生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)——以寧波市為例

朱 堅(jiān),高占國,翁燕波,諸云強(qiáng)

(1.寧波市環(huán)境監(jiān)測中心,浙江寧波315012;2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京100101)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)
——以寧波市為例

朱 堅(jiān)1,高占國1,翁燕波1,諸云強(qiáng)2

(1.寧波市環(huán)境監(jiān)測中心,浙江寧波315012;2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京100101)

建成“一網(wǎng)—二庫—二系統(tǒng)”的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務(wù)平臺(tái),為寧波市環(huán)境監(jiān)測部門、政府管理部門、科研機(jī)構(gòu)、社會(huì)公眾等提供數(shù)據(jù)支持服務(wù)。介紹了該平臺(tái)的總體架構(gòu)、應(yīng)用模式,以及實(shí)現(xiàn)、部署與應(yīng)用。

生態(tài)環(huán)境;數(shù)據(jù)共享;服務(wù)平臺(tái);寧波市

為了充分利用科技資源,推動(dòng)科技創(chuàng)新,2002年以來我國政府部門開展了科技基礎(chǔ)創(chuàng)新平臺(tái)的研究與應(yīng)用工作,而科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程是其中的核心組成部分。科學(xué)數(shù)據(jù)是具有潛在價(jià)值并能通過擴(kuò)大應(yīng)用而增值的巨大社會(huì)財(cái)富,是科技創(chuàng)新資源和知識(shí)資源,是屬于國家所有的一種戰(zhàn)略資源[1～4]。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)獲取存在著成本高、周期長、不可重復(fù)等特點(diǎn),其共享能夠促進(jìn)環(huán)境問題的發(fā)現(xiàn)與解決,促進(jìn)環(huán)境科技產(chǎn)業(yè)的增長,其信息的挖掘與研究應(yīng)用對(duì)于區(qū)域環(huán)境的管理與規(guī)劃等政府決策有著重要的作用。

寧波市既是沿海城市,也是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的工業(yè)、港口城市,人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響劇烈,但生態(tài)環(huán)境的數(shù)據(jù)零散奇缺,生態(tài)環(huán)境的數(shù)據(jù)資源、儀器設(shè)備、專業(yè)人才等需要挖掘更大效用,為生態(tài)環(huán)境科研和區(qū)域發(fā)展提供支持。為了解決寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享難題,通過建設(shè)一網(wǎng)(生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò))、二庫(生態(tài)環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)庫)、二系統(tǒng)(生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)),按照用戶層、應(yīng)用層、系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)庫層、基礎(chǔ)設(shè)施層五個(gè)層次,構(gòu)建了寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)。

1 平臺(tái)的總體架構(gòu)與組成

1.1 平臺(tái)總體架構(gòu)

寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測公共服務(wù)平臺(tái)根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求分析,結(jié)合寧波實(shí)際,優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),平臺(tái)共享共建,挖掘信息知識(shí),建設(shè)制度規(guī)范,培養(yǎng)人才隊(duì)伍的建設(shè)思路,其中的數(shù)據(jù)共享主要考慮發(fā)展需求、數(shù)據(jù)資源、組織管理、共享規(guī)則、共享技術(shù)的五個(gè)數(shù)據(jù)共享管理的主控因素分析[1,2],通過生態(tài)環(huán)境政府法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和專業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)的支撐,通過“一網(wǎng)—二庫—二系統(tǒng)”,為寧波市環(huán)境監(jiān)測中心、寧波市環(huán)境保護(hù)局及上級(jí)主管部門、科研機(jī)構(gòu)、社會(huì)公眾等提供不同層次的生態(tài)環(huán)境“數(shù)據(jù)—信息—知識(shí)”服務(wù)(圖1)。

