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智慧环保
生态环境监测预警平台
技术方案
技术特点
1、采用了众多数据分析技术和评估模型
(1)PSR模型技术
PSR(Pressure-State-Response),即压力,状态,响应。是环境质量评价学科中生态系统健康评价子学科中一种评价模型,最初是由加拿大统计学家DavidJ.Rapport和TonyFriend(1979)提出,后由经济合作与发展组织(OECD)和联合国环境规划署(UNEP)于20世纪八九十年代共同发展起来的用于研究环境问题的框架体系。以“压力-状态-响应”(“P-S-R”)模型构建生态建设指标评价方法体系,并以“生态指数”(CMEII)来衡量生态建设和变化进程。通过“P-S-R”模型对生态建设指标进行分类梳理,分别以民生指数、环境指数和生态指数代表生态建设压力(P)、状态(S)和响应(R),建立PSR评价框架体系。以民生指数、环境指数和生态指数,归一化形成城市宜居指数,衡量城市总体生态建设和发展、变化进程。
(2)R技术
R是主要用于统计分析、绘图的语言和操作环境,是一个开源项目,语法源自Scheme。R内建多种统计学及数学分析功能,并可通过安装软件包(Packages,用户撰写的功能)的方式增强功能。R的软件包涵盖范围广,质量佳,常用的如用于经济计量、财经分析、人文科学研究、人工智能、空间数据分析及与环境相关的空气质量分析、水质分析和生态分析等。R具有强大的绘图功能,制图具有印刷的质素,并可加入数学符号。R的分析速度快,可媲美GNUOctave甚至商业软件MATLAB。系统将利用R的上述优势,开展环境数据的分析,为环境管理决策提供技术支撑。
(3)时间序列分析技术
时间序列是按时间顺序的一组数字序列。时间序列分析就是利用这组数列,应用数理统计方法加以处理,以预测未来事物的发展。时间序列分析是定量预测方法之一,常用在国民经济宏观控制、区域综合发展规划、企业经营管理、市场潜量预测、气象预报、水文预报、地震前兆预报、农作物病虫灾害预报、环境污染控制、生态平衡、天文学和海洋学等方面。系统将采用时间序列分析技术开展环境质量的分析和预测。
(4)空间插值分析技术
空间插值分析是GIS空间分析的重要组成部分,它是将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面,以便与其它空间现象的分布模式进行比较。其理论假设是空间位置上越靠近的点,越可能具有相似的特征值;而距离越远的点,其特征值相似的可能性越小。系统将爱用空间插值分析技术开展空气质量、水环境质量、噪声质量等环境质量的插值分析。
(5)农业非点源(面源)污染模拟技术
随着点源污染逐步得到有效治理,非点源污染成为水质恶化的主要原因之一。非点源污染具有广泛性、随机性、滞后性、不确定性、难监测性、难治理性等特点,仅依靠传统的监测方法难以定量估算非点源污染负荷,利用模型对非点源污染进行定量模拟可为水环境综合治理提供技术支撑。系统将集成该模型,选择典型流域研究农业非点源对水环境的影响。
(6)生态系统服务评估技术
生态系统服务(ecosystemservice)是指人类从生态系统获得的各种直接或间接收益,包括供给服务、调节服务、文化服务和支持服务,是联系生态系统与人类福祉的重要纽带。对生态系统服务价值的定量评估就是理解生态系统结构和功能的过程,其价值量的变化是制定生态管理目标和评价标准的良好测度。基于生态系统过程、输出结果空间表达的InVEST模型,既能定量评估生态系统服务价值,又能进行生态系统服务权衡,同时便于情景分析和比较管理政策优劣,很快发展成为指导生态系统管理者决策的重要科学工具,为保护生态环境、提高人类福祉提供了有力的技术支撑。系统将集成Invest模型,开展典型区域的生态系统服务评估。
2、数据高效集成与管理
生态环境监测评估预警体系建设涉及众多数据,包括水、气、地下水、土壤、声环境和生态环境质量等多类数据,同时生态预警评估还需引入其他委办局数据接入、环保系统相关数据接入和手工监测领域数据,在此基础上建设形成满足区域生态环境分析预警要求的生态环境实时综合数据库,实现数据的接入与共享目标。平台通过采用Web的方式,基于J2EE架构,采用JAVA、XML、WebService、JSP、Servlet、PKI等主流技术。针对使用规模较大的情况,系统支持负载均衡技术,支持多种主流的操作系统、应用服务器和多种主流数据库,实现生态环境数据的有效集成与管理。
3、支持大数据量的共享交换
数据共享中数据来源是其重要组成部分,而如何进行数据共享就成为关键。软件的执行效率必须要高,这样才不至于对业务系统的性能造成较大影响,同时支持大数据量的交换。通过对数据源头进行相关的改进,在源数据库中各相关表进行分析比对,利用工具可以根据每个字段变化,从而
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