gis技術(shù)在入河排污口監(jiān)督管理中的應(yīng)用

1、第 4 2卷 第 2期2011年 1月人 民長江 Ya n g t z eRi v e rVo 1 ． 42． No ． 2J a n ．，2 0 1 1文章 編 號 ： 1 0 0 1 — 4 1 7 9 ( 2 0 1 1 ) 0 2— 0 0 2 4—0 4G I S技術(shù)在入河排 污 口監(jiān)督管理 中的應(yīng)用 祝 瑜 ( 長 江 水 利 委 員會 長 江 流 域 水 資 源 保 護(hù) 局 ， 湖北 武 漢 4 3 0 0 1 0 )摘

2、要 ： 根 據(jù) 新 一 代 數(shù) 字 地 球技 術(shù) G o o g l eE a r t h ( 以 下 簡 稱 G E ) 的 技 術(shù) 特 點(diǎn) 和 入 河 排 污 口管 理 信 息 化 數(shù) 據(jù) 處 理 的 需求， 提 出在 G E—G I S系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā) 《 長江流域水資源保 護(hù)監(jiān) 督管理地 理信 息 系統(tǒng)》 。介紹 了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 、主要 功能和 實(shí)際應(yīng) 用情 況。實(shí)際應(yīng)用情況表明 ， 系統(tǒng)在地理信 息的分 類與匯總、 提 高管理 決

3、策的快速性 和準(zhǔn) 確性 、 入河排污 口監(jiān) 督管理和水污染事故應(yīng) 急響應(yīng)等 方面取得 了良好 的應(yīng)用效果 ， 推動 了水資源保護(hù) 管理工 作 的 系統(tǒng)化 、 科 學(xué) 化 和 高 效 化 。關(guān) 鍵 詞 ： 地 理信 息 系統(tǒng) ；入 河 排 污 口 ； 監(jiān) 督 管 理 ；長 江 流 域 中 圖 法分 類 號 ： X 5 2文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 ：AG E是 美 國 G o o g l e公 司 開 發(fā) 的 全 球 地 理 信 息 系 統(tǒng) ，

4、是 目前風(fēng) 靡全 球 的 一款 虛 擬 三 維地 球 軟 件 。用 戶 通過互 聯(lián) 網(wǎng)連 接 G E服務(wù) 器 ， 訪 問地 球 圖像 地 理 信 息 數(shù)據(jù)庫 。該 軟件集 成 了遙 感 圖像 、 地 理信 息 、 全 球定 位 系統(tǒng) 和網(wǎng)絡(luò) 在線瀏 覽 等 高新 技 術(shù) ， 提 供 了 清 晰 的遙 感 圖像 ， 其簡捷 、 清 晰 的地 理信 息 表 達(dá) 方式 、 靈 活方 便 的 操作模式 、 標(biāo) 準(zhǔn)開 放 的架 構(gòu)體 系 ， 打

5、破 了傳 統(tǒng)地 理信 息 技術(shù) 的思維定 式 。它 的快 速發(fā) 展 和廣泛應(yīng) 用 為數(shù)字 地 球領(lǐng)域 帶來 了革命 性 的 變化 ， 也 為流 域 水 資源 保 護(hù) 管 理與信 息化建 設(shè)提 供 了新 的解 決思 路和技 術(shù)手 段 。G E中的影像 是衛(wèi) 星影像 ， 它針 對不 同 區(qū)域提供 不 同分辨 率 的影 像 。通常 為城 市提 供 了分 辨率 為 0 ． 6m的清晰 圖像 ， 清晰 度 ( 圖像 最 清 晰 、 最 大 化 時

6、 的海 拔 高 度 E y ea l t 值 ) 在 5 0 0m左 右 ， 其 他 區(qū)域 圖 像清 晰 度在 1 5k m左 右 ， 其 分辨 率為 3 0m。lG E的技術(shù)特點(diǎn) ( 1 )先進(jìn) 的海 量 數(shù)據(jù) 存 儲 技 術(shù) 。G E有 著 海 量地 球 影像地 理信 息 ， 提供 豐 富 的不 同分 辨率 的全 球 遙感 影 像數(shù)據(jù) 。它 可 以對 海量 、 異構(gòu) 、 分 布 的空 問和 屬性數(shù) 據(jù) 進(jìn)行獲 取 、 存 儲 、 展

