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1、目录1项目背景与意义21.1.项目背景21.2.项目意义22项目建设目标与内容22.1.项目建设目标22.2.项目研究开发内容32.2.1.基础数据库和数据仓库的建立32.2.2.信息系统总体框架32.2.3.信息系统网络架构42.2.4.云平台的搭建53系统复杂性分析73.1.环境管理系统的复杂性73.1.1.环境管理系统构成73.1.2.环境管理地理信息系统的特点73.1.3.云计算系统的体系结构83.1.4.云计算主要特点94系统需求分析104.1.业务需求104.2.性能需求104.3.用户平台要求105技术方案的可行性论证115.1.虚拟化技术115.2.3S及M一3S技术115.3
2、.对象存储技术115.4.云计算相关技术126系统组成结构与功能146.1.系统组成结构146.2.系统功能147实施方案157.1.人员安排157.1.1.系统开发项目组织结构157.1.2.环保局项目组织成员15福建省空间信息工程中心项目实施方成员15表：项目实施方成员157.1.3.组织间的协调167.1.4.项目成员角色和职责16一、环保局项目组16二 、福建省空间信息工程研究中心项目组187.2.时间进度197.2.1.项目实施主计划197.3.分段成果208总结219参考文献21面向城市环境管理规划的地理知识云的设计开发建议书1 项目背景与意义1.1. 项目背景众所周知，我国目前的
3、城市环境管理还很落后，由于管理技术水平较低，管理人员配备不足，致使管理不善，滥开滥建严重，成为环境管理和开发的障碍。因此结合当今GIS以及计算科学中的先进技术，发挥GIS及云计算在环境管理和开发中的作用，建立基于GIS的环境管理规划云服务平台是十分必要的。通过建立环境管理云服务平台，有利于提高环境管理和开发的现代化管理水平;为环境管理部门提供高效、高质量的图文信息服务和辅助决策支持，提高决策的科学性和准确性;加入全国环境管理信息网和国际联网，让环境资源走向世界，实现资源共享，促进环境可持续发展。在技术方而，GIS已经日益成熟，可以根据具体要求采用VC+,VB等开发语言自行设计，也可以使用目前国
4、际上广泛流行的成熟的GIS软件如Arc/ Info,Mapinf，等作为开发平台进行二次开发。云计算技术目前在国外，基于大型云计算平台提供的空间信息数据和服务，在产品架构和商业模式上都已有了较好的实践。ESRI 公司是全球第一家真正支持云架构 GIS平台产品的厂商。在亚马逊(Amazon)弹性云的平台上搭建了“云 GIS”系统，它实现了 GIS 平台在云中的部署和服务模式。因此基于GIS和云计算技术的特点，将其应用在城市环境管理和规划中将大大提高管理水平和工作效率。1.2. 项目意义城市环境管理信息系统的建立，有助于环保及科研部门清晰、直观地看到环境污染现状及影响，便于及时、准确地决策与管理。
5、地理知识云应用于环境管理规划中能进一步加快决策速度，提高决策水平。在云平台基础上进行操作，可帮助高层决策者针对整个环境的现状和未来发展作出较完整、合理、准确的分析和预测。2 项目建设目标与内容2.1. 项目建设目标基于地理知识云服务的环境管理系统总目标是建立一个基于网络的开放式系统，使环境信息能够跨地区、跨行业的自由流通的空间信息系统，形成一个技术先进、性能完善、安全可靠、运行高效的网络化环境管理地理信息系统应用体系，实现环境统计、环境监测、生态遥感动态监测等数据收集、处理、加工、传输的计算机网络化系统，最终为环境管理提供辅助决策支持。随着我国环境污染状况的日趋严重，而环境分析和管理能力较弱是
