污染源普查数据模型和应用研究_污染源普查数据库

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贵州省污染源普查数据库结构和应用研究

曹巍

（贵州省环保厅电子政务中心，贵州 贵阳 550002）

摘要：介绍污染源普查污染源普查数据库的内容和结构，描述了该数据库的应用方法。

关键词：污染源普查数据库SQL语言数据查询

A preview of CPSC data sturctrue and application

Abstract:The China Pollution Source Census had lasted three years to establish a database that aggregating a huge digital information of Pollutant source in several aspect.This article aim to make a preview of the database strcutrue and set some examples to explain how to use it.Key words:CPSC , database , SQL langurage , data query

0 引言

贵州省全国第一次污染源普查工作历时3年，经过入户清查、普查填表、质量审核、数据录入等工作阶段，获取139,334家各类污染源信息868万条（数据来自‚贵州省第一次全国污染源普查工作总结‛），如何应用这么大量的数据是一个亟待解决的问题。一方面，这些数据多而详实，涉及工业、农业、居民生活、集中式污染治理设施4大类，700多小类的各种基础数据，对于深入了解各种污染状况提供了可能；另一方面，涉及到的实体过于多元化，数据结构复杂，因此怎样用好这些书据以资正确判断环境形势、科学制定发展规划、强化环境监督管理、推进治污减排工作、促进经济结构调整、建设节约型社会是目前面临的一个新的课题。

1数据内容

污染源普查调查内容涉及面广，内容涵盖工业、农业、居民生活、集中式污染治理设施等各领域污染

表1：按子行业分类目录

1.1工业源。①工业企业基本情况，包括单位名称、地理位置、联系方式、经济规模、登记注册类型、行业分类等；②主要产品、主要原辅材料、能源消费情况等；③用水、排水情况、排水去向；④各类产污设施及污染治理设施建设、运行情况；⑤废水、废气、固体废物（包括危险废物）产、排污及综合利用情况；⑥污染源监测结果；⑦电磁辐射设备和放射性同位素及射线装置情况。

1.2农业源。① 种植业主要普查粮食作物、经济作物和蔬菜作物生产过程中污染物的产生情况。包括肥料和农药的名称、有效成分及其含量、施用量、施用方法、施用期等；农膜的地膜厚度、覆盖面积、使用量、回收量等；秸秆的产生量、直接还田量、露天焚烧量、随意丢弃量、饲料使用量、回收量等。②禽畜养殖业主要普查猪、奶牛、肉牛、蛋鸡、肉鸡在规模养殖条件下污染物的产生情况。包括禽畜种类、养殖组织模式、存栏量、出栏量、饲养阶段、禽畜体重、采食量、精粗饲

料主要成分含量；粪便和污水产生量、清粪方式、利用方式、利用量、排放量，粪便污水处理设施的处理方式、处理能力、运行时间和运行状态等。③ 水产养殖业主要普查鱼、虾、蟹等在规模养殖条件下污染物的产生情况。包括养殖种类、养殖方式、养殖模式、养殖产量、养殖面积，饵料、肥料、鱼药使用情况，养殖进排水等。

1.3生活源。① 排污单位基本情况，包括第三产业单位注册的基本信息，各类污染物产生、排放情况，污染治理情况等。②以城市地区为单位的机动车排气污染情况等。③城镇生活能源结构及其消费量、污染物排放情况，生活供水量、排水量及污染物浓度等。

1.4集中式污染治理设施。单位基本情况，污染治理设施情况和运行状况，污染物的处理处置量情况等，渗滤液、污泥、焚烧残渣的产生、处置及利用情况等。

2数据结构和数据应用

2.1 数据的采集和汇总

污染源普查数据的采集和汇总也被叫做数据处理工作，统一使用国务院第一次全国污染源普查数据处理软件，根据数据使用的需求不同软件分为单机版和网络版，两种版本功能、界面和操作方式保持一致。由于区（市、县）数据处理工作任务一般为简单的录入和汇总，因此一般使用单机版及其自带的mysql小型数据库，这样可以节省购置硬件服务器的经费；而市、省和国家这一层面由于会实施一定量的并行处理和较复杂的数据外部访问因此采用服务器版，以方便今后普查数据的进一步开发利用。

网络版软件可在局域网中建设，具备跨平台运行支持能力软件，采用J2EE架构，采用客户端、应用

服务器、数据库的多层C/S模式,主要在windows 2003 server或者windows xp上操作，软件架构如图示，图1：软件结构

JDBC提供的软件核心操作控件，在编译时既不需要知道DBMS也不需要知道模式信息也不需要知道模式信息，应用可以使用它驱动支持的核心SQL专用语句，同时，JDBC提供的功能允许应用在运行时向DBMS请求模式信息。JDBC软件体系结构由一组预定义的对象组成，这些对象的方法向数据库提供调用级的接口。在操作时，只需使用软件客户端操作界面上得的控制按钮实现数据处理的各种功能，主要包括数据录入、审核、查询和汇总等功能模块，不必考虑物理层的数据物理模式和概念模式，JDBC提供了丰富的数据外部模式，外部模式和概念模式之间的映射由DBMS来完成。

