海洋生態(tài)文明建設(shè)評估系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

徐軍，胡毅佳，蔣江麗

（廣西壯族自治區(qū)地理國情監(jiān)測院 南寧 530023）

海洋生態(tài)文明建設(shè)評估系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

徐軍，胡毅佳，蔣江麗

（廣西壯族自治區(qū)地理國情監(jiān)測院 南寧 530023）

文章在“海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)指標(biāo)體系構(gòu)建與應(yīng)用示范項(xiàng)目”研究成果的基礎(chǔ)上，集成海洋生態(tài)文明建設(shè)評估指標(biāo)體系，在C#語言環(huán)境下，運(yùn)用ArcEngine二次開發(fā)組件，設(shè)計并開發(fā)海洋生態(tài)文明建設(shè)評估系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)文明建設(shè)評估專題數(shù)據(jù)管理和評估指標(biāo)數(shù)學(xué)模型封裝，并通過基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)平臺和共享網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行專題圖展示和成果發(fā)布，既能方便快捷地為決策者提供決策依據(jù)，又能為社會公眾提供信息查詢?yōu)g覽等服務(wù)。

海洋生態(tài)文明；數(shù)據(jù)管理；管理技術(shù)

1 引言

海洋生態(tài)文明建設(shè)是我國沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。海洋生態(tài)系統(tǒng)為我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展提供重要的資源和環(huán)境保障，有力支撐沿海地區(qū)與海洋經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展［1］。國家海洋局高度重視海洋生態(tài)文明建設(shè)，于2012年發(fā)布《關(guān)于開展“海洋生態(tài)文明示范區(qū)”建設(shè)工作的意見》，就促進(jìn)沿海地區(qū)海洋生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展，推動沿海地區(qū)海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)提出明確意見和目標(biāo)，引導(dǎo)沿海地區(qū)正確處理經(jīng)濟(jì)發(fā)展與海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，推動沿海地區(qū)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和海洋生態(tài)文明建設(shè)［2］。

海洋生態(tài)文明建設(shè)評估系統(tǒng)是基于“海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)指標(biāo)體系構(gòu)建與應(yīng)用示范”項(xiàng)目相關(guān)研究成果開發(fā)的系統(tǒng)，是一個在GIS上展示和發(fā)布海洋生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)信息的平臺。該系統(tǒng)是以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為底圖，以地理信息引擎為軟件平臺，將項(xiàng)目其他子項(xiàng)的研究成果以空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的關(guān)系存儲，在GIS平臺上展示海洋生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)數(shù)據(jù)，并集成其他子項(xiàng)的研究成果獲得的海洋生態(tài)文明建設(shè)評估系統(tǒng)評估模型，可以實(shí)時評估某個區(qū)域或任意選擇區(qū)域的海洋生態(tài)文明建設(shè)狀況。用戶可通過直接操作或連接網(wǎng)絡(luò)獲取海洋生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)數(shù)據(jù)，為沿海地區(qū)的海洋管理和海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)提供依據(jù)［3］。

2 系統(tǒng)需求

目前海洋生態(tài)文明建設(shè)區(qū)動態(tài)資料不齊全，缺乏統(tǒng)一的海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源利用、生態(tài)保護(hù)等數(shù)據(jù)以及地理信息數(shù)據(jù)支撐，尚無結(jié)合海洋生態(tài)文明影響因子進(jìn)行整合、分析與評估的系統(tǒng)［4］。

2.1 數(shù)據(jù)需求

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)：包括沿海地區(qū)大中比例尺地形數(shù)據(jù)和不同分辨率和不同時段的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，能夠展示沿海和重點(diǎn)應(yīng)用示范區(qū)域的海岸線數(shù)據(jù)和近海地理信息數(shù)據(jù)；專題數(shù)據(jù)：包括與地理空間有關(guān)聯(lián)關(guān)系的海洋生態(tài)文明建設(shè)數(shù)據(jù)，包括經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)和海洋相關(guān)數(shù)據(jù)等。

2.2 功能需求

實(shí)現(xiàn)基于地理信息系統(tǒng)的項(xiàng)目基本數(shù)據(jù)庫和成果數(shù)據(jù)庫管理，包括基礎(chǔ)地理信息、衛(wèi)星遙感影像、岸線海域使用現(xiàn)狀、海洋保護(hù)區(qū)分布、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、污染物排海、海洋災(zāi)害、海洋資源（港口、漁業(yè)、旅游、礦產(chǎn)等）和海草床、珊瑚礁分布等數(shù)據(jù)的存儲管理，即數(shù)據(jù)導(dǎo)入、建立索引和統(tǒng)計管理等。

