環(huán)境信息學(xué)-化學(xué)反應(yīng)工程網(wǎng)絡(luò)課程課件

環(huán)境信息學(xué)

EnvironmentalInformatics環(huán)境信息學(xué)

EnvironmentalInformatic1為什么要講環(huán)境信息學(xué)？環(huán)境管理信息系統(tǒng)(EMIS)在環(huán)境信息學(xué)中(EI)的地位研究環(huán)境信息學(xué)的目的意義環(huán)境信息的作用環(huán)境信息學(xué)面臨的問題環(huán)境信息學(xué)的主要內(nèi)容為什么要講環(huán)境信息學(xué)？環(huán)境管理信息系統(tǒng)(EMIS)在環(huán)境信息2環(huán)境管理信息系統(tǒng)在環(huán)境信息學(xué)中的地位環(huán)境信息學(xué)環(huán)境信息系統(tǒng)環(huán)境管理信息系統(tǒng)環(huán)境管理信息系統(tǒng)在環(huán)境信息學(xué)中的地位環(huán)境信息學(xué)環(huán)境信息系統(tǒng)環(huán)3環(huán)境信息學(xué)概論環(huán)境信息學(xué)概論4環(huán)境信息學(xué)是怎樣一門學(xué)科？環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景解決環(huán)境問題過程中的信息反饋環(huán)境信息學(xué)的研究對象信息學(xué)環(huán)境信息學(xué)環(huán)境信息學(xué)的形成環(huán)境信息學(xué)的核心：環(huán)境信息處理系統(tǒng)環(huán)境信息學(xué)各主題與環(huán)境信息處理系統(tǒng)組成部分的關(guān)系環(huán)境信息學(xué)包括那些研究內(nèi)容環(huán)境信息學(xué)是怎樣一門學(xué)科？環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景5環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景——

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求世界面臨的很多環(huán)境問題隨著世界人口的飛速增長與消費(fèi)的加劇，全球的社會發(fā)展與環(huán)境狀況變得危機(jī)四伏。水資源緊缺、沙漠化、熱帶雨林的減少，特別是大城市的飛速發(fā)展都是全球人口增長與消費(fèi)加劇的結(jié)果?？沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，這就意味著現(xiàn)代人的生活與消費(fèi)不能危及后代的生活水準(zhǔn)。環(huán)境信息學(xué)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求可持續(xù)發(fā)展是一個非常重要的概念，但操作起來非常困難，很難具體實(shí)施。在可持續(xù)發(fā)展決策與實(shí)施過程中，信息將是改變態(tài)度，做決定性行動的重要依據(jù)環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景——

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求世界面臨6環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景——

環(huán)境保護(hù)工作的需要無論是環(huán)境保護(hù)工作，還是環(huán)境管理，以及環(huán)境科學(xué)研究都是建立在對廣泛且可靠的環(huán)境信息的有效利用基礎(chǔ)之上的。提高環(huán)境信息的質(zhì)量與可達(dá)性，以及環(huán)境信息的收集與有效處理適當(dāng)技術(shù)是環(huán)境管理、規(guī)劃與預(yù)案決策等的基礎(chǔ)。近年來，一門被稱作環(huán)境信息學(xué)的應(yīng)用信息學(xué)分支逐漸發(fā)展起來。環(huán)境信息學(xué)所涉及的問題包括綜合的環(huán)境信息的收集、存儲、恢復(fù)與處理技術(shù)的研究與開發(fā)等。環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景——

環(huán)境保護(hù)工作的需要無論是環(huán)境保7環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景——

計算機(jī)技術(shù)發(fā)展與滲透的發(fā)展的必然隨著計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)不斷向各種應(yīng)用領(lǐng)域滲透，并與各應(yīng)用領(lǐng)域交叉滲透，逐漸在各領(lǐng)域形成交叉學(xué)科：信息學(xué)，即計算機(jī)應(yīng)用學(xué)科，包括：環(huán)境領(lǐng)域的環(huán)境信息學(xué)（EnvironmentalInformatics）水信息學(xué)（Hydroinformatics）認(rèn)知領(lǐng)域的認(rèn)知信息學(xué)（CognitiveInformatics）能源領(lǐng)域的能源信息學(xué)（EnergyInformatics）生物信息學(xué)環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景——

計算機(jī)技術(shù)發(fā)展與滲透的發(fā)展的必然8環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景——

