环保综合管理信息系统解决方案

  本文关键词：环境信息系统，由笔耕文化传播整理发布。

一、概述

计算机技术应用于管理领域近40年来，已发生了翻天覆地的变化，从电算化到办公自动化、信息管理系统，再到支持决策系统，3S（GIS、RS、GPS）技术的日趋成熟更给了计算机在决策支持和信息管理方面广阔的发展空间。使用计算机技术来管理环保信息，提高效率，提高决策科学程度是管理上台阶的必然过程。
随着总量控制、达标排放、排污收费、排污许可证等一系列规章制度的建立，在总量控制的大前提下，环境管理利用手工进行的弊端日趋明显，利用手工计算来进行海量数据处理与计算的工作量将十分巨大、缓慢甚至是不可能的。传统的环境监测、环境管理方法已远不能满足日益增长的社会与经济发展的要求，所以说环境问题已经成为阻碍经济发展的瓶颈。如何高效、快捷、高水平的进行环境管理成为环境管理部门迫在眉睫的问题。

二、环保行业当前存在问题分析

环保系统信息化管理工作已经开展多年，据了解，由于各项工作的管理部门不同，各部门基本上都根据本部或某一特定业务编制了相应的软件，例如：排污收费、污染源申报登记等，在这些软件中有的已初步应用了数据库技术、地理信息系统、遥感技术、多媒体技术。但是由于各相应软件的工作平台、开发工具、后台数据库的不尽相同，使得各软件系统彼此之间的通用性，数据共享性很差，或者根本无法交流；大量的环境数据只停留在查询检索和统计功能上，并未转化为环保工作人员和管理人员所需要的具有分析和决策帮助功能的数据。同时环境监测仍以常规监测为主要手段，对环境污染尚不能进行大面积、全天候、全天时的连续动态监测；也很难对国家急需的大气环境污染、水域流域污染、生态环境破坏、生物多样性状况、重大环境事故、全球环境变化等信息进行科学的分析、处理和评价。因此，总体上说来我国环保系统信息化技术水平还处于分散、起步阶段。
为确保环境保护;总量控制;目标的实现，以及促进城市生态可持续发展，国家鼓励经济发展较好的大中城市率先建立环保信息化系统，实现环保业务的办公自动化与辅助决策，探索具有中国特色的城市环境监测、环境规划与管理的新方法。
广州城市信息研究所有限公司本着以高科技服务于中国政府和人民的宗旨，于1999年率先进行了基于3S技术的数字环保综合管理信息系统的研究开发工作，并已经将部分成果运用在"广州市荔湾区基于GIS的环保综合信息管理系统"的项目建设中。

三、城信所的解决方案

3.1 数字环保综合管理信息系统的重点和基础是OA（办公自动化）和MIS（管理信息系统）系统的建设

为圆满完成项目中所要求的OA和MIS系统的任务，我们采用了公司自主研发的基于国际工作流管理联盟(WFMC)规范的工作流管理平台WFBuilder。该平台可以无缝地集成到流程性业务管理(如OA、MIS、电子商务、CIMS)应用系统中，提供业务定义、业务流转、人物自动分配等功能，降低应用程序开发难度和风险，提高程序的灵活性和适应能力。
图1是我们公司开发的可视化工作流界面，图形方式管理流程就是提供可视化的设计界面，让用户在直观的界面下设计某个或某类业务的流程，对于更新流程原则上采用保留原有流程，用新流程代替旧流程，主要是防止因流程的突然改变而使得数据发生错乱，查阅流程是用图形的方式告诉查阅人员当前业务处理到了什么程度。

3.1.1 OA（办公自动化）

OA是一个通用部分，任何一个单位的办公自动化都需要OA部分来处理日常的办公事务，且OA部分的要求各单位基本都是一样的，我们根据我们的经验结合环保用户的要求，对OA部分进行了归纳和总结，将OA部分划分为图2的七个方面，其中资源管理包括了：车辆调度管理、办公用品管理、图书管理等。

