城市环境信息系统网络体系基础框架的开发与研究，本文主要内容关键词为：城市环境论文,信息系统论文,框架论文,体系论文,基础论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
城市环境信息系统网络体系基础框架（City Environment Information Network System Foundation Frame，简称CEINSF，下同）是利用现代高科技手段，及时连续的采集、集合、整理和处理城市空间环境中的各环境子系统信息资源，建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息空间平台，是数字城市化建设的一项核心任务。城市环境信息空间基础框架是国家提出“数字中国”数字城市地理空间的重要组成部分。
当前，我国环境空间数据生产，无论从总体上还是从质量、数量、内容、时空、形式、信息处理使用的时效性等诸多方面上都难以满足城市环境保护的应用要求，高质量的环境自动监测系统、预报系统、城市环境灾害监控空间基础数据和城市地理信息系统的建设与应用，一直是加快数字城市化建设的关键所在。本文就结合目前我国城市环境保护信息工作系统的实际，探讨建设城市环境信息空间的基础框架。
1 CEINSF建设的基础、目标、任务
1.1 基础
CEINSF的开发，应在其城市空间基础框架的现行环境监测信息系统网络和地理信息系统的基础上进行。地理信息系统（GIS）技术，以及围绕着这项技术研究开发和应用形成的一门交叉性学科，是管理和研究空间数据的技术系统，在计算机软硬件的支持下，完成数据的录用与管理，综合分析评价与模拟预测功能、空间数据查询分析功能、输出制图表件功能、专题信息系统功能将有效的为环境信息空间框架的建设造就良好的基础条件。
1.2 目标
联接环境自动监测系统、污染源在线监测系统、灾害监控系统、电子城市空气、地表水环境功能区图表系统，充分运用遥感、GPS、GIS和计算机网络等技术，制定相应的政策法规和标准体系，建设多尺度、多分辨率、多种类的城市空间数据体系，构成统一的城市环境信息空间基础平台，从而为城市政府、社区、企业、公众提供高质量的环境保护决策建议，满足城市环境保护管理以及经济协调发展的需要。
1.3 任务
我国环境保护“十五”期间将全面建设实施国家环境监测网络工程。为此，建立起与空气、酸雨、水质、生态、核安全与辐射、重点污染源、环境污染应急自动监测系统等基本单元信息网络有机联接效率高的城市环境信息空间数据平台；建立城市环境信息空间基础系统的质量保障与质量控制标准体系；建立相应政策法规和组织机构体系，统一量纲，逐步完成不同空间层次（国家重点城市、旅游城市、县（市）、集镇），不同环境要素（水、气、声、电磁波、放射性、核辐射），数据产品、图件、图像、技术服务的国家标准；引进与发展国际先进实用的环境自动监测系统，以及城市环境空间信息获取、综合处理、管理与应用服务技术体系，更新落后的环境信息软件系统，为城市环境信息空间基础框架建设提供技术保障。
2 CEINSF建设的主要内容
2.1 环境信息空间监测数据采集体系
2.1.1 空间监测数据采集体系基准建设
①城市环境监测系统基准建设。城市环境信息空间基础具有多维、多层面、多因子及连续等动态的特点，与其他城市空间数据平台基准不同之处是环境因子的多变性。目前，我国许多城市都建立了适合本地区环境因素要求的监测系统，在实施CEINSF开发中，应按照统筹兼顾、协调发展、资源共享的原则基准，完善监测网络的建设。
②空间信息基准建设。国家建立环境与灾害监测小卫星星座系统，地面接收预处理和应用系统；统一使用国家环境遥感信息通道，使环境遥感信息为城市环境保护规划、城市环境质量监控、城市建设服务；采用遥感信息解释技术，加强该层次空间信息量基准建设，形成我国生态环境质量状况动态监测能力。
③运行平台基准开发。建立以GPS为运行平台的城市环境信息空间数据连续运行综合服务系统，是实现及时掌握环境质量现状，有效控制污染，动态监控质量变化趋势和数据服务的基础。
2.1.2 环境信息空间框架数据开发
环境信息空间数据来源集中了来自于不同领域各环境因子（地形、生态、土地利用、人为建筑物、自然电磁场强、人为电磁场强）的各类型数据，为了使整体框架系统具有良好的可用性和维护性，数据必须在不同的层次上进行有机的组织，形成共享信息网络。其组织结构由数据浏览检索、元数据工具集、元数据、环境信息四个部分组成。
元数据层是对底层数据集的描述，对数据内容、质量、数量、采集方法和所有者等做出说明。访问者通过元数据可了解数据集概况并由此判断是否符合需要的数据。在进行环境信息空间基础框架建设中，通过共享网络信息组织结构，达到根据使用者应用需要和实际数据生产与提供的可能确定框架空间数据集。