計算機(jī)科學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用

信息技術(shù)已成為獲取環(huán)境保護(hù)所需的環(huán)境信息，并對之進(jìn)行管理與加工處理的根本手段。計算機(jī)科學(xué)或就稱之為信息學(xué)，它作為信息與知識處理的方法學(xué)基礎(chǔ)，是各交叉學(xué)科研究的核心。應(yīng)用信息學(xué)（或稱應(yīng)用計算機(jī)科學(xué)）不僅提供了大量優(yōu)秀的信息處理技術(shù)與工具，同時應(yīng)用于復(fù)雜而多面的環(huán)境領(lǐng)域，在方法學(xué)方面得到進(jìn)一步拓展。到目前為止，計算機(jī)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用仍缺乏概念上全面的科學(xué)基礎(chǔ)。這不僅是計算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的事情，同時各交叉學(xué)科也需做出相應(yīng)貢獻(xiàn)，諸如地理學(xué)、生物科學(xué)、環(huán)境工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、測量技術(shù)、管理科學(xué)等。環(huán)境信息學(xué)的產(chǎn)生背景——

計算機(jī)科學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用 信9在解決環(huán)境問題過程中的信息反饋處理流程圖

水空氣景觀土壤噪音廢棄物輻射化學(xué)物 食品健康

環(huán)境信息利用數(shù)據(jù)庫、模型、專家系統(tǒng)、圖象處理與可視化等工具處理環(huán)境信息，得到有價值的決策支持信息公眾、行政部門、政策與工業(yè)部門改善環(huán)境的相對措施環(huán)境壓力

人與環(huán)境在解決環(huán)境問題過程中的信息反饋處理流程圖 水空氣景10信息學(xué)與環(huán)境信息學(xué)信息學(xué)與環(huán)境信息學(xué)11環(huán)境信息學(xué)的研究對象數(shù)據(jù)(DATA)與信息(INFORMATION)數(shù)據(jù)是個抽象的概念，包括任何一種文字、字符、數(shù)字，它是對客觀物體的直接描述與測量，可以反映客觀事物的性質(zhì)、屬性以及關(guān)系等；信息是通過數(shù)據(jù)形式表示的，加載在數(shù)據(jù)之上，賦予數(shù)據(jù)某種語義（Semantics），即對數(shù)據(jù)含義的某種解釋，信息表示了錯綜復(fù)雜的耦合數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；信息的表示不唯一。環(huán)境信息環(huán)境信息是對環(huán)境的數(shù)據(jù)表示，即具有一定語義的環(huán)境數(shù)據(jù)。環(huán)境信息的語義異構(gòu)（SemanticsHeterogeneity）問題環(huán)境信息學(xué)的研究對象數(shù)據(jù)(DATA)與信息(INFORMAT12環(huán)境信息的作用環(huán)境信息貫穿整個環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域，無論科研，還是環(huán)境管理決策，離開環(huán)境信息的支持，都將寸步難行。環(huán)境管理的依據(jù)排污收費(fèi)城市定量考核EIA等等環(huán)境決策的依據(jù)環(huán)境功能區(qū)劃與規(guī)劃重大環(huán)境政策的制定等等環(huán)境工程設(shè)計、驗(yàn)收的依據(jù)環(huán)境科學(xué)研究的基礎(chǔ)環(huán)境信息的作用環(huán)境信息貫穿整個環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域，無論科研，13“信息學(xué)”經(jīng)常被認(rèn)為與計算機(jī)科學(xué)是同意詞。信息學(xué)這一主題比計算機(jī)系統(tǒng)的含義更廣泛，它是各種信息技術(shù)應(yīng)用的總和。除了工程方面，信息學(xué)被視計算機(jī)系統(tǒng)為嵌入到組織與社會中的應(yīng)用。對于應(yīng)用信息學(xué)，信息學(xué)的各個分支在信息技術(shù)（InformationTechnology）與各種應(yīng)用領(lǐng)域架起一道橋梁。信息學(xué)（INFORMATICS）“信息學(xué)”經(jīng)常被認(rèn)為與計算機(jī)科學(xué)是同意詞。信息學(xué)（INFOR14信息學(xué)（INFORMATICS）信息技術(shù)真實(shí)世界問題的需求信息學(xué)信息技術(shù)解決問題的潛能應(yīng)用領(lǐng)域：水科學(xué)醫(yī)藥生命科學(xué)環(huán)境科學(xué)