6、环保部门在控制污染进一步恶化过程中急需解决的问题，把GIS引入环境管理领域能够在复杂的环境问题中抽取重要的信息以便于做出科学的管理决策，有效的避免了决策失误引发的管理失效和高昂的政策成本等问题。基于云计算的环境管理规划GIS平台的最终目的是让用户通过一个网络浏览器就可以获得 GIS的所有功能，从而达到方便快捷的提高环境管理规划工作的集成化、自动化、智能化程度，实现环境保护和综合整治，为城市可持续发展创造良好的环境。2.2. 项目研究开发内容2.2.1. 基础数据库和数据仓库的建立我们认为环境管理基础数据库应包括:基础资料库，环境信息库和污染源信息库3类。其中基础资料库包括:城市的基础地形图、植
7、被与绿地覆盖、生态敏感区和自然保护区的分布，行政区划、主要道路(单线与双线)、水系、土地利用、城市的主要建筑分布、主要居民区的分布、人口分布等地图图件;环境信息库包括:城市环境功能区划、环境质量监测网络的分布;城市环境质量的实时监测等;污染源信息库包括: 大气、水、固体废弃物、噪声的信息等各类环境污染源的空间分布(包括工业点源、交通线源、面源、体源)。将以上基础数据进行整理，确定数据仓库信息需求后，采用SQLServer2000设计，初步建立面向主题的、不同时间的、集成的空间数据仓库。内容包括: (1)环境专题数据，如环境监测、排污管理、污染源治理、环保设施管理等;(2)不同时期的历史数据，如
8、工业和交通废气、降水酸度、河流水质、城市地下水、工业废水、生活废水、城市饮用水、土壤、交通噪声、城市区域环境噪声、不同功能区噪声的监测数据、污染源排污状况、污染事故记录等;(3)综合数据，如环境资源、灾害污染、能源结构、环境法规、人口经济等生态环境因子以及环境质量评价等。综合数据层：城市环境信息GIS应用管理层:完成对上述六大数据库的编辑修改、添加、删除等基本操作，及GIS统计、分析、查询、输出等功能。城市环境管理和开发决策支持层:建立模型库，在城市环境影响评价模型、城市环境质量评价模型、环境开发条件评价模型、环境容量模型、环境需求预测模型、人曰规模计算模型、环境经济效益分析模型、GIS空间分
9、析模型等的支持下，辅助城市环境管理部门分析决策。2.2.2. 信息系统总体框架本系统根据环境保护的具体实际，采用如下设计原则。 先进性:系统组网选用的网络技术既具有先进性，又必须是实用、成熟和安全可靠的技术，同时又符合现代计算机发展主流。系统在环保信息系统中保持其先进性，其功能在覆盖目前流行的环保信息网络系统功能的基础上有所发展，同时又能满足环境保护的具体实际，能根据环境保护的业务发展需要进行扩充、升级及修改。 开放性:选用的技术应具有开放性，能适应不同的使用环境并具有良好的扩展性。 实用性:城市环境地理信息系统应用软件开发应围绕城市环境保护管理需求展开，并服务于城市环境保护管理工作的需要。依
10、据自身的需要，自主开发实用于本城市环境保护管理工作需求的环境地理信息系统。同时能够充分利用现有的设备资源及各种已有历史环境数据，并目_在技术上能够满足今后的应用发展需要。 安全性:应保证系统的安全，具有各种安全防护措施。 可靠性:应保证系统能长期、稳定、健康地运行。 标准化:选用的技术应满足国际及国家行业标准，保证系统兼容性、可升级性及拥有长的技术寿命周期，保证系统的可持续发展，有效地保证系统的投资。易操作性及可维护性:系统应具有易操作性，方便工作人员的操作。根据现有资料及要求的系统功能和设计原则，设计出信息系统总体框架如下图：2.2.3. 信息系统网络架构在城市环境信息广域网中，由于环境保护
