各行各業的發展都應當建立相應的信息化系統，否則將無法適應信息技術越來越普及的現代社會，環保工程的發展同樣需要建立相應的信息系統，本文主要平研究環境監測的信息系統設計。

　　《計算機研究與發展》(月刊)創刊于1958年，由中國科學院計算技術研究所、中國計算機學會主辦。辦刊宗旨： 報道我國計算機領域最高水平的學術論文和最新科研成果。 刊登內容：計算機科學技術領域高水平的學術論文、最新科研成果和重大應用成果�？�登內容：述評、計算機基礎理論、軟件技術、信息安全、計算機網絡、圖形圖象、體系結構、人工智能、計算機應用、數據庫技術、存儲技術及計算機相關領域�！豆こ趟饕�》Compendex 數據庫(核心)收錄。

　　1基本理論研究

　　1.1土壤環境

　　本文所講的土壤環境是指影響土壤發生變化的各種因素。主要強調可供觀察、變化周期短的相關因素,例如氣候條件、生物因素、時間因素。其中,氣候條件是指不同氣候帶的土壤能夠顯示有特色的特征;溫度和水分的不同影響風化和瀝濾程度;風可以移動沙子和其他碎粒;降水的類型和數量影響土壤形成,協助了發展不同土壤剖面;季節和日常溫度波動影響土壤動力、冰凍和融化時風化影響水的效力是一個打破巖石和其他結實物質的作用結構;溫度和降水率影響生物活動、化學反應速率和其他植物被覆的種類。

　　生物因素是指植物、動物、真菌、細菌與人類會影響土壤的形成,動物與微生物混合土壤并形成洞穴與孔隙,使得水汽與氣體能夠在土壤內移動;植被也有許多不同的方式來影響土壤的形成,其可以避免雨水沖刷土壤表面防止表面徑流(surfacerunoff);植物也可以遮蔽下方土壤,使土壤保持較低溫度與降低蒸發散量進而保留更多的水分;植物也會借由蒸散作用(transpi-ration)來加速土壤水分的散失,可以合成新的化學物質,借此來打破或者形成土壤顆粒;植物的根系會在土壤中形成通道[1];人類的活動亦會影響土壤的形成,包括借由移除土壤的植被使得土壤被沖蝕;混合不同土壤層,使得被翻攪至上層為風化的土層開始風化,并重新開始土壤的形成過程。時間因素是所有因素中必須的條件:隨著時間的推移,土壤變化特征依賴于其它的形成因素,土壤的形成需要時間,并與其他因素的相互影響,土壤是在不斷變化的。

　　1.2土壤信息系統

　　土壤信息系統是指由土壤資料建立起來的數據庫語言與軟件系統�？捎靡灾笇�施肥、灌溉、土壤管理,也可對土壤的性狀改變進行監測、預報、調控,是地理信息系統、農業信息系統的組成部分。

　　2技術平臺構成

　　2.1基礎信息平臺

　　基礎信息平臺主要是通過綜合運用RS,GPS和數字化控制系統(DigitalControlSystem,DCS)等技術手段,快速采集相關的自然地理信息,社會經濟屬性信息等數據,結合計算機網絡,GIS技術,數據庫技術等建立空間數據庫及其對應的屬性數據庫,實現數據的有效存儲管理�；�礎信息平臺的構建要充分考慮土壤信息標準化,建立元數據標準和數據共享體制,將獲取的各類信息和數據進行規范化處理,最后統一入庫。構建標準化和規范化的農業環境信息數據庫與共享平臺機制。

