一、項(xiàng)目背景
在信息化浪潮中，國(guó)家提出要把推進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化放在優(yōu)先位置，在全社會(huì)廣泛應(yīng)用信息技術(shù)，提高計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用程度，加強(qiáng)信息資源的開發(fā)和利用。政府行政管理、社會(huì)公共服務(wù)、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)要運(yùn)用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，加快信息化步伐。信息技術(shù)作為一門新興技術(shù)，發(fā)展迅猛，必須大力推進(jìn)水環(huán)境管理信息化的進(jìn)程。把信息化作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性任務(wù), 提高信息采集、傳輸、處理的時(shí)效性和自動(dòng)化水平，為實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置提供手段，為決策提供依據(jù)，為水環(huán)境管理更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造條件。
利用現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的公開，體現(xiàn)了社會(huì)發(fā)展的進(jìn)步。發(fā)達(dá)國(guó)家環(huán)境管理經(jīng)歷了行政手段、經(jīng)濟(jì)手段、公眾參與三個(gè)發(fā)展時(shí)期，當(dāng)前，促進(jìn)公眾了解周邊環(huán)境質(zhì)量狀況、監(jiān)督污染物治理、積極參與環(huán)境管理已經(jīng)成為重要的管理手段。因此，采用現(xiàn)代信息技術(shù)使公眾及時(shí)準(zhǔn)確了解水環(huán)境狀況，成為水環(huán)境管理發(fā)展的新趨勢(shì)。
二、發(fā)展趨勢(shì)
地理信息是一種重要的分布式信息資源，它既具有社會(huì)效益，也具有市場(chǎng)價(jià)值，是解決人口、資源、環(huán)境和災(zāi)害等重大社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨的問題，以及促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速和健康發(fā)展的基礎(chǔ)信息手段。所以，在地理信息領(lǐng)域，如何發(fā)布信息，使得地理信息系統(tǒng)(GIS)真正地為非專業(yè)人員服務(wù)，建立信息的共享技術(shù)和開放技術(shù)就顯得尤為重要。
在水質(zhì)信息管理系統(tǒng)中，應(yīng)該及時(shí)引入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。與Internet技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)相一致，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)正逐步從客戶機(jī)/服務(wù)器(Client/Server)結(jié)構(gòu)向?yàn)g覽器/服務(wù)器(Browser/Server)過渡。與傳統(tǒng)的兩層式Client/Server體系結(jié)構(gòu)明顯不同之處在于，Brower/Server體系結(jié)構(gòu)中，將分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為三層，分別是：前端用戶、中端事務(wù)邏輯和后端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
Browser/Server結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：
·無需不斷升級(jí)客戶端的硬件設(shè)備，由于客戶端軟件的更新，不斷地提高了對(duì)計(jì)算機(jī)性能的要求。采用Browser/Server模式，系統(tǒng)主要運(yùn)行在服務(wù)器端，客戶端不需要購買或升級(jí)硬件，在相當(dāng)程度上拓展了計(jì)算機(jī)的生命周期；
·簡(jiǎn)化了客戶端的安裝、配置，由于Browser/Server是建立在廣域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，有比Client/Server更強(qiáng)的適應(yīng)范圍，客戶端只需安裝操作系統(tǒng)和通用瀏覽器即可，不必安裝特別的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫接口等，有效節(jié)省了人力和物力；
·顯著降低了系統(tǒng)開發(fā)的費(fèi)用，Browser/Server模式允許在不依賴客戶端系統(tǒng)平臺(tái)的情況下，快速應(yīng)用開發(fā)，并且應(yīng)用完全在服務(wù)器端執(zhí)行，客戶端通過有效的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，中端業(yè)務(wù)邏輯系統(tǒng)將請(qǐng)求的信息返回到客戶端顯示；
·大大減少系統(tǒng)維護(hù)的工作量，由于客戶端不再擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)訪問和復(fù)雜數(shù)據(jù)計(jì)算等任務(wù)，只負(fù)責(zé)顯示，而把事務(wù)邏輯處理放在服務(wù)器端，從而充分發(fā)揮了服務(wù)器的強(qiáng)大作用，這樣一方面大大降低了對(duì)客戶端的要求，另一方面也把技術(shù)人員從繁重的維護(hù)升級(jí)工作中解脫出來，使維護(hù)人員不再為維護(hù)工作奔波于各個(gè)客戶機(jī)之間，每一次的軟件升級(jí)只需要更新服務(wù)器端程序即可。
