1、第二章環境GIS系統分析 環境GIS系統分析 環境GIS系統方案書8/27/20221系統開發要明確“4W” whatwhywhenHow 即要做什么，為什么要做，什么時候做和怎么去做？系統開發的最大錯誤就是沒弄清問題就動手去做。結果在錯誤的時間、用錯誤的方法做了錯誤的事，不是前功盡棄，也是得不償失。8/27/20222系統分析是系統分析員與用戶在一起交流，充分了解用戶要求，并把雙方的理解用系統方案書表達出來。系統分析包括用戶需求分析、用戶基礎分析、可行性分析及系統方案書編寫。系統方案書審核后，成為系統設計的依據和將來驗收系統的標準。2.1 系統分析8/27/20223（1）用戶需求分析系統分

2、析首先要回答系統“做什么”這個關鍵問題。只有明確了問題，才有可能解決問題。否則，方向不明，無的放矢，費力不討好。8/27/20224（1）用戶需求分析用戶需求分析階段，分析員必須回答的問題包括：總的系統目標（系統的用途）所期望的功能（有哪些功能）系統環境要求（運行對硬軟件環境的要求）可靠性和質量的要求（運行的穩定性（系統的一些邊緣故障。比如系統運行一直很好，只是偶爾出現一些奇怪的問題，但是找不到原因，經過重啟或者重裝之后就恢復正常，這就在考驗系統的穩定性 ）、數據精度等）成本與進度考慮（軟件開發所需的經費、時間）；安全保密要求（軟件使用權限、防止數據外流等）用戶界面與操作需求（界面字體、顏色、

3、圖案等）將來可能有哪些擴充（功能上擴充、數據擴充等）其它。8/27/20225用戶需求分析的重要過程是用戶訪談。訪談有兩種基本形式，即正式的和非正式的。在正式的訪談中，系統分析員將提出一些事先準備好的具體問題。例如，數據庫中需存儲哪些數據，想如何應用這些數據。在非正式的訪談中，將提出一些可以自由回答的開放性問題，以鼓勵被訪問的人員表達自己的想法，例如，詢問用戶為什么對目前正在使用的系統感到不滿意。在用戶分析階段，最好能快速建立原型系統（或利用類似系統），使用戶對系統功能有一個基本認識，這樣有利于相互溝通。廣義：當前系統的原始形態，這里不一定就是信息系統，非信息化的系統也有原型。狹義：原型特指系

4、統生命期開始階段建立的，可運行的最小化系統模型。軟件開發過程就是分析系統原型，建立系統模型，再優化轉換的過程。 8/27/20226（2）用戶基礎分析在明確用戶需求后，需要了解用戶已有基礎，以避免資源浪費。用戶基礎分析的內容：軟硬件設備數據積累已有研究工作8/27/20227（3）可行性分析內容 技術可行性 經濟可行性 法律可行性？8/27/20228技術可行性分析是根據客戶提出的系統功能性能及實現系統的各項約束條件，從技術的角度研究實現系統的可行性。技術可行性研究包括技術分析、資源分析以及風險分析。技術分析任務是，當前的科學技術發展能否支持系統開發的全過程。資源分析任務是，論證是否具備系統開

5、發所需的各類人員（管理人員和各類專業技術人員）、軟件、硬件資源和工作環境。風險分析任務是，在給定的約束條件下，判斷能否設計并實現系統所需功能和性能。開發人員在評估技術可行性時，一旦估計錯誤，將會出現災難性的后果。 8/27/20229經濟可行性分析是進行成本效益分析，評估項目的開發成本，估算開發成本是否會超過項目預期的全部利潤，分析系統開發對其他產品或利潤的影響。8/27/202210法律可行性分析是研究在系統開發過程中可能涉及到的各種合同、侵權、責任以及各種與法律相抵觸的問題。8/27/202211（3）可行性分析在回答系統“做什么”這個問題，并了解用戶已有基礎后，應該回答系統“能否做”這個