7、示 等 ； 采 用 先 進(jìn) 的分 布 式 網(wǎng) 絡(luò)技 術(shù) ， 數(shù)量 龐大 和廣泛 分 布 的服 務(wù) 器 與 成 熟 的搜 索 引 擎 技術(shù) 相結(jié) 合 ， 并 采用 了金 字塔 結(jié) 構(gòu) 的 分 布式 數(shù) 據(jù) 庫 存 儲技 術(shù) ， 提供 了全新 概念 的空 間信 息使用 和開 放方 式 ，數(shù)據(jù) 檢索 方便 、 快捷 、 準(zhǔn)確 。( 2 )獨(dú)特 的影像 方式 表現(xiàn) 技術(shù) 。傳 統(tǒng) 的 G I S是 以 點(diǎn) 、 線 、 面形式 表現(xiàn)地 理元 素信

8、 息 ， 存 在著 圖形抽 象 、 形 式單 調(diào) 、 信 息 詳 實(shí) 程度 低 、 可 視 化 程度 差 等 問題 。G E影像 型 的 G I S是 影像 與 G P S結(jié) 合 ， 其 圖像 表現(xiàn) 的信 息 豐 富 ， 細(xì)致 而詳 實(shí) ， 地 理元 素之 間 的關(guān) 系 一 目了然 。( 3 )先進(jìn) 的 網(wǎng)絡(luò) 分 發(fā) 數(shù) 據(jù)顯 示 方式 。G E中 加 載 地理 圖像 信 息 采 用 的是 一 種 L O D( 1 e v e lo f

9、d e t a i l ) 技 術(shù) ， 它是 目前最 先進(jìn) 的 網(wǎng)絡(luò) 分發(fā) 數(shù)據(jù) 顯示 方式 ， 其 原理 是根 據(jù)地球 視 窗的縱 深 變 化 ， 即 用 戶瀏 覽 衛(wèi) 星 影 像 的 視覺 高度 的變化 ， 加載 不 同層 的數(shù)據(jù) ， 保 持 在 當(dāng)前 視覺 范 圍 內(nèi)的細(xì)節(jié)顯 示 ， 忽 視 或 簡化 處 理 遠(yuǎn) 處 的 細(xì)節(jié) 。因 此 L O D技術(shù) 只讀取 所需 目標(biāo) 區(qū)域 的數(shù) 據(jù) ， 而 非全 局?jǐn)?shù) 據(jù) ， 這 樣保證 計(jì)

10、算 機(jī)讀 取 的數(shù) 據(jù) 有用 和有效 ， 減小 了計(jì) 算機(jī) 系統(tǒng) 資源開 銷 ， 系統(tǒng)運(yùn)行 更 流暢 、 快捷 。( 4 )統(tǒng) 一 的數(shù) 據(jù) 標(biāo) 準(zhǔn) 和 開放 式 結(jié) 構(gòu) 。G E采用 了 開放 的數(shù) 據(jù) 標(biāo) 準(zhǔn) 和規(guī) 范一x ML ／ K ML數(shù) 據(jù) 交 換 技 術(shù) ，并提供 二次 開發(fā) 的 A P I 接 口， 可 以在 數(shù) 據(jù) 層 面 上整 合 收 稿 日期 ： 2 0 1 0—1 1 —0 3作者簡介 ： 祝 瑜 ， 男， 高級

11、工程師 ， 主要從 事水資源保護(hù)監(jiān)督 管理工作 。E—m a i l ： c j z h y u @1 6 3 ． c o r n2 6人 民 長 江 分為 專業(yè)信 息 和基礎(chǔ)信 息兩 個窗 口。( 1 )專業(yè)信 息 窗 口。列 有 水 資 源保 護(hù)專 業(yè) 信息 ，如污 染源 、 排污 口、 潛 在 危 險 源 、 ?；?碼 頭 、 取 水 口、 水 廠 、 飲 用水 源地 、 水功 能 區(qū) 、 省 界緩 沖 區(qū) 、 省 界 立碑 、

12、水 質(zhì)監(jiān) 測斷 面 、 水文 站 、 水 利工 程等 多種環(huán)境 要 素專業(yè) 信 息 ?！?系統(tǒng) 》 通 過 點(diǎn) 、 線 、 面 等 多種 形 式對 專 業(yè) 信 息 環(huán) 境要 素進(jìn)行標(biāo) 注 ， 充 分表 現(xiàn) 和 展示 專 業(yè) 信 息 特點(diǎn) 。 同 時還利 用文 字 、 圖片 、 圖形 、 表格 、 動 畫等多 媒體對 環(huán)境 要素屬 性進(jìn)行 描 述 。環(huán)境 要 素 屬 性是 根 據(jù) 要 素特 點(diǎn) ，選擇 能準(zhǔn) 確 、 全 面 反 映 要 素