　　2.2信息服務平臺

　　信息服務平臺是實現資源共享、統一標準的保障,由信息服務中間件、模型庫、知識庫和資源服務管理器等組成。

　　1)信息服務中間件[2]信息服務中間件是信息服務平臺的核心。該土壤環境監測信息系統的中間件主要包括時空GIS中間件、WebGIS中間件以及三維虛擬中間件。

　　2)模型庫模型是現實業務應用數字化處理的技術核心,模型庫是一個龐大的業務處理集,是按照共享協議和相關標準而編制的功能單元的集合。

　　3)知識庫知識庫是數據庫概念在知識處理領域的拓展和延伸。知識庫管理系統所涉及的關鍵技術主要有知識獲取、知識表示以及知識庫組織、維護以及調用等幾個方面。

　　4)資源服務管理器資源服務管理器是面向用戶的,通過應用服務平臺的一個窗口,實現用戶對共享資源的查詢檢索、登記注冊以及獲取使用等功能[3]。

　　2.3決策應用平臺

　　決策應用平臺是該信息系統平臺建設的最終目的。直接面向土地管理部門的工作人員。它是在信息服務平臺的支持下,調用基礎信息平臺獲取的土壤基礎信息和動態監測信息,對信息進行分析、預測和評價,滿足管理的業務需求,為各管理決策部門提供科學、合理的優化方案和決策信息。

　　3系統總體設計

　　3.1系統總體設計思想

　　首先,系統站在實用化、科學性的高度,采用面向服務的設計思想,面向空間實體及其關系的數據組織、高效海量空間數據的存儲與索引,將農業管理工作納入計算機網絡信息管理之中;其次,平臺的設計要遵循當前主流的接口規程、協議標準和當前流行的組件技術,采用面向對象的軟件工程技術;最后,平臺的設計在考慮滿足當前土地利用需求的同時,充分考慮了后續工作的相關性。圖1為土壤環境動態監測信息系統登錄界面。

　　3.2系統運行環境設計

　　1)系統的硬件環境設計系統運行在網絡環境下,由數據庫服務器、應用服務器、WebGIS服務器以及相應的網絡設備組成。本系統的操作模式主要采用B/S與CIS相結合的方式。用戶應用功能模塊采用B/S模式。數據編輯功能模塊采用CIS模式,來提高空間數據的存儲效率。2)系統的軟件環境設計本系統中,軟件環境設計中的數據庫設計首選Ora-cle9i系列,備選SQLServer數據庫。

　　3.3系統邏輯結構設計

　　系統平臺在邏輯上分為四個邏輯層:信息表示層、應用服務層、數據存儲層和支撐技術層。其中,支撐技術是系統的理論基礎,包括3S技術、DSS技術、基于組件的軟件開發技術和WebGIS技術等。在整個框架中標準規范及數據定義、軟硬件網絡配置這兩大部分貫穿于系統架構的始終。

　　3.4系統數據庫設計

　　數據庫設計是系統平臺建設的核心內容。數據庫顧名思義,主要進行數據的存儲、更新、維護和備份等工作。因此,數據庫系統應該選擇性能穩定、功能強大和安全性級別比較高的大型數據庫系統(如圖2所示)。例如Ora-cle9i系列。

　　3.4.1數據庫的邏輯結構設計數據庫的邏輯結構設計是將整個數據庫的框架設計出來,為系統應用設計奠定基礎。土壤環境動態監測作為本系統的總模塊,該總模塊設計中表與表之間的關系如下:

　　1)環境監測點基本屬性表(TG_Envi_MonitorPoint-Baselnfo)這是一個圖層數據表,是環境動態監測業務點的核心表,對于監測點這個圖層信息的描述、對監測點環境的評價等,都會與此圖層發生聯系,因此對于其他表的設計都要圍繞這個表。監測點的基本信息保存在此表中,監測點ID為主鍵,植物的名稱為外鍵,對于不可為空的字段給出了約束。

　　2)土壤環境監測點代表實際面積圖(TG_Envi_Moni-torFactArea)該表也是圖層數據表,存儲著監測點實際代表面積及相關信息,它通過對應的主鍵監測點ID與監測點基本信息表建立聯系,以獲取監測點的一些基本信息。

