河南省水环境地理信息系统设计与开发 ——水质模型与GIS的集成应用

论文摘要

目前,地理信息系统的空间数据管理技术与空间分析功能已广泛用于水环境信息的管理、分析和预测,并已经取得了较好的应用效果,但却存在诸多问题。一是对海量的水环境数据信息,缺乏直观的、有效的获取和发布手段,无法对水环境数据进行深入分析和合理利用；二是模型前期工作量大,模型建设周期长；三是水质模型参数众多,结构复杂,模型检验和参数灵敏度分析工作量大,系统难以复用；四是后期模拟结果表达形式和效果不够清晰和直观。针对以上问题,本文以河南省水环境地理信息系统项目为背景,展开了一系列的研究。首先,分析了现有技术手段应用于环境监测的可行性。其次,通过软件工程的需求分析方法明确了系统建设目标、功能需求和非功能需求,设计了能满足需求且可复用的系统应用架构。然后,基于Oracle10g数据库管理系统实现了环境监测数据、水质模型分析数据与水环境地理信息数据统一存储和关联访问；并以ArcGIS Server作为GIS应用服务平台,通过ArcSDE服务引擎来访问存储在Oracle数据库中的水环境地理信息数据。最后,基于.NET框架技术,利用面向对象的设计和编程方法实现了水环境地理信息系统各个模块的详细功能,并且对多种水质模型预测算法进行了封装,以WCF服务的方式供其它系统调用；利用ArcGIS for Flex API丰富的客户端展现和渲染功能,解决后期模拟结果表达形式和效果不够清晰和直观的问题。该系统已经在河南省环保厅投入使用,受到了有关领导专家和环保工作者的好评。系统的可复用的框架和模块化开发设计,以及封装的多种水质模型预测算法,可以满足不同的客户需求,能够经济快速建成多个应用子系统,具有很高的推广和应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文研究的背景和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 目前面临的问题
• 1.5 论文研究的主要内容
• 1.6 论文的组织结构
• 1.7 本章小结
• 2 现有技术手段应用于环境监测的可行性
• 2.1 引言
• 2.2 3S技术简介
• 2.2.1 GIS简介
• 2.2.2 RS简介
• 2.2.3 GPS简介
• 2.3 RIA技术简介
• 2.4 REST技术简介
• 2.4.1 REST的概念
• 2.4.2 REST与SOAP的区别
• 2.5 WCF服务编程技术
• 2.6 ArcGIS平台技术
• 2.7 空间信息存储技术
• 2.8 本章小结
• 3 水环境地理信息系统需求分析及总体设计
• 3.1 引言
• 3.2 系统建设目标分析
• 3.2.1 近期目标
• 3.2.2 远期目标
• 3.3 用户特点及其需求
• 3.3.1 用户概述
• 3.3.2 用户分类及特点
• 3.4 功能需求分析
• 3.4.1 基础地理信息子系统
• 3.4.2 环境信息录入与发布子系统
• 3.4.3 环境功能区划管理子系统
• 3.4.4 污染扩散分析与预警子系统
• 3.4.5 突发性污染事故应急预案子系统
• 3.4.6 查询统计与分析子系统
• 3.5 其他功能需求
• 3.6 系统架构设计
• 3.6.1 系统逻辑结构
• 3.6.2 系统物理结构
• 3.6.3 系统功能结构
• 3.7 本章小结
• 4 水环境地理信息系统详细设计
• 4.1 引言
• 4.2 功能模块设计
• 4.2.1 基础地理信息子系统
• 4.2.2 环境信息录入与发布子系统
• 4.2.3 环境功能区划管理子系统
• 4.2.4 污染扩散分析与预警子系统
• 4.2.5 突发性污染事故应急预案子系统
• 4.2.6 查询统计与分析子系统
• 4.3 数据库设计
• 4.3.1 数据库逻辑设计
• 4.3.2 数据库物理设计
• 4.3.3 数据库备份与恢复
• 4.4 运行环境设计
• 4.4.1 软件运行环境
• 4.4.2 硬件运行环境
• 4.4.3 安全体系结构
• 4.5 项目组织设计
• 4.6 本章小结
• 5 水环境地理信息系统开发与应用
• 5.1 引言
• 5.2 系统开发环境
• 5.3 水质模型的构建
• 5.4 服务端软件开发与实现
• 5.4.1 水质数学模型WCF服务编程开发
• 5.4.2 地图动态缓存的实现
• 5.4.3 利用Oracle触发器实现不同数据库之间的数据同步
• 5.5 客户端软件开发与实现
• 5.5.1 Flex访问服务器端WCF服务的实现
• 5.5.2 配置Flex Viewer实现基本GIS功能
• 5.5.3 无缝叠加Mapabc、GoogleMap等公共地图服务的实现
• 5.5.4 自定义Widget实现水环境业务功能
• 5.6 系统应用情况与效益分析
• 5.7 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献