集成項(xiàng)目的各項(xiàng)研究成果，實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)文明建設(shè)評估的功能。通過數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)和研究獲得的各種分析評估模型，建立計算機(jī)專家評估系統(tǒng)，從而得到海洋生態(tài)文明建設(shè)的評估結(jié)果。

通過地理信息平臺展示評估成果，即在示范區(qū)或?qū)嶋H建設(shè)區(qū)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)地理信息地圖的基礎(chǔ)上，模型的計算結(jié)果可直接在地圖上展示和發(fā)布，形成直觀的專題成果地圖，為海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)提供評估依據(jù)。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

將本項(xiàng)目所建立的指標(biāo)體系及其評估模型與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行耦合，根據(jù)海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)指標(biāo)體系業(yè)務(wù)化應(yīng)用的需求，開發(fā)海洋生態(tài)文明示范區(qū)評估成果展示平臺。該平臺具備公眾參與、基本計算、自動評估、成果演示、成果輸出等基本功能。

為滿足以上要求，根據(jù)系統(tǒng)用戶和運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不同，將海洋生態(tài)文明建設(shè)評估系統(tǒng)劃分為C／S端應(yīng)用和B／S端應(yīng)用等兩個業(yè)務(wù)系統(tǒng)。其中，C／S端應(yīng)用系統(tǒng)的用戶為管理者，運(yùn)行于海洋生態(tài)管理部門局域網(wǎng)，主要用于項(xiàng)目研究成果的集成管理；B／S端應(yīng)用系統(tǒng)的用戶為社會公眾，運(yùn)行于互聯(lián)網(wǎng)，主要用于項(xiàng)目研究成果的展示與信息發(fā)布。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 總體目標(biāo)

建立一套高效的海洋生態(tài)文明建設(shè)評估系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對海洋生態(tài)文明數(shù)據(jù)的管理和可視化評估。同時針對數(shù)據(jù)檢索分析的需要，開發(fā)以數(shù)據(jù)檢索和數(shù)據(jù)分析為目的的數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)，提供多種方式實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速檢索和分析［5］。

3.2 總體架構(gòu)

系統(tǒng)以S Q L Server 2008為平臺支撐，通過

ArcSD E空間數(shù)據(jù)庫引擎配合前端ArcEngine中的可視化方式以及數(shù)據(jù)存儲、處理和管理工具等，實(shí)現(xiàn)對海洋生態(tài)文明建設(shè)評估指標(biāo)的可視化評估和數(shù)據(jù)庫管理［6］。利用C#語言環(huán)境結(jié)合ArcEngine作為開發(fā)平臺，建設(shè)以評估和數(shù)據(jù)庫管理為核心的系統(tǒng)平臺，綜合GIS、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、最優(yōu)化方法和專家評估等各項(xiàng)技術(shù)與功能，給用戶提供一個公共框架和邏輯結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)交互式分析和信息獲取，并充分利用空間地理信息進(jìn)行交互式展示，保證系統(tǒng)的可用性和友好性［7-8］。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

3.3 C／S端應(yīng)用功能模塊設(shè)計

C／S端系統(tǒng)面向管理部門，主要用于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和海洋生態(tài)文明建設(shè)專題數(shù)據(jù)的管理和展示、各項(xiàng)評估指標(biāo)的計算、海洋生態(tài)文明建設(shè)信息查詢和統(tǒng)計分析以及專題圖的制作等。根據(jù)模塊化的方法構(gòu)建，由地圖展示、數(shù)據(jù)管理、指標(biāo)評估、地圖輸出、信息查詢、空間數(shù)據(jù)瀏覽、權(quán)限管理七大模塊構(gòu)成，不同模塊具有獨(dú)立的功能，各模塊之間通過數(shù)據(jù)流和邏輯關(guān)系進(jìn)行管理。系統(tǒng)具體功能如下。

（1）地圖展示模塊，包括地圖加載和保存功能，將M X D地圖文件進(jìn)行展示、修改和存儲，以便對地圖進(jìn)行編輯和操作。

（2）數(shù)據(jù)管理模塊，對需要入庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫、查看、刪除、加載等操作，數(shù)據(jù)分為地理數(shù)據(jù)和表格數(shù)據(jù)兩大類，按照年份文件夾進(jìn)行數(shù)據(jù)分類，可對年份文件夾進(jìn)行添加和刪除。

（3）指標(biāo)評估模塊，對海洋生態(tài)文明建設(shè)數(shù)據(jù)中的各項(xiàng)指標(biāo)按照省級單位進(jìn)行可視化展示，包括柱狀圖、餅狀圖、堆棧圖、走勢圖、單值圖和分段圖，具備指標(biāo)計算、指標(biāo)評估和指標(biāo)說明3個功能。其中，指標(biāo)計算主要對海洋數(shù)據(jù)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計算得分，并將得分在地圖上進(jìn)行展示；指標(biāo)評估是評估的可視化方式；指標(biāo)說明主要對指標(biāo)的計算方法進(jìn)行解釋。

