基于WebGIS天津沿海排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

薛志泳，鄭小慎

(天津科技大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院，天津 300457)

天津海域面積 3000km2，其中大陸岸線長(zhǎng)約153.67km，島嶼岸線長(zhǎng)約 0.47km，潮間帶面積約336km2[1]，對(duì)天津海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展和京津冀地區(qū)出?？诤秃Ｉ腺Q(mào)易有重要的戰(zhàn)略意義.由于天津海域呈現(xiàn)半封閉式的地形，使得水體的交換能力差，自我調(diào)節(jié)功能較低，加之隨著天津近岸經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和填海造陸帶來(lái)的海洋環(huán)境惡化，陸源污染物大量輸入，使得天津近岸海域污染現(xiàn)狀日趨嚴(yán)重[2].在眾多導(dǎo)致海洋環(huán)境污染狀況惡化的因素中，陸源入海排污是重要因素之一，由于工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展所帶來(lái)的工業(yè)廢水的向海排放，導(dǎo)致了天津沿岸水體的污染超標(biāo)和水體的富營(yíng)養(yǎng)化加重，對(duì)海域的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了一定的威脅[3].近幾年入海排污排放的主要污染物濃度呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)于海洋環(huán)境的污染也隨之加重[4-5].對(duì)于排污口污染物排放的監(jiān)測(cè)管理和預(yù)警管理成為了海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)研究的重要途徑之一.

地理信息系統(tǒng)(GIS)由于其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)可視化和分析能力，在環(huán)境信息領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用.當(dāng)前國(guó)內(nèi)外有很多在水環(huán)境監(jiān)測(cè)和信息管理中均應(yīng)用到 GIS技術(shù)，前期主要針對(duì)在 Web上的共享性和統(tǒng)一性進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)的結(jié)合應(yīng)用[6-7]，主要是使用開放共享的標(biāo)準(zhǔn)和一些主流開發(fā)框架來(lái)構(gòu)建監(jiān)測(cè)系統(tǒng).目前的研究重點(diǎn)是在系統(tǒng)和環(huán)境模型上的結(jié)合[8-11]，利用模型計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行后報(bào)顯示的目的，給出系統(tǒng)預(yù)警結(jié)果.本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用基于 Web的地理信息系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)構(gòu)建了天津沿海排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，以期能夠?qū)ρ睾８髋盼劭诘谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理顯示，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和模擬計(jì)算.本系統(tǒng)主要是顯示排放信息，并對(duì)排放后的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警，從而對(duì)海洋環(huán)境污染的控制起到一定的作用.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域及排污口位置

天津沿海海域，位于北緯 38°12′—39°14′，東經(jīng)117°34′—118°20′之間.海岸線北起澗河口，南至岐口，是一個(gè)三面環(huán)路的半封閉性海域[12].研究區(qū)域和排污口位置如圖1所示.

圖1 研究區(qū)域地理概況圖Fig.1 Geographical profile of the study area

本系統(tǒng)根據(jù)天津市陸源入海排污口的地理分布選擇了較為典型11個(gè)主要的陸源入海排污口進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā).

1.2 污染擴(kuò)散范圍模型

系統(tǒng)針對(duì)天津沿海11個(gè)入海排污口進(jìn)行地理位置(表1[4-5])和排放數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)控制，并依據(jù)排放數(shù)據(jù)對(duì)排放污染物進(jìn)行分析，同時(shí)建立一個(gè)簡(jiǎn)單的污染擴(kuò)散范圍模型[13]評(píng)估其水污染擴(kuò)散范圍.

表1 監(jiān)測(cè)的主要入海排污口地理位置Tab.1 The geographical location of the monitored main sewage outlet into the sea

利用 WebGIS空間分析模型[14]計(jì)算和顯示擴(kuò)散結(jié)果，其中對(duì)于生態(tài)環(huán)境或者生態(tài)系統(tǒng)降解和海水湍動(dòng)能的影響因數(shù)沒(méi)有計(jì)算在模型方法中.在模型計(jì)算中考慮了岸線形狀、風(fēng)速和 Ekman風(fēng)生流等因數(shù)對(duì)于海表面擴(kuò)散的影響.

假定排污口附近海域是平靜海面，且海水流動(dòng)只和風(fēng)速有關(guān)，建立空間分析計(jì)算模型如下式計(jì)算.

