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任务概述
本系统以大气污染的管理分析和应急分析为主要特点,提供了文档管理、浏览操作、图属查询、监测管理、污染分析、事故应急还有相关辅助功能。
系统设计的预期目标:
(1)测站的方便管理
(2)染情况与居民区的空间数据分析
(3)测点监测信息的实时模拟更新与预警功能
(4)气污染扩散动态模拟与查看
(5)测点的监控系统及录像查看
(6)染解决方案的生成与空间数据库管理
该方案最终的目的还是模拟大气污染数字化过程,从而利用GIS分析功能减少污染和事故对人民生命财产造成的损失。
需求规定
本系统的所有的功能都是基于一定的条件来实现的
(1)查询条件:
系统提供相关关键字,方便用户查询即可;
(2)分析条件:
系统操作人员手动的加载网络数据,再按系统相关提示操作即可;
(3)统计条件:
系统提供相关关键字,方便用户统计即可;
(4)数据精度:
系统数据精度符合国家相关规定,在内部数据传输过程中,不丢失精度;
(5)数据管理要求:
利用GDB对地图数据进行管理。
2、可行性分析
市面上对于地形要素分析的相关软件不少,但对大气污染气体分析的软件则没有。
对于大气污染物的数字化和量化是一个很复杂的问题。
倘若能将那些空气污染物像在地面上的地物一样表现在地图上,则通过分析可以解决许多空间上的问题。
SupermapGIS基础平台:
SupermapGIS地图编辑器是专业的制图软件,它集成了要素类的创建、编辑、更新、修饰等多种功能,能够满足用户一系列的编辑要求。
SupermapGIS地图编辑器具有以下主要功能:
提供多种地理数据可视化方式,揭示潜在的趋势及分布状况,让用户获得新的视野;
提供完备的编辑工具,支持复杂、动态的表达地理数据,支持多符号库编辑与管理;
提供强大的地图组合与页面布局,支持多种输出与打印方式。
二、系统总体设计
1、设计原则
(1)兼容性原则:
数据具有可交换性,选择标准的数据格式和设计合适的数据格式,实
现与不同部门之间或不同格式数据库之间的数据进行交互共享。
(2)完备性原则:
系统功能齐全、完备,具备数据采集、管理、处理、编辑、显示、绘
制、转换、分析、输出等各项功能。
(3)安全性原则:
系统数据不会泄露给无关用户,系统运行时不丢失和篡改数据。
(4)可靠性原则:
系统在规定的条件下和规定的时间内能够完成规定的功能并确保准确
度与精确度。
(5)稳定性原则:
系统在长时间内持续运行、计算并保证不出错、不崩溃。
(6)可扩展性原则:
系统可以扩充模块,系统设备不仅满足当前需求,并在扩充模块后
可以满足可预见将来需求。
(7)标准化原则:
系统设计符合GIS基本要求和标准,数据类型、编码、图示符号符合
国家标准以及行业相关规范。
(8)保护现有投资原则:
充分利用已有设备、系统以及数据,实现对已有数据的利用,
并借助系统可扩展性,保证建设完成后的系统在向新的技术升级时,能保护现有投资。
2、关键技术
2.1组件式GIS开发技术
系统采用GIS开发领域较为流行的组件式二次开发,快速集成多种功能,避开复杂的底
层设计,使初学者能快速进入GIS的开发中。
SupermapGIS以“控件+对象”的形式,支持多种开发平台和开发语言,为开发人员提供多样
化的选择,开发简单,实现“一行代码,一个功能”,为初学者进一步学习提供了基础。
2.2大气污染模拟管理技术
本系统采用了以监测点来衡量污染物区域浓度的方法,通过点来表现区面状地物,以浓度为衡量标准,通过将所有的污染粒子进行表达显示来表现污染的面状区域。
此外,本系统还采用了网络分析技术,来实现了路径分析的目的。
3、系统总体框架:
三、系统功能设计
1、文档管理模块
2、基本功能模块
基本操作分为浏览功能和量算功能,量算包括长度、面积、角度量算。