（4）地圖輸出模塊，包括地圖輸出和矢量輸出。其中，地圖輸出包括全圖輸出和矩形框選輸出，主要對當(dāng)前加載的地圖進(jìn)行截圖，可選擇輸出分辨率和大小；矢量輸出包括全圖輸出和多邊形框選輸出，是對加載的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行全圖輸出或多邊形選取范圍輸出，輸出格式以shapefile文件保存。

（5）信息查詢模塊，包括按位置查詢和按屬性查詢。其中，按位置查詢是對加載在地圖上的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行識別顯示，并查詢其屬性信息；按屬性查詢是根據(jù)當(dāng)前圖層的屬性進(jìn)行位置定位查詢。

（6）空間數(shù)據(jù)瀏覽模塊，對整個數(shù)據(jù)庫的成果進(jìn)行統(tǒng)一的瀏覽、展示和查詢，包括放大、縮小、漫游、固定放大、固定縮小、全圖、前一視圖、后一視圖、添加數(shù)據(jù)、識別、清除高亮顯示和清除注記等功能。

（7）權(quán)限管理模塊，為保證數(shù)據(jù)庫運(yùn)行的安全，對本系統(tǒng)進(jìn)行不同的權(quán)限劃分，分為超級管理員、管理員和用戶等3種。其中，超級管理員擁有最高權(quán)限，可對管理員和用戶進(jìn)行添加和刪除；管理員可對用戶進(jìn)行添加和刪除，但無法操作超級管理員。

3.4 B／S端應(yīng)用功能模塊設(shè)計

B／S端系統(tǒng)面向社會公眾，主要用于海洋生態(tài)文明建設(shè)信息瀏覽查詢和專題圖展示。

4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

4.1 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫主要由沿海區(qū)域的行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、水系數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)和地名數(shù)據(jù)等組成，包含行政區(qū)名稱、行政區(qū)代碼、行政區(qū)人口數(shù)量、水系名稱、水系等級、道路名稱、道路等級和地名等屬

性信息。

4.2 海洋生態(tài)文明建設(shè)專題數(shù)據(jù)庫

海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)庫包括要素聚集能力、財富創(chuàng)造能力、區(qū)域輻射能力以及科技創(chuàng)新能力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)競爭力、對外開放能力、區(qū)位條件優(yōu)勢和生態(tài)環(huán)境競爭力等數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫以海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的內(nèi)容為參考，反映當(dāng)?shù)睾Ｑ蠼?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r（表1）。

表1 海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)屬性

海洋資源利用數(shù)據(jù)庫以海洋資源利用指標(biāo)的內(nèi)容為指導(dǎo)，主要反映海洋空間資源利用效率、海洋可再生能源利用效率和規(guī)模、海岸帶海岸線資源利用強(qiáng)度及其經(jīng)濟(jì)效率等信息（表2）。

表2 海洋資源利用數(shù)據(jù)屬性

海洋生態(tài)保護(hù)數(shù)據(jù)庫描述海洋資源環(huán)境承載力和海洋生態(tài)系統(tǒng)健康性，根據(jù)數(shù)據(jù)變化反映當(dāng)?shù)睾Ｑ笊鷳B(tài)文明建設(shè)狀況（表3）。

表3 海洋生態(tài)保護(hù)數(shù)據(jù)屬性

海洋文化建設(shè)與管理數(shù)據(jù)庫包括海洋生態(tài)文明建設(shè)中社會生活、文化建設(shè)和公眾意識以及海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)、海洋資源利用、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面的制度、規(guī)劃、法規(guī)的健全和落實(shí)情況，根據(jù)數(shù)據(jù)分析其變化趨勢和地域類群特征（表4）。

表4 海洋文化建設(shè)與管理數(shù)據(jù)屬性

海洋保障體系建設(shè)數(shù)據(jù)庫（表5）。

表5 海洋保障體系建設(shè)數(shù)據(jù)屬性

調(diào)查問卷評分?jǐn)?shù)據(jù)庫（表6）。

表6 調(diào)查問卷評分?jǐn)?shù)據(jù)屬性

5 關(guān)鍵技術(shù)

5.1 “3S”技術(shù)

