一、項目背景
在信息化浪潮中，國家提出要把推進國民經(jīng)濟和社會信息化放在優(yōu)先位置，在全社會廣泛應(yīng)用信息技術(shù)，提高計算機和網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用程度，加強信息資源的開發(fā)和利用。政府行政管理、社會公共服務(wù)、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營要運用數(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，必須大力推進水環(huán)境管理信息化的進程。把信息化作為一項戰(zhàn)略性任務(wù), 提高信息采集、傳輸、處理的時效性和自動化水平，為實現(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)濟社會發(fā)展創(chuàng)造條件。
利用現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)環(huán)境信息的公開，體現(xiàn)了社會發(fā)展的進步。發(fā)達國家環(huán)境管理經(jīng)歷了行政手段、經(jīng)濟手段、公眾參與三個發(fā)展時期，當前，促進公眾了解周邊環(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)使公眾及時準確了解水環(huán)境狀況，成為水環(huán)境管理發(fā)展的新趨勢。
二、發(fā)展趨勢
地理信息是一種重要的分布式信息資源，它既具有社會效益，也具有市場價值，是解決人口、資源、環(huán)境和災(zāi)害等重大社會可持續(xù)發(fā)展面臨的問題，以及促進社會經(jīng)濟持續(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)該及時引入先進的計算機體系結(jié)構(gòu)。與Internet技術(shù)發(fā)展趨勢相一致，現(xiàn)代計算機信息系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)正逐步從客戶機/服務(wù)器(Client/Server)結(jié)構(gòu)向瀏覽器/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。
Browser/Server結(jié)構(gòu)的優(yōu)點可以歸納為以下幾點：
·無需不斷升級客戶端的硬件設(shè)備，由于客戶端軟件的更新，不斷地提高了對計算機性能的要求。采用Browser/Server模式，系統(tǒng)主要運行在服務(wù)器端，客戶端不需要購買或升級硬件，在相當程度上拓展了計算機的生命周期；
·簡化了客戶端的安裝、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)的費用，Browser/Server模式允許在不依賴客戶端系統(tǒng)平臺的情況下，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)送請求，中端業(yè)務(wù)邏輯系統(tǒng)將請求的信息返回到客戶端顯示；
·大大減少系統(tǒng)維護的工作量，由于客戶端不再擔(dān)負數(shù)據(jù)訪問和復(fù)雜數(shù)據(jù)計算等任務(wù)，只負責(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)器的強大作用，這樣一方面大大降低了對客戶端的要求，另一方面也把技術(shù)人員從繁重的維護升級工作中解脫出來，使維護人員不再為維護工作奔波于各個客戶機之間，每一次的軟件升級只需要更新服務(wù)器端程序即可。
三、系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)實際運行時可以在此基本框架的基礎(chǔ)上進行擴展和變化。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，可以采用存儲局域網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)附屬存儲設(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)在第一個層次上分為信息維護、水質(zhì)評價、基本GIS功能、信息查詢和專題地圖五個部分，根據(jù)各個部分的實際目標，可以進一部劃分，從而形成第二個層次上的結(jié)構(gòu)。其中，信息維護是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，水質(zhì)評價是對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的進一步處理，信息查詢和專題地圖是對這些數(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)，存儲基本信息數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括測站信息表、斷面數(shù)據(jù)表、地面水水質(zhì)成果表、地面水環(huán)境質(zhì)量標準表。在地面水水質(zhì)成果表中包括以下監(jiān)測項目：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、六價鉻、銅、鎘、大腸桿菌；
·結(jié)果數(shù)據(jù)，存儲對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計算、評價結(jié)果，包括地面水水質(zhì)年平均值表、地面水水質(zhì)評價成果表、地面水年平均水質(zhì)評價成果表；
·系統(tǒng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)用戶信息表用于存儲系統(tǒng)用戶信息。
