基于GIS的环境影响智能决策云服务平台

张永富++李志宏++郭小飞++黄亮

摘要：提出一种基于地理信息系统的环境影响评价智能决策系统的构建方法，该方法综合运用信号处理、统计、数据挖掘、智能决策等方法，建立基于大数据应用的环境现状评价、环境影响智能预测、智能选址、环境影响后评价等系统，并利用三维仿真动态模拟技术，实现数据可视化服务的专业环保智能决策系统。

关键词：GIS；环境影响评价；智能决策；云服务平台

中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0125-02

1 引言

当前，我国经济社会正处于转型跨越的关键时期，环境约束日益明显，环境承载力日渐不足，环保工作面临的形势十分严峻。环境影响评估决策是运用一系列评价技术和评价方法，按照一定的评价程序，在评估环境质量现状的基础上对人类经济活动可能对环境产生的影响从不同角度加以预测分析和评估，并提出相应的防治措施和对策，为制定调控经济活动决策提供依据，在决策过程中对环境、经济和社会发展进行统筹兼顾，综合平衡，科学决策，从根源上解决经济决策与环境后果相分离现象的决策方式[1-2]。

基于GIS的环境影响智能决策云服务平台以大数据的研发和应用为契机，充分利用IT技术变革带来的以云计算为核心的新技术，基于地理信息技术和大数据平台，开发云计算环境下的环境影响评估模型和智能分析模型。从而实现环境影响评估与GIS空间分析、三维一体可视化展示的有机融合，构建云服务平台，为环保部门提供环境影响评估智能决策服务，形成技术、标准、软件和应用服务模式一体化的成果，推动我国环境保护行业信息化发展，为资源型经济转型保驾护航。

2 国内外发展现状

2.1 国外GIS在环保领域的技术发展现状

20世纪70年代起，美国田纳西流域管理局就开始利用GIS技术处理和分析各种流域数据，为流域管理和规划提供决策服务，GIS开始应用于水文学及水资源管理[3]。进入80年代后，随着计算机技术的飞速发展，GIS被用于流域空间的存储、检索、分析和显示[4]。90年代，发达国家在环境影响评价领域广泛开发和应用GIS，使GIS在环境影响评价领域有了较快的发展。进入21世纪，英国、德国、新西兰等国家也大量采用GIS、RS、GPS 等技术进行景观的规划设计和评价管理，取得了较高的成就。另外，还有一些涉及交通、人口、固体废物选址研究等方面的研究[5-9]。

2.2 国内GIS在环保领域的技术发展现状

GIS在中国环境保护方面的应用处于起步阶段，在环境影响预测方面，2002年，张玉书等利用GIS的动态分段技术实现了河流一维水质扩散模拟和空间显示分析[10]。2009年，郭颖、肖怀德等采用GIS技术手段，利用某钢铁厂区域环境资料和平面布置图，建立三维环境模型，将环境影响评价预测结果与三维环境模型有机结合，实现三维环境影响预测[11]。2006年，苏州、涂圣文等研究人员以ArcGIS软件为工具，在图形叠置法及AHP层次分析法的基础上，结合GIS的空间分析功能成功地对湖北某高速公路进行了环境影响后评价[12]。另外，在选址选线、污染源分析、污染扩散模型等方面也有一定的研究[13-15]。

3 平台系统设计

3.1 总体架构设计

基于GIS的环境影响智能决策云服务平台的核心任务是通过平台提供数据可视化服务，满足省、地市和县区环保管理部门、监测部门业务应用的需求，同时兼顾环保研究部门、环评单位以及社会公众的应用需求。其总体结构如下图1所示。

基于云计算的GIS平台包括：云虚拟数据引擎、云虚拟可视化引擎、二三维一体化GIS、服务式GIS、虚拟化分析模塊、环保数据模型、环保扩展模块。

管理子系统包括：基础数据库子系统、业务数据库子系统、模型库子系统、基于GIS平台的环境影响智能决策子系统、环境风险管理子系统、智能复核子系统、云服务平台大数据安全子系统。

3.2 数据库设计

数据库为智能决策系统提供可靠的数据支持，主要包括：基础数据库、业务数据库、总量数据库、企业环境管理数据库、环评报告数据库和环评预测评价模型库。

数据库结构框图2如下。

3.3 模型库与方法库

模型库与方法库是智能决策系统的核心，为决策过程提供算法支持。通过收集整理应用于大气、水、噪声等的环境预测问题的模型和方法，构建初始模型库、初始方法库在集成的GIS环境中对方法-模型-数据的匹配度、算法复杂度以及系统各模块功能的实用性进行综合评价根据评价结果对现有模型和方法进行改进，并根据需要补充新模型、新方法，完成模型库、方法库的开发，模型库与方法库关系如图3所示。

4 关键技术分析

环境影响智能决策云服务平台在GIS平台基础上，针对大数据特有的数据规模大，数据类型多，价值密度低，实时性要求高等特点，综合运用信号处理、数据统计、智能决策等方法，开发基于大数据应用的环境现状评价、环境影响智能预测、环境影响预测结果智能分析、智能选址、环境影响后评价等系统，建立环境仿真平台，提供仿真结果动态模拟展示，实现数据可视化服务，并通过搭建云服务平台，同时满足省、地市和县区环保管理部门、监测部门业务应用的需求，同时兼顾环保研究部门、环评单位以及社会公众的应用需求。

5 结语

基于GIS的环境影响智能决策云服务平台利用云计算及大数据平台技术，建立能够提高时空数据处理效率的数据表示及处理方法，将标准、法规等数据库内容转化为大规模复杂量化模型，并建立面向大数据应用的环境影响评价、评估及智能决策系统，实现基于各环境要素模型库的智能预测及智能评价，并利用GIS平台实现数据的可视化，可以为地方政府部门优化产业结构、重大项目管理、环境污染控制等提供决策依据，提高环境管理的信息化水平。

参考文献

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