CN103177303A

CN103177303A - 一种基于河流生态监测的数据管理系统

Info

Publication number: CN103177303A
Application number: CN2013101364087A
Authority: CN
Inventors: 方红卫; 赵慧明; 何国建
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明公开了一种基于河流生态监测的数据管理系统，包括：生态监测评估模块，其根据多种评估指标对监测到的河流监测数据进行评估，得到关于该河流的生态监测评估结果，所述生态监测评估结果包括该河流生态系统的健康情况、存在问题和发展趋势；数据管理平台，其对所述监测到的河流监测数据进行管理，并将所述生态监测评估结果作为共享数据实现信息共享交流；预测预警模块，其基于所述河流监测数据和所述生态监测评估结果对该河流进行预警预测。本发明系统可以准确、全面的对河流生态系统的修复或维持效果进行评估，从多个方面综合评判河流的生态状况，并且，从不同情况的突发事件进行预测预警。

Description

一种基于河流生态监测的数据管理系统

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种基于河流生态监测的数据管理系统。

背景技术

河流的生态监测是对河流的生态健康状况进行生态系统层次的生物监测，是运用各种技术测定和分析河流系统各层次对自然或人为作用的反应或反馈效应的综合表征来判断和评价这些干扰对河流环境产生的影响、危害及其规律，为河流生态健康状况的评估、调控和环境管理提供重要科学依据的活动过程。

河流的生态监测是一项综合性系统工程，需要根据流域的现实状况、生态环境、可持续发展、工程技术条件、方案可行性、资金、效率等多方面综合考虑。在生态监测建设方面，除了制定科学合理的监测方法以外，还要建立系统完善的数据管理体系，不仅要注重监测结果的准确评价，还要充分考虑监测系统的有效运行以及监测数据的合理利用，否则生态监测工作难以真正有效开展。

目前相关的数据管理系统只限于系统基础信息库的建设，仅仅针对特定生态监测功能进行设定，满足对监测数据的采集、存储和读取业务。对于数据的异构性、多样性以及数据表现出来的生态特性分析都很缺乏，更无法完成对监测结果的自动判定和实时预警预测。关于数据的共享性，还需要对不同的用户给予对应的权限，并设计适当的交互机制使用户可以准确、快速地得到目标信息。因此，生态监测的数据管理系统需要更进一步的规划，提出一套系统科学的数据管理、评价和预警体系，方可为河流的生态监测系统工程提供有效的后续保障，为生态环境建设的进一步开展提供依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种能够对检测到的数据进行管理、完成对监测结果从多方面进行评估和实时预警预测的基于生态监测的数据管理系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于河流生态监测的数据管理系统，包括：

生态监测评估模块，其根据多种评估指标对监测到的河流监测数据进行评估，得到关于该河流的生态监测评估结果，所述生态监测评估结果包括该河流生态系统的健康情况、存在问题和发展趋势；

数据管理平台，其对所述监测到的河流监测数据进行管理，并将所述生态监测评估结果作为共享数据实现信息共享交流；

预测预警模块，其基于所述河流监测数据和所述生态监测评估结果对该河流进行预警预测。

在一个实施例中，所述生态监测评估模块中的评估指标包括：地表水和地下水的水环境质量、土壤质量、生物多样性、大气综合环境质量和/或生态效益。

在一个实施例中，所述数据管理平台进一步用于将所述监测到的河流监测数据上报至共享数据库和共享平台，并根据设定的信息共享交流机制，给用户提供服务。

在一个实施例中，所述数据管理平台包括用户界面、功能模块、应用服务层、数据交互层和数据库，其中，所述功能模块用于实现用户登录、首页显示、查询检索、GIS地图显示、采集上报、基础信息存储、权限管理和填报管理功能；所述数据库包括基础信息、水文、气象数据、水质数据、水生生物数据、土壤数据和系统管理数据。

在一个实施例中，所述预测预警模块基于所述河流监测数据和所述生态监测评估结果，对该河流的水环境质量、水体富营养状况、水华及水环境灾害突发事件进行预测预警。

在一个实施例中，所述数据管理平台进一步对预测预警结果进行数据管理。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本发明包括生态监测评估模块、数据管理平台和预测预警模块三个部分。

