webgis的农产品产地环境信息系统的构建设计
摘要：为准确管理农业环境污染数据，评价产地环境质量，进而保障农产品安全，该研究基于对大气、农田土壤多年监测数据，利用数据库技术、WebGIS 技术构建农业基础信息、土壤养分、土壤重金属污染物的江苏省农产品产地环境信息系统基础数据库；并在国家食用农产品产地环境质量标准和国内外已有研究基础上，建立农产品产地环境的评价指标体系、标准、评价模型；以Visual Studio2005和ArcGIS为主要开发平台，综合数据库和模型库，以江苏省为研究区，建立基于WebGIS 的江苏省农产品产地环境信息系统，系统实现农业环境信息的远程咨询，环境污染物的空间分析，以及农产品产地的环境评价等功能，系统运行稳定、结果可靠，该研究为进一步建立农产品生产决策支持系统及农产品产地区划和农业生产决策打下基础，为行业主管部门智慧管控农产品产地环境提供科技支撑。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法4
1.1 系统设计方法4
1.2数据来源 4
2农产品产地环境质量和土壤肥力评价模型的建立5
2.1单因子环境质量评价模型5
2.2 土壤、灌溉水、大气环境质量评价模型 6
2.3 环境质量综合评价模型6
2.4 土壤肥力评价模型 7
3 系统结构与功能8
3.1 数据查询和分析功能8
3.2 环境质量评价功能9
4 结论与讨论 10
致谢10参考文献10
基于WebGIS的江苏省农产品产地环境信息系统的构建设计
引言
引言 随着全球生态环境日益恶化，农业环境污染和食品安全问题越来越受到关注，其中农业环境中的重金属污染和农业生产中过度施肥问题尤为突出。由于农业环境涉及大气、土壤、灌溉用水等具有较强时间和空间变化特性的自然资源，因此借助 WebGIS技术和农业模型技术，对农产品产地环境资源进行精确管理、分析和评价，是实现农业资源合理控制和高效利用的有效手段[1]，有助于降低环境污染，提供农产品安全预警。
WebGIS技术具有海
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量数据处理能力和强大的时空分析能力，目前被广泛应用于农业区划[2]、土地适宜性评价[3]、农业生产管理决策支持系统等研究中[4]。WebGIS技术在管理系统和决策支持系统中的引入大幅提高了系统的应用性和便用性，目前WebGIS在农业信息管理中的应用最为广泛，研究较为深入[56]，随着农业模型与WebGIS技术的融合，研究进一步深入，实现了精确的农业生产预测和可行的管理决策，如基于WebGIS的农业病虫害预警系统、农业施肥决策支持系统研究等[78]。
在环境评价方面，相关研究集中在以下几方面：一是针对不同农作物进行生产适宜性评价，评价主要依据气候条件和土壤条件，其中WebGIS技术的应用较少；二是对土壤环境、水质等的评价，评价因素相对单一[910]；目前集成大气、水质、土壤信息，为农村环境和农业土壤肥力提供评价的研究较少，而针对农产品产地环境利用WebGIS技术进行的环境质量评价研究目前仍未见报道。刘小军等人以中国江苏省为研究区[11]，Anokhin 等以俄罗斯贝加尔湖流域为研究区[12]，对当地大气、水和土壤环境建立了评价模型，但模型以评价总体环境质量为主要目标，选取的评价因子和评价模型不适用于农产品产地环境质量评价。
我国农产品产地安全监管工作存在一些突出问题：1.农产品产地环境安全监测网络尚不完善；2.信息采集、信息更新、信息发布等渠道不畅；3.缺少数据共享机制与信息数据库管理平台；4.最新技术对于农业种植规划、环境监测的应用（如GIS/RS/GPS等）；5.我国目前对农产品质量安全的检验检测仍主要局限于农产品本身；6.食品安全的跟踪管理水平亟待提高。
1 材料与方法
1．1 系统设计方法
