基于GIS的面向对象大气环境信息系统

基于GIS的面向对象大气环境信息系统

刘毓[1]2001年在《基于GIS的面向对象大气环境信息系统》文中研究指明本研究以延安市大气环境治理为背景,在硬件上利用PSTN设计了远程监测数据传输体系,在软件上开发了基于GIS的城市大气环境预测系统。作为完整的环境监测和模拟集成信息系统,系统以监测数据为基础,以环境功能区域为模拟对象,主要研究了环境数据库、污染源识别、质量评价和大气污染扩散模式的建模、计算、仿真和集成。 系统在开发方法上,采用面向对象的设计方法,将环境模型库、方法库、图库当作对象来处理,引入桌面地理信息系统Mapinfo平台,改变了传统的环境信息系统的数据存贮和表达方式,赋予环境问题求解和模拟的空间地理特性,并通过DDE方式调用科学计算软件Matlab,提高了系统的计算能力;在模型方法上,1)对大气质量评价方法改进:将模糊数学中的半梯形隶属函数和倍斜率隶属函数引入,提出了模糊上海指数法,经实际评价结果表明是合理、可行的;2)利用因子分析法的计算结果,将隶属函数引入大气污染源种类的识别函数中,运用模糊逆推法,对大气污染源进行了有效的识别。 该系统已在延安市投入使用,运行良好,取得了显着的经济效应和社会效应。目前已通过国家环境保护总局组织的专家鉴定。

刘亮亮[2]2010年在《基于GIS大连市环境在线监测系统研究与开发》文中指出环境监测是环境管理的基础。为了进一步提高环境监测的水平,更加及时、准确地获取环境监测数据,为环境管理和决策提供科学的基础依据,利用信息化技术实现环境监测的自动化和环境管理的信息化和网络化是一种行之有效的方法和发展趋势。本文通过分析和总结国内外实现环境监测自动化和信息化的最新研究进展,充分借鉴其经验。通过对大连市环境监测信息进行了调研,并结合大连市的实际情况,对大连市环境在线监测系统进行了研究和开发,并探讨了在环境质量监测中结合自动控制技术、数据库技术、GIS技术、网络技术等信息技术,设计了一套既具有科学先进性,又切实可行的环境在线监测系统实现方案。以大连市环境监测现有技术和数据为基础,通过进一步分析、整理,分别对大连市大气环境监测、近岸海域监测、地表水监测、环境噪声监测、电磁辐射监测及污染源监测的监测指标、监测方法及监测频率,以及分析和评价方法及标准进行了整理和研究。系统分别对各类监测项目实现了数据导入导出、实时数据和历史数据的查看及统计分析、质量报表的生成及导出、相关法律法规的管理等功能需求,并实现数据准确性和完整性、系统安全性、稳定性、兼容性、灵活性的性能需求。本系统引入服务聚合理念,集成GIS共享平台,分别对系统总体框架、系统功能菜单、用户界面、数据传输方式、数据采集方式、数据库、以及功能进行了设计。系统分别对所监测类别设计数据库;通过自动和手动相结合的方式采集和上传监测数据;通过实时数据显示各监测站点数据,并对超标数据警示警报;通过查询窗口查询各类监测站点及监测指标的监测数据及站点信息,并对数据进行导出;对查询数据进行站点、指标、时间的组合分析;对日常工作需要的各类监测报表实现自动生成,并按照所需格式导出保存;系统管理中可以对系统设计说明、相关法律法规进行查询和学习,并对用户及权限进行设置等。系统还实现“一键式查询”,让用户轻松地完成对相应监测信息的查询等功能。通过本系统在大连市环境监测中的应用,以及在环境应急监测、环境总量控制、自然保护区的管理、建设项目审批管理、环境规划、环境影响评价,以及环境污染预测等环境管理中的应用价值体现,不仅提高了大连市环境质量监测管理的效率和质量,推动了大连市实现环境在线监测的进程,同时也说明了GIS技术在环境信息化建设中的必要性与可行性,为全国乃至世界其他城市的环境信息化建设提供了参考和借鉴。