其中，生态监测评估模块综合了河流生态评估的各种评价指标和评价方法，克服了单一化指标或方法的局限性，可以准确、全面的对河流生态系统的修复或维持效果进行评估，从多个方面综合评判河流的生态状况。

数据管理平台结合河流生态监测和管理的需要，其数据库分类细致，功能设置丰富全面，可实现流域生态环境监测数据的自动汇集、加工处理、共享交换、发布与服务等功能，向有关部门提供生态数据的随时上报、分类统计、分项评价及查询等服务。

预测预警模块将流域生态预测和评价的各个方面集成于一个系统之中，在基础数据库的支撑下采用相应的支撑方法实现水生态评价、水质预测预警、水华预警、监督管理等功能，及时准确的对水环境质量、水体富营养状况、水华及水环境灾害突发事件进行预测预警，为对流域实现生态管理提供有效的决策支持。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施例的基于河流生态监测的数据管理系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的数据管理平台20的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的预测预警模块30的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

图1是根据本发明实施例的基于河流生态监测的数据管理系统的结构示意图，下面参考图1，来详细说明本系统的组成。

本发明实施例主要针对实际工程的需要，建立了一套基于河流生态监测的数据管理系统，该系统具有系统科学，针对性强等特点。

如图1所示，该系统主要包括生态监测评估模块10、数据管理平台20和预测预警模块30三个部分。

如图1所示，其中，生态监测到的直接结果数据（也称监测数据）首先通过外部系统存储于数据管理平台20中作为基础数据库的一部分进行数据管理；同时，监测数据通过数据管理平台20传输至生态监测评估模块10中，根据河流生态评估的各种评价指标和评价方法得到河流生态系统修复的评估结果，一方面将其回传至数据管理平台20作为共享数据的一部分，另一方面将其传递给预测预警模块30作为水质水华预测的基础数据之一；此外，结合基础监测数据和生态监测评估结果，预测预警模块30对水环境质量、水体富营养状况、水华及水环境灾害突发事件等进行预测预警，预测结果亦回传至数据管理平台作为其中数据管理的一部分。

具体地，生态监测评估模块10，从多个方面对监测到的河流的生态健康状况进行评估，即根据多种评估指标对监测到的河流监测数据进行评估，得到关于该河流的生态监测评估结果，生态监测评估结果包括该河流生态系统的健康情况、存在问题和发展趋势。

具体地，生态监测评估模块10从地表水和地下水的水环境质量、土壤污染指数、生物多样性、大气综合环境质量和/或生态效益等方面，对河流生态健康状况进行评估，评价分析河流生态系统的健康状况、存在问题和发展趋势，评估结果可用于指导工程设计的优化和完善，为相应的管理部门提供决策支持。

该生态监测评估模块10包括的评估指标及相应的评价方法如下：

（1）地表水水环境质量评价：整体评估判定标准、超标倍数、综合营养状态指数。

（2）地下水水环境质量评价：单项评价分值、综合评价分值。

（3）土壤质量评价：单项污染指数、污染分担率、污染超标倍数、内梅罗污染指数。

（4）生物多样性评价：水生生物多样性指数、陆生生物Margalef指数、某物种总量密度均值。

（5）大气质量评价：主要大气指标达标率、空气评价指数。

（6）生态效益评价：供水功能、贮水功能、文化功能。

由于生态监测评估模块10综合了河流生态评估的各种评价指标和评价方法，克服了单一化指标或方法的局限性，可以准确、全面的对河流生态系统的修复或维持效果进行评估，从多个方面综合评判河流的生态状况。

数据管理平台20，其对监测到的河流监测数据进行管理，并将生态监测评估结果作为共享数据实现信息共享交流，用于将监测到的河流监测数据上报至共享数据库和共享平台，并根据设定的信息共享交流机制，给用户提供服务。

数据管理平台20可实现流域内区县相关部门和各监测站点的生态环境监测数据的自动汇集、加工处理、共享交换、发布与服务等功能，向有关部门提供生态数据的随时上报、分类统计、分项评价及查询等服务，为流域内各站点及相关行业部门及时掌握流域重要水体水质、生物、土壤质量提供高效的信息服务。

