基于MapXTreme的企业排污信息监管系统的研究与实现:企业建设排污系统费用

　　[摘要]针对当前环保部门在执法工作中普遍存在的辖区企业排污状况难于有效监控问题,提出一种基于Mapxtreme的企业排污状况监控WebGIS平台的构建方案,使环保部门能够直接通过Web浏览器实现辖区企业排污信息的日常管理、可视化监控、空间分析和专题分析,以有效地提高环保部门的工作效率。
　　[关键词]排污管理WebGISMapXtreme2005SpatialWare专题分析
　　中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110058-02
　　
　　随着我国可持续发展战略的提出和逐步落实,各地方环保部门对本辖区污染源的控制日益重视。由于不同企业或行业所应遵守的排放标准等级不同,所排放污染物的数量和危害程度也有较大差别,此外不同企业对自己所排放污染物的无害化处理能力同样存在明显差异。所以对企业排污状况进行有效监控是一项比较复杂的工作,借助于传统的排污企业管理信息系统,环保部门难于对企业排污信息进行可视化的监控和综合分析。GIS技术的发展为解决这一难题提供了有益的帮助,采用基于Mapxtreme2005平台的WebGIS技术对排污企业信息进行空间化和网络化,将极大地提高企业排污管理的直观性和科学性。如何使环保部门能够直接通过Web浏览器实现辖区企业排污信息的日常管理、可视化监控、空间分析和专题分析等,是本课题研究的核心任务。
　　
　　一、系统开发相关技术
　　
　　(一)WebGIS概述
　　WebGIS即网络地理信息系统,是GIS与Internet的有机结合的产物,它是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。WebGIS是一种基于Internet的分布式系统,与传统GIS相比具有更广阔的访问范围、更加独立的平台和更好的扩展性等特点,可以大幅降低系统运营成本和系统负载的不均衡性。WebGIS的主要目标是大众化、资源共享、分布式和互操作性[1]。任何GIS数据和功能都是一个对象,这些对象部署在Internet的不同服务器上,当需要时进行装配和集成,客户端不需要作任何配置就可以进行交互式地图显示、控制与信息查询。WebGIS现已被广泛应用在城市规划、交通、电信、电力等各个领域,具有良好的应用前景。
　　
　　(二)MapXtreme 2005简介
　　Mapxtreme2005是MapInfo公司于2005年推出的一款新型的基于Intern
　　et/Intranet的地图应用服务器。Mapxtreme2005支持Microsoft公司的.Net框架[2],其对象模型是在Microsoft 的.NET Framework上开发完成的可管理代码API,可用于开发或扩展桌面、传统客户机/服务器环境或Web方式的地图应用程序。基于.省略的集成可以充分利用微软.Net框架的优点,并在较短时间内构建功能强大、运行效率较高的WebGIS应用程序[3]。MapXtreme 2005对象模型由大量.省略开发环境之中。MapXtreme2005使用Web地图服务器(Web Map Server,简称wms)处理用户的请求,并对服务器空间数据进行标准化。基于MapXtreme2005的WebGIS开发一般采用B/S四层结构,即Web浏览器、Web服务器、地图应用服务器和数据库服务器,其中Web服务器和地图应用服务器属于中间层。基于MapXtreme2005的WebGIS系统采用的是典型的瘦客户端模式,客户端的Web浏览器只负责提交请求和信息显示,而所有的空间或属性数据请求都由服务器端协调处理。
　　MapXtreme2005采用标准的TCP/IP协议,通过HTTP进行各种数据的传输。当客户端提出请求时,Web服务器首先对请求进行区分,如果其为空间操作请求,则Web服务器将通过地图引擎MapXtreme从空间数据库或本地空间数据源获得地图数据并进行相应的组织与处理。地图引擎返回给Web服务器的是GIF或JPEG格式的静态图像,Web服务器把图像嵌入到HTML页面中并返回到客户端的浏览器上[4]。如果客户端提交的请求不是空间操作请求,则Web服务器可以直接与后台数据库进行交互,而无需经过MapXtreme地图引擎。基于MapXtreme2005的WebGIS的工作原理如下图1所示:
　　
　　二、系统设计
　　
　　(一)系统功能模块设计