宋旭[3]2008年在《GIS技术在大气环境质量评价中的应用》文中研究说明随着环境污染的日益加重,城市大气环境质量的日趋恶化,大气环境保护已经成为国际社会关注的重要问题,人们越来越认识到大气环境保护的重要性,亟需对城市大气环境质量进行客观、全面、实时的评价。目前,对污染事件反映慢、大气环境质量评价工作时间滞后是延误大气环境保护工作的首要因素。因此,及时、有效地进行大气环境质量评价是大气环境保护部门首先要解决的重点问题。地理信息系统(GIS)是融计算机图形与数据库于一体,存储和处理空间信息的高新技术,它把地理位置和相关属性有机地结合起来,并借助其独有的空间分析功能和可视化表达方式,提供各种辅助决策功能。到目前为止,已在多个领域进行了成功的应用。随着计算机技术和信息技术的飞速发展,地理信息系统(GIS)可成为大气环境监测和评价的全新的高技术工具,它能支持与大气质量评价有关的地理空间、属性数据的获取、输入、存储、处理、管理、操作、综合分析、模拟和结果输出显示,极大地提高了环境保护部门的工作效率。将GIS技术引入环境保护工作中,建立完善的大气环境地理信息系统,是环境保护工作的发展趋势和研究热点。论文重点研究了GIS技术支持下的大气环境质量评价系统的开发方案,对整个系统的设计与开发过程,包括系统的用户界面,系统的结构设计,系统数据库的设计与建立,系统功能的实现,系统的开发模式、软硬件的配置等相关技术进行了探讨,并且以大庆市大气环境质量评价信息系统的开发为实例,建立了大庆市大气环境信息空间数据库,实现了基本地图操作功能和空间分析功能,为大庆市的大气环境评价工作提供生动、直观、实时、准确的决策信息。本论文以大庆市环保局大气环境质量数据库为基础,对相关的GIS技术方案进行了实际应用,开发出大气环境质量评价系统,对大庆市的大气环境进行评价,并得到了准确的、客观的评价结果,为整个环境保护工作走上信息化、网络化、实用化道路提供了技术上的支持,从而实现了本论文的理论研究意义和实际应用价值。

刘涛[4]2012年在《面向环保的专业化空间信息多级服务体系研究》文中指出近年来,地理空间信息技术与网络技术、计算机技术、空间数据库等技术实现了快速的融合。计算机软件架构及开发模式经历了由面向过程、面向对象、面向组件、到面向服务的变革。与此同时,随着GIS技术应用的深入,传统GIS系统已经无法满足不断变化的应用需求,地理空间服务的概念应运而生。开发地理信息系统协会(Open GIS Consortium, OGC)和地理信息/地球信息科学(Geographic Information/Geomatics)专业委员会都对地理信息服务共享与互操作提出了自己的标准规范。环境保护行业应用地理空间信息技术已经有多年的历史,也有不少成功的案例。但主要是环保专业应用的GIS系统,大都依赖某一类专业GIS平台,系统所需的数据格式、所能提供的功能都受制于系统本身,离开系统之外将无法使用。同时,专业GIS系统间彼此封闭,系统间无法进行有效的信息交互和互操作,容易形成“信息孤岛”。为此,针对环保行业在空间信息应用方面的发展现状和存在的问题,本文提出了将地理空间信息服务体系应用于环保领域的构想,通过采用SOA的软件架构,基于OGC的标准规范,利用开源地理空间信息软件架构体系,搭建符合环保专业化应用需要的空间信息多级服务体系,实现环保行业的信息共享与互操作。本文研究的主要内容和结论如下:(1)对开源地理空间信息软件架构进行了系统的分析与研究,指出利用开源软件开发建设环境空间信息多级服务体系在系统建设费用、开发资源、兼容性以及软件更新周期等方面的优势,有助于系统框架的推广与应用(2)研究了环保行业的数据体系的构成。以实现环保信息的集成与共享为出发点考虑,对国家《环境信息元数据规范》进行了扩展,并对环境信息的元数据框架、服务模式、接口设计等方面做了深入研究;对环境信息资源进行了系统的规整和分类,并基于多级服务的概念,对不同分类要素在空间信息的多级表达上进行了细致的分析;对环境数据中心的建设的必要性、构成以及设计做了深入分析,指出环境“数据中心”在实现环境信息集成与共享方面的重要性。通过上述叁个体系的建设,可完成环境信息服务体系的建设工作,为下一步的共享服务体系建设奠定坚实的基础。(3)研究了环保行业的功能多级服务体系的构成。以实现环保空间多级服务体系架构为出发点,将环保空间信息多级服务分为了基础地理空间信息的多级服务和环保空间信息的多级服务,对环保空间信息服务的主要应用及其服务构成做了深入研究,并对环保空间信息服务的保障问题进行了一定的研究,指出各项保障工作的重要性。通过对功能多级服务体系的构成进行深入的研究,为整体体系的建设奠定了一定的理论基础和参考依据。(4)提出了基于本体的环境功能服务的共享与互操作构想。研究了基于OWL-S的本体服务实现环保空间信息服务的描述、扩展QoS描述、服务的创建、解析以及注册等工作,并研究了基于OWL-S本体的服务组合匹配算法,并进行了应用测试。研究表明,利用本体构建环保空间信息的服务注册管理中心,有利用提高服务的匹配效率,实现环保信息在语义层次上的跨部门共享与互操作。(5)在应用示范研究中,利用环保空间信息的多级服务架构构建五个环保行业的典型应用实例。实例研究表明,基于环保空间信息多级服务体系架构有助于实现不同数据来源、不同系统间的数据集成与共享。

