浙江省“908”專項(xiàng)海域使用管理信息系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)版）開發(fā)研究

金永福，何盛琪，趙 明，郭偉其，蘇 誠

（1.國家海洋局東海信息中心 上海 200137；2.上海海洋大學(xué)信息學(xué)院 上海 201306）

浙江省“908”專項(xiàng)海域使用管理信息系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)版）開發(fā)研究

金永福1，何盛琪2，趙 明2，郭偉其1，蘇 誠1

（1.國家海洋局東海信息中心 上海 200137；2.上海海洋大學(xué)信息學(xué)院 上海 201306）

開發(fā)浙江省“908”專項(xiàng)海域使用管理信息系統(tǒng)的目的是向管理部門和社會(huì)公眾全面展示海域使用調(diào)查的數(shù)據(jù)成果，為各級海洋行政管理部門提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)信息資料。重點(diǎn)對構(gòu)件庫開發(fā)技術(shù)、ArcGIS數(shù)據(jù)處理和WEBGIS技術(shù)等關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)做了介紹。該系統(tǒng)具備圖文雙向查詢等先進(jìn)功能。

海域使用；構(gòu)件庫；“908”專項(xiàng)

1 系統(tǒng)開發(fā)背景

浙江省海岸線漫長，海域資源豐富，用?；顒?dòng)頻繁且用海類型紛雜。為了全面掌握浙江省海域使用現(xiàn)狀，了解目前岸線資源的開發(fā)程度，為海域管理部門依據(jù)海洋功能區(qū)劃等相關(guān)管理規(guī)定，科學(xué)規(guī)范用海行為，使海域資源可持續(xù)利用，相關(guān)管理部門組織開展了“908”專項(xiàng)海域使用現(xiàn)狀調(diào)查。

通過近4年的海域使用現(xiàn)狀調(diào)查，調(diào)查單位獲取了全省所有沿海市縣的一手資料，為使浙江省“908”專項(xiàng)海域使用現(xiàn)狀調(diào)查項(xiàng)目的調(diào)查數(shù)據(jù)和其他成果得到有效利用，在該項(xiàng)目中開發(fā)“浙江省‘908’專項(xiàng)海域使用管理信息系統(tǒng)”，擬通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和WebGIS等先進(jìn)的信息化技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建浙江省海域使用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對浙江省“908”專項(xiàng)海域使用現(xiàn)狀調(diào)查所獲取的數(shù)據(jù)及研究成果進(jìn)行項(xiàng)目查詢、圖形信息查詢、年度統(tǒng)計(jì)和權(quán)屬到期查詢等功能，豐富、補(bǔ)充國家海域使用管理系統(tǒng)在圖形圖像控制和圖文雙向查詢等方面功能，可提高海域管理部門科學(xué)決策和辦公自動(dòng)化水平。

2 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

2.1 構(gòu)件庫技術(shù)

構(gòu)件是指應(yīng)用系統(tǒng)中可以明確辨識的構(gòu)成成分，軟件構(gòu)件技術(shù)是支持軟件復(fù)用的核心技術(shù)。根據(jù)系統(tǒng)中構(gòu)件的服務(wù)對象和功能的不同，構(gòu)件一般可分為3個(gè)層次。

（1）管理構(gòu)件。提供WebGIS的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的構(gòu)件。例如，目錄管理構(gòu)件、文件操作構(gòu)件、事件管理構(gòu)件、安全管理構(gòu)件等。

（2）服務(wù)構(gòu)件。提供系統(tǒng)的GIS功能。例如，空間數(shù)據(jù)存取構(gòu)件、空間分析構(gòu)件和空間預(yù)測構(gòu)件等。

（3）用戶構(gòu)件。用戶構(gòu)件直接與用戶交互，響應(yīng)用戶的操作請求，是對傳統(tǒng)GIS應(yīng)用模塊的構(gòu)件化抽象。例如，數(shù)字化構(gòu)件和圖形編輯構(gòu)件等。

為了更好地體現(xiàn)異構(gòu)性和多樣性，遵循獨(dú)立性原則進(jìn)行組件分析提取和封裝，首先從已建MIS和GIS入手進(jìn)行系統(tǒng)功能模塊的劃分，這是較粗粒度的劃分與分析；而后進(jìn)行子系統(tǒng)與業(yè)務(wù)功能的細(xì)分，并最終劃分為（相對）最小粒度級別的功能構(gòu)件。最小粒度的判定標(biāo)準(zhǔn)是可完成某項(xiàng)活動(dòng)并且相互獨(dú)立不交叉的構(gòu)件，構(gòu)件的表現(xiàn)形式是Widget形式。