3.1.2 MIS（管理信息系统）

MIS系统主要用来处理环保局及其下属业务单位或部门的日常业务，她主要包括图3的16个方面的软件，其中大部分软件将实现GIS（地理信息系统）与MIS的无缝集成。界面中有权限的用户可以自由编辑修改案件所对应的图形空间信息，而且不要求用户有多少图形制作知识，系统所提供的功能菜单能完成用户所希望的绝大多数操作；很多MIS中的功能可以在GIS的图形操作中实现，并且对GIS图形操作的结果会自动反映到相关联的MIS系统中，把MIS建立在GIS的基础之上，实现GIS与MIS的无缝集成。在大家所看到的右边的表单中，用户可以直接增加或删除与图形相关联的属性值。

3.2 数字环保综合管理信息系统实施的难点是：如何实现MIS与GIS的无缝集成？

整个系统实施的难点在于如何使以OA和MIS为主构建的管理信息系统真正基于GIS平台？即如何实现MIS与GIS的无缝集成？国内近期虽然有一些关于多源空间数据无缝集成研究的报道，但是目前为止，关于如何实现MIS与GIS的无缝集成;还未见有国内文献公开报道。我公司在3S（GIS、RS、GPS）领域具有国内领先水平，尤其在GIS领域拥有多名高级研发人才，并拥有自主知识产权的广州市基础地理数据。
我们认为MIS与GIS的无缝集成;其表现形式应为：
I. 双向模块调用；既能由MIS的FORM（表单）等模块调用GIS的GRAPHICS（图形/图像）等模块，也能由GIS的GRAPHICS等模块调用MIS的FORM等模块；
II. 双向信息传递；既可以由MIS的FORM等模块向GIS的GRAPHICS等模块传递信息，也可以由GIS的GRAPHICS等模块向MIS的FORM等模块传递信息。
也就是说，用户在同一界面上既看到数据，也可看到表示数据及相互关系的图形/图像，而且图形/图像可以随表单中的数据的变化而变化，表单中的数据又可以反应GIS图形/图像中的鼠标事件。

3.3 基于3S技术的数字环保综合管理信息系统

3S是地理信息系统（GIS）、遥感（RS）和全球定位系统（GPS）的合称，它们是人类现代科学技术的重要成就之一，是人类为获取、处理、分析其生存环境信息逐步发展起来的先进的技术手段。它们是现代环境信息系统建立和高效运行的必不可少的基础工具。

3.3.1 GIS（地理信息系统）

60年代以来，大量的空间数据与落后的处理和应用手段之间的矛盾日益突出地表现出来。计算机技术的发展使一种新型的，高效的处理手段成为可能，地理信息系统（GIS）应运而生。它是空间技术与计算机技术发展的必然产物，自产生以来便与资源与环境问题密不可分，因此又被称为"资源与环境信息系统"。
基于GIS的环境信息系统能够使环境管理在办公自动化方面产生质的飞跃，它通过分析信息的空间分布，监测信息的时序变化，比较不同的空间数据集，实现对空间信息及其它各类信息的标准化管理与信息交换，使大量抽象、枯燥的数据变得生动、直观和易于理解，并根据应用目的进行各种形式的专题表图输出。
GIS在数字环保综合管理信息系统的具体功能主要有图8的9点。

3.3.2 RS（遥感）

遥感技术从本世纪以来开始得到广泛应用，50年代以来，更是得到突飞猛进的发展。从最初区域视野的航空遥感发展到全球视野的航天遥感，从单一的可见光摄影手段发展到多波段摄影、多波段扫描仪、光谱仪、雷达及辐射计，信息获取的手段、精度与速度都得到了极大提高。成为区域与全球研究的有力手段。

RS可以实时、快速地提供大面积地物及其周边环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性和定量综合性的数据。RS信息是GIS十分重要的数据源，它有助于GIS数据库的及时更新，确保现实性，特别在环境动态监测方面具有其它类型数据所无法代替的优越性。我公司现有的广州市目前最新、最详细的矢量电子地图及其数据的全面更新就是通过每三年进行一次航空摄影遥感的方法进行，并独家拥有俄罗斯高精度卫星影像数据。因此，我公司在遥感图像的获取及其数据加工方面拥有得天独厚的优势。

3.3.3 GPS（全球定位系统）

GPS（全球定位系统）是美国在24颗卫星导航系统的基础上发展起来的最新一代卫星定位系统。它由三部分组成，即空间部分、地面监测部分和用户部分。
GPS能够实现遥感数据的实时定位，能够对遥感信息和实时动态监测数据进行地学编码，并可直接进入GIS进行处理。此举大大提高了遥感和监测数据的精度，减轻了数据处理的难度。GPS的快速定位为RS数据快速进入GIS系统提供了可能，保证了RS数据及地面同步监测数据获取的动态匹配。同时，GPS可为GIS及时采集、更新或修正空间定位数据，为GIS从静态管理扩展到动态实时监测提供了有力的技术支持。我公司已投入大量资金建立了GPS差分台和GPS应用实验系统。