赵芊[5]2005年在《基于元数据的环境GIS集成》文中进行了进一步梳理基本上所有的信息系统都与数据库密不可分,数据库是信息系统的基石。环境地理信息系统的数据库是管理海量的、复杂的环境数据的最有效的手段之一。随着数据库技术快速发展和应用,以及人们对地理信息系统整体运行效率和地理信息共享要求的提高,需要在不同的数据资源的基础上进行系统的数据集成,形成集成地理信息系统。 元数据存储格式兼容性强、数据小,具有很高的共享性,方便管理,在系统集成和数据集成中发挥着重要的作用。本文结合 973 项目“长江、珠江叁角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理”,在环境 GIS 中进行基于元数据的数据集成研究,建立数据收集系统。 环境地理信息系统是地理信息系统的重要分支。本论文在全面分析系统集成技术和信息共享技术的基础上,围绕元数据和数据集成,展开以下几方面的研究:1. 深入剖析系统集成技术,分析系统集成框架,主要进行空间数据和属性数据 集成研究;2. 针对 973 项目当前需要信息共享的实际情况,将元数据理论实际运用到系统 集成当中,进行基于元数据的数据集成研究;3. 文章最后结合项目,全面分析环境质量信息的分类,并且对分类和环境质量 信息之间的逻辑关系进行详细描述,主要针对进行需求分析、系统分析和系 统设计阶段情况进行阐述;4. 采用面向对象的 Delphi 集成开发环境和 MapObjets 组件进行系统开发,并演 示系统运行情况,分析系统运行结果。

王康[6]2011年在《区域大气环境信息管理及展示平台设计与实现》文中研究说明伴随着中国城市化进程的不断加快,城市群成为我国经济发展格局中最具活力和潜力的核心地区,推动区域经济快速发展的同时在环境污染尤其是大气污染的问题尤为集中而且恶化趋势还在继续,有效控制城市和区域大气复合污染、改善空气质量是当前重大的国家需求。“十一五”期间,国家高技术研究与发展计划(863)设立“重点城市群大气复合污染综合防治技术与集成示范”重大项目,针对珠江叁角洲城市群大气污染设立多个专项研究子项课题,并提出借助先进的信息技术手段进行各课题的研究数据和应用软件成果的集成应用要求。论文是上述“863”课题的研究内容之一,其调研了国内外区域大气环境信息管理的现状,阐述了区域大气环境信息管理及展示平台建设的必要性,并以广东省环保厅的现有环境政务信息管理门户为基础,搭建了区域大气环境信息管理及展示平台,为“863”各课题成果的集成应用及大气环境管理提供了有效的信息技术手段。论文分析了系统建设中所需解决的系列关键技术问题中的两个,并提出了采用商业GIS平台和微软最新的Silverlight技术的解决方案。论文建立了“863”项目各课题成果集成及更新机制,提出了基于FulcrumWeb模型来构建模型空间数据管理的方法,及利用Silverlight和GIS技术动态展示空气质量模型模拟结果的解决方案。论文基于Silverlight技术搭建的纯B/S架构的区域大气环境信息管理及展示平台,不仅实现了数据集成、共享,而且大幅提升了用户体验。论文的研究成果及其实际应用可为广东省环保厅的区域大气环境管理和应急决策提供可视化技术支持,同时也能为我国区域大气环境管理和辅助决策提供参考。

