33第二章 环境信息系统基础

1）环境管理的依据

排污收费 城市定量考核 EIA(环境影响评价)等等
环境功能区划与规划 重大环境政策的制定等等

环境决策的依据


环境工程设计与验收的依据 环境科学研究的基础
1 环境信息系统概论

环境信息的采集与处理

环境质量监测数据的采集 污染源数据的采集

1 环境信息系统概论

环境信息系统的特征

1.分布性


1）从与环境机构设置相适应的角度来考虑，环境信息系统一般是分级 建立的，即不同环境管理部门有适合于自身工作需要的环境信息系统。 2）从环境信息系统的功能来看，它涉及许多不同的领域和专业，因此 相应的环境信息系统也应当是多种多样的。 环境信息的获取途径非常广泛、设计面大、内容丰富，这也决定了环 境信息系统是一个分布式、开放式的系统。

（三）环境信息学是可持续发展战略的必然要求


可持续发展是一个非常重要的概念，但操作起来非常困难，很难具体实施。 在可持续发展决策与实施过程中，信息将是改变态度，做决定性行动的重要依 据。
4 环境信息学

环境信息学的产生背景——环境保护工作的需要 （一）无论是环境保护工作，还是环境管理，以及环境 科学研究都是建立在对广泛且可靠的环境信息的有效利 用基础之上的。 （二）提高环境信息的质量与可靠性，以及环境信息的 收集与有效处理技术是环境管理、规划与决策等的基础。 （三）近年来，一门被称作环境信息学的应用信息学分 支逐渐发展起来。环境信息学所涉及的研究范畴包括综 合的环境信息的收集、存储、加工处理与可视化技术等。
1.针对性 2.阶段性 3.实用性 4.有效性 5.预见性

（二）系统建设总体目标
《国家环境信息化九五计划和2010年远景目标纲要》根据 我国环境管理所采用的分层管理体制，确定我国环境信 息系统建设分为国家级，省级（27个），城市级，区县 级四级系统。 每级包括数据采集、存储、分析、挖掘、传输、 空间数据表现和数据输出几个部分。
4 环境信息学

环境信息学的产生背景——计算机技术发展及 其向环境科学与工程领域不断渗透的必然

随着计算机、互联网技术的飞速发展，计算机不断 向各种应用领域渗透，并与各应用领域交叉渗透， 逐渐在各领域形成交叉学科：信息学，即计算机应 用学科，包括：

1.环境领域的环境信息学（Environmental Informatics 或 Enviromatics） 2.水信息学（Hydroinformatics） 3.认知领域的认知信息学（Cognitive Informatics） 4.能源领域的能源信息学（Energy Informatics） 5.生物信息学(Bioinformatics）
GPS、RS
基本概念
数据库基础
主要内容

环境信息系统概论 国外的环境信息系统


我国的环境信息系统
环境信息学的产生背景 环境信息学的研究内容


1 环境信息系统概论

环境信息

环境信息：就是通过加工的、能够用于环境保护工 作的数据和符号，它反映了环境系统各个环节的时 间、空间和状态特征。
1 环境信息系统概论

（三）系统建设初期目标
1、信息管理的规范化 2、计算机系统及通信网络建设 3、基础数据管理系统开发 4、通用管理子系统的开发 5、信息管理由手工向计算机管理系统转化，使新开发的 信息系统投入使用。

（四）系统建设的中远期目标
1、开发决策支持系统 2、开发为环境管理服务的地理信息系统，运用遥感技术， 为管理者的规划、决策提供全面、快捷、直观的信息 3、开发环境信息应用处理软件包，进行环境信息资源的 深度利用 4、提高信息采集的手段，进行大气、水环境质量的自动 连续监测，提高信息的实时性 5、计算机网络的扩展与完善
第二章 环境信息系统基础

教学目的、要求


1.掌握环境信息、环境信息系统的概念； 2.了解我国环境信息、环境信息系统工作的发展状 况和存在的问题； 3.把握我国环境信息系统的总体规划及发展方向； 4.了解国外环境信息系统的发展状况。
知识框架
环境管理信息系统 环境地理信息系统
地理信息系统
EIS