图书查询方面分为查询功能和最短路径功能,其中查询功能可以分为输入查询和图形查询,查询的结果都可以在表中显示并且自行闪烁,最短路径则是显示道路网上的两点间最短的路径。
3、监测管理模块
3.1监测点管理
(1)添加监测点:
通过在地图上的某处进行鼠标点击弹出参数设置框,设置好进行监测点的添加操作。
(2)查看监测点:
通过选定菜单项然后选择监测点来弹框查看相关的信息
(3)编辑监测点:
点击弹出编辑对话框,修改后点击确定即可。
3.2污染查询与监测
(1)单监测点污染查询:
某一监测点某一污染物在不同时间的污染情况图表。
(2)多监测点污染查询:
多个监测点在某一时间某一污染物的图表。
(3)行政区污染查询:
不同区块中的所有监测点污染物情况图表。
(4)实时监控:
对某一监测点污染物浓度进行实时模拟,并有超浓度报警提示。
(5)查看报警记录:
对数据库中的报警记录进行查看。
3.3监控系统
(1)监控类型
在监控类型中可分为单一监控视频和多窗口监控两种。
●单一监控摄像头可以选择服务器,依据端口选择摄像头,并且可以将图片存储到本地文件夹中。
●多窗口监控可以选择六个不同的端口同时进行视频监控。
(2)监控措施
●监控措施包括视频截图、监控录像
●视频截图可以将当前录像过程中的图像存放到本地,便于之后的分析;
监控录像是为了监控回看时便于分析地铁站内的人流量、安全隐患等。
(3)查看记录
●包括查看图片记录、视频记录。
4、分析治理模块
分析治理模块是本系统的核心模块之一,该模块用到了GIS原理,提供了多种空间分析方法和针对不同对象的空间分析,并且还有对空气质量的评价,包括评价空气质量的算法。
其中居民区选址可以选择污染物与缓冲类型进行制定半径的缓冲区分析和按浓度属性的缓冲区分析。
污染物浓度显示则是利用了等值线追踪技术,将所有有数据的矢量点先栅格化然后再生成等值面,从而表现出了污染物污染的范围。
多污染物污染范围、工厂实际污染范围、治理前后污染对比这些都是叠加分析的操作,分别将等值面与等值面、等值面与缓冲区进行了叠加分析。
区文件裁剪是裁剪分析。
空气质量评价是通过利用了一种空气质量评级的方法为污染物浓度数据进行评级,再根据得到的空气质量数据分析污染情况,给出评价方法。
5、事故应急模块
该模块也是GIS应用的核心模块之一,在该模块中提供了气体扩散模拟和应急救援路径两方面功能。
气体扩散模拟:
(1)标记事故点:
用鼠标点击地图的某点进行标记作为事故点。
(2)气体模拟扩散:
在控制面板中的参数设置中,输入污染物类型,风向风速、源强等参数,开始模拟则出现了模拟的污染物的污染范围。
(3)动态模拟:
利用了可以控制模拟速度的控件,可以看某一时间的扩散情况,也可以动态演示整个过程。
(4)动态信息查看:
鼠标点击模拟的区域,则可看到该处的污染物浓度。
救援路径分析:
(1)医疗消防救援路径:
标记某处为事故点,然后可以查找最近的设施,可以查找到符合条件的设施和路径显示。
(2)路径行驶模拟:
本功能是先根据网络分析分析出应急处和事故点的最短行驶路径,然后再根据用户的需要进行行驶实际模拟。
(3)导出路线图:
将分析得地图内容进行图片格式输出。
6、系统模块
皮肤设置功能主要是将窗体的皮肤进行更改显示。
用户管理主要是对用户的登录管理,将用户分为不同的身份,并将用户名与密码存入数据库中,该模块做到用户信息的查看、插入、删除、管理与密码的修改。
系统信息模块提供了系统的基本信息查看和帮助文档。
四、数据库设计
1、所需数据
南昌市地图的GDB数据(南昌大气.HDF),对应的地图文件(南昌大气.Map)以及SQLSever2008数据库数据(Atmosphere.mdf)。
2、数据采集