王雄[7]2004年在《基于GIS的区域大气环境信息系统研究与应用》文中研究指明信息技术在环境保护中的应用已形成一个新的研究方向——环境信息系统,并正在日益显示出其重要性。本文以白云区某一新建工业区的大气环境质量评价与预测为研究目标,综合运用计算机软件工程理论、管理信息系统理论、地理信息系统理论和环境科学理论,以MapInfo Professional 6.5、MapBasic5.0、Visual Basic6.0、MS Access 2000和Surfer8.0为开发工具,采用“综合方法”,即用“自上而下”的方法进行系统总体设计,用“自下而上”的方法对系统各个子系统进行具体功能的剖析与设计,开发建立了一个基于地理信息系统的区域大气环境信息系统。 理论上,全面的阐述了环境信息系统的技术体系以及开发应用领域,在比较3种不同开发模式下,提出了Visual Basic+MapInfo+MapBasic集成二次开发模式,符合了工程实际应用需求; 技术上,以Visual Baisc 6.0为前端应用开发工具,采用对象连接与嵌入(Object Link Embed,简称OLE)技术集成了MapInfo Professional和Surfer功能,通过OLEDB接口集成Access关系数据库,建立了区域大气环境信息系统; 应用上,将开发的区域大气环境信息系统应用于白云区新建工业区(特别是石井工业区)大气环境数据的管理与可视化、大气环境信息专题分析、以及大气环境质量评价与预测等多个方面,取得了较好的效果,具有良好的应用价值。

李亿红[8]2003年在《成都市大气环境地理信息系统的建立及应用》文中研究指明分别采用集成二次开发方式(VB+MapInfo+MapBasic)和单纯二次开发方式(MapBasic+MapInfo)两种方法建立了成都市大气环境地理信息系统,并对两种方法所建立的系统的性能进行了比较。建立了大气质量评价模型库,并将其集成到成都市大气环境地理信息系统中,在该模型库中,包括我国近十年来常用的标准型指数单元法和目前我国47个重点城市在进行空气质量日报时采用的API指数法。该模型库采用MapInfo自带的开发语言MapBasic进行开发,通过直接利用系统中的.tab文件来完成,评价结果直接保留在.tab中,实现了评价结果的可视化,并可方便地作相关评价图。 本论文的研究解决了如下4个问题: 1)实现了对大气污染地球化学数据的方便管理。包括图形显示、图形编辑、查询、检索、数据转换和打印输出等功能。 2)将污染源所处空间位置与其相关属性有机地结合起来,实现了大气污染数据的图形化。 3)实现了大气污染数据的常用分析功能。如创建统计图表,进行专题图制作等。 4)建立了大气质量评价模型库,实现了大气质量评价功能,评价结果既可以表格,也可以图形的方式来表达。该模型库的建立及所采用的方法是本论文的研究重点,也是本论文的研究特色所在。