环境信息的作用
水 空气 景观 土壤
环境压力 噪音 辐射 人与环境 食品 健康 改善环境的相对 措施 利用数据库、模型、专家系 统、图象处理与可视化等工 具处理环境信息，得到有价 值的决策支持信息 废弃物 化学物 环 境 信 息
公众、行政部 门、 政策与工 业部门
环境信息贯穿整个环境科学与工程领域，无论 科研，还是环境管理决策，离开环境信息的支 持，都将寸步难行。

（二）我国环境信息系统现存的问题



1.环境信息获取技术手段有待发展 2.环境信息并未得到有效利用 3.环境信息并未实现共享 4.环境信息标准化急需加快建设 5.地理信息系统的应用有待进一步深化
3 我国的环境信息系统

我国环境信息系统的发展目标

（一）确定环境信息系统建设目标的原则


环境信息的基本特征

1）环境信息是对环境现象的反馈； 2）环境信息的综合多样性； 3）环境信息的区域性和整体性。 4）环境信息的连续性和动态性； 5）环境信息的随机性 6）环境信息的相关性和综合性
1 环境信息系统概论

环境信息的分类

1）数值型信息 2）空间信息 3）多媒体信息

2.集成性

一个功能完善的环境信息系统要求具有集成性的特点。这是节省资源、 避免重复设计，减少各级环境信息管理机构之间信息沟通障碍的要求。
2 国外的环境信息系统
美国的环境信息系统

AIRS：大气监测信息检索系统 EPA的数据仓库 ERNS：紧急响应通知系统 欧盟环境信息系统 联合国环境规划署的环境信息系统


3 我国的环境信息系统

环境信息系统的发展趋势


EGIS---环境地理信息系统将全面融合EMIS---企业 管理信息系统 EIS----主管信息系统将进一步专业化 网络化、组件化EIS EIS将成为全球数字化的主要组成部分
4 环境信息学

环境信息学的产生背景——可持续发展战略的要求


1.环境和资源信息系统 2.国家环保局各司、处的管理软件 3.地方环境管理信息系统 4.环保局办公自动化系统
3 我国的环境信息系统

我国环境信息系统的发展现状

（一）当前的环境信息系统建设状况
目前，全国环境保护系统初步形成了以国控网络监测站为骨干的环境 地面监测网络体系，可以对水，大气，噪声和生态环境进行监测。 基于GIS技术建立的环境信息系统。
5 环境信息学的研究内容

环境信息处理


（二）环境信息加工处理：
神经元网络（Neural Nets）技术近年来逐步发展起来的一种功能强大 的模拟技术，用于模拟那些由大量交互参数描述的复杂的非线性的环 境过程。

神经元网络分析方法被广泛用于光谱分析数据的分类，噪音数据处理， 预测，复杂过程的诊断，过程控制等环境研究领域。
4 环境信息学

环境信息学的产生背景——信息技术在环境科 学中的应用，孕育了环境信息学


1.应用信息学（或称应用计算机科学）作为信息与知识 处理的方法学基础，不仅提供了大量优秀的信息处理技 术与工具，同时应用于复杂而多面的环境领域，在方法 学方面得到进一步拓展；由此，形成一门新兴学科：环 境信息学。 2.到目前为止，环境信息学仍缺乏系统的理论基础。它 不仅涉及计算机应用科学，同时还包括环境科学所涉及 各交叉学科，诸如地理学、生物科学、环境工程学、经 济学、法学、测量技术、管理科学等。
4 环境信息学

环境信息学的形成


1.环境信息学自是从80年代中后期逐渐发展ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ熟起 来的； 2. 目前，环境信息学已成为应用信息学中的完整组 成部分。它通过整合环境数据库系统、地理信息系 统、环境模型模拟技术、计算机制图、用户界面、 神经元网络、知识处理与系统集成等研究领域，为 在环境保护应用领域，应用计算机提供方法上支持 与帮助。
5 环境信息学的研究内容

环境信息处理
随着互联网技术的飞速发展，环境信息获取渠道越 来越多，国内外很多研究部门与政府部门均在网上 发布大量环境信息以供环境科学研究之需。诸如：
5 环境信息学的研究内容