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)可以在此基本框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展和變化。例如，為了提高系統(tǒng)的安全性，可以采用防火墻技術(shù)；為了提高系統(tǒng)的可靠性，可以采用存儲(chǔ)局域網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)設(shè)備；并且系統(tǒng)邏輯處理、GIS服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)可以根據(jù)需要，集中或者分布在不同的硬件設(shè)備上。
圖1 系統(tǒng)工作方式示意圖
圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在第一個(gè)層次上分為信息維護(hù)、水質(zhì)評(píng)價(jià)、基本GIS功能、信息查詢和專題地圖五個(gè)部分，根據(jù)各個(gè)部分的實(shí)際目標(biāo)，可以進(jìn)一部劃分，從而形成第二個(gè)層次上的結(jié)構(gòu)。其中，信息維護(hù)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，水質(zhì)評(píng)價(jià)是對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，信息查詢和專題地圖是對(duì)這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用，系統(tǒng)主界面如圖3所示。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包含了水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的基本屬性數(shù)據(jù)，根據(jù)需要系統(tǒng)數(shù)據(jù)表包括以下三類：
·基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)基本信息數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括測(cè)站信息表、斷面數(shù)據(jù)表、地面水水質(zhì)成果表、地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表。在地面水水質(zhì)成果表中包括以下監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：流量、水溫、PH值、懸浮物、總硬度、氯離子、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮、亞硝酸鹽氮、總磷、氰化物、砷、總汞、六價(jià)鉻、銅、鎘、大腸桿菌；
·結(jié)果數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算、評(píng)價(jià)結(jié)果，包括地面水水質(zhì)年平均值表、地面水水質(zhì)評(píng)價(jià)成果表、地面水年平均水質(zhì)評(píng)價(jià)成果表；
·系統(tǒng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)用戶信息表用于存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶信息。
圖3 系統(tǒng)主界面圖
四、功能模塊
系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的簡(jiǎn)要描述如下：
信息維護(hù)
在信息維護(hù)子系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類信息的錄入、修改、刪除等功能。并且，在系統(tǒng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行這些操作時(shí)，系統(tǒng)能夠辨別用戶對(duì)數(shù)據(jù)的操作權(quán)限，對(duì)未被授權(quán)的用戶拒絕其操作。
系統(tǒng)規(guī)劃三種用戶類型：系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)庫管理員、普通用戶。一般用戶只能對(duì)信息進(jìn)行查詢,不能修改或刪除數(shù)據(jù); 數(shù)據(jù)庫管理員則可以對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、修改及刪除;系統(tǒng)管理員除擁有數(shù)據(jù)庫管理員的權(quán)限外,可以添加或刪除用戶及對(duì)用戶授權(quán)。系統(tǒng)根據(jù)登錄用戶的類別進(jìn)行判斷，只有具有權(quán)限的用戶才可以進(jìn)行信息維護(hù)的操作，維護(hù)的內(nèi)容包括測(cè)站信息、監(jiān)測(cè)斷面信息、水質(zhì)信息、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)用戶信息。維護(hù)的方式是在Web上對(duì)以上信息進(jìn)行瀏覽、添加、編輯和刪除，并由具有相應(yīng)權(quán)限的用戶負(fù)責(zé)這些信息的維護(hù)工作。
水質(zhì)評(píng)價(jià)
水質(zhì)評(píng)價(jià)是水環(huán)境管理的重要組成部分，其目的是指出水體的污染程度，主要污染物質(zhì)，污染時(shí)段、位置及發(fā)展趨勢(shì)。