　　根据系统的需求分析,本系统包括前台与后台两大部分,系统功能结构如下图2所示:
　　本系统的用户可以分为普通用户、企业用户、业务管理员和系统管理员四种。普通用户可以在前台浏览辖区地图和新闻公告、参与论坛活动、打印相关报表等;企业会员除了具有普通用户的所有功能外,还具有在前台进行注册与身份验证、排污登记、排污缴费查询、排污企业信息查询等功能;业务管理员除了具有上述两种用户的所有功能外,还具有在后面进行排污企业管理、排污设备管理、处理设施管理、污染物影响分析、污染趋势分析等功能;系统管理员可以针对具体要求,在后台实现用户信息管理、辖区地图管理、论坛管理和系统维护等功能。
　　
　　(二)系统体系结构设计
　　由于系统的用户大多数属于普通游客和企业用户,主要需求为地图浏览、企业排污信息查询、排污缴费查询等简单功能,客户端主要负责请求提交和返回结果显示,而系统业务逻辑的处理主要由中间层完成,系统数据的存储与管理则统一由数据层负责,所以系统采用基于MapXtreme2005的瘦客户端模式较为适宜。瘦客户端模式有效地实现了系统的视图、逻辑和数据的分离,同时也提高系统系统的安全性。客户端可使用Web浏览器访问并获得由Web服务器和GIS服务器所提供各种信息,如辖区地图、排污企业信息和各种排污信息专题地图等,也可以提交信息并与服务器端进行交互。属性数据的处理主要在Web服务器端进行,而空间数据的处理和控制则主要由地图应用服务器来完成。在本系统构建中采用IIS6.0作为Web服务器、Mapxtreme2005为地图服务器。
　　
　　三、系统数据库的设计与实现
　　
　　为了提高系统的运行和访问效率,空间数据和属性数据被单独存储在不同的SQLServer数据库里。企业排污监控空间数据库(以下简称EPEMSDB)中包含了大量的空间数据表,如排污企业、排污设施、污染物处理设施、绿地、水域、居民区、道路、桥梁等30多张空间表;此外,EPEMS
　　DB中还包含有一定量的元数据(MetaData),例如地图目录表MAPINFO_MAP
　　CATALOG、USER_SDO_GEOM_METADATA以及其它相关的数据视图。业务数据库主要存储系统构建中需要的各种文本数据、视频、图片等,例如排污企业和排污设施详细信息、污染物处理设施信息、辖区遥感图像、用户信息、监管法规与相关新闻等20多张相关的属性数据表。
　　空间数据表与属性数据表的设计除了要满足基本的3NF规范之外,两者之间还必须实现相互关联,这是成功构建EPEMSDB的关键之一。由于每个空间实体都有自己惟一的标识号(ID),所以存储空间实体的空间数据表要与属性数据表相关联,属性数据表的每一条记录就必须包含1个或多个关键字,它与空间数据表的图形标识符一起作为空间与非空间数据的连接与相互检索的联系纽带[5]。如排污企业(PE_Enterprises)与企业排污信息表(PE_Info)之间的关联关系可以为:PE_Enterprises.ID=PE_Info.ID。本课题采用MapInfo格式的长治市的电子地图(比例尺:1:5万)作为电网故障监控系统的辖区地图,利用Easyloader8.0上载地图数据到经过SpatialWare空间化的SQLServer2000数据库。
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　　四、系统编程实现
　　
　　限于篇幅,这里仅以月度地表水有机物含量状况(如富营养化问题)专题分析过程为例,介绍系统编程实现的主要过程。化学需氧量(COD)是评价地表水有机物含量的重要指标之一,COD值越高,表示水中有机污染物污染越严重[6]。通过每月定期检测各企业所排污水的COD值,汇总后对其按从高到低依次分为A、B、C、D四个等级。根据每月各企业所排污水的不同COD等级,可以生成地表水有机物含量状况专题图,专题图的表现形式为分级符号主题图(GraduatedSymbolTheme)。在该专题图中,以符号的位置表示排污企业的空间位置,以符号的大小表示COD等级的高低。通过月度地表水有机物含量专题图可以直观地反映出辖区各企业所排污水有机物含量的高低以及空间分布,可以为环保部门提供重要的决策支持。系统开发工具采用Visual Studio 2005,编程语言为C#2.0.Net,上述专题图功能实现的主要代码如下:
　　protected void Thematics_Click(object sender, EventArgs e)
　　 {
　　 .......
