基于GIS的环境监控应急指挥系统的研究与设计.pdf
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1、厦门大学硕士学位论文基于GIS的环境监控应急指挥系统的研究与设计姓名:杨铁勇申请学位级别:硕士专业:软件工程指导教师:廖明宏201105摘要摘要信息技术改变了人类的生存方式,也改变了环保工作的管理模式和运作程序,地理信息系统( G I S ,G e o g r a p h i cI n f o r m a t i o nS y s t e m ) 与环境监控的结合是环保管理部门环境监控应急指挥的一种高新技术,其在环保工作中的应用为环境污染事故应急响应管理、环境地理信息管理系统、放射源管理提供了极大的帮助。论文主要研究内容包括:介绍了研究目的和意义,综述了G I S 的相关理论知识及其在国内外的
2、研究现状,简单介绍了最短路径的相关内容,在充分考虑了建设目标及某市环保局业务管理需要的基础上,充分利用了现代通信、计算机网络技术、地理信息技术和卫星定位技术,有计划、有步骤地建设集无线在线监控、视频监控、G I S 空间管理、G P S 定位、有线无线指挥调度、网络办公和环保数据综合管理为一体的高度集成的全方位的综合指挥信息中心。实现了以突发环境污染事故应急处理为主线,集成在线监测和视频监控管理、环保1 2 3 6 9 投诉指挥中心系统,整合基础地理信息系统、放射源管理、危险源管理等信息资源,形成“一体化集成框架,在全市范围内对各类环境问题的投诉进行受理,及时处理全市范围内发生的重大污染事故、
3、排污单位污染物非法排放、因环境污染问题引起的重大事件,提高某市环保局监督管理和应急处理能力。关键词:地理信息系统;环境监控;应急指挥;最短路径A b s t r a c tI n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yh a sc h a n g e dh u m a ns u r v i v a lm o d e ,h a sa l s oc h a n g e dt h em a n a g e m e n tm o d ea n dt h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nw o r ko p e
4、r a t i o np r o c e d u r e ,G e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nS y s t e m ( G I S ,G P SI n f o r m a t i o nS y s t e m ) a n de n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n gi st h ec o m b i n a t i o no fe n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n td e p a r t m e n to fe n v i r o n m e n t
5、a lm o n i t o r i n ge m e r g e n c yc o m m a n dah i :曲一t e c h ,i t sa p p l i c a t i o ni ne n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nw o r kf o re n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na c c i d e n te m e r g e n c ys o u n dm a n a g e m e n t , e n v i r o n m e n tG e o g r a p h i cI
6、 n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t , t h er a d i o a c t i v es o u r c e sm a n a g e m e n tp r o v i d e st r e m e n d o u sh e l p T h e s i sm a i n l yr e s e a r c hc o n t e n t si n c l u d e :i n t r o d u c e st h er e s e a r c hp u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo fG I S ,r
7、 e v i e w e dt h er e l e v a n tt h e o r e t i c a lk n o w l e d g ea n dr e s e a r c hS t a t u so f b o t ha th o m ea n da b r o a d ,i ti n t r o d u c e st h er e l a t e dc o n t e n t ,t h es h o r t e S tp a t hi nf u l lc o n s i d e r a t i o no ft h ec o n s t r u c t i o nt a r g e
8、ta n dS O - a n d S Ot h em u n i c i p a le n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nb u r e a ub u s i n e s sm a n a g e m e n tn e e d s ,o nt h eb a s i so ft h ef u l lu s eo fm o d e r nc o m m u n i c a t i o n s ,c o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y , g e o g r a p h i ci n f o