　　3)土壤環境監測點代表推算面積圖(TG_Envi_Moni-torSupposeArea)這是根據監測點基本信息來推算監測點面積的圖層數據,為面圖層。通過主鍵監測點ID與監測點基本信息建立聯系。

　　4)土壤環境監測信息父表(TA_Envi_Monitoring)土壤環境監測的總信息保存于該表中,監測信息ID為主鍵,通過主鍵監測點ID與監測點圖層數據表建立聯系,該表主要保存pH的信息,以判斷監測點的酸堿度。

　　5)土壤環境監測信息子表(TA_Envi_Monitoringltem)該表中保存具體監測項(銅、汞、砷、鉛、鉻、鎘等)的信息,監測信息項ID為主鍵,通過主鍵監測信息ID與監測信息父表建立聯系,通過監測項目ID寫評價標準監測項代碼表建立聯系。

　　6)評價標準監測項代碼表(TC_Envi_Standardltem)該表中保存國家規定的對標準監測項的值,標準監測項ID為主鍵,通過外鍵評價標注ID與評價標準代碼表建立聯系。

　　7)評價標準代碼表(TC_Envi_MonitoringStandard)該表存放著評價標準的名稱、代碼和綜合污染指數等信息,通過外鍵評價標準ID與評價標準監測項代碼表建立聯系。

　　8)土壤環境監測結果父表(TA_Envi_DetectResult)土壤環境監測的結果和評價結果存放于此表中,此表中主要的保存信息是綜合污染指數和執行標注ID,通過外鍵監測信息ID與土壤環境監測信息父表建立聯系。

　　9)土壤環境監測結果子表(TA_Envi_DetectItemRe-sult)土壤環境監測的每個具體的單項結果保存于此表中,通過外鍵監測結果D與土壤環境監測結果父表建立聯系。

　　3.4.2數據庫的物理結構設計數據庫的物理結構設計是將邏輯結構設計的模型在實際的物理存儲設備上加以實現,從而建立一個具有良好性能的物理數據庫。由于土地信息的數據類型多樣,信息量大,例如不同比例尺下的基礎地理信息、遙感影像等,因此,為了便于對海量數據的存儲和多用戶的并發訪問的支持,采用了Oracle9i系列作為后臺數據庫。同時,為了將在不同地點的空間數據聯系起來,實現信息共享,將數據庫的存儲設計成分布式存儲。

　　3.4.3遙感影像數據庫設計遙感影像數據庫可以分為影像元數據庫和影像數據庫兩部分。影像元數據庫用于存儲、管理遙感影像元數據中的數據,影像數據庫用于存儲、管理影像數據。對于每一幅導入的專題影像,為其提供一個ID號和影像名稱,該ID號在系統中唯一標識該幅影像,我們稱之為影像ID。通過影像ID把每幅圖像的影像數據與元數據關聯起來[4]。由于遙感影像數據量比較大,為減少影像的存儲空間還需要對影像進行壓縮處理,然后進行存儲。當用戶調用數據的時候,首先對數據進行解壓縮處理,然后再返回給用戶。

　　3.4.4數據庫的安全設計數據庫的安全包括系統的安全和數據的安全兩類。系統安全性是指在系統級控制數據庫的存取和使用的機制,包括有效的用戶名/口令組合,用戶的資源限制,用戶可執行的操作等。數據的安全性是指保護數據以防止不合法地使用造成數據泄漏、更改和破壞。數據的安全性設計上要注重對數據庫默認用戶的管理,角色與權限,數據庫的應用權限設計,以及注意對數據的加密。

　　4結束語

　　土壤環境的變化涉及到農、林、人類生產和生活的各個方面。動態地對其監測,可以及時對土壤成分進行調節,趨利避害。本文通過設計一個信息系統將與動態土壤監測緊密聯系起來,從而做到土壤環境的查詢、分析、預測、管理等,真正做到方便土地工作管理人員,提高土壤的利用效率,實現土壤環境信息的數字化、科學化及其智能化,更好地為人類實際生產與日常生活服務。