1.2 平臺(tái)系統(tǒng)的組成

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)是整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ),為生態(tài)環(huán)境管理與分析決策提供數(shù)據(jù)資源的保障,它包括寧波市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和科研過程中的野外站位、儀器設(shè)備設(shè)施及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源。二庫分別是存儲(chǔ)綜合分析數(shù)據(jù)和共享數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分類存儲(chǔ)和分級(jí)共享。二系統(tǒng)是整個(gè)平臺(tái)的樞紐,依托于兩個(gè)數(shù)據(jù)庫。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)供寧波市生態(tài)環(huán)境管理部門的決策者、管理員、技術(shù)人員使用,為其提供生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)管理、現(xiàn)狀分析與情景預(yù)測的工作平臺(tái);數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)供所有的網(wǎng)絡(luò)用戶使用,實(shí)現(xiàn)寧波市行業(yè)部門的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、科研部門的分散生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的整合與共享,為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估與輔助決策提供支持支撐?！耙痪W(wǎng)—二庫—二系統(tǒng)”在整個(gè)建設(shè)和運(yùn)行服務(wù)過程中都需要在國家頒布的所有環(huán)境類的法律、浙江省以及寧波市出臺(tái)的相關(guān)條例,技術(shù)類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、生態(tài)環(huán)境政策法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及人才隊(duì)伍的支撐下完成。

從橫向上看整個(gè)平臺(tái)分為內(nèi)外網(wǎng)兩大部分。內(nèi)網(wǎng)部署生態(tài)環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫,存儲(chǔ)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、分析處理、模擬計(jì)算的數(shù)據(jù)資源,用以支撐生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng),為寧波市環(huán)境監(jiān)測部門提供生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理、分析評(píng)價(jià)與情景預(yù)測的功能,促進(jìn)寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測部門日常管理工作的科學(xué)性和規(guī)范性,提高生態(tài)環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)能力。外網(wǎng)部署的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)庫,主要存放生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)產(chǎn)品,引進(jìn)的遙感影像等空間數(shù)據(jù),以及通過“共建、共享”的方式整合其他部門、科研機(jī)構(gòu)、高等院校以及科學(xué)家個(gè)人手中的研究與監(jiān)測數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)共享系統(tǒng),為用戶提供這些數(shù)據(jù)資源的共享和數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng),為相關(guān)的政府部門、科研機(jī)構(gòu)和社會(huì)公眾提供數(shù)據(jù)共享和信息共享的能力,提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)測部門政務(wù)公開水平,促進(jìn)國家投資的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)資源的整合、流動(dòng)、高效利用與增值。

2 平臺(tái)的應(yīng)用模式

如圖2所示,平臺(tái)在國家和浙江省相關(guān)的政策法規(guī)以及寧波市的實(shí)際需求的指導(dǎo)下,以現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境監(jiān)測理論為基礎(chǔ),研究制定兼具宏觀生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測和微觀環(huán)境因子監(jiān)測的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評(píng)估指標(biāo)體系。根據(jù)指標(biāo)體系,在現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站的基礎(chǔ)上,以空間抽樣理論為基礎(chǔ),對(duì)現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站點(diǎn)空間布局進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,建立能夠覆蓋整個(gè)寧波市不同生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),并改善和提高各種儀器設(shè)備。

基于寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),開展各種生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的日常監(jiān)測、應(yīng)急監(jiān)測、調(diào)查統(tǒng)計(jì)等,獲取能夠表征寧波市生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的各類數(shù)據(jù)資源。對(duì)各類生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)資源的特征進(jìn)行分析,開展生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)和綜合數(shù)據(jù)庫的研制。在局域網(wǎng)上搭建數(shù)據(jù)庫,同時(shí)在各個(gè)應(yīng)用客戶端部署該應(yīng)用系統(tǒng)。

利用生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng),將各類生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)等導(dǎo)入到生態(tài)環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫中,同時(shí)對(duì)綜合數(shù)據(jù)庫接收的共享數(shù)據(jù)庫的各類生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和研究的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加瀏覽、編輯管理、查詢分析和制圖輸出,同時(shí)開展生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀評(píng)估和影響因子分析、情景預(yù)測預(yù)警等應(yīng)用。為寧波市生態(tài)環(huán)境科學(xué)管理與應(yīng)急決策提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)。