系统基础框架的功能是：建立监测区域不同比例尺基础地理信息数据库，实现完整地对城市自然社会形态，流域基础多要素地理信息的查询、检索、界定、描述；实现流域相关环境信息要素（监测点位、监测断面、排污口、污染源等）的标注和准确定位；建立历年空气监测、酸雨、水质、生态监测数据库，实现原始数据和评价结果查询检索，环境质量的综合分析和空间分析图表的呈现；建立环境地质灾害、重点污染源、城镇排污口、重点电磁场强发射源、核辐射源数据库，实现空间查询检索分析评价，及相关环境地理、人文经济要素的综合空间分析；建立城区空气主要污染物、流域水质主要污染物的容量计算和浓度量值的预测预报，同时实现三维模拟，直观纵览环境要素和评价结论；建立数据共享平台，实现环保系统内监测、监理、科研、管理网络系统连接，与地理、遥感、城建、气象、水文等网络系统的数据交换。
框架数据应着重考虑生产周期性、连续性、质量和成本以及大多数用户的实际应用需求。目前多数城市空间数据形式主要是数字线划图（DLG）、数字正射影像数据（DOM）和数字高程模型数据（DEM），以框架DLG、DOM与各环境要素数据元叠加集成是保持线划图环境信息现实性的一种有效解决方案，在城市环境管理和服务中具有广阔的应用前景和显著的社会效益。
2.1.3 政策法律与标准机构体系
根据CEINSF运行的基本原理或规律是制定合适政策、法律的依据，制定符合我国国情的数据政策，从而使数据的获取与使用实现可持续运转，高质量快速地为经济建设服务。
标准化是空间信息共享和系统集成的重要前提，我国空间数据标准化一直难以满足实际应用和技术发展的需要，大量建成系统资源不能相互共享，互相集成，急需加强数据标准化工作的力度。重点应在数据模型、数据内容标准、数据收集标准、环境污染因子参照标准、数据质量、描述数据（Metadata）、数据处理、数据交换标准这几方面。
目前，发达国家正在制定空间数据互操作规范，并且推出了原型产品。我们应采纳和吸收国外的先进标准和技术，直接采用类似于共享空间数据模型和空间数据库管理系统的最新方法。这样，有利于建立国家空间数据操作规范与标准，并能大大提高国产软件的竞争能力和用户可信度。
自20世纪90年代起，国家在重点城市、重点流域逐步建立了环境空气、水质监测数据库，重点污染源数据库，以各部门应用为主要目标的专业属性数据库，全国性城市环境信息综合数据库已初具规模。但是，这些数据资源各专业之间信息性质、特点和规模差异很大，支持系统比较落后，大多不具备进行空间数据处理的能力，因此急需当地政府设立建设基础框架的领导机构，吸收涉及城市空间数据有关部门参加，提高应用水平和信息资源的共享程度，统一进行各类空间数据资源的分发管理、维护和应用，最大程度的发挥数据框架的作用。
该体系应坚持“统筹规划、划定层次、互联互通、资源共享”的指导方针，按照应用需求划分三个层次构成体系内部结构。第一层次面向社会公众；第二层次面向政府及管理部门；第三层次特殊应用。这三个层次在数据的准确性、动态性、完整性、快速性上都应满足各自的导构要求。
体系中的关键技术，采集与更新技术（自动监测、在线监测、遥感技术、航测技术、GIS测量技术、激光扫描技术），邦联数据库Federated Data Base（包括分布式数据库、异构数据库存、空间多比例尺数据库、海量存贮），宽带网络技术，超链接技术（可视化与虑抑现实、数据共享与互操作），近几年来发展迅速，能很好满足城市环境信息空间基础框架应用的需要。但要进一步发展和完善多元异构数据的挖掘、融洽、集成与管理技术，开发应用真三维数据管理与表型技术。
3 CEINSF开发的原则与方法
3.1 原则
强化国家对地方城市及跨地区综合性环境信息系统的宏观控制能力，按照中央和地方政府合理划分权限的基准加强领导和投资。CEINSF建设是一项具有战略性、整体性、权威性、复杂性的系统工程，只有实现了政府的统一领导，主管部门站在全局的高度统一规划指导，颁布统一的标准规章，明确各相关部门的责任职责和权力，协调多方力量，避免相互抵触和冲突，通力合作，共建共享，使CEINSF建设在政府统一领导下健康的发展运行。
3.2 实施策略
首先出台政策法规。解决好政策、标准、设计、运作规章等问题。其次应启动建设计划，选择具有代表性的城市作为示范城市，实施CEINSF建设，检验完善标准规范，积累经验，推动到全国。随后完善和提高在建自动监测系统数据库的存储、处理与综合分析能力。与此同时完成具有不同程度信息共享要求的数据网络，以国家统一主干网络为骨架，建立统一规划建设的政府专用网络体系，包括作为网络带点心的各基础信息系统和空间数据通信网络，连接成原有信息采集网络，面向上级部门，面向部门之间，面向全社会三个层次具有不同程度信息共享要求的数据网络。还要改造现有数据库，以GIS技术作为支撑，以空间型数据仓库为目标，在公共基础平台上对各类环境因子实体进行空间坐标定位，对监测对象的地理单元体的属性设置与监测同步的时段指标据以建档，通过注释或变换进行协调沟通，实现数据库间信息共享，建立统一的编码方案，完善查询索引机制，显备元数据。
4 结论
发达国家以空间数据应用于城市和设施管理为特征，而发展中国家则侧重于资源的调查。鉴于我国国民经常状况和空间数据设施建设的程度，应介于两者之中，但更应侧重于城市和设施管理。目前城市环境信息空间数据的集成在城市的环境保护和质量评价方面受到越来越多的重视，CEINSF建设将会确保日益增长的国家空间数据资源能最大限度地支持科学技术和社会经济的应用，为促进城市经济持续、健康、有序的发展，实现国家制定的“十五”计划以及2010年远景目标起到重大的作用。