本系統(tǒng)采用我國(guó)目前實(shí)際通用的評(píng)價(jià)方法，即根據(jù)水體用途，分別對(duì)照相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，如地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-88)、地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GHZB1-1999), 選擇評(píng)價(jià)參數(shù)，評(píng)價(jià)河段各水質(zhì)指標(biāo)以及全指標(biāo)能夠滿足何種類別的水用途，統(tǒng)計(jì)出超標(biāo)污染物名稱及超標(biāo)倍數(shù)，將評(píng)價(jià)結(jié)果存儲(chǔ)在地面水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果表中，并且形成評(píng)價(jià)成果表。地面水水質(zhì)評(píng)價(jià)分為每測(cè)次水質(zhì)評(píng)價(jià)和年平均水質(zhì)評(píng)價(jià)。
基本的GIS功能
提供地圖的放大、縮小、漫游功能，對(duì)不同的地理信息如各種測(cè)站，提供分圖層分別顯示，實(shí)現(xiàn)地圖的打印預(yù)覽和打印。
地圖放大
對(duì)地圖上關(guān)心的位置進(jìn)行隨意的放大瀏覽。 實(shí)現(xiàn)功能有兩種方式：一是在地圖窗口內(nèi)點(diǎn)擊，則以點(diǎn)擊點(diǎn)為放大后地圖的中心點(diǎn)，地圖放大一倍；二是在地圖窗口內(nèi)拖動(dòng)畫出一矩形框，矩形框內(nèi)的地圖便放大為整個(gè)地圖的窗口。
地圖縮小
可以對(duì)地圖進(jìn)行隨意的縮小瀏覽，在地圖窗口內(nèi)點(diǎn)擊，則以點(diǎn)擊點(diǎn)為縮小后地圖的中心點(diǎn)，地圖縮小一倍。
地圖漫游
對(duì)地圖進(jìn)行漫游瀏覽，在地圖窗口內(nèi)拖動(dòng)鼠標(biāo)，窗口內(nèi)的地圖跟隨移動(dòng)，使地圖上當(dāng)前窗口范圍外的內(nèi)容進(jìn)入屏幕視野范圍。
全圖顯示
顯示整個(gè)地圖，執(zhí)行命令后無論地圖是在放大或縮小的狀態(tài)，立即顯示全圖，即按地圖的外包矩形填滿窗口。
圖層控制
不同類型的地圖對(duì)象分布在各自的圖層上，可以對(duì)任意圖層進(jìn)行顯示或隱藏。
保存圖形
對(duì)系統(tǒng)固有的及新生成的地理信息圖形按特定格式保存起來，使得當(dāng)前地圖窗口內(nèi)的地圖存儲(chǔ)為JPG或者PNG格式的圖片，可在其他應(yīng)用程序中調(diào)用。
信息查詢
通過點(diǎn)檢索、站位名稱、站位編號(hào)的檢索，對(duì)各類水質(zhì)信息進(jìn)行查詢，查詢結(jié)果以表格、圖形的方式進(jìn)行顯示。
查詢站網(wǎng)布設(shè)狀況
查詢監(jiān)測(cè)斷面相關(guān)信息，在地圖窗口點(diǎn)擊測(cè)站空間點(diǎn)位置，即可以查詢到測(cè)站代碼、名稱、布設(shè)位置、設(shè)置時(shí)間、斷面照片等。
查詢測(cè)站位置
通過選定測(cè)站名稱或測(cè)站編碼，在地圖上查詢站點(diǎn)位置，將查詢的測(cè)站顯示在地圖區(qū)域的中心位置。
查詢分析區(qū)域環(huán)境質(zhì)量狀況
利用水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果和經(jīng)過評(píng)價(jià)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，綜合分析區(qū)域內(nèi)水環(huán)境在空間分布規(guī)律及隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，并以各種表格、圖形方式直觀可視化地反映出來。通過選定測(cè)站、選定時(shí)間范圍、選定水質(zhì)指標(biāo)，系統(tǒng)將該處所有測(cè)次監(jiān)測(cè)紀(jì)錄的水質(zhì)指標(biāo)濃度值和對(duì)應(yīng)的水質(zhì)評(píng)價(jià)類別，按時(shí)間順序，以表格和圖形的方式顯示查詢結(jié)果，從而了解某監(jiān)測(cè)斷面上某個(gè)水質(zhì)指標(biāo)濃度和水質(zhì)類別在時(shí)間上的變化趨勢(shì)。
專題圖制作
污染物濃度分布專題地圖
通過設(shè)定時(shí)間、選定水質(zhì)指標(biāo)，制作柱狀專題地圖，從而反映在同一時(shí)間某污染物在空間的分布態(tài)勢(shì)。按照時(shí)間類別，包括逐測(cè)次和年平均兩種方式，前者可以反映在特定時(shí)間上的污染物濃度空間分布態(tài)勢(shì)，后者可以反映年平均的污染物濃度空間分布態(tài)勢(shì)。
污染物評(píng)價(jià)類別分布專題地圖
通過設(shè)定時(shí)間、選定水質(zhì)指標(biāo)，制作柱狀專題地圖，從而反映在同一時(shí)間某污染物評(píng)價(jià)類別或者綜合評(píng)價(jià)類別在空間的分布態(tài)勢(shì)，在專題地圖上可以進(jìn)一步查詢具體監(jiān)測(cè)斷面上的污染物評(píng)價(jià)類別。按照時(shí)間類別，包括逐測(cè)次和年平均兩種方式，前者可以反映在特定時(shí)間上的污染物類別空間分布態(tài)勢(shì)，后者可以反映年平均的污染物類別空間分布態(tài)勢(shì)。
污染物評(píng)價(jià)類別時(shí)間變化趨勢(shì)專題地圖
通過選定時(shí)間范圍、選定水質(zhì)指標(biāo)，系統(tǒng)將該時(shí)間范圍內(nèi)、該水質(zhì)指標(biāo)或者綜合評(píng)價(jià)各類別測(cè)次占總測(cè)次的百分比，制作成餅圖專題地圖。按照時(shí)間類別，包括逐測(cè)次和年平均兩種方式，前者可以反映在特定時(shí)間上的污染物類別占有比例，后者可以反映年平均的污染物類別占有比例。
污染物評(píng)價(jià)類別色彩渲染專題地圖
通過設(shè)定時(shí)間、水質(zhì)指標(biāo)或者綜合類別，將區(qū)<