如圖所示為應(yīng)用信息學(xué)的中介作用。信息學(xué)一方面分析所給定應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)世界的問題，同時定義需求。另一方面，信息學(xué)還為應(yīng)用領(lǐng)域提供利用信息技術(shù)解決問題的潛能。信息學(xué)（INFORMATICS）信息真實(shí)世界問題的需求信息學(xué)15環(huán)境信息學(xué)（EnvironmentalInformatics）信息學(xué)與環(huán)境科學(xué)相互融合，環(huán)境信息學(xué)逐步形成。然而與生物信息學(xué)、醫(yī)藥信息學(xué)有所不同，環(huán)境科學(xué)本身就是一門交叉學(xué)科，其理論基礎(chǔ)來自物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、公共管理、法律、醫(yī)藥等學(xué)科。環(huán)境信息學(xué)的主要任務(wù)是為這些交叉學(xué)科提供信息存儲、處理與通訊的基礎(chǔ)平臺，這一任務(wù)是非常重要而且困難的，需要集成來自各環(huán)境領(lǐng)域的各種數(shù)據(jù)、信息與知識，并進(jìn)行整合。環(huán)境信息學(xué)（EnvironmentalInformatic16信息技術(shù)真實(shí)世界環(huán)境問題的需求環(huán)境信息學(xué)信息技術(shù)解決環(huán)境問題的潛能物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、公共管理、法律、醫(yī)藥與工程技術(shù)等學(xué)科環(huán)境信息學(xué)（EnvironmentalInformatics）信息真實(shí)世界環(huán)境問題的需求環(huán)境信息學(xué)信息技術(shù)解決環(huán)境問題的潛17環(huán)境信息學(xué)的各種方法或研究主題數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)模型模擬技術(shù)（包括定性、定量的與模糊模擬）基于知識的系統(tǒng)與專家系統(tǒng)計算機(jī)繪圖與科學(xué)可視化用戶界面設(shè)計與軟件人體工程學(xué)人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、方法與模型的集成環(huán)境信息學(xué)的各種方法或研究主題數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)模型模18環(huán)境信息學(xué)的核心——

環(huán)境信息處理系統(tǒng)環(huán)境信息學(xué)的核心——

環(huán)境信息處理系統(tǒng)19環(huán)境信息學(xué)的核心-----

環(huán)境信息處理系統(tǒng)環(huán)境信息處理系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣，它可根據(jù)信息處理的特性劃分，包括；監(jiān)測與控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)計算評估與分析系統(tǒng)規(guī)劃與決策支持系統(tǒng)集成環(huán)境信息系統(tǒng)等。環(huán)境信息學(xué)的核心-----

環(huán)境信息處理系統(tǒng)環(huán)境信息處理20環(huán)境信息處理的基礎(chǔ)----

環(huán)境監(jiān)測與控制系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)于水、大氣、土壤、噪音與輻射等監(jiān)測（包括環(huán)境遙感）的自動化，以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析：時間系列數(shù)據(jù)的統(tǒng)計；環(huán)境對象的分類；污染物的識別等。過程控制一方面直接用于環(huán)境技術(shù)，諸如空氣排放控制、污水與污泥排放控制，以及重復(fù)利用過程等；另一方面用于生產(chǎn)過程自動化，減少對環(huán)境保護(hù)的間接影響（諸如節(jié)能與降低污染物的排放等）。監(jiān)測與控制系統(tǒng)經(jīng)常需要處理一些模糊信息，諸如利用模糊邏輯與人工智能等技術(shù)。環(huán)境信息處理的基礎(chǔ)----

環(huán)境監(jiān)測與控制系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)21環(huán)境信息處理的主體----

環(huán)境信息系統(tǒng)環(huán)境信息系統(tǒng)，既指對各種環(huán)境信息（包括原始監(jiān)測數(shù)據(jù)、環(huán)境對象描述信息；這些環(huán)境信息有結(jié)構(gòu)化，又有半結(jié)構(gòu)化與不正式的文檔），進(jìn)行輸入、存儲、組織、集成、恢復(fù)與表示的計算機(jī)系統(tǒng)。在管理這些信息的過程中空間與時間概念往往起著非常重要的作用。各種軟件工具，包括地理信息系統(tǒng)，超媒體系統(tǒng)等都需要與這些需求相結(jié)合。環(huán)境信息處理的主體----

環(huán)境信息系統(tǒng)環(huán)境信息系統(tǒng)，22環(huán)境信息處理的主要功能——

評估、模擬與分析系統(tǒng)評估、模擬與分析系統(tǒng)是指利用復(fù)雜的統(tǒng)計數(shù)學(xué)分析方法與模擬技術(shù)，對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程，包括各種環(huán)境情景的模擬與預(yù)測。這些系統(tǒng)的可能應(yīng)用包括環(huán)境影響因子的標(biāo)識，不同規(guī)劃方案可能影響的來源的分析（諸如風(fēng)險識別，以及時間與空間尺度的排污負(fù)荷預(yù)測等）。環(huán)境信息處理的主要功能——