如图2所示，数据管理平台20采取五层设计，包括统一用户界面、功能模块、应用服务层、数据交互层和数据库。其中，功能模块主要实现用户登录、首页显示、查询检索、GIS地图显示、采集上报、基础信息存储、权限管理和填报管理功能。

数据库中包括基础信息、水文、气象数据、水质数据、水生生物数据、土壤数据和系统管理数据。

数据管理平台20包括收集各监测指标的相关信息及流域的基础特征信息，对这些数据进行整理分析，计算各项指标的评估结果，确定信息管理平台的具体内容，采集上报至流域生态监测共享数据库和共享平台，并制定信息共享交流机制，严格标准体系，明确责任分工，明确数据共享范围、任务、内容、更新频次、数据格式等相关内容，并不断完善。为流域各站点和相关部门用户提供数据采集上报、信息查询检索、数据下载等信息服务。

预测预警模块30基于河流监测数据和生态监测评估结果对该河流进行预警预测，可监测河流水量水质的动态变化，及时准确的对水环境质量、水体富营养状况、水华及水环境灾害突发事件进行预测预警，为流域管理者提供有效的决策支持。

预测预警模块30采取三层设计，包括应用层、支持层和数据支撑层。如图3所示，应用层包括水生态评价子模块、水质预测预警子模块、水华预警子模块和监督管理子模块。水生态评价子模块实现包括富营养化评价、水质水量联合评价、水质趋势分析的功能。监督管理子模块实现包括水功能区达标分析、纳污能力计算功能。

支持层包括WEB应用服务器、GIS组件、模型与方法模块和系统管理组件。数据支撑层包括专题数据库、成果数据库、元数据库、基础类数据库、实时类数据库、历史类数据库和分析类数据库。

预测预警模块30主要实现了数据库建设、模型构建、水质预警系统建设、水华预警系统建设、可视化人机交互、水生态评估和监督管理功能、系统集成。

本实施例中的河流生态监测的数据管理系统能够为流域水污染防治、水资源保护和水资源开发、利用及管理提供决策支持。

示例

在对永定河北京河段进行河流生态监测之后，可得到该河流的地表水和地下水的水文水质参数、河滨带土壤和河床底泥指标参数、河流中的水生生物以及河岸的陆生生物相应参数、气象监测和空气质量监测参数等各种直接监测结果数据。

首先，将这些数据存储于数据管理平台20的底层数据库中作为相应的基础数据实现数据共享等功能，同时生态监测评估模块10根据河流生态评估的各种评价指标和评价方法得到河流生态系统修复的评估结果，一方面将其回传至数据管理平台20作为共享数据的一部分，另一方面将其传递给预测预警模块30作为水质水华预测的基础数据之一；此外，结合基础监测数据和生态监测评估结果，预测预警模块30对永定河的水环境质量、水体富营养状况、水华及水环境灾害突发事件等进行预测预警，预测结果亦回传至数据管理平台作为其中数据管理的一部分。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种基于河流生态监测的数据管理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的数据管理系统，其特征在于，所述生态监测评估模块中的评估指标包括：

地表水和地下水的水环境质量、土壤质量、生物多样性、大气综合环境质量和/或生态效益。

3.根据权利要求1所述的数据管理系统，其特征在于，所述数据管理平台进一步用于将所述监测到的河流监测数据上报至共享数据库和共享平台，并根据设定的信息共享交流机制，给用户提供服务。

4.根据权利要求3所述的数据管理系统，其特征在于，所述数据管理平台包括用户界面、功能模块、应用服务层、数据交互层和数据库，其中，

所述功能模块用于实现用户登录、首页显示、查询检索、GIS地图显示、采集上报、基础信息存储、权限管理和填报管理功能；

所述数据库包括基础信息、水文、气象数据、水质数据、水生生物数据、土壤数据和系统管理数据。

5.根据权利要求1所述的数据管理系统，其特征在于，所述预测预警模块基于所述河流监测数据和所述生态监测评估结果，对该河流的水环境质量、水体富营养状况、水华及水环境灾害突发事件进行预测预警。

6.根据权利要求5所述的数据管理系统，其特征在于，所述数据管理平台进一步对预测预警结果进行数据管理。