流域水环境管理地理信息系统解决方案

流域水环境管理地理信息系统解决方案 1．概述

自20世纪80年代之后，中国经济进入高速发展阶段，用短短几十年的时间走完了发达国家上百年的路程，导致本应在不同发展阶段出现的环境问题在短期内集中体现和爆发出来，各种类型污染接踵而至，各种污染物之间相互作用和转化，从而使环境问题复杂化，呈现出显著的压缩性和复合性。其中，尤其以流域水污染问题最为突出，已成为中国最亟待解决的环境问题。至今我国七大流域流经城市的河流水质90%不符合饮用水水源标准，75%的湖泊富营养化，城市地下水50%以上受到严重污染。著名的鱼米之湖太湖、风景秀丽的滇池至今水体富营养化仍无法控制。

积极进行水体区域的环境管理，是解决水体污染问题的有效方法之一。同时，水域的环境管理是我国环境管理的难题之一，也是制约我国社会经济与环境协调发展的重要因素之一。

应用现代通讯和网络技术对水环境数据进行实时采集和传输，基于GIS技术建立流域管理系统，进行水环境信息管理、水质模拟预测、污染物总量控制与分配等工作，帮助管理人员完成水环境监测、分析和评价，将对当地水环境信息化建设、环境问题治理、业务部门工作效率提高起到促进作用，为水环境管理与保护决策提供必要依据。

2．业务需求

2.1.改善流域水环境质量

紧密结合国家经济社会发展战略、环境污染控制目标和地方政府需求，以工业污染、城市生活污染和农业污染负荷排放的有效技术管理为重点，构建流域水环境监控、预警体系、流域水质目标管理技术与流域水污染防治技术政策；坚持水污染治理和管理控制相结合，综合运用政策、经济、技术和必要的行政等手段解决水污染问题。

2.2.建立多层次的流域水污染防治管理技术与监控、预警体系

以“控制单元-排污许可证-监管监督”为第一层次，落实污染源的污染负荷削减技术方案与关键技术，形成监督管理的技术平台以及污染物控制绩效评估平台；以“流域水环境监控与预警体系”为第二层次，建立从污染源到水环境质量的监测与预警网络体系，保障水污染防治目标的实现；以“流域区域-产业布局-总量控制”为第三层次，形成以流域水生态系统完整性为目标的水质目标管理技术体系。

2.3.完善主要污染物总量控制制度

以水生态功能区为基础，建立流域水环境质量标准体系，统筹水资源利用和水环境保护关系。以环境容量为基础，限定区域污染物排放量，制定流域水污染物削减技术方案，完善排污许可证制度，形成流域水环境目标管理技术体系。

3．总体框架

流域水环境管理地理信息系统总体框架参见图1所示，总体框架由五层结构、两大保障体系构成。

z用户层

第一层是用户层，是流域水环境管理地理信息系统的直接使用与操作对象，主要包括流域水环境管理决策领导、局里业务人员、系统管理人员、社会公众和企事业单位、以及上级主管领导部门及其他相关协作委办局单位等。不同的用户对系统具有不同的需求，通过不同的目标应用系统实现自己的操作目标。

z业务应用系统层

第二层是业务应用系统层，是流域水环境管理地理信息系统所支撑的最终应用的软件实现及表现层。该层建立在空间信息平台和业务支撑软件组件层基础之上，业务应用系统层通过整合业务支撑软件系统提供的基本业务，集成提供满足用户层需求的应用功能，满足信息化系统的易用性及人性化。

z业务支撑软件组件层

第三层是业务支撑软件组件层，负责提供信息化系统基础、通用、专业的业务协同运行支持以及相关环保数据的专业处理及应用功能组件，是信息化系统运行的技术核心。

z数据平台层

第四层是流域水环境管理地理信息系统的数据平台层，是整个信息化系统的信息资源共享核心。该数据平台在统一的数据标准与技术规范的规定下，由流域水环境管理地理信息系统综合数据库、数据共享与应用体系和数据服务体系组成。数据共享与应用体系提供应用系统丰富的信息支持以及各种数据的互访及互操作能力，数据服务体系则提供数据采集、更新、加工、处理，到存储、管理、共享、分发与应用等各项应用能力支持。

z基础设施层

第五层是基础设施层，该层提供平台的基本网络操作系统、桌面操作系统及企业级数据库系统等基础软件环境，提供系统运行所依赖的存储设施、计算设施、网络设施、安全设施、数据采集设备、监测设备等，是平台的软硬件设施基础。

在上述五层结构之外，还必须建立相应的信息化技术标准、规范与信息管理制度体系，保证信息有序，防止信息管理混乱，实现充分地利用各种信息，使信息化建设和运作有章可

循，规范发展的建设目标。同时，信息安全体系的建立将满足国家对于信息安全保密的要求，保障信息化系统运行在完善的安全保障体系之下，确保数据安全与系统安全。

图1 流域水环境管理地理信息系统

4．系统功能简介

围绕着流域水环境管理的三条业务主线，可将流域水环境管理地理信息系统划分若干个应用子系统，具体如下：

3.1.流域水污染源管理

流域水污染源自动监控与预警子系统：负责流域重点污染源监测数据的采集和预

警，实现基于GIS的流域重点污染源的实时监控及监测数据的管理与统计分析；

图2 流域重点污染源在线监控及预警图3 流域重点污染源监测数据统计分析

流域水污染源数据查询分析子系统：对流域水污染源数据进行管理维护，利用历年环境统计数据、排污申报数据、排污收费数据、污染源监测数据以及遥感更新数据，基于GIS进行行业资源消耗和排污情况分析，重点污染源、重点污染行业识别，以

及污染治理资金与效果分析、污染源现状评价等；

图4 流域水污染源数据查询功能示意图图5 基于GIS的排污情况统计分析示意图 建设项目环境影响初步评价子系统：提供环境影响评价的初步“快速评估”模式，即使用较简单通用的水质模拟模型进行流域水污染模拟，基于GIS确定流域水污染

的影响范围以帮助进行辅助决策。

3.2.流域水环境管理

流域水环境质量数据查询分析子系统：负责对流域水质监测数据进行维护，实现基于GIS的流域水质监测数据的查询、统计分析；流域水环境容量的计算等；