基于GIS技術(shù)的江蘇省海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

左健忠+彭模+萬(wàn)磊+趙愛(ài)博+劉明

【摘 要】根據(jù)江蘇省海洋漁業(yè)安全生產(chǎn)工作實(shí)際，依托GIS平臺(tái)，綜合利用海洋預(yù)警報(bào)技術(shù)、漁船動(dòng)態(tài)定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，建設(shè)江蘇省海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)，為各級(jí)漁業(yè)安全生產(chǎn)相關(guān)的政府部門(mén)提供輔助決策，同時(shí)對(duì)從事海水養(yǎng)殖、交通運(yùn)輸和海洋捕撈等活動(dòng)的人員及設(shè)備提供海洋環(huán)境預(yù)報(bào)和極端災(zāi)害天氣下的預(yù)警服務(wù)，從而有效減輕海洋漁業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，促進(jìn)我國(guó)的海洋漁業(yè)生產(chǎn)健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】GIS；海洋漁業(yè)；生產(chǎn)安全；環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)

【Abstract】In order to provide decision aids for government departments of fishery production safety； issue marine environmental forecasting and disasters weather warning to personnel and equipment engaged in sea farming， navigation and marine fishing； effectively reduce the economic losses and casualties during marine fishery production； promote the healthy development of national marine fishery production； GIS， marine warning and forecasting and fishermen dynamic positioning based construction of environment safeguard service system for marine fishery production was conducted according to the situation of marine fishery production safety in Jiangsu province.

【Key words】GIS； Marine fishery； Production safety； Environment safeguards service system

0 引言

江蘇省地處中國(guó)沿海中部，北靠山東，南依浙江、上海，西枕安徽，長(zhǎng)江穿省而過(guò)，東臨黃海，大陸岸線長(zhǎng)達(dá)954km，擁有多達(dá)3.75×104km2的海域面積，相當(dāng)于陸域面積的37%，面積達(dá)7.0×105hm2的廣闊輻射沙脊群分布于沿海中部，同時(shí)還擁有著面積達(dá)1.54×105km2長(zhǎng)江口、呂泗、大沙、海州灣四大著名海洋漁場(chǎng)。江蘇海洋漁業(yè)資源優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚，物產(chǎn)豐腴。隨著江蘇沿海開(kāi)發(fā)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，全省海洋經(jīng)濟(jì)步入快速發(fā)展的新時(shí)期，海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)充分依托資源、經(jīng)濟(jì)和科技文化優(yōu)勢(shì)，大力實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)整，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)，海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展，已成為振興全省海洋經(jīng)濟(jì)、致富沿海漁民的重要產(chǎn)業(yè)之一。

江蘇沿海灘涂地貌分布廣泛、發(fā)育密集，淺海面積大，掩護(hù)條件差，極易受到災(zāi)害性海浪、潮災(zāi)等海洋災(zāi)害的侵襲。因海洋災(zāi)害造成的涉海漁民傷亡事故屢屢發(fā)生，2003年9月26日9名紫菜養(yǎng)殖工人因潮水突漲撤離不及時(shí)而遇難，2007年“4·15如東海難”更是因風(fēng)大浪急造成19位漁民遇難的慘劇，2010年全省海洋漁業(yè)因海難事故造成13艘船只沉損、53人遇難，人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全因此蒙受了巨大損失，嚴(yán)重影響了全省海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展。

因此，建設(shè)江蘇省海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)漁船動(dòng)態(tài)監(jiān)管信息和海洋預(yù)警報(bào)信息平臺(tái)疊加，為海洋漁業(yè)安全提供技術(shù)保障和決策支撐，對(duì)于促進(jìn)全省海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

1.1.1 總體框架

以保障漁業(yè)生產(chǎn)安全為導(dǎo)向，以海洋預(yù)報(bào)服務(wù)于漁業(yè)生產(chǎn)為主線，以數(shù)據(jù)資源為基礎(chǔ)，在應(yīng)用支撐平臺(tái)的支持下，通過(guò)漁船實(shí)時(shí)定位、海洋專(zhuān)題預(yù)警報(bào)、通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)[1]，建立覆蓋全省海域重點(diǎn)漁區(qū)的海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有海洋預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上拓展和深化服務(wù)，面向漁區(qū)、漁港和漁民，制作直接服務(wù)于漁業(yè)生產(chǎn)安全的各類(lèi)海洋環(huán)境專(zhuān)題服務(wù)產(chǎn)品，實(shí)時(shí)發(fā)送至廣大海上作業(yè)漁船和漁民手中，全面提升漁業(yè)生產(chǎn)安全的環(huán)境保障能力[2]。