評估、模擬與分析系統(tǒng)評估、23環(huán)境信息處理的主要功能——

規(guī)劃與決策支持系統(tǒng)規(guī)劃與決策支持系統(tǒng)利用計算機(jī)技術(shù)加工處理基礎(chǔ)環(huán)境信息，形成高層決策信息，以此提供各種環(huán)境決策，包括不同替代方案的評價，環(huán)境影響分析，處理有毒有害物，水資源管理，技術(shù)風(fēng)險評價等。對于工業(yè)應(yīng)用，目前正在開發(fā)所謂計算機(jī)輔助環(huán)境信息管理系統(tǒng)，它為環(huán)境管理系統(tǒng)提供信息處理平臺。這一系統(tǒng)在“生態(tài)管理與審計計劃”(EU—Eco-managementandAuditScheme)中起著非常重要的作用。環(huán)境信息處理的主要功能——

規(guī)劃與決策支持系統(tǒng)規(guī)劃與決24環(huán)境信息處理系統(tǒng)的集成——

集成環(huán)境信息系統(tǒng)集成環(huán)境信息系統(tǒng)與上面所提到的各種類型系統(tǒng)息息相關(guān)，是上述各種系統(tǒng)根據(jù)不同目的綜合集成。目前，集成環(huán)境信息系統(tǒng)越來越向分布式系統(tǒng)發(fā)展。建立這些系統(tǒng)需要信息處理過程的各種概念的綜合。這種概念的綜合與其他信息技術(shù)的應(yīng)用一樣重要，同樣為環(huán)境信息學(xué)提出了特有的挑戰(zhàn)。環(huán)境信息處理系統(tǒng)的集成——

集成環(huán)境信息系統(tǒng)集成環(huán)境信25環(huán)境信息學(xué)的各種方法或研究主題與各種環(huán)境信息處理系統(tǒng)間的關(guān)系環(huán)境信息學(xué)的各種方法或研究主題與各種環(huán)境信息處理系統(tǒng)間的關(guān)系26數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)模型模擬技術(shù)基于知識的系統(tǒng)與專家系統(tǒng)計算機(jī)繪圖與科學(xué)可視化用戶界面設(shè)計與軟件人體工程學(xué)人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)與連接者模型數(shù)據(jù)、方法與模型的集成監(jiān)測與控制信息系統(tǒng)評估模擬分析集成環(huán)境信息規(guī)劃與決策支持