3.3.4 3S（GIS、RS、GPS）集成一体化技术

RS与GPS为GIS提供高质量的空间数据，而GIS则是综合处理这些数据的平台，并且反过来提升RS与GPS的信息获取能力，它们是一个有机的整体。3S的集成有助于弥补各自的不足，以地理信息系统和遥感图象处理系统为核心，再与全球定位系统、环境数据实时采集系统、环境数据分析系统集成，能进行实时或准实时的环境遥感调查、监测和分析。
将GIS、GPS和RS技术配合使用，借助模型的建立能很好地用于模拟污染物质在环境中的运行结果。基于3S技术的模型能帮助人们了解不同参数间的相互作用，并能提供对环境污染管理有意义的客观评价。

3.4 基于3S技术的动态环境监测系统

环境动态监测和3S（GIS、GPS、RS）技术密不可分。
装载了差分GPS定位仪的环境监测车，利用差分GPS的准确定位，能将车辆在移动中或在污染源现场采集的数据及时准确的反应到GIS电子地图相应位置上；而每一个固定监测采样点的空间坐标值也能通过差分GPS精确导入GIS中，并将不断变化的监测值和其在电子地图的相应坐标值进行关联后存储在数据库的对应位置中，这些数据可以为使用者随时调用进行动态分析或环境专题图的输出等。
遥感（RS）对大范围的环境动态实时监测有着得天独厚的优势。人们可以根据被监测污染物质或与其直接相关物质的最大吸收波长，来进行大范围的污染物定性、定量分析。遥感测得的数据，结合GPS精确地对分析对象进行实时定位，再经过相应地学编码结合环境数据实时采集系统、环境数据分析系统进入GIS直接处理，实现实时动态连续监测；从而使得对环境污染的监测得以大面积、全天候、全天时地进行。
基于3S技术的环境动态监测系统能对大气环境污染、水域流域污染、生态环境破坏、生物多样性状况、重大环境事故、全球环境变化等信息进行准确、及时、科学的分析、处理和评价，从而能够实现真正意义上的环保管理实时办公自动化与实时辅助决策。

3.5 以信息化为锲机建立、健全与总量控制政策相配套的富余排污量交易制度

目前，我国环境保护制度中最重要的环境经济手段是排污收费和资源税制度，其本质是实现环境资源的有偿使用。排污收费制度具有一定的激励作用，对环境资源的过度使用能够起到一定的制约作用。但是，收费制度不能从根本上解决环境污染、生态破坏和资源过度使用问题。
随着实时监测技术、网络技术、管理信息系统技术的不断进步，总量控制的技术和管理问题将逐步得到解决，排放标准和排放总量双达标即将成为或已经在少数城市开始着手实施的环境管理制度，可以预见环保管理信息系统的建立和"一控双达标"的实施将有力的促进我国经济、社会、环境协调发展。然而，污染物排放总量控制仍然存在一定的局限性。它可以保护环境，避免环境状况的进一步恶化，但在改善已有的环境质量方面缺少市场动因。
环保管理信息系统的建成与进一步发展为富余排污量交易制度的实施提供了科学的衡量、界定标准。而在理论上说来，建立污染物排放总量控制前提下的富余排污量交易制度是基于产权理论强调产权清晰的重要性，并将其作为提高资源配置效率，减少交易成本的重要手段。它的成功之处在于，通过环境容量将产权概念模糊的环境公共物品的使用权在使用者之间进行了分配，使环境资源的产权关系变得相对清晰。使用者对环境容量的使用限制在排污许可证所规定的范围，并将其以法律的形式明确下来。这样，环境资源使用中的"产权拥挤"问题就得到了解决，使环境资源得到了有效的配置。

3.6 WEB（网络、网站部分）

主要分为公众信息服务、网上办公、客户服务、公众留言系统4个方面。

3.7 推荐系统运行平台

Windows2000 Server 6 Oracle 8i
Windows98/Me 7 ESRI MAPOBJECT2.1
MS Windows2000 Professional 8 ESRI ArcGIS Ver 8.1
Office 97/2000/XP 9 ESRI ArcSDE 8.1
MS Exchange 2000