13、 特 征 、 特 點(diǎn) 的定 義 項(xiàng) 確 定 的 ， 屬性 的定 義項(xiàng) 建立也 是開 放式 的 ， 可進(jìn) 行 自定 義 或 添加 ( 刪 除 ) 、 調(diào)整 。專 業(yè)信息 窗 口里 的數(shù) 據(jù)信 息 由后 臺數(shù) 據(jù)庫進(jìn) 行管 理 ?！?系統(tǒng)》 中的查 詢 、 搜 索等 功 能操 作 僅對 專 業(yè)信 息 窗 口里 信息 有 效 。 目前 《 系統(tǒng) 》 已經(jīng) 搭 建 了 4種 主 分 類 形式 ： 行政 區(qū) 、 水 系 、 環(huán)境 要 素 和五 市

14、 三 區(qū) ( 注 ： 流 域 關(guān) 注 的重點(diǎn) 區(qū)域 ) ， 各主分 類信 息是 獨(dú)立 的。在各 主分類 下 能夠 建 立 3級 的樹 狀 結(jié)構(gòu) ， 以行 政 區(qū)主分類 為 例 ： 行 政 區(qū) 主 分 類 以流 域 1 9個 省 ( 直 轄 市 、 自治 區(qū) ) 行 政 區(qū) 為第 一 級 ， 以市 ( 地 、 自治 州 ) 行 政 區(qū)為第 二級 ， 以區(qū) ( 縣 、 自治 縣 ) 為第 三級 ， 將 環(huán) 境要 素 信 息列 在第三 級下

15、， 環(huán)境 要 素下 則列 出該 要 素 的具 體 地 標(biāo)信 息 。另外 ， 由于省 界緩 沖 區(qū)涉 及 多省 ( 市 、 區(qū) ) ，故將 其列 入第一 級 ， 緩 沖區(qū)涉 及 的兩 省 ( 或 三省 ) 簡 稱 在第 二級 ， 其 下 列 出緩 沖 區(qū) 的要 素 信 息 ， 如 緩 沖 區(qū) 名 稱 、 緩 沖區(qū)起始 點(diǎn) 、 緩 沖 區(qū)終 止點(diǎn) 、 省 界 水 質(zhì)監(jiān) 測 斷 面 等 專業(yè)信 息 。《 系 統(tǒng)》 已經(jīng)列入 的環(huán)境 要素 見表

16、 1所示 。表 l環(huán) 境 要 素名 稱 和 表 現(xiàn) 類 型 序號 要 素名稱 表現(xiàn)形斂 序號 要素名稱 表現(xiàn)形斌 l排 污 口點(diǎn) 1 3省 界 立 碑 點(diǎn) 2取水 口點(diǎn) 1 4保 護(hù) 區(qū) 線 、 面 3水 廠 點(diǎn) 1 5保 留 區(qū) 線 、 面 4飲 用水 源 地 點(diǎn) 1 6緩 沖 區(qū) 線 、 面 5污染 源 點(diǎn) 1 7開 發(fā) 利 用 區(qū) 線 、 面 6潛在危 險源 點(diǎn) 1 8飲用水源區(qū) 線 7危

17、險化 學(xué) 品碼 頭 點(diǎn) 1 9工 業(yè) 用 水 區(qū) 線 8污 水處 理 廠 點(diǎn) 2 O農(nóng) 業(yè) 用 水 區(qū) 線 9水 污染 事 故 點(diǎn) 2 1漁 業(yè) 用 水 區(qū) 線 l O水質(zhì) 監(jiān) 測 斷 面 線 2 2景 觀 娛 樂 用 水 區(qū) 線 1 1水 文 站 點(diǎn) 2 3過 渡 區(qū) 線 1 2水 利 工 程 點(diǎn) 2 4排 污 控 制 區(qū) 線 環(huán) 境要 素通 過 建 立 屬 性 定 義 項(xiàng) 進(jìn) 行 更 詳 細(xì) 地

18、說 明 。比如 ， 排 污 口 的屬 性 定 義 項(xiàng) 有 ： 排 污 口的設(shè) 置 單 位 、 聯(lián) 系方式 、 所 屬行業(yè) 、 生產(chǎn) 規(guī)模 與主要 產(chǎn) 品 、 設(shè)置 時 間 、 排污 口性質(zhì) 、 排放 方式 、 污水性 質(zhì) 和污水 處置方 式 、所屬 水系 、 所屬 功能 區(qū) 、 年 取水 量 、 設(shè) 計(jì) 年 排 污水 量 和 實(shí) 際排 污水 量 、 污水 中主 要 污染 物 等 屬性 信 息 。取 水 口的屬性定 義項(xiàng)有 ： 取水 口的