6、問題。從理論上講，只要資源和時間不受限制，所有的項目都是可行的。然而，由于資源缺乏、交付時間和經濟等因素困擾，對項目可行性評估是十分必要的。8/27/202212（4）系統方案書編寫 引言 系統目標 系統總體結構 解決方案及比較 人員組織 進度 經費預算 附件（如可行性研究）8/27/202213上海市商業地理信息系統1）引言：商業服務業是國民經濟的重要組成部分。上海是我國商業最集中最發達的城市，商業又是上海經濟發展的重要驅動力，準確掌握全市商業服務業的數量與分布，關系到商業發展戰略和商業政策的科學制定。上海市商業地理信息系統的建立將提高上海市商業服務業的信息化程度，促進商業服務業的發展。8/

7、27/202214在國外，GIS已廣泛應用到商業服務業的規劃與決策，如麥當勞公司利用GIS選擇連鎖店的位置；在國內，北京市建立國內第一個商業地理信息系統，并已在應用中發揮了很大作用。只需輕輕一擊鼠標,大到北京地區商業的布局、規模、結構、效益等宏觀情況,小到某個具體企業的經營、財務等詳細信息均可瞬間了然于胸。 背景 目的 意義8/27/202215 2）系統目標：有三個層次的目標。提供各級商業管理部門規劃決策。提供企業（投資者）增值服務。為消費者提供方便。8/27/202216 3）系統總體結構采用基于Internat/Intranet的 B/S體系結構實現地理信息的分布式處理及互操作 。8/2

8、7/202217上海商業地理信息系統系統權限管理地圖顯示信息查詢數據分析數據庫維護文件管理視圖操作8/27/2022184）解決方案及比較基礎底圖數據采用已有的電子地圖；各種商業網點的分布圖通過GIS服務器端的地址匹配程序生成，數據來源于Oracle屬性數據庫，生成圖層存放于GIS服務器。地址匹配程序定期更新圖層；屬性數據庫采用人工錄入或引用原有電子表格。利用組件GIS和Web GIS技術實現空間數據的發布與交互操作。8/27/202219硬件：HP Netsever Lpro，內存：1G； 硬盤：20 G； CPU：PIII 500以上（兩只）。軟件：Windows NT Sever 4.0

9、或者 Windows 2000。 數據庫平臺： 首選 Oracle 8.x 版大型數據庫平臺 GIS平臺：采用世界著名公司ESRI(美國環境系統研究所)公司的組件化產品MapObjects 2.0及MabObjects IMS。8/27/202220客戶端平臺采用Windows NT 4.0/Windows 2000/Windows 98,Internet Explorer 4.0） 開發語言及開發工具系統開發語言采用VB,Java,HTML, Javascript等。8/27/2022215）人員組成數據庫建庫：，系統設計：，界面設計：編程：，8/27/2022226)進 度8/27/202

10、223 7)經費預算 系統調研費 建立數據庫費用 開發費 硬件費用 軟件費用 聯網費 8)附件（如可行性研究）8/27/202224實例介紹以“湖北省省級環保科技項目”為例基于GIS的污染源普查 智能化信息系統 8/27/202225項目背景及意義污染源普查是一項具有重要戰略意義的環保基礎性工作，通過普查對研究制定經濟社會發展戰略，調整優化經濟結構，都具有十分重要的現實意義。第一次全國污染源普查工作已完成。這次普查的直接成果是大量的污染源專題數據。如何將這些普查成果充分地開發應用起來，已成為當前各級環保部門及專業研究人員的主要工作和急需解決的問題。探索和解決污染源普查數據共享和信息挖掘等相關技

11、術問題，對于污染源的的實時管理和動態監測都將產生重要而積極的影響。8/27/2022261994年我國完成第一個省級環境信息系統江蘇省環境信息系統。近幾年，安徽省開發了基于GIS的重點污染源管理信息查詢與分布系統，泉州市建立了污染源在線監控信息管理系統，葫蘆島市建立了污染源地理信息系統，這些系統在一定程度上提高了環境監測和污染源管理水平，然而，大部分系統只實現了信息查詢與檢索等相對簡單的功能，缺乏對污染源信息的高度共享與深層次應用。8/27/202227污染源數據是GIS分析、處理和表達的對象，在系統構建中需要了解數據的來源、類型和用途等內容。包括4種：(1)環境監測數據，即地表水、地下水和廢