游江南[9]2005年在《基于GIS的环境状况与环境质量管理信息系统的开发》文中提出随着环境污染的日益加重,环境保护已经成为国际社会的重要问题,人们越来越认识到环境保护的重要性。但是怎样进行环境保护,怎样做好环境保护,正是目前需要解决的问题。合理有效的利用环境信息服务于我们的环保工作,是解决问题的关键,这就对我们环境信息的管理提出了更高的要求。改变目前环境信息管理工作中存在的现状,将GIS技术引入到环境信息管理工作中,建立完善的环境地理信息系统,是环境保护工作的发展趋势和研究热点。本文针对环境管理工作中的环境状况与环境质量的公告信息的管理以及发布进行了研究和探讨,提出了基于GIS的环境状况与环境质量管理信息系统开发的设计和实现的技术路线,为环境状况与环境质量的有关信息的有效管理提供了切实可行的方案。 论文重点研究了GIS技术支持下的环境状况与环境质量管理信息系统开发方案,对整个系统的设计与开发过程,包括系统的用户界面,系统的结构设计,系统数据库的设计与建立,系统功能的实现,系统的开发模式、软硬件的配置等相关技术进行了探讨,并且以山西省环境状况与环境质量管理信息系统的开发为实例,建立了山西省环境信息空间数据库,对提到的技术方案进行了实践操作,实现了GIS基本功能和空间分析功能,为山西省环保局的环境管理提供了管理手段。在此基础上,论文还对相关的关键技术进行了研究。