四、建设目标

数字环保综合管理信息系统是将先进的计算机技术与环保局业务流程相结合，以国内外最新发展的3S技术为依托，以日常业务案件经办流程为引导，以监测采集的数据为主要信息来源，以环境信息数据库为核心，结合社会经济信息数据库所建立的并具有一定图形处理功能的OA、MIS、3S一体化环境综合信息系统。

通过3S技术、环境监测技术与管理信息系统技术的无缝集成，可以实现水、气、固、噪声等环境要素的高效、高精度、宏观与微观相结合的在线监测；实现多维、多源环境信息的数据库共享管理与模型分析；以及实现环境保护业务的办公自动化与辅助决策。
系统建成后将具有以下基本功能：
1.建立通用办公自动化系统；包括公文管理、档案管理等内容。
2. 建立局机关各业务管理部门信息管理系统；包括建设项目环保审批管理、排污费征缴管理、排污申报登记管理、环保投诉管理、监测数据处理、监测用仪器药品管理、企业变更环保审核登记管理等内容。
3.建立环保GIS子系统；将实现空间信息的查询，如污染源、排污口、监测站的空间分布信息；环境信息数据统计，专题图的制作；环境模型分析、环境功能区规划、环境风险因素的查询与统计、环境敏感点确定等功能。
4.空间数据整理与建库；完成相应的基础数据处理、工程项目技术资料的整理和空间数据建库等工作。
5.原有系统的保留、移植和改造。视客户要求将原有希望保留的系统移植到新的系统环境中，同时视客户需要新系统提供可向原有系统中导入所需数据的功能。

五、结语和展望

治理、保护和改善环境，是实施城市生态可持续发展战略的重要内容。目前国际上对环境的保护与治理，已从传统的末端治理转向对污染和破坏的预防，强调节约资源、节约能源、清洁生产、保护环境、加强政府科学宏观调控与引导。我国在污染治理方面已开始由单纯强调保护环境为目标的点源治理为主的方法，转向以改善和提高环境质量为目标的区域综合治理方法；将表面治理转向治本，将单一的污染物排放浓度控制政策，向以总量控制为基础的"一控双达标"政策转变。
在这一新形式下，将传统手段与现代信息技术相结合，综合应用3S（RS、GIS和GPS）及由此形成的Geomatics（地球空间信息学）技术等高新技术，已被国内外的实践证明在城市环境监测、环境管理和环境模拟中有较好的应用，能有效提高政府的科学决策和宏观调控水平。应用"3S"一体化集成技术，建立数字环保信息系统是城市环境保护与管理的重要内容，具有重要的实际意义、广泛的应用领域和美好的前景。
目前，由于各方面条件限制，，大多数环保局首先建立的将是以OA和MIS为主，基于GIS的环保管理信息系统，它可以适应当前形式下政府对城市环保工作所提出的新要求；可以极大的提高办公和管理效率；可以使环保主管单位及时掌握环保客户的环保数据信息及发展动态，促进和方便双方的交流；可以使环保日常工作管理标准化，制度化，提高依法行政、依法办事的水平与力度；同时也可以有效提高办事的公开性和透明度，加强环保的宣传和教育，提高全民的环保意识，从而更好的推进环保管理。
将来，由于我们所开发的数字环保综合管理信息系统是在GIS基础上开发的GIS、MIS、OA一体化信息系统，随着在线监测硬件的到位和监测网络的完善，在线监测功能模块可以通过预留的GIS程序接口融合到整个信息系统中，从而为进一步实现环境污染物动态模型分析、环境质量动态预测、DSS（辅助决策）打下良好的基础；而且，随着各方面条件的改善，以及我们产品研发的深入，在不久的将来我们将会和广州市环保局一起探索出一条成功运用"3S"集成技术于城市环境监测、管理、模拟和决策的经验；届时，RS、GPS和环境模型将可以借鉴我们成功的经验融入到象荔湾区环保局这样的区一级的信息系统中，从而使得基于"3S"集成技术的全方位数字环保系统在中国城市环境治理与管理和生态可持续发展方面发挥更加重要的作用。

  本文关键词：环境信息系统，由笔耕文化传播整理发布。