环境信息学是一崭新的计算机科学应用研究与技术 领域，它包括如下计算机科学在处理环境信息与解 决环境问题过程中的各个过程：数据库管理系统、 模型与模拟软件、基于知识的系统与专家系统、计 算机制图与环境信息可视化、用户界面与人体工程 学、人工神经元网络，以及网络集成规范等。
5 环境信息学的研究内容

（一）传统的发展模式引发了很多环境问题

环境污染、水资源紧缺、能源危机、沙漠化、热带雨林的减少与全球气候变化， 都是全球人口增长与消费加剧的结果。 随着世界人口的飞速增长与消费的加剧，全球的社会发展与环境状况变得危机 四伏。

（二）可持续发展战略

1992年联合国环境与发展大会提出可持续发展战略，这就意味着现代人的生活 与消费不能危及后代的生活水准。循环经济、节约型社会


1.采集方法 1）原始记录收集法 2）台帐收集法 3）快报收集法 4）年报收集法 2.污染源数据收集中存在的主要问题 1）数据来自多方面，信息不一致 2）投入大，收效低，信息冗余度大 3）信息开发能力弱 4）信息准确度得不到监控 5）功能单一，综合能力差
1 环境信息系统概论

环境信息的采集与处理

环境信息处理

1.原始记录表格的审核 2.数据归类时的检验 3.数据整编 4.数据分析和归纳
1 环境信息系统概论

环境信息系统的概念




1.定义 环境信息系统到现在还没有一个公认的定义 本书中，对各种各样的环境信息及其相关信息加以系统化和 科学化的信息系统都为环境信息系统。 2.功能 基本作用是为信息使用者提供环境信息的录入、修改、添加、 删除、处理、传输、维护等数据管理功能，并提供查询、公 布等多种途径的信息访问功能。 1）促进信息资源的有效利用 2）实现国内、国际环境信息交流
1 环境信息系统概论





3.分类 1）按照不同的功能分 环境资源信息系统；环境监测与信息采集系统；环境信 息处理系统；环境业务信息系统、环境政务管理系统等 2）从地域范围来看，又可分为： 全球环境信息系统；国家环境信息系统；区域环境信息 系统等。 3）从具体的应用行业来看，还可分为： 大气环境信息系统；水污染环境信息系统；固体废弃物 监测信息系统；噪声污染信息系统等。

跨国环境信息系统

3 我国的环境信息系统

我国环境信息系统的结构和功能
中央级环境信息系统 中央各部门环境管理机 构 省市各部门环境管理机 构 地市各部门环境管理机 构 信息传递 省级环境信息系统
地方级环境信息系统
环境要素
污染源
区、县、乡管理机构
指令传递
3 我国的环境信息系统

我国环境信息系统的发展历史

一、环境信息获取 二、环境信息存储（数据库） 三、环境空间信息存储与管理
5 环境信息学的研究内容

环境信息处理



环境评价 环境模拟 环境规划 环境信息可视化

（一）环境信息加工处理：利用EXCEL规划求解功能进 行参数估值

使用 Excel电子表格，对于因变量 y 相应于自变量 X（可以是包含多个 元素的向量）的试验或观测数据，由经验给定参数的初值开始，计算计 算值与观测值之间的误差，用最优化方法进行参数估值，使该参数取值 条件下误差的平方和最小
3 我国的环境信息系统

我国环境信息系统的发展方向

（一）发展方向

1.加强环境信息系统标准规范的建设 2.从数据管理向决策分析发展 3.提供宏观环境问题研究的手段 4.发展信息种类，拓宽信息服务领域 1.现代化环境监测技术 2.环境信息处理新技术 3.环境信息传播新技术

（二）环境信息系统新技术

（一）从七五计划开始，开始环境信息标准化 （二）利用世界银行贷款---B-I项目，省级环境息系统建设 （27），我国第一个省级环境信息系统：江苏环境信息系统。 （三）中日合作，城市级环境信息系统建设（100）—实用、 易用、通用 （四）环境管理广域网建设 我国的环境信息系统分为：