1.1.2 技術(shù)路線

系統(tǒng)采用B/S與C/S相結(jié)合的架構(gòu)方式進(jìn)行建設(shè)。具體技術(shù)路線如下：

1）分布式體系結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)采用基于消息中間件和Web Service的分布式體系結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所有的業(yè)務(wù)邏輯都封裝在Web Service服務(wù)里面，主要的數(shù)據(jù)通信通過(guò)消息中間件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2）可持續(xù)可擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)。建立可持續(xù)可擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)，采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的Web Service的方式提供對(duì)外接口，其開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)性和跨平臺(tái)特性充分保證了本系統(tǒng)具有靈活而強(qiáng)大的可擴(kuò)展性。

3）SOA架構(gòu)，統(tǒng)一管理。本系統(tǒng)采用先進(jìn)的SOA體系，既便于項(xiàng)目各子系統(tǒng)或功能模塊的獨(dú)立開(kāi)發(fā)和關(guān)聯(lián)整合，又為內(nèi)部信息資源整合和統(tǒng)一管理提供了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)基礎(chǔ)。

4）.NET技術(shù)體系結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)建設(shè)主要是基于.NET技術(shù)思想，選擇業(yè)界領(lǐng)先的、性能穩(wěn)定的應(yīng)用服務(wù)器和門(mén)戶中間件產(chǎn)品，建立以應(yīng)用服務(wù)器為中心的四層或多層的體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)邏輯、業(yè)務(wù)邏輯、應(yīng)用邏輯和表現(xiàn)邏輯的分離，這既保證了系統(tǒng)擴(kuò)展性，也大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

1.2 建設(shè)內(nèi)容

1.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的基本要求按照《全國(guó)海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)技術(shù)規(guī)范、數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)方案、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存等設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行建設(shè)[3]。

本系統(tǒng)采用與國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心相同的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，建設(shè)系統(tǒng)所需要的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，包括預(yù)警報(bào)產(chǎn)品信息、漁船信息、基礎(chǔ)地理信息等內(nèi)容，與國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心、海區(qū)預(yù)報(bào)中心互為備份。數(shù)據(jù)庫(kù)具體內(nèi)容如下：

預(yù)警報(bào)產(chǎn)品信息：包括國(guó)家、海區(qū)、省級(jí)預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)制作的各類(lèi)預(yù)警報(bào)產(chǎn)品。

漁船信息：包括漁船的編號(hào)、船籍等基本信息和漁船的定位時(shí)間、經(jīng)緯度、船向、航速等動(dòng)態(tài)船位信息，資料與國(guó)家中心、海區(qū)中心進(jìn)行互動(dòng)共享。

基礎(chǔ)地理信息：包括沿海岸線、島嶼、水深、漁區(qū)、漁場(chǎng)、禁漁線、重點(diǎn)漁港、避風(fēng)錨地等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2.2 海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品制作與推送

基于GIS可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全省近海海域基于漁區(qū)網(wǎng)格的精細(xì)化風(fēng)、浪、潮汐、風(fēng)暴潮等海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品的制作，并提供不同使用類(lèi)型的模板，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件標(biāo)準(zhǔn)接口，推送到國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心、東海預(yù)報(bào)中心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)預(yù)警報(bào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的資源共享。

1.2.3 海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品發(fā)布

根據(jù)全省各漁區(qū)的海面風(fēng)、浪、風(fēng)暴潮預(yù)警報(bào)產(chǎn)品和江蘇省的海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全管理需要，對(duì)在危險(xiǎn)區(qū)域附近作業(yè)的漁船加以篩選，制作相關(guān)的對(duì)策建議服務(wù)信息，依托已有海洋漁船動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)的通信渠道，將相關(guān)的預(yù)警報(bào)和對(duì)策建議服務(wù)信息發(fā)送給漁船，并統(tǒng)計(jì)預(yù)警報(bào)產(chǎn)品發(fā)送情況。