式中：v為海水流速；ω為海表面風(fēng)速；fω為風(fēng)應(yīng)力系數(shù)；θi為水流在i方向上與水平向的夾角；φi為第i個(gè)方向角；ψω為海表面風(fēng)速的主方向角；Ω為海表面流速在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下偏離風(fēng)速主方向的夾角；xi、yi為污染物在i方向上t時(shí)刻后隨海水?dāng)U散的坐標(biāo)位置；x0、y0為排污口坐標(biāo)(計(jì)算原點(diǎn)坐標(biāo))；、為在θi方向上的水流權(quán)重和岸線系數(shù).

將計(jì)算得到的經(jīng)緯度坐標(biāo)點(diǎn)添加到地圖坐標(biāo)上成為模型結(jié)果到地圖顯示的關(guān)鍵，在 GIS地圖上是以投影坐標(biāo)系顯示地圖的，將地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成投影坐標(biāo)經(jīng)過(guò)以下計(jì)算[15].

式中：X、Y為轉(zhuǎn)換后的投影坐標(biāo)；x、y為地理坐標(biāo)；A、B、ζ為常數(shù)參數(shù)，A＝6378137.0、B＝3189068.5、ζ＝0.0174532925.

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于 WebGIS的天津沿海排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)是基于 B/S三層結(jié)構(gòu)搭建的[16]，分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和顯示層，如圖2所示.

圖2 排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Design structure of sewage outlet monitoring and warning system

2.1.1 數(shù)據(jù)層

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層為系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間，是系統(tǒng)運(yùn)算的基礎(chǔ).系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要包括用戶數(shù)據(jù)、排污口信息數(shù)據(jù)、排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及地理信息數(shù)據(jù).用戶數(shù)據(jù)包括了系統(tǒng)允許登錄的用戶信息.入海排污口信息數(shù)據(jù)包括了排污口地理位置信息、排污口簡(jiǎn)介信息及排放監(jiān)測(cè)信息等.排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括了每個(gè)排污口監(jiān)測(cè)的時(shí)間、排放污染物和相關(guān)排放污染物的監(jiān)測(cè)濃度數(shù)據(jù).地理信息數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)界面的基礎(chǔ)地理背景數(shù)據(jù)，如基礎(chǔ)地理地圖、排污口點(diǎn)狀地圖和排放污染物擴(kuò)散地圖等.排污口地理位置數(shù)據(jù)和排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)屬性文件存放在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中.地理信息數(shù)據(jù)通過(guò) ArcGIS控件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)用和顯示.本系統(tǒng)以大神堂排污口監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)為例開發(fā).

2.1.2 服務(wù)層

系統(tǒng)的服務(wù)層是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中為 Web端的請(qǐng)求提供邏輯運(yùn)算并且返回處理結(jié)果，是系統(tǒng)的核心部分.系統(tǒng)的邏輯服務(wù)主要包括數(shù)據(jù)的調(diào)用服務(wù)、模型計(jì)算服務(wù)和 GIS應(yīng)用服務(wù).數(shù)據(jù)的調(diào)用服務(wù)是對(duì)于 Web端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用請(qǐng)求進(jìn)行判斷響應(yīng)，然后進(jìn)一步調(diào)用需要執(zhí)行的應(yīng)用服務(wù)，并且將處理結(jié)果發(fā)送回 Web端.模型計(jì)算服務(wù)是對(duì)于擴(kuò)散模型的邏輯計(jì)算并且將計(jì)算結(jié)果以 GIS的形式顯示在界面.GIS應(yīng)用服務(wù)是對(duì)于地圖的功能響應(yīng)，包括一些基本地理操作功能、空間分析功能和 GIS函數(shù)的調(diào)用功能.

2.1.3 顯示層

系統(tǒng)的顯示層通過(guò)功能模塊以及工具按鈕等顯示提供面向用戶的界面，是系統(tǒng)對(duì)于用戶的功能顯示，也是系統(tǒng)最直觀的界面瀏覽.本系統(tǒng)的主要界面顯示分為 4個(gè)界面：登錄界面、系統(tǒng)主界面、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理界面和排污預(yù)警界面.登錄界面是系統(tǒng)的初始窗口，主要實(shí)現(xiàn)登錄用戶的識(shí)別和新用戶注冊(cè)等功能，用于提高系統(tǒng)內(nèi)容的保密性.系統(tǒng)主界面是用戶登錄后顯示的界面，分為系統(tǒng)名稱欄、地圖顯示窗口、功能菜單欄和版權(quán)信息欄.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理界面是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理模塊的顯示界面，包括了排污口信息查詢窗口和歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢.排污預(yù)警界面是排污預(yù)警模塊的顯示界面，包括了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的水質(zhì)分析預(yù)警和排放污染物的擴(kuò)散模擬預(yù)警.