本系統(tǒng)綜合利用“3S”（R S、GIS、G PS）技術(shù)，主要體現(xiàn)在：利用R S技術(shù)獲取海岸帶高分辨遙感影像，實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)文明建設(shè)專題要素的地理定位和空間可視化管理；利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間化的數(shù)據(jù)管理、信息查詢、統(tǒng)計分析和地理制圖等功能；利用G PS技術(shù)準(zhǔn)確、快速獲取海洋地理數(shù)據(jù)的定位坐標(biāo)信息，為海洋生態(tài)文明的監(jiān)測和保護(hù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐［9］。

5.2 空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)

用空間數(shù)據(jù)庫存儲管理空間數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的海量存儲、快速讀取和瀏覽查詢，提高空間數(shù)據(jù)的安全性?？臻g數(shù)據(jù)庫具有事務(wù)處理、海量影像數(shù)據(jù)管理、高效混合空間索引等技術(shù)能力，可為用戶提供現(xiàn)實(shí)性好、準(zhǔn)確性高，以及完備、開放和易用的空間數(shù)據(jù)。

5.3 負(fù)載均衡技術(shù)

負(fù)載均衡技術(shù)可提供一種廉價、有效、透明的方法，以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、增加吞吐量、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力，以及提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性、可用性和并發(fā)性。

6 結(jié)語

本文依據(jù)“海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)指標(biāo)體系構(gòu)建與應(yīng)用示范”項(xiàng)目研究的海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)指標(biāo)體系，制定海洋生態(tài)文明建設(shè)專題數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)，整合海洋生態(tài)文明建設(shè)專題空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，通過GIS開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計步驟和過程，在C#語言環(huán)境下，結(jié)合開發(fā)組件，實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)文明建設(shè)評估系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)成果的管理、查詢、瀏覽、展示和發(fā)布，在有助于海洋管理部門提高海洋生態(tài)文明建設(shè)管理能力和提供決策依據(jù)的同時，也為社會公眾提供了解海洋生態(tài)文明建設(shè)的窗口［10］。

［1］ 國家海洋局.海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目子任務(wù)實(shí)施方案［R］.2015.

［2］ 歐玲，龍鄒霞，余興光，等.廈門海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)評估與思考［J］.海洋開發(fā)與管理，2014，31（1）：88-93.

［3］ 黃華梅，謝健，王平，等.海洋生態(tài)文明示范區(qū)的構(gòu)建內(nèi)涵研究：以大亞灣臨海產(chǎn)業(yè)園區(qū)為例［J］.海洋開發(fā)與管理，2013，30（7）：65-69.

［4］ 王紀(jì)紅.基于西安生態(tài)文明建設(shè)評價及對策研究［D］.西安：陜西師范大學(xué)，2010.

［5］ 陳鳳桂，王金坑，蔣金龍.海洋生態(tài)文明探析［J］.海洋開發(fā)與管理，2014，31（11）：70-76.

［6］ 王曉歡.基于C#+A E的西安市生態(tài)文明建設(shè)評價系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)［D］.西安：陜西師范大學(xué)，2011.

［7］ S K E E T J.深入理解C#［M］.3版.姚琪琳，譯.北京：人民郵電出版社，2014.

［8］ 秦婧，王斌.精通C#與.N E T 4.0數(shù)據(jù)庫開發(fā)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

［9］ 張豐，杜震洪，劉仁義.GIS程序設(shè)計教程：基于ArcGIS Engine的C#開發(fā)實(shí)例［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，2012.

［10］ 牟乃夏，王海銀，李丹，等.ArcGIS Engine地理信息系統(tǒng)開發(fā)教程［M］.北京：測繪出版社，2015.

Design and Im plementation of Evaluation System for M arine Ecological Civilization Construction

X U Jun，H U Yijia，JIA N G Jiangli
（Geographical conditions M onitoring Institute of Guangxi Zhuang A utono m ous Region，Nanning 530023，China）

Based on the research results ofconstruction and application demonstration project for the establish ment of index system of m arine ecological civilization demonstration area，the paper integrated the evaluation index system of marine ecological civilization，in the C#language environ ment，by using ArcEngine secondary developing co m ponents.T he marine ecological civilization assessment system was developed，and the mathematical m odelto assess marine ecological civilization thematic data management and evaluation indicators were packaged.T hrough the basic geographic information data platform and shared netw ork，thematic map was displayed and related results was published，w hich could help to easily provide a decision basis for decision-makers and related information for public service.

M arine ecological civilization，Data management，M anagement technique

P7

A

1005-9857（2016）11-0032-05

2016-06-25；

2016-09-25

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“海洋生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)指標(biāo)體系構(gòu)建與應(yīng)用示范”（201305023）.

徐軍，高級工程師，博士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)字城市和地理國情監(jiān)測技術(shù)，電子信箱：93201471＠qq.co m