本系統(tǒng)加工提煉出的比較典型和復(fù)用率較高的構(gòu)件，主要有地圖的放大構(gòu)件、縮小構(gòu)件、全圖顯示構(gòu)件、漫游操作構(gòu)件、地圖控制構(gòu)件、鷹眼視圖構(gòu)件、圖層控制構(gòu)件、距離量算構(gòu)件、任意多邊形選擇構(gòu)件、圓形選擇構(gòu)件、四邊形選擇構(gòu)件、點(diǎn)選擇構(gòu)件、線選擇構(gòu)件、面選擇構(gòu)件、地圖屬性查詢構(gòu)件、柱狀圖構(gòu)件，餅狀圖構(gòu)件、點(diǎn)密度圖構(gòu)件、獨(dú)立值圖構(gòu)件、圖形繪制構(gòu)件、點(diǎn)緩沖區(qū)分析構(gòu)件、線緩沖區(qū)分析構(gòu)件、面緩沖區(qū)分析構(gòu)件、最短路徑計(jì)算構(gòu)件和布局選址構(gòu)件等一系列構(gòu)件，在進(jìn)行刻面描述與審核后進(jìn)入構(gòu)件庫，為構(gòu)件復(fù)用打下了良好的基礎(chǔ)。

地圖服務(wù)開發(fā)統(tǒng)一采用Flex Viewer架構(gòu)（框架需要的庫文件統(tǒng)一下發(fā)：文件名：Flex Viewer－1.0.swc）。Flex Viewer架構(gòu)采用消息總線方式實(shí)現(xiàn)各集成構(gòu)件之間的消息傳遞及與主框架的消息傳遞。其主要工作模型如圖1所示。圖中：①為繼承Base Widget；②為通過widget操作地圖、數(shù)據(jù)與服務(wù)；③為增加widget到xml文件；（A）通過配置文件管理組件；（B）容器與Widget通過接口交互。

圖1 基于Widget的構(gòu)件框架集成

消息總線負(fù)責(zé)整個(gè)框架消息的發(fā)送，這樣便于不同的系統(tǒng)與構(gòu)件之間的交互。配置管理通過對容器初始化的監(jiān)聽將消息發(fā)布到消息總線上，各個(gè)Widget通過監(jiān)聽消息總線的消息完成特定的任務(wù)（圖2）。

圖2 基于消息總線的構(gòu)件開發(fā)

2.2 GIS數(shù)據(jù)處理技術(shù)

本系統(tǒng)的宗海空間和屬性數(shù)據(jù)原始格式分別為AutoCAD文件格式和Excel文件格式。其中AutoCAD圖超過3 000幅。考慮到逐一手動(dòng)轉(zhuǎn)換為Shapefile格式，造成工作量巨大，且容易產(chǎn)生操作失誤，故充分利用ArcGIS Toolbox的強(qiáng)大功能，為AutoCAD向Shapefile轉(zhuǎn)換制作特定的轉(zhuǎn)換工具。

Arc ToolBox包含了ArcGIS地理處理的大部分分析工具和數(shù)據(jù)管理工具。同時(shí)提供了方便查找工具的方法和詳盡的幫助系統(tǒng)，可以讓我們很方便地找到需要的工具和使用方法。Arc ToolBox底下根據(jù)功能，分了許多的工具箱。在每個(gè)工具箱下，又根據(jù)細(xì)化的功能分了許多的工具集，工具集下又有許多的工具。即層次結(jié)構(gòu)為Arc Toolbox→Tools→ToolSet→Tool。該工具模型如圖3所示。

圖3 AutoCAD與Shapefile轉(zhuǎn)換工具模型

先將原始AutoCAD格式數(shù)據(jù)通過“CAD to Feature Class”工具將空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS可操作的要素類，后用“Define Projection”和“Project”工具確定坐標(biāo)系和投影方式。該工具具有批處理功能，轉(zhuǎn)換3 000多幅AutoCAD圖僅需幾分鐘，大大壓縮了數(shù)據(jù)處理時(shí)間。用戶使用“圖形數(shù)據(jù)管理”功能可查詢到項(xiàng)目宗海圖，遙感底圖也會(huì)高亮顯示宗海位置。

2.3 WebGIS技術(shù)

在本系統(tǒng)中，WebGIS技術(shù)主要應(yīng)用在基于網(wǎng)絡(luò)的地圖發(fā)布功能，基于網(wǎng)絡(luò)的GIS地圖操作功能，基于網(wǎng)絡(luò)的功能區(qū)劃數(shù)據(jù)查詢功能，基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理功能。這些功能能夠使更廣泛的訪問范圍客戶同時(shí)訪問多個(gè)位于不同地方的服務(wù)器上的最新數(shù)據(jù)，而這一Internet/Intranet所特有的優(yōu)勢大大方便了GIS的數(shù)據(jù)管理，使分布式的多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槠胀℅IS在每個(gè)客戶端都要配備昂貴的專業(yè)GIS軟件，而使用WebGIS能夠大規(guī)模降低系統(tǒng)成本。WebGIS做到了平臺獨(dú)立性，無論服務(wù)器端/客戶端是何種計(jì)算機(jī)，無論WebGIS服務(wù)器端使用何種GIS軟件，由于使用了通用的Web瀏覽器，用戶就可以透明地訪問WebGIS數(shù)據(jù)，與用戶使用的平臺無關(guān)。