系统总体设计是在Microsoft Visua Studio．NET 2005软件环境下，以Microsoft Visual C#为编程语言开发完成的，系统采用通用的 B/S 网络计算模式，分为客户端、应用服务层、数据库和模型库 4 层（图 1）。数据库层采用 Ms SQLServer 作为支撑软件，实现所有数据和资料的存储与加载，包括基本数据库6个。模型库包括环境单因子污染评价模型和综合评价模型等。应用服务层包括Web 服务器和GIS服务器，系统采用微软 IIS5.0 作为 Web服务器，采用SuperMap IS 2008作为GIS应用服务器，网络化GIS地图应用服务功能采用 C#语言开发实现；客户端为标准的 Web 浏览器，主要支持IE6.0以上的浏览器显示网站平台，可采用Web控件调用服务层的对应界面和服务。
图 1 系统组织结构图
1．2 数据来源
本研究以江苏省作为研究区，数据包括空间数据和属性数据2类，其中空间数据来源于江苏省农业环境监测与保护站实地监测，包括研究区行政区划、地形图、交通图、水系图、城镇和农村居民点分布图、大气、土壤和水质监测样点分布图等。属性数据包括农业生产资料数据、气象数据、土壤养分数据、土壤重金属污染物数据、大气污染物数据和水质污染物数据等，其中气象数据来源于江苏省气象台；大气、土壤、水体污染物和土壤养分数据通过对研究区的实地监测、采样和样品分析获得。系统主要数据库内容见表格 1。
表格 1 农产品产地环境评价系统的数据库内容
数据库
指标
农业基础数据库
农户数、人口、耕地面积、人均耕地面积、主要农作物种类
农业气象数据库
日降水量、日均温、日最高温、日最低温、相对湿度、日照时数、平均风速、平均地温
土壤肥力数据库
pH值、有机质含量、全氮含量、有效氮含量、全磷含量、有效磷含量、全钾含量、有效硫含量、有效钼含量、有效锌含量、有效锰含量、有效硼含量
土壤污染物数据库
铅含量、镉含量、汞含量、砷含量、铬含量
水质污染物数据库
pH值、镉含量、铅含量、铜含量、锌含量、汞含量、砷含量、六价铬含量、粪大肠菌群、氟化物含量、氯化物含量、石油类含量、COD含量、氰化物含量、总磷含量、挥发酚含量、全盐量
大气污染物数据库
二氧化硫浓度、氮氧化物浓度、总悬浮颗粒物浓度、氟化物浓度
2 农产品产地环境质量和土壤肥力评价模型的建立
本研究中食用农产品产地环境质量评价包括对农田土壤、灌溉水、大气的各污染物进行单因子评价，土壤环境、灌溉水、大气环境分别的质量评价和综合环境质量评价。考虑到不同作物对土壤养分的需求要较大差异，本研究中土壤肥力评价是对土壤主要肥力指标的单因子评价。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法4
1.1 系统设计方法4
1.2数据来源 4
2农产品产地环境质量和土壤肥力评价模型的建立5
2.1单因子环境质量评价模型5
2.2 土壤、灌溉水、大气环境质量评价模型 6
2.3 环境质量综合评价模型6
2.4 土壤肥力评价模型 7
3 系统结构与功能8
3.1 数据查询和分析功能8
3.2 环境质量评价功能9
4 结论与讨论 10
致谢10参考文献10
基于WebGIS的江苏省农产品产地环境信息系统的构建设计
引言
引言 随着全球生态环境日益恶化，农业环境污染和食品安全问题越来越受到关注，其中农业环境中的重金属污染和农业生产中过度施肥问题尤为突出。由于农业环境涉及大气、土壤、灌溉用水等具有较强时间和空间变化特性的自然资源，因此借助 WebGIS技术和农业模型技术，对农产品产地环境资源进行精确管理、分析和评价，是实现农业资源合理控制和高效利用的有效手段[1]，有助于降低环境污染，提供农产品安全预警。
WebGIS技术具有海
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量数据处理能力和强大的时空分析能力，目前被广泛应用于农业区划[2]、土地适宜性评价[3]、农业生产管理决策支持系统等研究中[4]。WebGIS技术在管理系统和决策支持系统中的引入大幅提高了系统的应用性和便用性，目前WebGIS在农业信息管理中的应用最为广泛，研究较为深入[56]，随着农业模型与WebGIS技术的融合，研究进一步深入，实现了精确的农业生产预测和可行的管理决策，如基于WebGIS的农业病虫害预警系统、农业施肥决策支持系统研究等[78]。