19、設(shè) 置單 位 、 聯(lián) 系方 式 、 取 水 口建成 時間 、 取 水 口性 質(zhì) 、 取 水 方 式 、 服 務(wù) 面積 和 受 益 人 口、 所 屬水 系和所 屬 功 能 區(qū) 名稱 、 水 質(zhì) 狀 況 、 設(shè)計(jì) 取 水 能力 、 實(shí)際取水 能力 、 年 取水 總量等 屬性信 息 。( 2 )基 礎(chǔ)信 息結(jié) 構(gòu) ?；?礎(chǔ) 地 理 窗 口里 是 調(diào)用 G E的 K ML格 式 文件制 作 的基 礎(chǔ)地 理信 息 ， 如 河流 、 湖泊 、水 庫

20、 、 行政 區(qū) ( 省 、 市 、 地 區(qū) 、 縣 ) 、 行 政 區(qū)劃 界 、 公 路 、 鐵 路 等 。這些 信息在 《 系統(tǒng) 》 中是起 輔 助 作用 ， 幫助 操作 者 快速查 找 ， 準(zhǔn)確定 位 。目前 ， 《 系統(tǒng)》 基 礎(chǔ)信 息 窗 口里 收集 整 理 了一 些 常 用 的基 礎(chǔ) 信 息 ， 如長 江 流 域 涉 及 的 1 6個 省 ( 市 、 自治 區(qū) ) 地名 ( 1 9 2 ． 5萬個 ) 、 行 政 村 ( 5

21、4 96 6 1個 ) 、 行 政 鄉(xiāng)鎮(zhèn) ( 2 57 9 4個 ) 、 行 政縣 ( 10 0 8個 ) 、 行 政 市 區(qū)( 8 3 0個 )等 。3 ． 2主 要 功 能 ( 1 )瀏覽 信息 ?！?系統(tǒng)》 中最 基 本 的操 作 ， 其 方法 有 多種 ， 依據(jù)用 戶查 看 的前 提 條 件 和 信息 的著 眼 點(diǎn)不 同而異 。主要 有 ： ① 用 快 速查 詢 的方 法 ； ② 已知 信息 點(diǎn) 經(jīng)緯度 直接 定位 ； ③ 直接

22、進(jìn) 入專 業(yè) 信息 窗 口里 樹狀 結(jié) 構(gòu)最后 一級 。為更 直觀地 顯示 查詢 信息 ， 《 系統(tǒng) 》 對各 種 地標(biāo) 信 息屏 幕顯 示進(jìn)行 分層 處理 。讓 這些地 標(biāo)信 息隨著 用戶 視 圖 的高 度 ， 逐 步 、 逐 層地 顯示 。( 2 )搜索 信息 ?！?系 統(tǒng)》 具 有 較 強(qiáng) 的搜 索 、 篩選 功 能 ， 它提供 了多種 形 式 的搜 索 ： ① 快 速搜 索 。用 關(guān) 鍵 詞 對數(shù)據(jù) 庫信 息進(jìn) 行快 速 搜 索

23、 ， 還 支 持對 搜 索 結(jié) 果進(jìn) 行 再搜索 的功 能 ； ② 條件 搜 索 。對 專 業(yè)信 息 窗 口里環(huán) 境要 素信 息進(jìn)行 搜 索 ， 搜 索 條 件 是 根據(jù) 要 素 定 義項(xiàng) 屬 性來 確定 的 ， 包 括 文本 的 可搜 索 關(guān) 鍵 字 ( 詞 ) 、 數(shù) 據(jù) 的 可 以搜索 數(shù) 值 范 圍 、 日期 的可 以搜 索 時 間 范 圍等 ； ③ 范 圍搜 索 。對某 一確 定 的位 置 ， 搜 索其 周邊 半徑 R范 圍

24、內(nèi)信息 。( 3 )數(shù)據(jù) 導(dǎo) 出?！?系統(tǒng)》 數(shù)據(jù) 導(dǎo) 出的功 能 有 兩種 ：① 環(huán)境 要 素 下 地 標(biāo) 信 息 ： ② 搜 索 窗 口里 搜 索 結(jié) 果 。數(shù) 據(jù)導(dǎo) 出的結(jié)果 均 為 E x c e l 格式 文件 。4 《 系統(tǒng)》 實(shí)際應(yīng)用 《 系統(tǒng) 》 的開 發(fā) 是 針對 水 資源 保 護(hù) 監(jiān) 督 管 理 關(guān) 注 重 點(diǎn)和工 作 中遇到 的 問題 而 提 出 的 ， 經(jīng) 過 一 段 時 間 的 實(shí) 際應(yīng)用 ， 已經(jīng)解 決 了工