11、局担负全市环境保护规划、决策、监督实施等职能，是领导全市各环境保护相关部门脚调有机运作、实施城市环境保护工作的核心机构，作为局机关局域网核心的局信息中心同时也是城市环境信息系统的核心。因此，局机关局域网在全网中具有最为重要的地位，局机关局域网建设是城市环境信息网建设的关键。局机关局域网包括环境信息管理/决策系统，OA系统，公众信息服务系统及对外接口系统组成。 环保监测综合楼是实施城市环境监测、环境监理及环境科研的重要场所，环保监测综合楼局域网采用中央服务器方式，应用层配置环境信息管理系统及OA系统，环境信息管理系统通过与下属各监测站监测设备相连，通过监测数据的自动及人工采集实现对环境各种指标的
12、全方位监测、分析及预测，OA系统支持其相应的职能业务，通过数据共享等技术辅助做好环境监测、环境监理及环境科研等工作。下属各环保局工作职能是负责其所管辖区域内的环境保护工作，各局域网其软硬件配置基本类同。各局域网都采用中央服务器方式，应用层而配置环境信息管理系统及其本相同的OA系统，环境信息管理系统通过与下属各环境监测站监测设备相连，通过监测数据的自动及人工采集录入实现对环境各种指标的全方位监测、分析及预测。OA系统支持其相应的职能业务，通过数据共享等技术辅助做好各项环境保护工作。 以上各环境保护局下属机构的局域网通过路由器及帧中继线路与局信息中心的主交换机相连，形成城市环境信息广域网。2.2.
13、4. 云平台的搭建“云 GIS”的发展趋势，无非就是公有云、私有云和混合云这三个方向。公有云，是云计算服务提供商为公众提供服务的云计算平台，他的服务对象是公众，理论上任何人都可以通过授权进入该平台，并得到相应的服务。私有云，是云计算服务提供商为企业在其内部搭建的专有云计算系统，其服务对象是某个具体的企业，私有云系统存在于企业防火墙之内，只为企业内部服务。 私有云是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效的控制。混合云,即公有云和私有云混合使用，综合起来搭建云计算平台。就目前中国的 GIS 市场而言，基于“公有云”的 GIS 商业模式可能由于信息保密和商业利益等原因，
14、实现起来会有一定的障碍。而基于“私有云”的 GIS 很有可能成为一个很重要的方向，因为它只需考虑一个企业或客户的数据和需求，因此“私有云”的搭建较之大型的“公有云”则更容易实现。 最新调查也显示，多数调查对象的企业计划增加使用外部供货商所提供的云端服务，在构建内部或仅限企业使用的私有云上的支出将会增加，比例高于公有云。这在一定程度上表明，在现阶段，企业对于私有云的需求更加迫切，尤其是构建属于企业自己的私有云。本平台应该归属于混合云基于“私有云”的 GIS 模式的搭建，关键在于，它是一个动态的、易扩展的虚拟化计算服务。 其体系架构如下：基础设施即服务（Infrastructure as a Se
15、rvice, IaaS）：该服务分为三层，硬件层、虚拟层和应用层。 主要作用是以服务的形式提供相应的虚拟硬件资源，如硬件设备、网络设备、存储设备和服务器群等资源，包括 GIS 数据的备份、灾难修复，通过网络来调整庞大的服务器群的负载平衡，及多用户的数据并发访问。 无需购买这些设备，只需在互联网上租赁即可搭建自己的 GIS 应用系统。2）平台即服务（Platform as a Service , PaaS）：提供应用服务引擎，如互联网应用编程接口、运行平台等。 用户基于该应用服务引擎，来构建该类应用。3）软件即服务 （Software as a Ser-vice , SaaS）： 用 户 可 以 通 过 标 准 的Web 浏览器来使用“私有云 ”上的所有GIS 软件 ；Desktop 客户端软件通过标准的 Web 服务使用 “云” 上的 GIS 软件；GIS 移动终端可以通过 WAP 无线网络使用该企业云上的 GIS 软件。 用户不必购买软件，只需按需租用即可。其体系架构图如图：3 系统复杂性分析3.1. 环境管理系统的复杂性城市环境管理和开发是一项复杂的系统工程，从城市环境资源的调查、评价，到城市环境规