12、水監測數據。地表水監測包括：河流、湖泊和水庫、飲用水源地3個方面的內容。廢水監測主要是污染源排放監測。(2)工業污染與防治數據，主要包括工業污染企業基本情況和工業污染物排放情況這兩個方面。 (3)生活及其他污染與防治數據。生活污水排放情況及城市污水處理情況。(4)污染源管理數據。包括污染源管理法律法規，環境保護年度計劃執行情況；排污收費執行情況，繳納排污費單位數、排污費收入量、排污費使用量等。 8/27/202228業務需求分析首先是污染源信息的查詢需求。這是信息系統最基本的功能。污染源的信息包括空間信息和屬性信息。具體包括點狀、線狀、面狀污染源的基本信息，污染源背影信息，廢水/氣/渣排放信息

13、，污染源能源消耗信息，工業用水量信息等。為滿足各類用戶的需求，系統應提供盡可能全面且通俗易懂的查詢方式和查詢條件過濾方式，如系統應支持關鍵字、空間范圍、時間范圍、屬性等條件查詢方式。此外，系統還應提供雙向查詢的功能，包括從屬性數據庫到圖形的定位查詢以及從圖形到屬性的單點、矩形區查詢等方式。8/27/202229其次，從應用需求方面來看，系統的建設必須以污染源普查為根本出發點，同時還需緊密結合環境保護重點工作，為環境管理、環境監測、環境規劃、環境預測、污染事故應急、建設項目管理、排污申報和收費、城市環境綜合治理、環境污染總量控制、環境評價等提供GIS功能。此外，從功能需求角度看，系統應具備數據錄

14、入、數據存儲、數據管理、數據分析、統計與制圖輸出等功能。 8/27/202230功能需求分析 (1)污染源數據管理 ：對污染源信息的批量導入、添加、刪除、修改等，對數據庫進行諸如修改、更新等操作。(2)污染源數據查詢 ：直接在地圖上進行點、圈、矩形查詢 ，也可以根據表名、年份、行政區等進行查詢。(3)污染源數據分析：等標污染負荷分析，按廢水、廢氣多項指標計算企業的等標污染以及所占的百分比，并可以對企業進行綜合排序。總量控制分析，用來計算廢水、廢氣和固廢14項指標的新企業增加量、老企業增加量、關停企業削減量、老企業削減量和總量控制完成情況。突變指標分析，主要是用來比較兩年數據變化超過一定值的指標

15、。(4)污染事故應急 ：適應和滿足污染事故應急分析與處理的需要，提高環境事故應急響應能力。預測和評價污染源的影響程度與范圍。8/27/202231A、等標污染負荷分析不同的污染物和污染源具有不同的特征、不同的環境效應、不同的危害，為了使它們能在同一尺度上加以比較，采用一個共同的指標來衡量各類污染源或污染物對外環境潛在的污染能力的大小，需要對污染物和污染源進行標化計算，最常用的特征數是等標污染負荷，用來確定主要污染源或主要污染物。 8/27/202232A、等標污染負荷分析其方法如下：（1 ） 確定區域內排污量的基數 在目前未掌握全區域排污總量的情況下， 以已完成的排污申報登記及變更申報登記為基

16、礎，通過對已進行排污申報登記的（單位）進行核實，根據對污染源監督監測、監理等工作所掌握排污單位的情況，對其申報登記數據進行檢查是否有瞞報、錯報、漏報等問題并通知企業進行糾正。對申報登記以后的新擴改建污染源進行補報，對已破產停產排污單位及時申報并核實。因此充實和完善排污申報登記工作，是實施排污許可證制度的一項重點的基礎工作。 8/27/202233A、等標污染負荷分析其方法如下：（2 ）根據國家規定的排放標準，計算區域內每個排污單位的各種污染物等標污染負荷量（即污染物排放量與排放標準之比）。（3）計算每個排污單位的等標污染負荷量（即該排污單位排放所有的污染物等標污染負荷量之和）。 （4）計算區域