9、r m a t i o nt e c h n o l o g ya n ds a t e l l i t e - p o s i t i o n i n gt e c h n o l o g yi nap l a n n e da n ds t e pb ys t e po fi n t e g r a t i n gw i r e l e s so n l i n em o n i t o r i n g ,c o n s t r u c t i o no fv i d e om o n i t o r i n g , G I Ss p a c em a n a g e m e n t ,G
10、 P S ,c a b l ew i r e l e s sc o m m a n ds c h e d u l i n g , n e t w o r ko f f i c ea n de n v i r o n m e n t a ld a t ac o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n tf o rt h ei n t e g r a t i o no fh i g h l yi n t e g r a t e dc o m p r e h e n s i v ei n t e g r a t e dc o m m a n di n f o r
11、 m a t i o nc e n t e r R e a l i z e dw i ma b r u p te n v i r o n m e n tp o l l u t i o na c c i d e n te m e r g e n c yt r e a t m e n ta st h em a i nl i n e ,i n t e g r a t e do n l i n em o n i t o r i n ga n dv i d e om o n i t o r i n gm a n a g e m e n t ,e n v i r o n m e n t a lp r o
12、t e c t i o n12 3 6 9c o m p l a i n t sc o m m a n dc e n t e rs y s t e m ,t h ei n t e g r a t i o no ff u n d a m e n t a lg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ,s u c ha sr a d i o a c t i v eS O u r C e Sm a n a g e m e n t ,h a z a r dm a n a g e m e n to fi n f o r m a t i o nr
13、 e s o u r c e s ,a n df o r m e da ”i n t e g r a t i o n ”i n t e g r a t i o nf r a m e w o r k ,i nt h ec i t yo fa l lk i n d so fe n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sw i t h i nt h es c o p eo fa c c e p t i n gc o m p l a i nc i t y w i d e ,d e a lw i t ht h em a j o rp o l l u t i o na c
14、 c i d e n t sO C C u r ,b l o wd o w nu n i tp o l l u t a n te m i s s i o n sb ye n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n , i l l e g a lp r o b l e mf r o mm a j o re v e n t s ,i m p r o v e8 0 一a n d S Ot h em u n i c i p a le n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nb u r e a ur e g u l a t
15、 o r ya n de m e r g e n c yh a n d l i n ga b i l i t i e s K e y w o r d s :G e o g r a p h i cI n f o r m a t i o nS y s t e m ;E n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g ;E m e r g e n c yc o m m a n d ;T h es h o r t e s tp a t h第一章绪论1 1 引言第一章绪论环境保护是我国的一项基本国策,也是构建和谐社会和资源节约型社会的一个重要组成部分。目前,从事环境
16、管理的人员相对较少,企业数量剧增,环境保护行政管理工作任务加重和环保执法工作难度日渐加大,传统的行政管理模式和行政执法手段已不能适应当前环境管理和环境执法工作所面临的严峻形势。面对新的挑战,环境保护行政管理部门急需通过信息化手段进一步完善和改进业务流程,推进数字环保建设。近期国务院批转了节能减排统计监测及考核办法( 国发 2 0 0 7 3 6 号) ,对建立科学、完整、统一的节能减排统计、监测和考核体系有很大的推动作用。要发挥污染源自动监测设备的作用,建设环境监控应急指挥中心至关重要。地理信息系统( G I S ) 是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面( 包括大气层在内) 与空
17、间和地理分布有关的数据的信息系统。由于地理信息系统提供了一种不同于传统意义上的信息处理方法,跟传统的信息管理系统比较起来,它具有更加方便、快捷、直观和可视化等优点,所以自6 0 年代初期第一个地理信息系统的出现开始,G I S 就得到了迅速的发展,尤其近年来随着计算机硬件技术的迅猛发展,G I S 越来越受到人们的重视,G I S 核心技术和系统软件得到了广泛的应用,其应用领域包括市政规划( 如城市交通、土地资源使用规划、排污管道等) 、自然资源开发和利用、城市发展规划、交通管制、态势显示、人口迁移与安置、军事目标显示与分析等晒1 8 1 。随着6 I S 的飞速发展以及与R S 、G P S