強(qiáng)關(guān)聯(lián)弱關(guān)聯(lián)一般數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)模型模擬技術(shù)基于知識的系統(tǒng)與專家系統(tǒng)27環(huán)境信息學(xué)面臨的典型問題環(huán)境信息的特點(diǎn)環(huán)境信息有很多不同的信息源，諸如關(guān)于環(huán)境法與環(huán)境項(xiàng)目的文本信息，來自環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的量化信息，關(guān)于化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)化信息，來自環(huán)境技術(shù)的帶有格式的工程數(shù)據(jù)等。環(huán)境數(shù)據(jù)通常帶有空間特征，即與空間的點(diǎn)或區(qū)域關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)對象的多維性，只能利用復(fù)雜的幾何對象（例如多邊形與曲線）描述。環(huán)境信息學(xué)所涉及的主要內(nèi)容包括定量數(shù)據(jù)的處理與相關(guān)統(tǒng)計分析方法，以及模糊、不確定與不完全信息的處理方法。對于分布式異構(gòu)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫，要提供一種用戶易于獲取的方法，諸如用戶指導(dǎo)手冊或元數(shù)據(jù)。環(huán)境信息通常只能從不同主題所特有的預(yù)先建好的初級數(shù)據(jù)庫演繹而來，然后再以適當(dāng)?shù)姆椒ê喜?。環(huán)境信息學(xué)面臨的典型問題環(huán)境信息的特點(diǎn)28環(huán)境信息學(xué)（EnvironmentalInformatics）環(huán)境信息學(xué)的典型問題是：異構(gòu)、分布式數(shù)據(jù)庫，元數(shù)據(jù)庫，幾何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與運(yùn)算法則，以及現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用；基于知識的系統(tǒng)在處理不確定環(huán)境知識問題過程中非常重要；基于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的方法對統(tǒng)計與數(shù)學(xué)環(huán)境分析與模型方法非常有用；除此以外，還有一些相關(guān)學(xué)科，諸如遙感、監(jiān)測技術(shù)與生態(tài)系統(tǒng)分析等。環(huán)境信息學(xué)（EnvironmentalInformatic29環(huán)境信息學(xué)的研究內(nèi)容環(huán)境信息學(xué)的研究內(nèi)容30環(huán)境信息學(xué)是一嶄新的計算機(jī)科學(xué)應(yīng)用研究與技術(shù)領(lǐng)域，它包括如下計算機(jī)科學(xué)在處理環(huán)境信息與解決環(huán)境問題過程中的各個過程：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模型與模擬軟件、基于知識的系統(tǒng)與專家系統(tǒng)、計算機(jī)制圖與環(huán)境信息可視化、用戶界面與人體工程學(xué)、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，以及網(wǎng)絡(luò)集成規(guī)范等。環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容環(huán)境信息學(xué)是一嶄新的計算機(jī)科學(xué)應(yīng)用研究與技術(shù)領(lǐng)域，它包括如下31環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境信息學(xué)的基礎(chǔ)，環(huán)境監(jiān)測應(yīng)理解為廣義的環(huán)境監(jiān)測，它既包括常規(guī)的區(qū)域大氣、水、土壤環(huán)境監(jiān)測，同時還包括全球尺度的監(jiān)測，以及3S技術(shù)，特別是遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境信息學(xué)的基礎(chǔ)，環(huán)境監(jiān)測32任何綜合的信息系統(tǒng)的開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)庫技術(shù)均起著非常重要的作用。特別是環(huán)境信息系統(tǒng)，它存儲、維護(hù)與處理大量不同格式的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、法律文本與文獻(xiàn)資料等。環(huán)境數(shù)據(jù)庫具有自己的需求與特點(diǎn)，必須引用一些功能強(qiáng)大的新技術(shù)，諸如面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，空間與時間相互依存的數(shù)據(jù)的模擬技術(shù)，以及處理模糊查詢與不精確數(shù)據(jù)的概率推理技術(shù)等。元數(shù)據(jù)庫的作用將越來越大，元數(shù)據(jù)庫包含有什么樣的環(huán)境信息可用，在哪兒以及如何能夠獲取等信息。環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容任何綜合的信息系統(tǒng)的開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)庫技術(shù)均起著非常重要的作33環(huán)境信息系統(tǒng)是環(huán)境信息學(xué)研究的主體，95%以上的環(huán)境信息與空間有關(guān)，具有空間數(shù)據(jù)處理特征。空間分析技術(shù)地理信息系統(tǒng)（GIS）中空間信息表示方法與處理技術(shù)（諸如疊圖分析）問題的識別（諸如多邊形疊圖過程中的非精確推理技術(shù)）空間查詢語言與空間數(shù)據(jù)交換格式。環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容環(huán)境信息系統(tǒng)是環(huán)境信息學(xué)研究的主體，95%以上的環(huán)境信息與空34環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容環(huán)境信息在環(huán)境監(jiān)測、模擬、規(guī)劃與工程領(lǐng)域應(yīng)用的環(huán)境數(shù)據(jù)可視化的典型案例。它主要包括地理信息系統(tǒng)技術(shù)與用戶界面設(shè)計技術(shù)。專家系統(tǒng)是環(huán)境信息學(xué)的重要組成部分。其中協(xié)作專家系統(tǒng)是一個嶄新的研究領(lǐng)域，非常適合處理綜合的環(huán)境問題。