用戶使用“空間查詢/屬性查詢”功能，可查詢到項(xiàng)目宗海詳細(xì)信息（包括證號、法人、項(xiàng)目名稱和用海類型等），遙感底圖也將高亮顯示所查詢的宗海位置。

3 系統(tǒng)環(huán)境要求

浙江省“908”專項(xiàng)海域使用管理信息系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，即瀏覽器/服務(wù)器（browser/server）結(jié)構(gòu)，客戶機(jī)上只需裝有瀏覽器（browser），如Windows內(nèi)置的Internet Explorer，服務(wù)器安裝Oracle、SQL Server等數(shù)據(jù)庫。瀏覽器通過Web Server同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過Web瀏覽器實(shí)現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，形成所謂3－tier結(jié)構(gòu)。

在3層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（3－tier system）中，系統(tǒng)整體分為“客戶層”（用戶界面）、“應(yīng)用層”（商用邏輯）和“數(shù)據(jù)層”（數(shù)據(jù)庫）3層。在客戶端只留下用戶界面，其余均裝于服務(wù)器上?？蛻舳酥皇芾碛脩舻牟僮髋c表示應(yīng)用層的處理結(jié)果。由于將應(yīng)用軟件部分與客戶端分離以及安裝于服務(wù)器上，在應(yīng)用層發(fā)生變更的情況，只需變更服務(wù)器端的應(yīng)用軟件便可，不會(huì)影響到系統(tǒng)整體。

3.1 操作系統(tǒng)要求

服務(wù)器端選擇Microsoft的Windows系列：Windows Server 2003或者Windows Server 2008。

客戶端選擇Microsoft的Windows系列：Windows 98，Windows ME，Windows 2000（SP4＋），Windows XP（SP1＋），Windows 2003均可。

3.2 硬件要求

本系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)量龐大，對數(shù)據(jù)安全也有嚴(yán)格要求，服務(wù)器端推薦配置：CPU主頻：3.0 GHz；硬盤：100G剩余空間；內(nèi)存：3 G。由于系統(tǒng)架構(gòu)采用B/S結(jié)構(gòu)，客戶端的最低配置：CPU主頻：800 MHZ；硬盤：100 M剩余空間；內(nèi)存：256 M；顯示器最低分辨率：800×600。

3.3 軟件要求

服務(wù)器端需安裝ArcGIS Server for Java Platform和Oracle 11g?？蛻舳酥恍璋惭b一般的瀏覽器，如Windows內(nèi)置的Internet Explorer，建議使用IE7.0以達(dá)到最好的用戶體驗(yàn)。

4 應(yīng)用前景和結(jié)語

構(gòu)件具有可復(fù)用、移植等特點(diǎn)，可減免重復(fù)開發(fā)造成的人力浪費(fèi)?；跇?gòu)件庫開發(fā)的浙江省“908”專項(xiàng)海域使用管理信息系統(tǒng)結(jié)合Flex、ArcGIS API for Flex和ArcGIS Server等平臺，在軟件界面和布局設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了Adobe Flash的界面風(fēng)格，凸顯了軟件界面美觀、控件適用的特點(diǎn)；在功能上，實(shí)現(xiàn)了海域使用項(xiàng)目查詢、使用金查詢、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、海域管理報(bào)表制作和管理、海域使用項(xiàng)目圖文雙向查詢和GIS圖形圖像操作等多個(gè)功能。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對“908”專項(xiàng)海域使用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)的便捷訪問，相比目前國家海域使用管理信息系統(tǒng)，界面友好度、功能便捷度和操作簡易度等方面得到較大提升。本系統(tǒng)構(gòu)件技術(shù)既支持海域使用管理，也可服務(wù)于海洋環(huán)保、預(yù)報(bào)減災(zāi)等業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)建設(shè)和國家“數(shù)字海洋”建設(shè)，可為浙江省海岸帶開發(fā)規(guī)劃、海洋功能區(qū)劃提供了科學(xué)依據(jù)，也將在浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)的建設(shè)中起到積極的作用。

在海域使用管理信息系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和信息發(fā)布過程中，需要在數(shù)據(jù)存儲與安全共享技術(shù)、海域管理類型標(biāo)準(zhǔn)化、宗海管理流程化等技術(shù)和政策問題開展進(jìn)一步的研究，對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分級規(guī)劃和安全管理，對不同類型的用戶設(shè)置訪問權(quán)限，如數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、統(tǒng)計(jì)分析和檔案管理等工作［1－2］，這些都需要進(jìn)一步通過研制相應(yīng)的管理和服務(wù)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)。

［1］ 金永福，郭偉其，蘇誠.基于Google Earth的海域使用管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用Ⅰ：瀏覽顯示篇［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，2008，27（5）：513－516.

［2］ 金永福，羅冬箐，郭偉其，等.基于Google Earth的海域使用管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用Ⅱ：二次開發(fā)篇［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，2010，29（3）：436－439.