在開展寧波市生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)建設(shè)之前,研究制定各類管理?xiàng)l例與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,明確數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、管理者、使用者的責(zé)、權(quán)、利。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要包括:寧波市科技項(xiàng)目數(shù)據(jù)匯交條例、數(shù)據(jù)共享與發(fā)布條例以及數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與管理?xiàng)l例、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等。

在上述管理?xiàng)l例和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的支撐下,研制寧波市生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。在寧波市環(huán)境監(jiān)測中心因特網(wǎng)上部署該系統(tǒng),整合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存儲(chǔ)的監(jiān)測數(shù)據(jù),按照“共建、共享”的理念,在政府科技部門的組織下,整合其他相關(guān)政府部門、科研院所和科學(xué)家個(gè)人等的數(shù)據(jù),逐步推進(jìn)寧波市生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的共享,并分級(jí)對(duì)外進(jìn)行共享,促進(jìn)國家投資的數(shù)據(jù)資源的流動(dòng)與增值。

3 平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)、部署與應(yīng)用

寧波市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測公共服務(wù)平臺(tái)部署分為基于B/S結(jié)構(gòu)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)和基于C/S結(jié)構(gòu)的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)兩部分[5]。

3.1 平臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu),基于J2EE環(huán)境,采用Java、JSP、JavaBean、Serv2 let、JavaScript等語言開發(fā),后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用Ora2 cle9i[6]。WEB GIS采用Arc IMS 4.0實(shí)現(xiàn)。生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu),基于.NET環(huán)境下,采用C#語言進(jìn)行開發(fā),GIS功能采用Ar2 cEngine9.1組件進(jìn)行開發(fā),后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用Ora2 cle9i,空間數(shù)據(jù)引擎采用ArcSDE for Oracle9i。系統(tǒng)界面采用傳統(tǒng)的Windows風(fēng)格,下拉菜單和工具條的方式,提供右鍵快捷菜單等。

3.2 平臺(tái)系統(tǒng)的部署

據(jù)庫引擎,ArcGIS 9.1 GIS管理軟件?？蛻舳瞬渴鹪诿總€(gè)使用該軟件的用戶機(jī)器上,通過局域網(wǎng)統(tǒng)一訪問寧波市生態(tài)環(huán)境時(shí)空數(shù)據(jù)庫,部署的軟件包括:Windows 2000或Windows 2003操作系統(tǒng),.Net Framwork1.1的.net框架,ArcEngine9.1運(yùn)行時(shí),寧波市生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。

生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu),提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)功能,促進(jìn)數(shù)據(jù)由生產(chǎn)者向使用者的流動(dòng)。系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng):前臺(tái)數(shù)據(jù)共享服務(wù)子系統(tǒng)和后臺(tái)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。前臺(tái)數(shù)據(jù)共享服務(wù)子系統(tǒng)面向?qū)幉ㄊ猩鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測部門以及其他的相關(guān)部門、社會(huì)公眾,提供用戶注冊登錄、目錄導(dǎo)航、數(shù)據(jù)匯交、數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)在線瀏覽、下載等功能;后臺(tái)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)面向系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理員,為他們提供站點(diǎn)信息管理、用戶管理、元數(shù)據(jù)審查發(fā)布、數(shù)據(jù)訪問權(quán)限管理和信息發(fā)布等功能。前臺(tái)數(shù)據(jù)共享服務(wù)子系統(tǒng)部署在Internet網(wǎng)上,供網(wǎng)絡(luò)用戶使用;后臺(tái)管理子系統(tǒng)部署在Intranet網(wǎng)上,供管理員使用。共享服務(wù)系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)如圖4所示。

生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)基于C/S結(jié)構(gòu),面向生態(tài)環(huán)境管理與決策部門,為他們提供生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及空間數(shù)據(jù)的入庫、管理,空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢,監(jiān)測及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化,單一生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià),綜合生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)和生態(tài)環(huán)境分析,評(píng)價(jià)分析結(jié)果輸出等功能,為環(huán)境保護(hù)部門決策提供技術(shù)支撐平臺(tái)。系統(tǒng)主要部署分兩部分:服務(wù)器端和客戶端,其部署結(jié)構(gòu)如圖3。