17、內的等標污染負荷量（即區域內所有排污單位的等標污染負荷量之和）。 （5）計算區域內每個污染源等標污染負荷量的比值（即每個污染源等標污染負荷量與區域內的總等標污染負荷量之比）。 （6）將區域內排污單位的等標污染負荷之比值由大到小依次排列，并將比值依次疊加，當疊加的比值達80%以上（含80%）時的排污單位確定為重點污染源，列入轄區內首批實施排污許可證的重點污染源。 8/27/202234B、總量控制分析“總量控制”是相對于“濃度控制”而言的。濃度控制：以控制污染源排放口排出污染物的濃度為核心的環境管理方法體系。其核心內容為國家環境污染物排放標準（主要是濃度排放）標準。我國的“排污收費”、“三同時”

18、、“環境影響評價”等都是以濃度排放標準為主要評價標準。 總量控制：是根據水體使用功能要求及自凈能力，對污染源排放的污染物總量實行控制的管理方法，基本出發點是保證水體使用功能的水質限制要求。 8/27/202235基于GIS的污染源普查智能化信息系統 污染源數據采集普查現有數據數字化污染源GIS空間數據庫系統生活污染源數據工業污染源數據基礎地理環境數據農業污染源數據 GIS應用系統 污染源管理污染源監測污染源分析污染源評價污染事故應急污染源模擬與預測污染源GIS數字化平臺污染源管理污染源查詢污染源評價統計報表專題制圖污染源模擬8/27/202236GIS的功能實現文件圖表數據獲取原始數據存儲檢索

19、空間查詢空間分析數據編輯投影變換數據輸出制圖、表格交互展示結構化數據空間數據庫8/27/202237研究的技術路線8/27/202238階段一完成空間數據庫建庫工作。時間:2009年2月3月，大約30到40天。預期:解決海量數據的存儲和管理問題，并能統一管理圖形數據和屬性數據；實現數據的及時更新。方案:屬性數據轉換格式后直接入庫；空間數據由圖像識別和實地確認，根據專業數據有選擇獲取。考核: 黃石市污染源普查數據與數字化圖件1套； 污染源普查數據采集與錄入規范1份； 發表學術論文2-4篇。 8/27/202239階段二完成有基本功能的系統原型的搭建。時間:2009年3月4月，大約50到60天。預

20、期:完成數據管理模塊，實現數據檢索、操作和更新；完成數據查詢模塊，實現圖文并茂的圖與屬性互查；完成大部分基本GIS功能。方案:利用C#開發平臺VisualStudio2005結合嵌入式GIS組件庫(AE)編程實現。考核: 污染源普查信息智能化管理系統原型。實現數據管理功能、數據查詢功能以及基本GIS功能 。發表學術論文2-4篇。 8/27/202240階段三完成高級專業模塊，進而實現整個系統。時間:2009年5月8月，大約120天。預期:完成數據分析模塊，包括統計分析和環境評價；完成污染事故應急功能：高級空間分析和污染擴散模擬。方案:環境評價專業模型及污染擴散模型與GIS的集成；數據挖掘和聯機

21、分析處理（OLAP）等技術 的應用。考核: 完整的污染源普查信息智能化管理系統。實現環境信息統計，污染源綜合分析與評價，污染應急分析與處理等功能。發表學術論文4-6篇。 8/27/202241技術路線（進度表）項目進度控制表階段性任務2009年1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月空間數據庫建庫數據管理模塊數據查詢模塊數據分析模塊污染事故應急系統測試項目驗收8/27/202242主要技術指標完成黃石市污染源普查信息采集與錄入，構建污染源信息空間數據庫。開發污染源普查信息智能化管理系統1套。形成一套污染源普查信息系統的數據采集與錄入規范，軟件使用說明和操作指南。 在國內外核心期刊發表論文10-12篇，爭取SCI、EI收錄3-4篇。培養環境信息技術人才6-9名；研究生4-6名。提交項目結題報告及數據資料與專題圖件。8/27/202243