以及促進社會發(fā)展等諸多方面，發(fā)揮了測繪工作應有的作用。他強調了地理國情普查工作的重要性，指出地理國情普查是時代賦予的新任務、新要求。他對四市測繪地理信息工作提出三點建議:一是要把地理國情普查基礎工作做好，并利用普查成果突出各地的地方性特色。二是加快從測繪生產型向服務監(jiān)管型的轉型，主動實現裝備、機構的升級，抓住測繪事業(yè)轉型的新契機。三是要選好抓手，抓住機遇、重點項目，推動產品應用和開發(fā)，解決測繪出發(fā)點和落腳點的問題。

會議期間，葉大華委員同四市測繪單位代表進行了座談。他從四市目前地理國情普查進展情況、地理國情普查資金投入問題、普查的技術方案和具體指標等方面與代表們進行了交流。他對北京市測繪地理信息工作提出建議和要求:一是抓住機遇，迅速打開地理國情普查新格局，樹立機遇、責任、質量和效率意識，用好資源。二是解放思想，注重科技創(chuàng)新，推進測繪地理信息事業(yè)由生產型向服務型轉變。三是要著眼長遠，建立長效機制，找出各個行業(yè)和部門的不同需求，更好地為政府和社會提供服務。

本次交流會是以貫徹落實國家測繪地理信息局“構建數字中國、監(jiān)測地理國情、發(fā)展壯大產業(yè)、建設測繪強國”的總體戰(zhàn)略為主線，同時對一年來四市的測繪地理信息工作開展情況、地理國情普查試點及工作進展情況進行交流。代表們圍繞著各自城市地理國情普查及試點工作開展的情況，取得的階段性成果和經驗，工作中遇到的困難、亟待解決的問題、事業(yè)單位分類改革等問題進行了交流研討。

本次四市測繪地理信息工作交流會從三個層面進行了交流探討:既是四個城市兄弟院之間的交流；也是北京市地方政府部門和四個城市院之間的交流；同時也是國家局領導和四個城市院之間的交流。本次會議成功召開分享了經驗，發(fā)現了問題，對京津滬渝做好市地理國情普查下一步工作具有重要意義。

(來源:http://www.smibj.com)

Design and Implementation of Environmental Protection Service GIS for Drinking W ater Conservation District

Sun Long，Li Meng
(Dalian Surveying＆Mapping Institute，Dalian 116011，China)

Reservoir boundary data，sources of pollution data and sources of risk data，etc，is integrated based on geo-spatial Information platform.Bymeans of data processing，function expansion and information issue，the Environmental Protection Service GISof DrinkingWater Conservation District is established，and it realizesbrowsing，query，statistics and analysis of basic data of water sources，pollution sources，monitoring，supervision and so on.Furthermore，it is based on RFID and tablet PC with android system to realizemobilemonitoring ofwater sources and provide auxiliary support for official business-handling and decision-making of Environmental Protection Agency drinkingwater sources environmental protection work.

environmental protection；drinking water；E-Government；service GIS

1672-8262(2013)05-29-04

P208.2

B

2013—03—25

孫龍(1980—)，男，測繪工程師，現從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)與應用等方面的工作。