本系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)由 ArcGIS Server服務(wù)器和Web服務(wù)器組成.ArcGIS Server服務(wù)器負(fù)責(zé)系統(tǒng)中地圖數(shù)據(jù)的訪問(wèn)和空間數(shù)據(jù)的處理.Web服務(wù)器基于 JavaScript開發(fā)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的調(diào)用處理，數(shù)據(jù)庫(kù)交互和瀏覽器端請(qǐng)求的接受和響應(yīng).整體采用MVC(model view controller)的響應(yīng)模式，其主要關(guān)系如圖3所示.

圖3 MVC模式關(guān)系圖Fig.3 Relationship diagram of MVC pattern

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于 WebGIS天津沿海排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的功能可以劃分為地圖管理功能和信息管理功能兩大類，系統(tǒng)的功能模塊分為用戶登錄模塊、地圖服務(wù)模塊、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理模塊和排污預(yù)警模塊.系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖4所示.

圖4 排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Functional structure diagram of sewage outlet monitoring and warning system

用戶登錄模塊包括了注冊(cè)和登錄兩個(gè)功能.注冊(cè)是在新用戶初次訪問(wèn)時(shí)進(jìn)行用戶信息的注冊(cè)，填寫必要的登錄信息.用戶登錄是系統(tǒng)對(duì)訪問(wèn)此系統(tǒng)的人員信息的識(shí)別，在識(shí)別確認(rèn)可登錄用戶后會(huì)開放系統(tǒng)界面.系統(tǒng)中運(yùn)行流程如圖5所示.

圖5 用戶登錄模塊運(yùn)行流程設(shè)計(jì)Fig.5 Design of operation flow of the user login module

地圖服務(wù)模塊包括了加載地理底圖和對(duì)地圖的基本操作的功能.本系統(tǒng)加載了中國(guó)區(qū)域的地理地圖，對(duì)地圖的基本操作包括了平移、放大、縮小、全圖、視圖切換和鷹眼等功能.系統(tǒng)中運(yùn)行流程如圖6所示.

圖6 地圖服務(wù)模塊運(yùn)行流程設(shè)計(jì)Fig.6 Design of operation flow of map service module

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理模塊包括排污口信息查詢功能和歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢功能.點(diǎn)擊菜單欄中排污口按鈕后使排污口的地理位置以點(diǎn)狀圖形的方式加載在地理底圖上，并且單擊地圖上的點(diǎn)狀圖形或者查詢按鈕后在相應(yīng)排污口的地理位置上彈出該排污口的相關(guān)信息，包括了地理坐標(biāo)、排放時(shí)間和排放的污染物總類等信息，從而實(shí)現(xiàn)排污口信息查詢.歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢是對(duì)排放污染物歷史數(shù)據(jù)的閱覽，點(diǎn)擊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢后顯示存儲(chǔ)的排放污染物的監(jiān)測(cè)相關(guān)信息，包括監(jiān)測(cè)的時(shí)間、數(shù)據(jù)種類以及相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)值.系統(tǒng)中運(yùn)行流程如圖7所示.

圖7 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理模塊運(yùn)行流程設(shè)計(jì)Fig.7 Design of operation flow of monitoring data management module

排污預(yù)警模塊主要包括歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警分析功能和污染物擴(kuò)散預(yù)警模擬功能.歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警分析是對(duì)污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的水質(zhì)分析，利用數(shù)據(jù)的折線分析進(jìn)行排污預(yù)警管理.污染物擴(kuò)散預(yù)警模擬是對(duì)排放后污染預(yù)警，包括了擴(kuò)散參數(shù)的設(shè)置和擴(kuò)散范圍的顯示功能.參數(shù)的設(shè)置是對(duì)排污口位置、擴(kuò)散時(shí)間、風(fēng)速和風(fēng)向等的參數(shù)規(guī)定，從而代入模型中計(jì)算海水的流向和流速，得到模擬的范圍.在確定參數(shù)后單擊擴(kuò)散按鈕后會(huì)在地圖上顯示設(shè)定時(shí)間的擴(kuò)散范圍.系統(tǒng)中運(yùn)行流程如圖8所示.

圖8 排污預(yù)警模塊運(yùn)行流程設(shè)計(jì)Fig.8 Design of operation flow of warning display module

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖如圖9所示.

