滇池流域水環(huán)境監(jiān)測及信息平臺的分析與設(shè)計

吳騫　孔令林　楊景　李瑛玉

摘 要：滇池污染問題得到了國家及云南省、昆明市政府的高度重視，滇池被列為中國湖泊環(huán)境治理的重點。環(huán)保部門作為環(huán)境保護(hù)的具體責(zé)任部門，要以監(jiān)測結(jié)果倒逼治理工作、倒逼管理工作、倒逼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。滇池流域水環(huán)境監(jiān)測及信息平臺把各項監(jiān)測數(shù)據(jù)實時、完整地反映到平臺上，全面、直觀、清晰、準(zhǔn)確地反映出滇池流域的水質(zhì)狀況和水環(huán)境質(zhì)量情況，并對各層級用戶進(jìn)行細(xì)分，實現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)發(fā)布。

關(guān)鍵詞：滇池流域；監(jiān)測數(shù)據(jù)；信息平臺

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0079-02

Abstract： The pollution problem of Dianchi Lake has been attached great importance to by the government of Yunnan Province and Kunming government， and Dianchi Lake has been listed as the focal point of environmental control of lakes in China. As the specific responsibility department of environmental protection， the environmental protection department should use the monitoring results to push the management work， the management work， the adjustment of the industrial structure and the transformation of the mode of production. The water environment monitoring and information platform of Dianchi Lake basin reflects the monitoring data on the platform in real time and completely， which can reflect the water quality and water environment quality of Dianchi Lake basin comprehensively， intuitively， clearly and accurately， and the users at all levels are subdivided to achieve accurate data release.

Keywords： Dianchi Basin； monitoring data； information platform

引言

近20年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市規(guī)模的擴(kuò)大，加重了滇池流域生態(tài)環(huán)境壓力，水體受到污染，導(dǎo)致湖泊嚴(yán)重富營養(yǎng)化，滇池面臨著水環(huán)境污染與水資源短缺的雙重困境。滇池水環(huán)境惡化除了經(jīng)濟(jì)發(fā)展這一客觀因素外，還與水環(huán)境監(jiān)測管理不系統(tǒng)、不科學(xué)有關(guān)[1-2]。滇池污染問題得到了國家及云南省、昆明市政府的高度重視，1995年被列為我國重點治理的三個湖泊之一[3]。目前我市已開展對滇池流域湖體、主要入湖河道及交界斷面、支流溝渠（包括國家考核斷面）、主城區(qū)飲用水源地以及重點污染源水質(zhì)和水量的人工監(jiān)測與自動監(jiān)測，積累了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立了布點技術(shù)、采樣技術(shù)和運輸、分析和報告等制度。但是滇池流域水環(huán)境管理處于“多家管理”的狀態(tài)，涉及市滇池管理局、市水文水資源局、市環(huán)保局、市氣象局、市水務(wù)局等多家單位。滇池流域水環(huán)境監(jiān)測及信息平臺需解決監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)以及管理數(shù)據(jù)之間有效整體規(guī)劃與聯(lián)動的問題[4-7]。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 建設(shè)目標(biāo)

