化学信息论文：小议生态化学信息的创建法

作者：肖伟 李佳临 鲍征宇 黎华 单位：国土资源部信息中心 中国地质大学( 武汉) 武汉理工大学

建立系统数据库是一项工作量大而又及其重要的工作，需要收集和整理大量数据资料，并且根据数据的类型、特征、含义和各种数据之间的逻辑关系来组织数据库的逻辑结构。系统数据库建设的好坏最终直接影响着系统建设的好坏;2)根据系统设计的总体目标和要求，按照系统可操作性和易用性原则设计系统的总体结构，确定其功能模块;3)根据运用地理信息系统平台提供的组件，二次开发函数及类库，结合可视化的开发语言(VB/VC++)和各种环境评价预测模型建立生态环境地球化学信息系统。系统数据库的建立数据库的建立是生态环境地球化学评价信息系统建立过程中的一个关键环节，其很大程度上决定了最终信息系统的质量。信息系统的很大部分工作是存储，管理和检索大量的数据，使用户能够方便和有效地访问系统中的数据。因此，设计一个合理而高效的系统数据库结构模式至关重要，其能使整个系统迅速、方便、准确地为用户提供所需的数据。根据生态环境地球化学调查和评价的要求，生态环境地球化学评价信息系统数据库应该包括以下内容。1)基础地理数据库。包括:区域水系图、地形图、行政区划图、地质图、交通分布图、居民地分布图、基础设施分布及其属性数据等。2)生态环境地球化学信息数据库。包括:各种介质的地球化学采样点数据、地球化学元素分析结果数据、水文生态测试数据、农业林业数据、城市调查数据等空间信息及属性信息。3)各类标准数据库。包括:土壤分级标准，土壤环境质量标准，水质评价标准，生活饮用水卫生标准等。4)生态环境模型库。包括:土壤评价模型，水质评价模型，环境综合评价模型等。5)调查成果资料，相关法律法规资料等。系统的功能模块介绍根据系统设计的目标，生态环境地球化学评价信息系统应该包括如下几个功能:系统的基本功能;地图的显示和控制功能;环境地球化学信息的属性和空间数据管理功能;环境地球化学空间和属性信息的查询和统计分析功能;环境地球化学信息的分析评价和预测功能;各种专题成果的表达和输出功能;各种文档资料的管理和维护功能。系统基本功能模块包括:工程数据的加载、保存、导入导出、打印、系统环境的设置，以及帮助等功能。地图显示与控制功能模块包括:地图导航;放大、缩小、漫游、刷新;图层添加、删除、更新、选择等功能。环境地球化学信息的属性和空间数据管理功能模块包括:对属性和空间信息显示、删除、添加、更改、备份等功能。

环境地球化学空间和属性信息的查询和统计分析功能模块

1)空间和属性信息查询方式主要包括以下四种。①属性浏览，以列表的方式显示被选择图层的全部属性数据;②基于空间特征的矩形查询，根据用户鼠标操作所选择的矩形空间范围，系统查找出该矩形空间范围的空间实体，以及它们的属性，并以列表的方式显示被选择空间实体的属性信息;③基于空间特征的点选择查询，根据用户鼠标所点击的位置，系统查找该位置是否有空间实体，如果有，则显示该空间实体的属性信息;④基于属性信息的查询，在属性数据库中实现属性信息的复合条件检索，筛选出满足条件的空间实体，以及它们的属性，显示这些空间实体的属性信息。这四种查询方式的查询结果都应该实现了属性数据与图形空间实体的联动与闪烁，并且被选择的空间实体要闪烁显示，相应的属性数据也应该高亮度显示。2)空间和属性信息的统计分析应该包括以下内容。①对被选择专题图层数据的各个属性字段进行基本统计量的统计计算，这些基本统计量包括最大值，最小值，平均值，中位数，标准方差等，并且根据被选择的属性实时生成相应的各种统计图件;②对被选择专题图层数据的各个属性字段进行相关分析，分析各个属性字段之间的相关程度;③对被选择专题图层数据的属性字段进行回归分析，因子分析、主成分分析、聚类分析等统计分析，以便挖掘更多的隐含环境信息。环境地球化学信息的分析评价和预测功能模块该模块是系统中非常重要的一个功能模块，应该能把生态环境地球化学评价和预测的新思想、新方法融入到其中，真正做到数据与图形相融合，GIS与生态环境数学模型相结合，评价标准与评价方法想结合。1)评价模块，应该包括:单因子评价，多因子评价、模糊综合评价，空间结构分析，空间插值与等值线成图等。单因子评价、多因子评价和模糊综合评价块应该实现根据被选择专题数据，自动判断其类型(土壤、水、动物等)，然后，根据类型自动在评价标准数据库中检索其相应的评价标准进行评价。空间结构分析、空间插值与等值线成图应该能够根据被选择专题数据的属性字段，利用地质统计学和各种插值方法(样条插值，邻域插值，Krige插值等)对该字段进行等值线成图。2)预测模块，应该是一个相对比较灵活和难以把握的模块，该模块功能的设计完全取决于所建立的预测模型。现有比较普遍的预测的包括时间序列分析，灰色预测，马尔可夫概型分析等预测模块，当然也可以建立其他的生态环境预测模型。专题成果的表达和输出功能模块专题成果的表达和输出功能模块主要包括两个方面:第一方面是对各种评价结果图，等值线图，环境预测图的显示，打印，导出;第二方面是对专题成果以报表的形式显示，保存，打印等。文档资料的管理功能模块生态环境地球化学调查取得了大量的成果，这些成果大都以文档的形式存在。除此以外，与环境相关的法律法规，评价标准以及评价方法等资料也大都以文档的方式存在。因此，科学而有效地管理这些文挡资料非常的重要。文档资料的管理功能模块包括文挡的实时查询，添加，修改，删除等功能。

实例

按照上述的思路和方法，笔者选用MapGIS作为二次开发平台，Access作为属性数据库管理系统，VisualC++作为开发工具，建立了洞庭湖湿地生态环境地球化学评价信息系统。系统实现了工程管理，地图控制，空间和属性数据查询，统计分析，以及专题数据环境评价等功能。系统界面如图4所示。5结束语虽然地理信息系统(GIS)以其独特的技术手段和强大的空间数据管理、分析、显示能力，解决了目前很多地质和环境领域的问题。但是，充分运用地理信息系统(GIS)对空间数据的显示和分析能力，结合生态环境模型，建立生态环境地球化学评价信息系统对生态环境地球化学信息进行管理、处理、分析和评价还处于探索阶段。本文对GIS在生态环境地球化学评价信息系统建设工作作了一些有益探索，希望以此推动生态环境地球化学评价信息系统的进程，提高我国生态环境地球化学评价，以及预测预警水平，为生态环境地球化学科研工作注入新的活力。