汪洋[10]2012年在《山地人居环境空间信息图谱—理论与实证》文中研究指明人居环境研究,尤其是完整的山地区域人居环境研究是一项庞大的系统性工程,在语义层面几乎涉及了人类知识系统的各个方面。如何科学的界定人居环境的语义对象、探寻人居环境的内在矛盾、建立系统性人居环境认知模型并进而开展实例化验证是真正建立人居环境科学的重大课题。论文从理论、技术、实证叁位一体,自然、社会、人工叁位一体两个基本学术观点出发,在充分融合“人居环境科学”和“地学信息图谱”基本理论的基础上,提出了(山地)人居环境信息图谱的基本理论框架,建立了相应的技术方法体系并进行了重庆市区域层面的实例验证。论文以人居环境科学的系统观剖析了山地人居环境的内在矛盾、以空间信息图谱作为认知模型表达了山地人居环境的外部识别性、以数值建模和空间分析方法试验了人居环境系统模拟的可行性、以实证研究的模式校验了信息图谱方法的有效性。经过理论建构和实例验证过程,人居环境信息图谱被演绎为一种人居环境研究的系统性方法论。论文共分8章,总体上前4章属理论研究,中间3章为实证研究,最后1章为理论总结。现把主要内容分述如下:1)理论建构研究——探讨山地人居环境信息图谱的理论基础进而构建其理论框架(第2章至第4章)。该部分重点探析人居环境信息图谱的理论基础,明晰了(山地)人居环境的语义对象(人居环境是指什么?)、揭示了人居环境系统的内在矛盾(人居环境状态怎样?)、提出了人居环境的系统认知及表达模型(人居环境怎样表达?),相应地建立了(山地)人居环境语义模型(第2章)、(山地)人居环境适应性状态模型(第3章)和(山地)人居环境信息图谱模型(第4章)。以此为基础,提出了人居环境信息图谱的理论架构(第4章)。理论研究揭示:人居环境的符号含义是指在一定时空维度中,自然环境、社会环境、人工环境与动态人活动网络迭加而成的广义居住空间,而山地人居环境是空间尺度、语法不受限,但逻辑受限,同时其自然要素构成对应的变量值域受限的人居环境子类;人居环境的状态受制于人居环境主、客体之间的二元适应性关系,是人居环境的核心内在矛盾;人居环境信息图谱的理论框架由叁大模块(自然、社会、人工)、叁大层次(宏观、中观、微观)、叁种类型(征兆、诊断、实施)、叁种维度(时间、空间、时空综合)构成。2)技术方法研究——建立山地人居环境空间信息图谱数量化分析的技术方法体系(第4章至第7章)。该部分研究以地理信息系统(GIS)为基础技术平台,综合应用遥感、空间统计与分析、数值建模等方法,实现了人居环境空间信息图谱的原型设计并得以实例验证。论文提出了(山地)人居环境征兆图谱(第5章)、诊断图谱(第6章)和实施图谱(第7章)的技术原型模型,建立了对应的指标体系和数据集成算法(第4章至第6章)。技术方法研究过程揭示:以地理信息系统(GIS)和遥感(RS)为代表的开放性空间分析工具体系是建构人居环境信息图谱的有效技术平台;该技术方法平台可以方便的纳入诸如人居环境适应性诊断模型、人居环境持续性诊断模型等数量化分析模型;人居环境空间征兆信息图谱、诊断信息图谱和实施信息图谱的形态分别表现为图—形—图的回归模式;在人居环境空间信息图谱中,地理信息系统(GIS)的核心功能是空间数据模型分析和可视化表达、遥感(RS)的核心功能是空间数据采集。3)实例验证研究——以典型山地区域为例系统性校验上述理论框架及技术方法系统(第5章至第7章)。该部分以重庆直辖市为实证对象,以人居环境语义分析模型、适应性状态模型和信息图谱表达模型为理论基础,以人居环境征兆图谱、诊断图谱和实施图谱技术原型为模板,建立了重庆市人居环境征兆图谱(第5章)、重庆市人居环境诊断图谱(第6章)和重庆市人居环境实施图谱(第7章)。图谱模型揭示:重庆市人居环境的适应性特征表现明显,地形适宜度的高低会主导性的决定社会环境发育度和人工系统发育度的高低,但部分适宜度高的区域人类聚居的规模和密度偏低,部分低的区域反而其规模和密度偏高,形成空间对偶格局并进而派生极化趋势;在西南山地区域,形成这种格局和趋势的内在机制是“二力主导平衡律”,二力分别指地形阻力和社会区位动力;山地人工要素的空间特征和密度规模是二力平衡的结果,如果前者大于后者则人工环境不发育,单元趋向表达自然属性,演化为自然生态空间(或农业空间),如果前者小于后者则人工环境发育,单元趋向表达人工属性,发展为人居聚集空间(城镇空间),如果前者等于后者则取得均势,单元维持既有稳定状态。4)基于上述研究,总结关于(山地)人居环境研究和建设的基本规律,提出山地人居环境研究和建设的新模式(第7章至第8章)。该部分以人居环境征兆图谱和诊断图谱为依据,提出了人居环境空间规划新模式,表述为“区-点-轴-带”人居环境空间规划模型,其本质是一种适应性空间配置策略(第7章)。最后,论文对人居环境空间信息图谱的理论框架、技术方法体系和实证结果进行了总结,归纳了关于山地人居环境研究和建设的10条基本规律(第8章)。总体而言,信息图谱是一种表达外部识别性的系统认知模型,(山地)人居环境是信息图谱的表达对象。对人居环境的认知即为理论,信息图谱的构建机制即为技术、对两者的分析及综合的步骤即为方法,叁者实为一体,而该“一体”即是人居环境信息图谱。

参考文献:

[1]. 基于GIS的面向对象大气环境信息系统[D]. 刘毓. 西北工业大学. 2001

[2]. 基于GIS大连市环境在线监测系统研究与开发[D]. 刘亮亮. 大连理工大学. 2010

[3]. GIS技术在大气环境质量评价中的应用[D]. 宋旭. 大庆石油学院. 2008

[4]. 面向环保的专业化空间信息多级服务体系研究[D]. 刘涛. 武汉大学. 2012

[5]. 基于元数据的环境GIS集成[D]. 赵芊. 河南大学. 2005

[6]. 区域大气环境信息管理及展示平台设计与实现[D]. 王康. 华南理工大学. 2011

[7]. 基于GIS的区域大气环境信息系统研究与应用[D]. 王雄. 广东工业大学. 2004

[8]. 成都市大气环境地理信息系统的建立及应用[D]. 李亿红. 成都理工大学. 2003

[9]. 基于GIS的环境状况与环境质量管理信息系统的开发[D]. 游江南. 太原理工大学. 2005

[10]. 山地人居环境空间信息图谱—理论与实证[D]. 汪洋. 重庆大学. 2012

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