滇池流域水環(huán)境監(jiān)測及信息平臺匯集流域的湖體、河流溝渠、飲用水源地、重點污染源監(jiān)測點水質(zhì)、水量監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供基于地理信息平臺的草海區(qū)域、國考斷面、滇池流域、飲用水源地、氣象、水文等監(jiān)測數(shù)據(jù)和水質(zhì)變化情況的查詢，以及滇池、飲用水源地衛(wèi)星影像、航攝影像等影像數(shù)據(jù)的查詢，對各類水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行不同時間系列、不同指標(biāo)、不同區(qū)域、不同河流及溝渠的水質(zhì)變化情況的統(tǒng)計分析、地圖分級渲染，該平臺以流域水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠傳輸交換與集成、信息規(guī)范化處理分析、高效共享為應(yīng)用主線，通過數(shù)據(jù)挖掘、模型分析，影像分析等手段進(jìn)行水環(huán)境統(tǒng)計分析、預(yù)測分析，并對各層級用戶進(jìn)行細(xì)分，實現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)發(fā)布，為滇池流域水環(huán)境精細(xì)化管理和綜合整治提供技術(shù)支持。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)中心層、支撐平臺層、公共服務(wù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層及應(yīng)用訪問層，整體建設(shè)圍繞著昆明環(huán)保局安全、運維和標(biāo)準(zhǔn)三種管理體系進(jìn)行本次軟件系統(tǒng)設(shè)計。基礎(chǔ)設(shè)施層為上層應(yīng)用和平臺提供運行環(huán)境支撐；數(shù)據(jù)中心層為系統(tǒng)運行提供數(shù)據(jù)支撐和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理工作；支撐平臺層提供中間件服務(wù)；公共服務(wù)層提供基于SOA的業(yè)務(wù)支撐服務(wù)；業(yè)務(wù)應(yīng)用層中地理信息共享平臺作為局內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)及外部單位訪問空間信息的支撐平臺，提供統(tǒng)一的地理信息訪問服務(wù)。應(yīng)用系統(tǒng)為滇池流域水環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理與展示；訪問層提供用戶涉及到的訪問方式。

總體架構(gòu)圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能模塊與實現(xiàn)

2.1 實時地圖監(jiān)控模塊

該模塊支持對地圖進(jìn)行基本操作的一些地圖基礎(chǔ)功能，包括地圖的放大、縮小，地圖的測距測面等基本操作，以及相關(guān)矢量地圖和影像地圖的監(jiān)測點位操作，圖例的水質(zhì)類別對象和統(tǒng)計數(shù)據(jù)、水質(zhì)等級的關(guān)聯(lián)性操作。通過GIS操作可以實現(xiàn)系統(tǒng)中所有業(yè)務(wù)功能。該模塊將湖體、河道、重點排放源、自動監(jiān)測站的監(jiān)測點在地圖上以圖標(biāo)分布展示，可以通過進(jìn)行快速定位，在地圖上高亮閃爍顯示。使用戶了解水質(zhì)監(jiān)測點的空間地理信息，并且集成了水質(zhì)監(jiān)測點相關(guān)的監(jiān)控視頻、全景影像、航攝視頻功能，讓用戶以空間結(jié)合數(shù)據(jù)的方式了解水質(zhì)監(jiān)測點水質(zhì)情況。

2.2 滇池流域模塊

該模塊展示整個滇池流域的概況。該模塊包含滇池流域11個湖體測點、36條入湖主河道、7內(nèi)2外飲用水源地、11個重點排放源、30個自動監(jiān)測站。該模塊提供測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)和水質(zhì)信息，其中自動監(jiān)測站點測點包括監(jiān)測設(shè)備在線情況和測點最新數(shù)據(jù)，還可查看某一天、某個月、某一年的數(shù)據(jù)以及所有歷史數(shù)據(jù)。水質(zhì)信息包括水質(zhì)目標(biāo)、水質(zhì)現(xiàn)狀、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、主要超標(biāo)污染物。該模塊提供測點的水質(zhì)分析，展示測點各監(jiān)測項目的指標(biāo)，歷史變化趨勢、主要超標(biāo)污染物等；展示測點主要污染物的變化趨勢；展示測點主要污染物的同比變化趨勢；展示測點主要污染物在一年12個月當(dāng)中的占比。該模塊建立一河一檔，展示河道的基礎(chǔ)信息、包括河道起點終點、河道長度、流經(jīng)區(qū)域等；展示河道的監(jiān)測斷面信息；展示河道的支流溝渠信息；展示河道的河段信息；展示河道的水質(zhì)等級在歷史年份的情況；展示河道的水質(zhì)排名在歷史年份的情況；展示河道的水質(zhì)排名在歷史年份的情況；展示河道的每月水質(zhì)排名情況；展示河長月報上顯示的河道水污染指數(shù)比較圖。可針對具體某條河流，可選擇監(jiān)測項，由入湖口開始往河道源頭進(jìn)行污染物的溯源分析。該模塊針對部分監(jiān)測點位，可查看到實時和歷史視頻監(jiān)控信息；針對湖體、河道、飲用水源地、重點排放源，可查看航拍視頻信息。

