本书针对环保工作信息化的实际需要,将信息系统理论、计算机以及网络新技术与环境信息采集、处理、管理以及环境工程实践相结合,强调基础,覆盖面广,内容简明易学。
本书首先介绍了环境信息系统基础知识,然后全面阐述了环境信息系统的研究内容、特点和开发设计方法,并采用实例分别介绍了国家级、省级和城市级环境信息系统的功能特点和开发方法,最后详细介绍了环境信息系统的新进展。为便于学习,每章末给出了一定量的习题,附录中还列举了有关的国家法律和法规,可供读者参考。
《普通高等教育"十二五"规划教材:环境信息系统(第2版)》可作为环境科学、环境工程及相关专业本科生教材,也可供环境信息处理、环境信息系统设计和环境管理等领域的研究人员和技术人员参考。
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随着经济发展的全球化,环境保护已成为各国政府和人民的共同目标。环境信息的采集、传输、交换、共享和应用是环境保护工作中的重要组成部分,并正在发挥着越来越关键的作用。我国是一个发展中国家,经济建设仍然是当前的主要任务。因而,既要保持经济持续快速和健康地发展,又要在财力、物力有限的条件下,不断改善环境质量,实现人、社会和生态环境的和谐发展,这对环境管理水平提出了更高的要求。管理效率的提高是环境管理水平提高的重要保证,而提高管理效率在很大程度上又依赖于丰富、真实、有效的环境信息。
经过近80年的发展,我国在环境信息方面积累了大量的经验和信息资源,建立了包括环境信息采集、传输、处理、存储、公布和应用的一系列环境信息处理软件和网络系统。当前及未来的各项环境管理工作在很大程度上依赖于这些环境信息系统。近年来,国家又明确提出了一系列环境信息化建设目标,并投入了大量的人力和资金。当前所面临的环境信息采集和管理的规范性不足、环境信息资源利用不够充分、环境信息系统建设和应用水平有待提高等方面的问题将逐步得到解决。
编者在充分调研国内外环境信息系统发展状况的基础上,于2000年开始筹备编写环境信息系统教材,2005年由科学出版社正式出版。考虑到我国近年来在环境保护和信息技术方面的快速发展,编者从2012年着手对第一版教材内容进行修改和更新。在原教材内容的基础上,着重通过实例对我国近些年的环境信息系统建设成果进行介绍,并对环境信息系统新技术、相关标准及课后习题作了修改和补充。
全书共分为四部分:①环境信息系统基础知识(第工、2章)。着重介绍信息、系统、环境信息、环境信息系统的有关概念、国内外环境信息系统的发展历程、现状和目标。②环境信息系统开发(第3章)。详细介绍了环境信息系统的研究内容、特点、开发设计方法。将环境信息系统的开发分为总体规划、系统分析、系统设计、系统实施、系统测试、评价与维护六大步骤,详细介绍了每一步的工作内容、实施方法和注意事项等。③环境信息系统开发实例(第4章),通过实例介绍了国家级环境信息系统、省级环境信息系统和城市级环境信息系统的特点和设计过程,并分类介绍了几种典型的环境信息应用系统,包括水资源、大气、湿地和环境管理等方面。④环境信息系统新技术(第5章)。较全面地介绍了当前环境信息系统领域的新思想、新技术和新动向。每章章后附有习题,包括选择、简答、论述、上机实践和社会调查等题型。另外,附录中列出了环境信息系统相关术语,供读者参考。
本书由西北工业大学航海学院环境工程系曾向阳教授组织编写,陈克安教授、闫靓讲师、李海英副教授参加了编写工作。本书编写中参考和引用了国内高校环境专业科研人员、国家环保部门及其他相关领域专家和同行们的研究成果和文献资料,在此表示诚挚的感谢。
由于编著者水平有限,不足之处在所难免,恳请读者不吝指正。
编著者
2013年10月
目录
第二版前言
第一版前言
第1章 信息系统概论 1
1.1 信息 1
1.1.1 信息的概念 1
1.1.2 信息的特征、分类和功能 4
1.1.3 信息的度量 11
1.1.4 信息管理 14
1.2 系统 19
1.2.1 系统的概念 20
1.2.2 系统的分类与特征 21
1.2.3 系统方法 22
1.3 信息系统 23
1.3.1 信息系统的概念 23
1.3.2 信息系统发展概论 26
1.4 信息系统开发设计方法 31
1.4.1 系统开发方法学及其发展 31
1.4.2 信息系统分析设计的一般方法 34
习题 39
第2章 环境信息系统基础 41
2.1 环境信息系统概论 42
2.1.1 环境信息 42
2.1.2 环境信息的采集方法 47
2.1.3 环境信息的处理方法 49
2.1.4 环境信息系统的概念 54
2.1.5 环境信息系统的特征 55
2.2 国外的环境信息系统 57
2.2.1 美国的环境信息系统 57
2.2.2 跨国环境信息系统 58
2.3 我国的环境信息系统 58
2.3.1 我国环境信息系统的发展历史与现状 58
2.3.2 我国环境信息化建设存在的问题 62
2.3.3 我国环境信息系统的发展目标与方向 65
习题 70
第3章 环境信息系统开发方法 72
3.1 数据库基础 72
3.1.1 数据库概述 72
3.1.2 数据库的发展分析 73
3.2 规范化数据库设计 78