1.2.4 海洋預(yù)警報(bào)顯示子系統(tǒng)

基于GIS、遙感、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，采用與國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心相同的集成顯示界面，將漁船動(dòng)態(tài)船位、海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品和臺(tái)風(fēng)信息疊加顯示在電子海圖上，實(shí)現(xiàn)漁船船位監(jiān)控、預(yù)警報(bào)影響分析等功能。

1.2.5 數(shù)據(jù)傳輸軟件開(kāi)發(fā)

根據(jù)現(xiàn)有海洋漁船動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)和海洋預(yù)警報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)傳輸軟件，根據(jù)統(tǒng)一的格式標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，將船舶資料、動(dòng)態(tài)船位、船舶報(bào)警信息、預(yù)警報(bào)產(chǎn)品等信息按照系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)傳輸至國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心和東海預(yù)報(bào)中心，實(shí)現(xiàn)船舶基礎(chǔ)信息同步、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸、動(dòng)態(tài)歷史數(shù)據(jù)獲取、預(yù)警報(bào)產(chǎn)品、調(diào)取船位、短信息下發(fā)等。

1.2.6 系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控

對(duì)整個(gè)海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行管理和軟硬件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)用戶管理、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控、服務(wù)器運(yùn)行監(jiān)控等功能。

1.2.7 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和接口標(biāo)準(zhǔn)

以全國(guó)海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)國(guó)家級(jí)別系統(tǒng)集成框架方案和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為基礎(chǔ)，基于系統(tǒng)疊加和數(shù)據(jù)雙向傳輸交換需求，結(jié)合江蘇省現(xiàn)有海洋漁船動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸方式和安全管理等的實(shí)際情況，完善形成江蘇省海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

1.3.1 分布式的數(shù)據(jù)保障中心建設(shè)

本系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及與國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、東海區(qū)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的共享問(wèn)題。因此，在數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，將“標(biāo)準(zhǔn)化”與“實(shí)用性”相結(jié)合[4]，既符合標(biāo)準(zhǔn)，又滿足應(yīng)用。針對(duì)重點(diǎn)數(shù)據(jù)信息來(lái)源，在全國(guó)重點(diǎn)城市部署公共海洋氣象保障服務(wù)數(shù)據(jù)中心。當(dāng)系統(tǒng)在災(zāi)害性天氣鏈路連接出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別問(wèn)題，切換線路到最近的數(shù)據(jù)保障中心，保證了數(shù)據(jù)的來(lái)源。

1.3.2 在相同庫(kù)表基礎(chǔ)上建立對(duì)照表

為了與國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心和東海預(yù)報(bào)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，根據(jù)《全國(guó)海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)技術(shù)規(guī)范、數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)方案等設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，在相同庫(kù)表基礎(chǔ)上建立對(duì)照表，以便于數(shù)據(jù)之間的共享。

1.3.3 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)處理

針對(duì)電子海圖、海洋預(yù)報(bào)產(chǎn)品地圖數(shù)據(jù)投影、坐標(biāo)系不同的問(wèn)題，對(duì)全部地理信息數(shù)據(jù)制定統(tǒng)一的地圖標(biāo)準(zhǔn)，使用WGS-84空間坐標(biāo)系，地圖投影選擇mecator（代碼900913），此標(biāo)準(zhǔn)是與當(dāng)前主流的地理信息源——谷歌數(shù)據(jù)相一致，是符合絕大多數(shù)GIS平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1）利用GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全保障系統(tǒng)中數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的修正預(yù)報(bào)。海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品修正預(yù)報(bào)技術(shù)是一種通過(guò)人工的方式對(duì)海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行修正的技術(shù)。人工修正技術(shù)在其他方面也有初步的應(yīng)用，但是將它結(jié)合到海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全保障系統(tǒng)應(yīng)用中來(lái)還屬首次。

2）多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同步分發(fā)。在數(shù)據(jù)傳輸方面基于FTP文件傳輸協(xié)議，中間件以FTP服務(wù)器為基礎(chǔ)，以源文件目錄為基點(diǎn)，通過(guò)中間件對(duì)分析進(jìn)行分布，當(dāng)文件被分發(fā)到所有的節(jié)點(diǎn)后，才會(huì)清楚源文件，并對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行二次處理。以保證數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。