2.3 草海區(qū)域模塊

該模塊展示草海區(qū)域概況。草海區(qū)域模塊包含滇池流域3個湖體測點、7條入湖主河道、3個重點排放源、4個自動監(jiān)測站。用餅圖的形式展示草海內(nèi)飲用水源地和河道的水質(zhì)狀況分布。用柱狀圖的形式展示草海內(nèi)湖體、飲用水源地和河道的水質(zhì)狀況分布。

2.4 滇池國考模塊

該模塊介紹滇池國考的由來，參考標(biāo)準(zhǔn)、主要監(jiān)測對象等。滇池國考模塊包含滇池流域10個湖體測點、12條入湖主河道、7個飲用水源地。用餅圖的形式展示國考飲用水源地和河道的水質(zhì)狀況分布。用柱狀圖的形式展示國考湖體、飲用水源地和河道的水質(zhì)狀況分布。

2.5 展示模塊

該模塊展示滇池流域的整體地理環(huán)境概況和監(jiān)測對象的具體數(shù)目，展示滇池流域36條主要入湖河道的在最近一個月的水質(zhì)分布圖，展示滇池的總體情況介紹視頻；展示水質(zhì)狀況，其中包括水質(zhì)狀況，污染趨勢，污染物同比，污染物月子比的查詢；展示36條主要入湖河道的水質(zhì)排名情況和入湖主河道監(jiān)測斷面斷流和排名數(shù)值的統(tǒng)計情況，直觀的展示滇池入湖河道的排名情況；展示湖體、河道、飲用水源地的水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況。

2.6 水質(zhì)報告模塊

該模塊的水質(zhì)報告包括滇池月報、河長月報、草海專報、污水處理廠月報、飲用水源地月報、監(jiān)督性監(jiān)測季報、環(huán)境質(zhì)量綜合月報、地表水水質(zhì)排名月報。該模塊可以對相關(guān)的水質(zhì)報告進(jìn)行查詢、預(yù)覽和下載，用戶可以根據(jù)自己的需求設(shè)置時間段進(jìn)行水質(zhì)報告的查詢，同時可以在平臺中進(jìn)行預(yù)覽，需要時可以通過下載功能將水質(zhì)報告下載到本地的一個功能，讓用戶靈活地查看各種水質(zhì)報告，了解滇池流域的水質(zhì)情況。

3 結(jié)束語

滇池流域水環(huán)境監(jiān)測及信息平臺的建立，切合昆明市環(huán)保局進(jìn)一步提升環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、污染源監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測等各項工作的能力和效率的需求，整合了流域內(nèi)多部門的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面及時了解和掌握滇池流域水環(huán)境狀況，以及滇池藍(lán)藻水華爆發(fā)情況，為政府管理和決策及時準(zhǔn)確的提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭彬.基于GIS和WSN的滇池水質(zhì)實時監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)[D].云南師范大學(xué)，2015.

[2]潘珉，高路.滇池流域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對滇池水質(zhì)變化的影響[J].中國工程科學(xué)，2010.

[3]王延春.滇池污染控制和水生生態(tài)恢復(fù)研究[Z].城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室，2005.

[4]李貴寶，周懷東，郭翔云，等.我國水環(huán)境監(jiān)測存在的問題及對策[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2005（3）.

[5]高美麗，郭淑艷.淺析我國水環(huán)境監(jiān)測存在的問題及對策[J].科技論文與案例交流，2015.

[6]孟偉，秦延文，鄭丙輝，等.流域水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)研究（Ⅲ）——水環(huán)境流域監(jiān)控技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2008.

[7]孟偉，張楠，張遠(yuǎn)，等.流域水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)研究（）：控制單元的總量控制研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2007.