服務(wù)器端主要部署寧波市生態(tài)環(huán)境時(shí)空數(shù)據(jù)庫,部署的軟件包括:W IN 2000 Server或Windows 2003操作系統(tǒng),安裝Oracle9.2或以上版本數(shù)據(jù)庫Enterprise版數(shù)據(jù)庫,ESR IArcGIS SDE 9.1空間數(shù)

生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)服務(wù)器端部署的軟件包括:Oracle 9.0,JDK 1.6,WEB服務(wù)器Tomcat及應(yīng)用系統(tǒng)?？蛻舳说挠脩糁恍栌镁W(wǎng)頁瀏覽器即可瀏覽、注冊、搜索、下載與匯交共享數(shù)據(jù)。

3.3 平臺(tái)系統(tǒng)的應(yīng)用

生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)的應(yīng)用是圍繞數(shù)據(jù)的流動(dòng)展開的,包括從數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、管理、查詢、分析到基于這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)估、分析與預(yù)警。

生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)包括系統(tǒng)前臺(tái)和后臺(tái)。系統(tǒng)前臺(tái)主要針對(duì)用戶:數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)匯交、綜合新聞、環(huán)境公報(bào)環(huán)境監(jiān)測、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、生態(tài)知識(shí)、平臺(tái)介紹、關(guān)于本站。系統(tǒng)前臺(tái)主要包括數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)、新聞與公告通知、寧波市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果、空氣質(zhì)量報(bào)告等內(nèi)容的展示與鏈接。系統(tǒng)后臺(tái)針對(duì)對(duì)象是共享系統(tǒng)的管理者,主要包括對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)中心的管理、安全信息管理、數(shù)據(jù)用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)分類管理、數(shù)據(jù)服務(wù)管理、元數(shù)據(jù)的審查發(fā)布管理、數(shù)據(jù)新聞公報(bào)等信息的管理等功能。

4 結(jié)論

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)是面向政府決策和數(shù)據(jù)需求的機(jī)構(gòu)個(gè)人而服務(wù)的平臺(tái)系統(tǒng),以元數(shù)據(jù)為核心,全面整合集成寧波市基礎(chǔ)地理、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。構(gòu)建生態(tài)環(huán)境時(shí)空數(shù)據(jù)庫,可有效對(duì)寧波市生態(tài)環(huán)境時(shí)空數(shù)據(jù)庫進(jìn)行面向用戶的共享管理,為政府決策、科學(xué)研究、科普宣傳、民眾生活提供不同層次的數(shù)據(jù)支撐,促進(jìn)數(shù)據(jù)資源共享,避免生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資源建設(shè)重復(fù)投入,盤活國家長期投入的科技數(shù)據(jù)資源,增強(qiáng)寧波市科技創(chuàng)新能力。

致謝:感謝寧波市環(huán)境監(jiān)測中心其他同事對(duì)本研究的幫助和支持。

[1]黃鼎成.科學(xué)數(shù)據(jù)共享的理論基礎(chǔ)與共享機(jī)制[J].中國基礎(chǔ)科學(xué),2003,(2).

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Design of Eco-environment Monitoring Service Platform in Ningbo

ZHU Jian1,GAO Zhan-guo1,WENG Yan-bo1,ZHU Yun-qiang2
(1.Environmental Monitoring Center of Ningbo,Ningbo Zhejiang 315012 China)

The eco-environment monitoring service plat for m for Ningbo city is built to share the ecological data in Ningbo city and aimed for the government decision-making and scientific research of the institutes or individuals.W ith the support of eco-environment laws and standard regulations and the team of professionals,the platform with“one net-two database-two system”is constructed to provide data service for eco-environment monitoring adminis-tration and government and related institutes and the public.

ecological environment;data sharing;service platform;Ningbo

X83

A

1673-9655(2010)03-0095-04

2009-12-31

寧波市科技條件創(chuàng)新平臺(tái)(2006A310006),環(huán)保公益行業(yè)科研專項(xiàng)(200809147)。

朱堅(jiān)(1963-),男,浙江寧波人,主要從事生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評(píng)價(jià)、生態(tài)規(guī)劃等研究。