圖9 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖Fig.9 E-R diagram of system database

本系統(tǒng)在運(yùn)行和計(jì)算上需要調(diào)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，所以建立的數(shù)據(jù)庫(kù)包括用戶數(shù)據(jù)、排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和模型運(yùn)行數(shù)據(jù).在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)以 E-R圖的形式來(lái)表示.一個(gè)調(diào)用任務(wù)可以對(duì)應(yīng)多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象也可以屬于多項(xiàng)任務(wù).

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

考慮到環(huán)境監(jiān)測(cè)的多用戶性和實(shí)時(shí)性，所以天津沿海排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是在B/S架構(gòu)下的Web端系統(tǒng).

系統(tǒng)的排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和一些非空間性數(shù)據(jù)通過(guò)Microsoft Access 2013管理，空間性數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)通過(guò)ArcSDE管理.系統(tǒng)利用ArcGIS Server 10發(fā)布這些地圖數(shù)據(jù)[17-18]，從而可以從 Web端調(diào)用地圖數(shù)據(jù).

系統(tǒng)是以Visual Studio 2012作為站點(diǎn)的發(fā)布和開發(fā)平臺(tái)，利用 JavaScript和 C#開發(fā)語(yǔ)言構(gòu)建服務(wù)器運(yùn)行腳本，為事件的處理和調(diào)用提供支持.

系統(tǒng)瀏覽器平臺(tái)的展示，采用 HTML5、CSS3等主流技術(shù)進(jìn)行界面設(shè)計(jì)和顯示，采用 JavaScript技術(shù)進(jìn)行調(diào)用和交互處理.地圖功能控件是通過(guò) ArcGIS API for JavaScript[15]實(shí)現(xiàn)的，是 ESRI提供的一組JavaScript API用于構(gòu)建輕量級(jí)的、高性能的、瀏覽器端的 GIS開發(fā)接口控件.采用 HighCharts圖表控件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，提供直方圖、折線圖的展示.

本系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)及工具見(jiàn)表2.

表2 系統(tǒng)開發(fā)工具及語(yǔ)言Tab.2 System development tools and languages

3.2 用戶登錄模塊

該模塊使用主流的網(wǎng)頁(yè)開發(fā)技術(shù) Html＋CSS＋JavaScript，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)了用戶登錄界面，如圖10所示.當(dāng)用戶輸入用戶名和密碼，單擊“登錄”按鈕后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將賬號(hào)、密碼同數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄對(duì)象進(jìn)行依次比對(duì)，只有當(dāng)提交的用戶名和密碼與數(shù)據(jù)庫(kù)中的同一條記錄中的用戶名和密碼分別對(duì)應(yīng)相同時(shí)，系統(tǒng)才能通過(guò)驗(yàn)證，允許用戶登錄系統(tǒng).

圖10 系統(tǒng)用戶登錄界面Fig.10 System user login interface

3.3 地圖服務(wù)模塊

該模塊基于 JavaScript的開發(fā)技術(shù)，引入了ArcGIS的JavaScript框架，為用戶提供了基本的GIS功能，如圖11所示.地圖服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)了基于 GIS的一些操作顯示和鷹眼展示，其中包括了拉框放大、拉框縮小、平移、上一視圖、下一視圖和漫游功能.

圖11 GIS界面Fig.11 GIS interface

3.4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理模塊

排污口點(diǎn)和信息面板是通過(guò) WebGIS控件開發(fā)事件函數(shù)，經(jīng)過(guò)地圖處理后將結(jié)果返回用戶.圖12顯示了大神堂排污口信息查詢后的結(jié)果，包括了該排污口的位置信息、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間和監(jiān)測(cè)的污染物等信息.對(duì)歷史監(jiān)測(cè)的污染物數(shù)據(jù)的查詢是該系統(tǒng)的核心模塊之一，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和顯示，如圖13所示，系統(tǒng)進(jìn)行歷史監(jiān)測(cè)污染物的表格顯示和某一天監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的圖表顯示.在點(diǎn)擊監(jiān)測(cè)污染查詢后會(huì)彈出排污口監(jiān)測(cè)污染物的信息表，單擊表中任意一天的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)以直方圖的形式顯示該天的監(jiān)測(cè)信息，給出直觀的查詢顯示.

圖12 排污口信息顯示Fig.12 Sewage outlet information display

圖13 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果Fig.13 Monitor data query results

3.5 排污預(yù)警模塊

排污預(yù)警模塊是對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析給出參考排污預(yù)警，并且對(duì)污染擴(kuò)散進(jìn)行模擬計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)排放污染物的后預(yù)警，也是本系統(tǒng)的核心模塊之一.