2.2 数据模型和结构

污染源普查数据以关系型数据库系统储存。

关系型数据库。关系型数据库以关系模型和关系代数（SQL）为基础，关系代数是基于一系列在关系（表）上操作的运算符。关系代数的基本运算符有选择（select）、投影（project）、并（union）、集合差（set difference）、笛卡尔积（Cartesian product），此外污染源普查数据操作还会常用到一些从基本关系运算符中导出的运算符，如交（intersection）、内连接（inner join）和聚集函数。

代码

XXX

XXX

XXX

XXX

…… 企业名 XXX XXX XXX XXX …… 地区 XXX XXX XXX XXX …… 污染物 XXX XXX XXX XXX …… …… …… …… …… …… ……

表2：数据表单（关系）

每个运算符在一个或多个关系上操作，并产生另一个关系作为结果。查询仅是包含这些运算符的一个表达式，表达式的结果是一个关系，它是这个查询的答案。SQL是一个描述性的语言，他不指定用于处理查询的算法，SQL定义他们的查询时，DBMS用关系代数作为中间语言来指定查询求职算法。DBMS解析SQL查询。

2.3 数据查询和应用

由于有了关系型数据模型的支撑，污染源普查的数据采集变得很简单。数据库的设计者可以很轻松的实现松散数据的整合。以重点工业污染源的套表为例（如表），所有的调查内容可分为企业基本信息、废水污染物信息、废气污染物信息和其它污染类别信息；而其中的每一块内容又分成若干具体表单来记录，在数据库系统中以表头G1XX表示。比如废气污染物信息中被分成‚锅炉及处理设施‛、‚窑炉及处理设施‛、‚工艺废气处理设施‛、‚废气污染物产‛、‚排量、废气污染物产排污系数核算‛、‚废气污染物监测‛这几张表，分别以‚G106‛—‚G109-2‛区分。

表3：重点工业污染源

在每个关系（表）中都记录一个‚代码‛，以它来唯一区分不同污染源个体，也就相当于个体的身份识别号码（identity）。它是一个字符变量，以‚‘行政区划代码’＋‘污染源类型代码’＋‘组织机构代码’‛的形式记录，是所有关系的键值，是唯一存在的。

在数据的查询中，我们实际上只需要在逻辑上对‚代码‛和各种类型关系进行操作就可以了。基于污染源普查的图形化控制元件，我们几乎可以进行一切想得到的数据查询事务，并可保存、导出查询结果。添加表。选择存放要查询数据的表单。不同的表单存放了不同的源信息，正确选取表单可以减小运算量。以重点工业源为例，表单数据内容如下表。

建立连接（join）。当查询涉及多张表单的时候需要将位于不同磁盘位置的字段抽象出来，同时返回一份满足条件的表单，但是被关联字段要同时满足完整性约束或部分满足完整性约束，不然会造成死锁。有三种连接方式：左连接（left join）,以左表关联属性为键值、右表无纪录以null补足返回查询结果；而右连接（right join）则正好相反；全连接（inner join）需匹配左右表的分量值，为真则返回纪录。

查询条件。对查询的字段设置条件。

计算列。可设置系统支持的几种函数，比如sum()、substring()、trim()等等。

3实例分析

查询贵阳地区所有企业的二氧化硫排放总量，要求返回的表包含‚二氧化硫排放总量SO2ZL‛、‚燃烧过程二氧化硫排放量SO2RS‛和‚工艺过程二氧化硫排放量SO2GY‛的数据。

用标准的SQL语句描述该查询事务的代码如下：

而通过污染源普查软件的图形查询界面来操作的话就很简单。首先添加表‚G101‛和‚G109‛，两张表左内连接，查询条件为‚行政区划 like 5201%‛，在计算列中增加一个命名‚SO2ZL‛，公式为‚isnull(t2.rsgc,0)+isnull(t3.gygc,0)‛，保存。执行以后的结果与用SQL语句描述的结果一致。

3结论

污染源普查数据库为贵州省污染源普查技术报告提供了详实的数据信息，为环保部门的环境规划和环境管理等工作提供了第一手的数据依据，它作为贵州省环境污染状况的第一个10年样本（2007--1017），具有很高的研究价值，应该得到很好的保存和挖掘。污染源普查软件数据库提供了强大的图形化数据查询功能，易学易用，同时支持SQL语句的编译，可以进行更加复杂的查询操作，而且根据该软件的C/S架构和网络功能，可以轻松的在环保部门的办公地点架设应用系统，能够提升一定的环保信息化和科学决策能力。

参考文献

[1] Michael Kifer,Arthur Bernstein,Philip Lewis.Database Systems:An Application-Priented Approach[M].Posts & Telecom Pre,2006：36-118

[2] Jeffrey D.Ullman.Jennifer Widom.A First Course in Database Systems[M].China Machine Pre,2008：256-308