環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容環(huán)境信息在環(huán)境監(jiān)測、模擬、規(guī)劃與工程35環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容就神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（NeuralNets）技術(shù)近年來逐步發(fā)展起來的一種功能強(qiáng)大的模擬技術(shù)，用于模擬那些由大量交互參數(shù)描述的復(fù)雜的非線性的環(huán)境過程。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)分析方法被廣泛用于光譜分析數(shù)據(jù)的分類，噪音數(shù)據(jù)處理，預(yù)測，復(fù)雜過程的診斷，過程控制等環(huán)境研究領(lǐng)域。遙感在環(huán)境觀測、監(jiān)測與保護(hù)過程中所起的作用越來越大。在遙感應(yīng)用領(lǐng)域大量衛(wèi)片與航片需要處理與解譯，信息處理技術(shù)就是這一領(lǐng)域不可缺少的技術(shù)。環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容就神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（NeuralNets36環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，環(huán)境信息獲取渠道越來越多，國內(nèi)外很多研究部門與政府部門均在網(wǎng)上發(fā)布大量環(huán)境信息以共環(huán)境科學(xué)研究之需。諸如國內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展信息共享網(wǎng)絡(luò)等：環(huán)境元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境元信息系統(tǒng)句法方法語義方法環(huán)境信息學(xué)的主要研究內(nèi)容隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，環(huán)境信息獲37環(huán)境信息學(xué)的形成與發(fā)展環(huán)境信息學(xué)的形成與發(fā)展38環(huán)境信息學(xué)的形成自從80年代，環(huán)境信息學(xué)逐漸成熟起來。第一個環(huán)境信息學(xué)的研究機(jī)構(gòu)成立于1986年，即德國應(yīng)用科學(xué)研究院（SaarlandStateUniversityforAppliedSciences——HTW)的環(huán)境信息學(xué)研究所（EnvironmentalInformaticsGroup——EIG)。這個研究所長期致力于環(huán)境軟件應(yīng)用方面的研究工作，在環(huán)境軟件系統(tǒng)（EnvironmentalSoftwareSystems——ESS)與環(huán)境信息學(xué)等方面非常有名。自1987年，歐洲國家每年舉辦環(huán)境信息學(xué)年會。環(huán)境信息學(xué)的形成自從80年代，環(huán)境信息學(xué)逐漸成熟起來。39環(huán)境信息學(xué)的形成2000年10月4-6日，在德國波恩召開了第14界環(huán)境保護(hù)信息學(xué)年會；2001年10月10日-12日，在瑞士蘇黎世將召開第15次環(huán)境信息學(xué)年會；2002年9月25-27，在奧地利維也納的維也納技術(shù)學(xué)院召開第16次環(huán)境信息學(xué)年會。2003年9月23-26，在德國的COTTBOS技術(shù)學(xué)院召開了第17次環(huán)境信息學(xué)年會?！碍h(huán)境信息學(xué)的形成2000年10月4-6日，在德國波恩召開了第40環(huán)境信息學(xué)的形成在德國與日本部分大學(xué)已設(shè)有環(huán)境信息學(xué)系值得注意的是環(huán)境信息學(xué)不只是開發(fā)信息技術(shù)解決環(huán)境問題的潛力與效益，而且正在考慮（或說試圖避免）信息技術(shù)對環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響，也就是信息環(huán)境問題。環(huán)境信息學(xué)的形成在德國與日本部分大學(xué)已設(shè)有環(huán)境信息學(xué)系41環(huán)境信息學(xué)的形成目前，環(huán)境信息學(xué)已成為應(yīng)用信息學(xué)中的完整組成部分。它通過整合諸如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、模型模擬技術(shù)、計算機(jī)制圖、用戶界面、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、知識處理與系統(tǒng)集成等研究領(lǐng)域，為在環(huán)境保護(hù)應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用計算機(jī)提供方法上支持與幫助。環(huán)境信息學(xué)的形成目前，環(huán)境信息學(xué)已成為應(yīng)用信息學(xué)中的完整組成42環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展歷程環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展歷程43信息學(xué)的發(fā)展歷程數(shù)值處理數(shù)據(jù)處理知識處理智能處理第一階段40-50年代第二階段50-70年代第三階段70-80年代第四階段90年代信息學(xué)是一門應(yīng)用計算機(jī)學(xué)科，它的發(fā)展與計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展密不可分：信息學(xué)的發(fā)展歷程數(shù)值處理數(shù)據(jù)處理知識處理智能處理第一階段441、數(shù)值處理階段計算機(jī)主要用于物理信號處理和科學(xué)計算。50年代，西蒙提出了管理依賴于信息和決策的概念。此時計算機(jī)已應(yīng)用于會計工作，并以較低的成本得到及時準(zhǔn)確的信息。計算機(jī)在管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用只停留在數(shù)值的處理，尚未涉及數(shù)據(jù)的分析等高層次的功能。1、數(shù)值處理階段計算機(jī)主要用于物理信號處理和科學(xué)計算。