圖3 系統(tǒng)主界面圖
四、功能模塊
系統(tǒng)各個功能模塊的簡要描述如下：
信息維護
在信息維護子系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對各類信息的錄入、修改、刪除等功能。并且，在系統(tǒng)用戶對數(shù)據(jù)進行這些操作時，系統(tǒng)能夠辨別用戶對數(shù)據(jù)的操作權(quán)限，對未被授權(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。一般用戶只能對信息進行查詢,不能修改或刪除數(shù)據(jù); 數(shù)據(jù)庫管理員則可以對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行錄入、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用戶授權(quán)。系統(tǒng)根據(jù)登錄用戶的類別進行判斷，只有具有權(quán)限的用戶才可以進行信息維護的操作，維護的內(nèi)容包括測站信息、監(jiān)測斷面信息、水質(zhì)信息、水質(zhì)標準和系統(tǒng)用戶信息。維護的方式是在Web上對以上信息進行瀏覽、添加、編輯和刪除，并由具有相應(yīng)權(quán)限的用戶負責(zé)這些信息的維護工作。
水質(zhì)評價
水質(zhì)評價是水環(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)，污染時段、位置及發(fā)展趨勢。
本系統(tǒng)采用我國目前實際通用的評價方法，即根據(jù)水體用途，分別對照相應(yīng)的水質(zhì)標準，如地面水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-88)、地面水環(huán)境質(zhì)量標準(GHZB1-1999), 選擇評價參數(shù)，評價河段各水質(zhì)指標以及全指標能夠滿足何種類別的水用途，統(tǒng)計出超標污染物名稱及超標倍數(shù)，將評價結(jié)果存儲在地面水水質(zhì)評價結(jié)果表中，并且形成評價成果表。地面水水質(zhì)評價分為每測次水質(zhì)評價和年平均水質(zhì)評價。
基本的GIS功能
提供地圖的放大、縮小、漫游功能，對不同的地理信息如各種測站，提供分圖層分別顯示，實現(xiàn)地圖的打印預(yù)覽和打印。
地圖放大
對地圖上關(guān)心的位置進行隨意的放大瀏覽。 實現(xiàn)功能有兩種方式：一是在地圖窗口內(nèi)點擊，則以點擊點為放大后地圖的中心點，地圖放大一倍；二是在地圖窗口內(nèi)拖動畫出一矩形框，矩形框內(nèi)的地圖便放大為整個地圖的窗口。
地圖縮小
可以對地圖進行隨意的縮小瀏覽，在地圖窗口內(nèi)點擊，則以點擊點為縮小后地圖的中心點，地圖縮小一倍。
地圖漫游
對地圖進行漫游瀏覽，在地圖窗口內(nèi)拖動鼠標，窗口內(nèi)的地圖跟隨移動，使地圖上當前窗口范圍外的內(nèi)容進入屏幕視野范圍。
全圖顯示
顯示整個地圖，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
不同類型的地圖對象分布在各自的圖層上，可以對任意圖層進行顯示或隱藏。
保存圖形
對系統(tǒng)固有的及新生成的地理信息圖形按特定格式保存起來，使得當前地圖窗口內(nèi)的地圖存儲為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
通過點檢索、站位名稱、站位編號的檢索，對各類水質(zhì)信息進行查詢，查詢結(jié)果以表格、圖形的方式進行顯示。
查詢站網(wǎng)布設(shè)狀況
查詢監(jiān)測斷面相關(guān)信息，在地圖窗口點擊測站空間點位置，即可以查詢到測站代碼、名稱、布設(shè)位置、設(shè)置時間、斷面照片等。
查詢測站位置
通過選定測站名稱或測站編碼，在地圖上查詢站點位置，將查詢的測站顯示在地圖區(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)測成果和經(jīng)過評價的監(jiān)測數(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)律及隨時間變化的趨勢，并以各種表格、圖形方式直觀可視化地反映出來。通過選定測站、選定時間范圍、選定水質(zhì)指標，系統(tǒng)將該處所有測次監(jiān)測紀錄的水質(zhì)指標濃度值和對應(yīng)的水質(zhì)評價類別，按時間順序，以表格和圖形的方式顯示查詢結(jié)果，從而了解某監(jiān)測斷面上某個水質(zhì)指標濃度和水質(zhì)類別在時間上的變化趨勢。
專題圖制作
污染物濃度分布專題地圖
通過設(shè)定時間、選定水質(zhì)指標，制作柱狀專題地圖，從而反映在同一時間某污染物在空間的分布態(tài)勢。按照時間類別，包括逐測次和年平均兩種方式，前者可以反映在特定時間上的污染物濃度空間分布態(tài)勢，后者可以反映年平均的污染物濃度空間分布態(tài)勢。
污染物評價類別分布專題地圖
通過設(shè)定時間、選定水質(zhì)指標，制作柱狀專題地圖，從而反映在同一時間某污染物評價類別或者綜合評價類別在空間的分布態(tài)勢，在專題地圖上可以進一步查詢具體監(jiān)測斷面上的污染物評價類別。按照時間類別，包括逐測次和年平均兩種方式，前者可以反映在特定時間上的污染物類別空間分布態(tài)勢，后者可以反映年平均的污染物類別空間分布態(tài)勢。
污染物評價類別時間變化趨勢專題地圖
通過選定時間范圍、選定水質(zhì)指標，系統(tǒng)將該時間范圍內(nèi)、該水質(zhì)指標或者綜合評價各類別測次占總測次的百分比，制作成餅圖專題地圖。按照時間類別，包括逐測次和年平均兩種方式，前者可以反映在特定時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。
污染物評價類別色彩渲染專題地圖
通過設(shè)定時間、水質(zhì)指標或者綜合類別，將區(qū)<