　　 MapInfo.Mapping.Map map = GetMapObj(); //加载辖区地图
　　MapInfo.Data.Table table = MapInfo.Engine.Session.Current.Ca
　　talog.GetTable("EP_info"); //打开企业排污信息表
　　 FeatureLayer fLyr = new FeatureLayer(table); //建立特征图层
　　 GraduatedSymbolTheme gradTheme = New GraduatedSymbolTheme(fLyr.Table, "COD_value"); //建立COD等级专题图
　　ObjectThemeLayer thmLayer= New ObjectThemeLayer("地表水有机物含量状况专题图", null, gradTheme);//建立专题图临时图层
　　map.Layers.Add(thmLayer); //在图层列表中添加专题图层
　　gradTheme.GraduateSizeBy = GraduateSizeBy.Constant; //设置COD值划分等级
　　thmLayer.RebuildTheme(); //刷新专题图层列表
　　map.Legends.Clear();
　　Legend lg = map.Legends.CreateLegend(new Size(236, 282)); //设置图例显示窗口
　　 ThemeLegendFrame lgFrame = LegendFrameFactory.CreateThemeLe
　　gendFrame(gradTheme);//建立COD等级图例
　　Lg.Frames.Append(lgFrame);//在图例窗口显示图例
　　 lgFrame.BackgroundBrush = new SolidBrush(Color.AliceBlue); //设置图例背景
　　lgFrame.Title = "地表水COD值等级"; //设置图例主标题
　　lgFrame.SubTitle = "单位(mg/L)"; //设置图例副标题
　　......
　　}
　　
　　五、总结
　　
　　本系统的主要特色是采用基于MapXtreme2005的地图应用服务器构建企业排污监管WebGIS系统,使用SpatialWare for SQLServer管理和组织空间数据,并根据企业排污管理业务的特点,在客户端实现策略上采用瘦客户端模式,有效地实现了视图、逻辑与数据的分离。基于MapXtreme2005平台的企业排污监管WebGIS系统主要适用于Windows平台,其具有跨语言性、易于部署与维护、能有效节省投资、空间分析和业务处理能力较强等特点,可以较好地满足环保部门对辖区企业排污管理工作的需要,具有良好的应用前景。
　　
　　参考文献:
　　[1]扬汉卿,基于WebGIS的交通信息查询及辅助决策,西北大学硕士学位论文,2005.
　　[2]郭伟、高飞、***,基于MapXtreme2005的WebGIS研究与开发[J].计算机与现代化,2008,(5):101-103.
　　[3]薄磊、王青山,基于Mapxtreme2005的公路军事运输WebGIS开发研究[J].交通与运输,2007,(7):72-75.
　　[4]王玉振、贾换新、张建军、范百兴,基于MapXtreme构建水文信息发布系统技术研究[J].水科学与工程技术,2007,(1):9-12.
　　
　　
　　作者简介:
　　黄风华(1982-),男,汉族,硕士,主要研究方向:信息系统,信息安全。
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