3.2.1 数据库管理系统的选型 78
3.2.2 规范化数据库设计原则及流程 84
3.2.3 数据库设计方法 89
3.3 数据库开发中的可视化技术 91
3.4 环境信息系统开发设计 94
3.4.1 环境信息系统开发方式 94
3.4.2 环境信息系统开发原则 95
3.4.3 环境信息系统总体规划 96
3.4.4 环境信息系统分析 99
3.4.5 环境信息系统设计 104
3.4.6 环境信息系统实施 108
3.4.7 环境信息系统测试 110
3.4.8 环境信息系统运行、维护和评价 117
3.5 环境信息系统集成设计 126
习题 128
第4章 环境信息系统开发实例 130
4.1 我国环境信息系统的建设 130
4.1.1 国家级环境信息系统 130
4.1.2 省级环境信息系统 137
4.1.3 城市级环境信息系统 146
4.2 专业环境信息系统实例 153
4.2.1 水环境信息系统 153
4.2.2 大气环境信息系统 158
4.2.3 湿地环境信息系统 160
4.3 环境信息管理系统实例 163
4.3.1 环境数据管理系统 163
4.3.2 环境监测信息系统 164
4.3.3 环境评价信息系统 168
4.3.4 环境决策支持系统 171
习题 176
第5章 环境信息系统新发展 178
5.1 基于计算机网络的环境信息系统 178
5.1.1 网络基础知识 178
5.1.2 网络与环境信息系统的关系 179
5.1.3 构筑基于Intranet的环境信息系统 183
5.2 全球环境信息系统 188
5.2.1 全球环境监测系统 188
5.2.2 全球资源信息数据库 190
5.3 环境信息公开 192
5.3.1 环境信息公开理念 192
5.3.2 环境信息公开制度 198
5.4 面向对象的环境信息系统开发方法 203
5.5 “3S”技术在环境信息系统中的应用 209
5.6 最新信息技术在环境信息系统中的应用 212
习题 217
主要参考文献 218
附录 219
②污染源数据库:存储各类污染源的有关信息、监督监测信息。③环境质量数据库:存放各类环境质量监测信息。④环境管理数据库:环境管理信息,大部分由基础库提供,少量需要录入的数据存储在环境管理库。⑤结果数据库:存储加工后的结果信息。⑥办公管理数据库:存储办公管理信息。
E.子系统设计
JSIES分为省、市二级系统,各级系统都建立在基础数据库和应用数据库基础上,监测数据为主要数据源之一。JSEIS的子系统分为三类:一是建立在应用库基础上的各环境管理功能子系统;二是建立在基础库上的污染源管理、环境质量管理等公共信息管理子系统;三是建立在基础数据和其他补充数据上的环境预测、环境决策支持系统。
JSEIS忠于现行环境管理体制,第一期目标设计了十四个子系统:环境背景情况管理子系统,环境目标责任状管理子系统,城市环境综合定量考核管理子系统,环境统计管理子系统,重点污染源管理子系统,排污申报管理子系统(水部分),排污许可证管理子系统(水部分),排污收费管理子系统,环境质量管理子系统,治理项目管理子系统,建设项目管理子系统,环保科技管理子系统,环保产业管理子系统,办公管理子系统。
F.JSEIS的软硬件环境设计
江苏省环境信息计算机网络采用Client/Server体系结构。省环境信息中心设在省环保局办公大楼内,省局内建立一个以太网,采用Sun Sparc Station 2为数据库服务器。省信息中心设Gatway,通过分组交换网与省环境监测中心、环科所、世行办等直属单位的远程工作站联网。地市级环境保护局也通过分组交换网与省环境信息中心联网,地市级可以根据自己的承受能力,分别采取局域网或远程工作站的形式。要求各市同期开通电子信箱,以实现全省信息收集统一步调。另外,第一期工程中还考虑了县级环境管理部门的试点工作。
(1)JSEIS计算机系统负荷的分析。当时省级系统的年数据存储量约为650Mbit。系统设计存储10年的信息,信息年增加量为20%,估计10年的信息总量为10Gbit。省局内局域网用户16个,地市级局域或远程工作站16个。采用Sybase数据库管理系统,该系统约占20Mbit空间。其他软件平台,如GIS等约占20~50Mbit。综上所述,JSEIS省级系统10年的信息量估算约为10Gbit。按同样方法估算市级系统10年的信息量约为2Gbit。
(2)江苏省环境信息中心主要硬件包括:Sun Sparc Station 2、可读写光盘、外置硬盘、只读光盘、磁带机、串并控制器、激光打印机、绘图仪、数字化仪、扫描仪、调制解调器、液晶大屏幕显示屏、微机。
(3)JSEIS的软件配置为Sun Sparc Station 2上采用操作系统Solaris Ver2.1.3,PC机匕采用Dos Ver 3.30c以上、Windows。数据库管理系统软件:Sybase for Sun Station 2、Sybase for Dos。开发工具软件包:PowerBuilder Ver 2.0。网络通信软件:NFS Ver 4.0。
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