50年452、數(shù)據(jù)處理階段電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（EDPS---electronicdataprocessingsystem）數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)（美國航空公司的SABRE預(yù)約定票系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動更新、調(diào)節(jié)、分配，并能查詢）記帳系統(tǒng)（實(shí)現(xiàn)了電子記帳、快速對帳與查詢功能）數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)（應(yīng)用于社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計，解決了手工統(tǒng)計工作量大、效率低且不準(zhǔn)確的矛盾）2、數(shù)據(jù)處理階段電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（EDPS---electr462、數(shù)據(jù)處理階段管理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生管理信息系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的EDPS的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。避免了EDPS在管理領(lǐng)域應(yīng)用的一些弊端，在處理方法與手段方面有了長足的進(jìn)步：SABRE系統(tǒng)中沒有預(yù)測控制；記帳系統(tǒng)沒有利用現(xiàn)有信息，進(jìn)行成本核算、財務(wù)計劃等輔助決策功能；2、數(shù)據(jù)處理階段管理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生472、數(shù)據(jù)處理階段管理信息系統(tǒng)不同于EDPS的特點(diǎn)更加強(qiáng)調(diào)科學(xué)的管理方法和定量化管理模型的運(yùn)用，強(qiáng)調(diào)優(yōu)化作用；強(qiáng)調(diào)預(yù)測和控制作用；強(qiáng)調(diào)對信息的深層次開發(fā)；強(qiáng)調(diào)高效低成本的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)處理模式；強(qiáng)調(diào)科學(xué)的、系統(tǒng)化開發(fā)方法。2、數(shù)據(jù)處理階段管理信息系統(tǒng)不同于EDPS的特點(diǎn)483、知識處理階段70年代初，MIS暴露出很多問題；70年代學(xué)術(shù)界掀起一場“MIS為何失??？”的討論，討論中，一批學(xué)者提出DSS概念，這與當(dāng)時計算機(jī)從傳統(tǒng)的處理定量問題向處理定性問題轉(zhuǎn)化分不開。知識處理技術(shù)的發(fā)展（知識表達(dá)、知識庫、知識處理等），推動了信息系統(tǒng)從概念、結(jié)構(gòu)到方法、技術(shù)的飛躍。決策支持系統(tǒng)（DSS---DecisionSupportSystem）產(chǎn)生信息系統(tǒng)涉足管理領(lǐng)域中大量存在的定性問題四庫（數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫與知識庫）一體的管理信息系統(tǒng)模式正式形成。3、知識處理階段70年代初，MIS暴露出很多問題；493、知識處理階段DSS較MIS的特點(diǎn)強(qiáng)調(diào)DSS面向決策者；以解決半結(jié)構(gòu)化的管理決策問題為主；強(qiáng)調(diào)決策過程中人的主導(dǎo)地位，信息系統(tǒng)只是對人（決策者）在決策過程中的工作起支持作用。3、知識處理階段DSS較MIS的特點(diǎn)504、智能處理階段基于知識的智能處理是未來MIS的發(fā)展方向推理（根據(jù)規(guī)律推導(dǎo)出下一步可能的結(jié)果）聯(lián)想（在某一條件觸發(fā)人們對其他有關(guān)聯(lián)的事實(shí)的聯(lián)想）學(xué)習(xí)（知識的歸納、總結(jié)與積累）從知識處理到智能處理將會引起MIS的概念、結(jié)構(gòu)、技術(shù)等方面的更大突破，導(dǎo)致高度智能化的MIS的誕生。4、智能處理階段基于知識的智能處理是未來MIS的發(fā)展方向51環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢52環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢電子商務(wù)---4E戰(zhàn)略:電子溝通(E-communication),電子調(diào)研(E-research，網(wǎng)絡(luò)在線信息服務(wù)),電子促進(jìn)(E-marketing)和電子貿(mào)易(E-trade)其它方面的電子化（信息化）：電子科學(xué)（E-SCIENCE），電子政府（E-GOVERNMENT），電子環(huán)境（E-ENVIRONEMNT。環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢電子商務(wù)---4E戰(zhàn)略:電子溝通(E-c53環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)共享與異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(HDB：HeterogeneousDatabases)既使是一個經(jīng)過信息規(guī)劃的企業(yè)，隨著時間的推移和人事變遷，以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展和市場的變化，都可能采用異種數(shù)據(jù)庫；因此在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，異種數(shù)據(jù)庫聯(lián)合使用的要求將長期存在。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的聯(lián)合使用技術(shù)，它的目標(biāo)是對地理上分布的多個異質(zhì)數(shù)據(jù)庫，在盡可能少地影響其本地自治性的基礎(chǔ)上，構(gòu)造具有用戶所需要的透明性的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫，以支持對各數(shù)據(jù)庫的全局應(yīng)用及各異質(zhì)數(shù)據(jù)庫之間靈活的信息交換和共享。數(shù)據(jù)倉庫（DataWarehouse）有效地管理運(yùn)營過程中所產(chǎn)生的大量信息，獲取決策信息；從大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中探索業(yè)務(wù)活動的規(guī)律及運(yùn)作趨勢；要進(jìn)行專業(yè)化的數(shù)據(jù)分析，涉及多維數(shù)據(jù)視圖的概念，僅靠關(guān)系數(shù)據(jù)庫就力不從心了。能夠靈活地重新組織對用戶呈現(xiàn)出多維數(shù)據(jù)視圖的技術(shù)就是數(shù)據(jù)倉庫。