3）異常處理及日志機(jī)制。在整個(gè)中間件的異常處理上，都采用了try…catch…方式進(jìn)行處理。在程序出現(xiàn)異常時(shí)，對(duì)異常進(jìn)行有效的處理，日志系統(tǒng)會(huì)將拋出的異常信息記錄到文件中以供查詢(xún)，并保證程序繼續(xù)執(zhí)行。中間件的日志系統(tǒng)由日志類(lèi)提供，該類(lèi)提供了多個(gè)日志記錄方法，同時(shí)為了使中間件在多線程情況下對(duì)日志文件的穩(wěn)定訪問(wèn)，提供了文件鎖機(jī)制，以保證一個(gè)日志文件在同一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程對(duì)其訪問(wèn)。

4）插件式通用框架（Plugin）。中間件基于.Net開(kāi)發(fā)，以WinForm的方式進(jìn)行展現(xiàn)。ServiceBase是整個(gè)中間件插件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其中包括了插件注冊(cè)、插件管理、插件的啟動(dòng)、停止等，插件式框架的應(yīng)用提高了中間件的開(kāi)發(fā)效率，增加了中間件的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。

2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

1）有效地保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，構(gòu)建和諧社會(huì)。漁船突發(fā)災(zāi)害事件往往猝不及防，甚至威脅生命；充分利用海洋預(yù)警報(bào)技術(shù)、漁船動(dòng)態(tài)定位技術(shù)等技術(shù)，為漁船突發(fā)災(zāi)害事件提供海上搜救環(huán)境保障和指揮輔助決策信息。

2）保障海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全，促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。沿海地區(qū)是我省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要區(qū)域，通過(guò)本系統(tǒng)的執(zhí)行，將進(jìn)一步保障海洋漁業(yè)的安全生產(chǎn)，減少沿海經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)沿海經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)依據(jù)《全國(guó)海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全保障服務(wù)系統(tǒng)集成框架方案和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》，兼顧本省海洋漁船動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征及運(yùn)行情況，完善形成系統(tǒng)集成框架方案及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。建設(shè)預(yù)警報(bào)產(chǎn)品制作與發(fā)布和海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品集成顯示兩個(gè)功能子系統(tǒng)，疊加形成“漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)”軟件平臺(tái)；開(kāi)發(fā)中間件（數(shù)據(jù)傳輸軟件），實(shí)現(xiàn)全省漁船基本信息、動(dòng)態(tài)船位信息、海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品等數(shù)據(jù)的雙向傳輸；在省預(yù)報(bào)部門(mén)開(kāi)展系統(tǒng)運(yùn)行所需軟硬件和網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)建設(shè)工作，滿足兩方部署、互聯(lián)互通、同步運(yùn)轉(zhuǎn)需求，順利完成省海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障專(zhuān)題服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，為海洋漁船動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)提供海洋預(yù)警報(bào)信息，充分保證漁船和漁民的人身財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)于短期而言，為保障漁民安全起了重要作用；對(duì)于長(zhǎng)期發(fā)展而言，能夠帶動(dòng)海洋漁業(yè)周邊相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，建設(shè)好海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)，為漁業(yè)生產(chǎn)安全管理提供有力的技術(shù)支撐，不僅是國(guó)家海洋局當(dāng)前一段時(shí)間內(nèi)重中之重的工作，也是我省自身做好工作職責(zé)，優(yōu)化“海+漁”模式的重要舉措。

【參考文獻(xiàn)】

[1]夏文海.北斗衛(wèi)星在浙江省漁船安全救助信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].海洋信息，2009，28（4）：5-8.

[2]陳云清.關(guān)于漁業(yè)安全生產(chǎn)問(wèn)題的思考[J].安全與健康，2013，13（2）：32-33.

[3]魏延亮，張建輝.基于GIS的海洋漁業(yè)應(yīng)急救援系統(tǒng)建設(shè)研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013，36（2）：56-58.

[4]紀(jì)志康.漁船安全救助信息系統(tǒng) 保障漁業(yè)生產(chǎn)安全—浙江省率先全面建成海洋漁船安全救助信息系統(tǒng)[J].中國(guó)水產(chǎn)，2010，27（2）：15-17.

[責(zé)任編輯：湯靜]