數(shù)據(jù)預(yù)警分析針對(duì)單一排放污染物的歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為排放監(jiān)測(cè)和環(huán)境的輔助控制提供科學(xué)的依據(jù)，從而進(jìn)行預(yù)警顯示.歷史數(shù)據(jù)查詢和污染物水質(zhì)分析界面如圖14所示.該折線圖上顯示了污染物排放濃度的長(zhǎng)時(shí)間變化和該污染物的標(biāo)準(zhǔn)排放濃度，通過(guò)該折線圖的長(zhǎng)時(shí)間的變化趨勢(shì)可以推測(cè)該排污口的排污超標(biāo)范圍，給出環(huán)境治理的預(yù)警顯示，從而可以有效控制排放力度.例如在圖中總磷的排放濃度逐漸上升，可以預(yù)期未來(lái)幾天排放將會(huì)上升，應(yīng)適當(dāng)控制污染排放.

圖14 污染物水質(zhì)分析結(jié)果Fig.14 Results of pollutant water quality analysis

污染擴(kuò)散是在設(shè)定的模擬環(huán)境下，污染物在相應(yīng)時(shí)間后的擴(kuò)散范圍顯示，模型環(huán)境設(shè)定包括了時(shí)間范圍、風(fēng)速、風(fēng)向和排放量，這里設(shè)定的時(shí)間模擬范圍是 1h、2h和 3h后的擴(kuò)散范圍，風(fēng)速大小默認(rèn)3.5m/s，風(fēng)向默認(rèn)正北方向.點(diǎn)擊“污染擴(kuò)散范圍”，系統(tǒng)服務(wù)器中的 js文件開始讀取界面參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算，js文件中保存有岸線的坐標(biāo)點(diǎn).當(dāng)計(jì)算得到的坐標(biāo)點(diǎn)超過(guò)岸線閾值時(shí)將會(huì)以岸線點(diǎn)代替，然后通過(guò)WebGIS中的GP服務(wù)將計(jì)算后的坐標(biāo)范圍返回給界面，在地理地圖上會(huì)顯示設(shè)定時(shí)間的擴(kuò)散范圍，如圖15所示，顯示調(diào)用時(shí)間平均不超過(guò) 100ms.其中由內(nèi)向外依次是污染物在 1h、2h和 3h后的擴(kuò)散范圍，可以判讀其污染程度.

圖15 污染擴(kuò)散模擬結(jié)果圖Fig.15 Simulation results of pollution diffusion

4 結(jié) 語(yǔ)

以 11個(gè)典型的陸源入海排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警為例，基于環(huán)境監(jiān)測(cè)需要，開發(fā)了基于WebGIS天津沿海排污口監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的功能模塊.系統(tǒng)結(jié)合了 GIS開發(fā)技術(shù)，應(yīng)用了基于Web的地理信息系統(tǒng)開發(fā)控件，以JavaScript為主要開發(fā)技術(shù)，開發(fā)了輕量級(jí)的Web端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的多用戶瀏覽和快速發(fā)布利用.在系統(tǒng)中不僅實(shí)現(xiàn)了地理地圖的可視化和地圖操作，使排污口監(jiān)測(cè)更具地理特征，而且結(jié)合GIS在地理處理上的優(yōu)勢(shì)，建立空間數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)排污口基本信息的查詢、顯示等功能.結(jié)合監(jiān)測(cè)的污染物數(shù)據(jù)，利用第三方 HighCharts開發(fā)控件，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的水質(zhì)分析，可以直觀地為用戶提供排放濃度的變化趨勢(shì).除此之外，系統(tǒng)利用 WebGIS空間分析模型，建立了污染擴(kuò)散范圍模型，實(shí)現(xiàn)了污染物排放后擴(kuò)散范圍的模擬計(jì)算和地圖顯示，為污染控制和環(huán)境治理在實(shí)施范圍和經(jīng)費(fèi)預(yù)算上提供了科學(xué)依據(jù).

對(duì)于排污監(jiān)測(cè)需要，下一步將利用系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，建立監(jiān)測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)之間的傳輸功能，進(jìn)一步規(guī)范和優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用，完善系統(tǒng)功能.由于系統(tǒng)的擴(kuò)散模擬功能是初步開發(fā)，接下來(lái)會(huì)增加測(cè)站數(shù)據(jù)，完善模型參數(shù).