環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)共享與異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(HDB：Heter54環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)挖掘（DATAMINING）數(shù)據(jù)開采是近代數(shù)據(jù)庫技術(shù)面對復(fù)雜應(yīng)用而發(fā)展起來的新技術(shù),也可以認(rèn)為它是關(guān)系數(shù)據(jù)庫聯(lián)機(jī)分析的智能擴(kuò)展。數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)查詢不同。數(shù)據(jù)查詢的問題和答案都是肯定的，而數(shù)據(jù)開采則是面對不確定的提問，回答隱藏在數(shù)據(jù)背后的未知問題。環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫是一個知識的海洋，怎樣發(fā)現(xiàn)并提取隱藏其中的知識，如何展現(xiàn)歷史事實(shí)，特別是各種活動與歷史之間的相關(guān)特征，就要運(yùn)用DM技術(shù)了。環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)挖掘（DATAMINING）55環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢--智能代理(IntelligentAgent)在廣泛使用C/S模式的環(huán)境下，系統(tǒng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，運(yùn)行任務(wù)日漸繁重，維護(hù)管理越趨復(fù)雜，嚴(yán)重影響了工作效率。為解決這個問題，IA應(yīng)運(yùn)而生。IA的原理是能接受應(yīng)用委托，根據(jù)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫管理的需要，隨機(jī)組合且自動執(zhí)行指定任務(wù)，而用戶不必關(guān)心應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)上處于什么位置、什么狀態(tài)。環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢--智能代理(IntelligentA56環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢——智能代理(IntelligentAgent)IA具有以下特性:推理性：用戶把任務(wù)交付后，IA能根據(jù)所需資源自動地做出判斷，從而完成作業(yè)。學(xué)習(xí)性:能在執(zhí)行中記憶過去運(yùn)行的狀態(tài)，不斷增加自身對各種事件的處理能力。協(xié)同性：能根據(jù)系統(tǒng)資源狀態(tài)，在系統(tǒng)承接的任務(wù)之間進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。移動性：在協(xié)調(diào)多項(xiàng)任務(wù)時，能從一個系統(tǒng)移至另一個系統(tǒng)，甚至可選擇本地還是遠(yuǎn)程去執(zhí)行。自主性：任務(wù)委托后，可以完全脫離用戶，可根據(jù)某一事件或指定時間觸發(fā)執(zhí)行。環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢——智能代理(IntelligentA57環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢INTERNET/INTRANETSCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition）與自動控制MIS與GIS的完美結(jié)合：信息的可視化以地理信息系統(tǒng)為工具，將具有地理屬性的信息進(jìn)行可視化、地圖化，然后根據(jù)地區(qū)的人均收入、人口統(tǒng)計等條件進(jìn)行分析和專題圖制作，使各種信息和分析結(jié)果一目了然。環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢INTERNET/INTRANET58環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢：GPS接收機(jī)支持Windows或WindowsNT空間數(shù)據(jù)庫管理的客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)由原來向用戶提供系統(tǒng)轉(zhuǎn)為提供控件OCX或ActiveX，用戶可自組系統(tǒng)Internet/IntranetGIS（WEBGIS）Internet與部件對象模型(COM)技術(shù)相結(jié)合，將進(jìn)一步發(fā)展基于分布式部件模型的WebGIS?？臻g數(shù)據(jù)庫供應(yīng)商在服務(wù)器上存儲數(shù)據(jù)的同時，根據(jù)數(shù)據(jù)源的格式安裝操縱該數(shù)據(jù)的控件。用戶在網(wǎng)上可調(diào)用不同的控件和數(shù)據(jù)，在本機(jī)或某個服務(wù)器上進(jìn)行分布式部件的動態(tài)組合和空間數(shù)據(jù)的協(xié)同處理與分析，完全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享?？梢暬疢IS的發(fā)展環(huán)境信息學(xué)的發(fā)展趨勢：GPS接收機(jī)可視化MIS的發(fā)展59環(huán)境信息學(xué)面臨的問題環(huán)境信息的獲取監(jiān)測、遙感、統(tǒng)計環(huán)境信息的存儲分類與編碼元數(shù)據(jù)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫環(huán)境信息共享環(huán)境元信息系統(tǒng)句法方法語義方法環(huán)境本體環(huán)境信息加工處理環(huán)境模擬與仿真環(huán)境規(guī)劃環(huán)境信息挖掘等環(huán)境信息的可視化3S（GIS、RS、GPS）虛擬現(xiàn)實(shí)人工智能知識工程智能控制基于知識的專家系統(tǒng)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息系統(tǒng)（MIS、DSS、GIS）信息環(huán)境問題環(huán)境信息學(xué)面臨的問題環(huán)境信息的獲取環(huán)境信息的可視化60環(huán)境信息學(xué)計劃涉及的內(nèi)容環(huán)境信息學(xué)的基本概念與方法信息的本質(zhì)信息熵信息整序等環(huán)境信息共享信息分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境元數(shù)據(jù)環(huán)