18、 、人工智能技术的不断结合,能够为环境监控应急指挥系统提供更多的地图数据及更为精确的相关地理信息,为现代条件下的环境监控应急指挥提供了强有力的信息支持。基于G I S 技术的环境监控应急指挥系统能够在开展环境监控管理时,充分利用了现代通信、计算机网络技术、地理信息技术和卫星定位技术的,有计划、有步骤地建设集无线在线监控、视频监控、G I S 空间管理、G P S 定位、有线无线指挥调度、网络办公和环保数据综合管理为一体的高度集成的全方位的综合指挥信息中心,紧紧围绕污染源、大气、基于G I S 的环境监控应急指挥系统的研究与设计水和声环境的管理,实现以突发环境污染事故应急处理为主线,集成在线监测
19、和视频监控管理、环保1 2 3 6 9 投诉指挥中心系统,整合基础地理信息系统、放射源管理、危险源管理等信息资源,形成“一体化集成框架,在全市范围内对各类环境问题的投诉进行受理,及时处理全市范围内发生的重大污染事故、排污单位污染物非法排放、因环境污染问题引起的重大事件,提高环境监控管理部门监督管理和应急处理能力。1 2 国内外的研究现状G I S 是为解决资源与环境等全球性问题而发展起来的技术与产业。6 0 年代中期,加拿大开始研究建立世界上第一个地理信息系统( G I S ) ,随后又出现了美国哈佛大学的S Y M A P 和G R I D 等系统。自那时起,G I S 就开始服务于经济建设
20、和社会生活。在北美、西欧和日本等发达国家,现在已建立了国家级、洲际之间以及各种专题性的地理信息系统。我国G I S 的研究与应用始于8 0 年代,近二十年来发展也十分迅速,在计算机辅助绘制地图等方面开展了大量基础性的试验与研究工作,在理论、技术方法和实践经验等方面都有了长足的进步。当今,G I S 系统已成为年增长率为3 5 的新兴技术产业,民众逐渐寻求并适应地理信息服务,在互联网地图、消费电子导航、车载导航、数字城市管理等领域出现强劲的市场需求,出现了诸如A R C I N F O 、M A P I N F O 和G E N A M A P 等著名软件,它们在城市建设、环境保护和社会发展等方
21、面发挥了巨大的作用,随着科技的发展,G I S 发展的势头将会越来越迅猛陋2 。G 1 S 系统将普通管理信息系统( M I S ) 与矢量图形系统结合在一起,克服了M I S系统的局限性,大大提高了系统的直观性和可操作性,同时提供了M I S 系统所不能解决的功能,如空间信息统计、计算、查询等。在实际应用中,以G I S 技术为基础建立起来的系统的复杂程度相差很大,大到针对某个地区( 以至全球) 的数字地面模型资料所建立起来的庞大系统,如美国在海湾战争、科索沃战争中采用的辅助指挥作战的G I S 系统。小到只是结合了简单平面位置坐标的小型管理系统,如一个军营的平面管理系统等。从G I S 系
22、统中空间坐标的表示方法来看,有利用数字地面模型资料建立起来的三维图形为基础的G I S 系统,也有使用二维平面示意图的G I S 系统n l l 。第一章绪论当前世界上应用最广泛的卫星定位系统主要有正在运行中的美国的G P S 系统和俄罗斯的G L O N A S S 系统以及欧洲即将部署的“伽利略”系统。其中G P S 因为导航定位具有精度高、全天候、高效率、多功能、操作简便、使用广泛等显著特点,因而在陆、海、空移动物体的导航、导弹制导、大地测量和工程测量的精密定位、交通管制、跟踪监测、指挥调度、工程建设、时问传递和运动体的速度测量方面都获得了大量的应用。我国的导航定位技术起步较晚,但发展迅
23、速,早在“九五期间就提出了双星定位导航系统,其工程代号为“北斗一号”,该系统是我国自主研制开发的第一代卫星导航定位通信系统,可为服务区内的用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务,具有快速定位、简短通信、精密授时三大功能。G P S 技术在车辆定位管理方面的应用非常广泛,目前国内外已经开发了大量的相关系统。如国内的神州数码利用现代化的技术手段,结合G P S 卫星定位、电子防盗和网络通信等技术开发的出租车G P S + G P R S C D M Al x 定位监控系统,为用户提供了从车载终端、通信组网、中心调度软件开发到监控电子地图制造的全面解决方案。同时,G P S G I S 集成技术也
24、是各大学科研研究的热点。而目前伴随着智能交通系统逐渐投入使用,车辆导航定位技术必将面临一个飞速发展的阶段。环境监控应急指挥系统中的G I S 及相关技术应用也是目前广受关注的热点研究,它是环境监控信息化建设的重要组成部分。近期国务院批转了节能减排统计监测及考核办法( 国发 2 0 0 7 3 6 号) ,对建立科学、完整、统一的节能减排统计、监测和考核体系有很大的推动作用,加快环境保护管理部门的信息化建设进程。目前,国内已有这方面不少成功的案例,如天津大港区环保局环境监控及应急指挥系统、湘潭市环境应急指挥中心、郑州市环境监控应急指挥中心系统等省市都实现了基于G I S 的环境监控应急管理指挥系
25、统。1 3 课题研究的主要内容论文主要研究了地理信息系统的基本原理及其在环境监控应急指挥系统中的应用。论文的研究内容主要包括以下几个方面:1 、地理信息系统及相关技术研究:研究目前应用较广的地理信息系统及其相关技术,重点介绍组件式地理信息系统概念与特点。基于G I S 的环境监控应急指挥系统的研究与设计2 、路径搜索关键技术研究:研究了最优路径算法,对几种传统最优路径算法的优点和不足进行了分析,然后详细地探讨了最优路径算法并对其进行了改进,以提高其实时性来满足现实交通的需要。3 、基于G I S 的环境监控应急指挥系统的整体设计:以某城市环境监控应急指挥系统为背景,根据其对环保管理部门业务管理
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- 关 键 词:
- 基于 GIS 环境 监控 应急 指挥系统 研究 设计