在环境评价方面，相关研究集中在以下几方面：一是针对不同农作物进行生产适宜性评价，评价主要依据气候条件和土壤条件，其中WebGIS技术的应用较少；二是对土壤环境、水质等的评价，评价因素相对单一[910]；目前集成大气、水质、土壤信息，为农村环境和农业土壤肥力提供评价的研究较少，而针对农产品产地环境利用WebGIS技术进行的环境质量评价研究目前仍未见报道。刘小军等人以中国江苏省为研究区[11]，Anokhin 等以俄罗斯贝加尔湖流域为研究区[12]，对当地大气、水和土壤环境建立了评价模型，但模型以评价总体环境质量为主要目标，选取的评价因子和评价模型不适用于农产品产地环境质量评价。
我国农产品产地安全监管工作存在一些突出问题：1.农产品产地环境安全监测网络尚不完善；2.信息采集、信息更新、信息发布等渠道不畅；3.缺少数据共享机制与信息数据库管理平台；4.最新技术对于农业种植规划、环境监测的应用（如GIS/RS/GPS等）；5.我国目前对农产品质量安全的检验检测仍主要局限于农产品本身；6.食品安全的跟踪管理水平亟待提高。
1 材料与方法
1．1 系统设计方法
系统总体设计是在Microsoft Visua Studio．NET 2005软件环境下，以Microsoft Visual C#为编程语言开发完成的，系统采用通用的 B/S 网络计算模式，分为客户端、应用服务层、数据库和模型库 4 层（图 1）。数据库层采用 Ms SQLServer 作为支撑软件，实现所有数据和资料的存储与加载，包括基本数据库6个。模型库包括环境单因子污染评价模型和综合评价模型等。应用服务层包括Web 服务器和GIS服务器，系统采用微软 IIS5.0 作为 Web服务器，采用SuperMap IS 2008作为GIS应用服务器，网络化GIS地图应用服务功能采用 C#语言开发实现；客户端为标准的 Web 浏览器，主要支持IE6.0以上的浏览器显示网站平台，可采用Web控件调用服务层的对应界面和服务。
图 1 系统组织结构图
1．2 数据来源
本研究以江苏省作为研究区，数据包括空间数据和属性数据2类，其中空间数据来源于江苏省农业环境监测与保护站实地监测，包括研究区行政区划、地形图、交通图、水系图、城镇和农村居民点分布图、大气、土壤和水质监测样点分布图等。属性数据包括农业生产资料数据、气象数据、土壤养分数据、土壤重金属污染物数据、大气污染物数据和水质污染物数据等，其中气象数据来源于江苏省气象台；大气、土壤、水体污染物和土壤养分数据通过对研究区的实地监测、采样和样品分析获得。系统主要数据库内容见表格 1。
表格 1 农产品产地环境评价系统的数据库内容
数据库
指标
农业基础数据库
农户数、人口、耕地面积、人均耕地面积、主要农作物种类
农业气象数据库
日降水量、日均温、日最高温、日最低温、相对湿度、日照时数、平均风速、平均地温
土壤肥力数据库
pH值、有机质含量、全氮含量、有效氮含量、全磷含量、有效磷含量、全钾含量、有效硫含量、有效钼含量、有效锌含量、有效锰含量、有效硼含量
土壤污染物数据库
铅含量、镉含量、汞含量、砷含量、铬含量
水质污染物数据库
pH值、镉含量、铅含量、铜含量、锌含量、汞含量、砷含量、六价铬含量、粪大肠菌群、氟化物含量、氯化物含量、石油类含量、COD含量、氰化物含量、总磷含量、挥发酚含量、全盐量
大气污染物数据库
二氧化硫浓度、氮氧化物浓度、总悬浮颗粒物浓度、氟化物浓度
2 农产品产地环境质量和土壤肥力评价模型的建立
本研究中食用农产品产地环境质量评价包括对农田土壤、灌溉水、大气的各污染物进行单因子评价，土壤环境、灌溉水、大气环境分别的质量评价和综合环境质量评价。考虑到不同作物对土壤养分的需求要较大差异，本研究中土壤肥力评价是对土壤主要肥力指标的单因子评价。
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