本系统采用了SupermapGIS中的武汉市的地理地图数据,监测点与工厂数据则是用到了XX地图上的实际检测点分布数据,空气污染物浓度表则是根据环保局官方网站上面公布的每日浓度监测数据进行提取和输入的,其他的人员信息属性都是依据实际来确定,总之数据具有相当的真实性。
对于模拟数据,我们采用了比较精准的模拟算法,各种算法在网上都是较为主流的且具有一定的说服力,模拟数据也成功的表达了功能。
3、数据处理
对于矢量的地图数据和网上的谷歌地图与XX地图相应地理格局进行配准并且按照实际的相关标准进行处理得到数据。
数据存储在:
(1)空间数据文件(武汉大气.HDF)
(2)地图数据文件(武汉大气.Map)
(3)属性信息数据文件(Atmosphere.mdf)
4、数据库详细设计
4.1监测点监测信息表
监测点监测信息表主要存放着监测点监测的污染物信息情况,用来做监测点的信息管理和污染物浓度的空间分析,本表作为SQL表中重要的数据表,对多个模块都有影响。
其中的监测点名称与监测点各污染物浓度还有检测时间在本系统核心模块中都有涉及,并且表内存储了将近一个月的每日浓度数据。
列名
数据类型
允许NULL值
编号
int(短整型)
否
监测点编号
是
监测点名称
nvarchar(50)
监测点所属行政区
监测时间
date(日期)
二氧化硫
二氧化氮
PM2.5
PM10
一氧化碳
臭氧
空气质量
4.2监测点信息表
该SQL表主要表示了监测点的基本信息,作为监测点监测信息表的辅助,在监测点管理模块中提供了相应监测点的负责人及属性信息。
长度
变长字符串
50
监测点所属区块
负责人
4.3用户表
该SQL表存放的是使用该系统的各种用户的信息,用户名与密码用于在程序开始的登录界面进行身份验证,而用户类型则是用来判断用户的使用权限,该表是所有功能操作的前提。
用户名
密码
用户类型
4.4职员表
该SQL表是存放监测点的负责人及其相关的属性信息,其中职员的信息在管理监测点功能中和生成预警发送邮件中都有用到。
职员编号
职员姓名
性别
聘用时间
date
联系方式
邮箱
负责监测点
4.5报警记录表
该表主要是存储污染物浓度超标时的时间位置信息,在监测管理模块中实时模拟处有通过报警设置来添加浓度超标时的报警记录,存储在SQL数据库中进行查看。
记录编号
污染物
超警浓度
日期
时间
4.6污染事故信息表
该表主要存储这事故的相关信息和发生事故的时间空间信息,用于在事故应急模块中进行进一步的分析和信息查询。
事故编号
事故时间
区块
nvarchar(20)
事故等级
工厂名称
污染波及人数
int
照片
nvarchar(MAX)
处理状态
处理方案
4.7工厂表
工厂表主要存放着工厂的基本信息和有关的空间信息,利用工厂表,可以实现工厂缓冲区的分析,并且可以用来查找最近设施。
工厂类型
污染种类名称
污染半径
员工数目
消防队编号
医院编号
4.8医院和消防队表
医院和消防队表主要存储这这些地物的属性信息,用作用户查询用,并且这些信息和空间数据库中的位置分布也有联系,用来事故应急中的模拟救援。
医院名称
救护车数量
救援人员数量
名称
消防车数量
消防人员数量
地址
联系电话
五、报告总结
实践是检验真理的唯一标准。
只有通过不断的实践,我们才能从中了解自己欠缺的地方,并加以弥补。
二次开发这门课本来就是动手能力的锻炼,所以显得尤为重要。
虽然这个实习时间很短很仓促,老师只要求我们做到数据库设计,但是这也同样让我们明白了一个开发的基本过程和设计流程。
做开发我们缺少的就是编程能力,所以对我们来说也是非常艰难的,只有多实践操作才能够慢慢地提升自己的能力。
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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