基于SuperMap Objects的安慶沿江濕地信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

周星星 董力榕 閆紹笑 金寶石

摘 要：安慶沿江濕地作為長江中下游現(xiàn)存相對完好的內(nèi)陸淡水湖泊濕地，受到了國內(nèi)外自然保護組織和專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。根據(jù)安慶沿江濕地生態(tài)環(huán)境的實際情況，從信息系統(tǒng)管理開發(fā)和軟件工程的角度出發(fā)，設(shè)計了基于 GIS的濕地信息系統(tǒng)開發(fā)思路，并利用組件式 GIS 軟件 SuperMap Objects 為開發(fā)平臺，以VS.NET 2008為開發(fā)環(huán)境，具體編程實現(xiàn)了濕地信息系統(tǒng)的查詢和空間分析功能。該系統(tǒng)基本上滿足了濕地管理部門進行安慶沿江濕地資源環(huán)境的監(jiān)測分析和決策需求。

關(guān)鍵詞：濕地信息系統(tǒng)；SuperMap Objects；VS.NET；應(yīng)用模型；設(shè)計與實現(xiàn)

中圖分類號 X37 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）12-0115-3

The Designing and Realization of Anqing Wetlands Information System along the Yangtze River Based on SuperMap Objects

Zhou Xingxing et al.

（School of Resources and Environment Science，Anqing Normal University，Anqing 246133， China）

Abstract：As the Yangtze River downstream of the existing relatively well inland freshwater lakes wetland，Anqing wetlands along the Yangtze River have received widespread attention from the domestic and international conservation organizations as well as experts and scholars.Considering the current ecological environment of Anqing wetland，this paper designed the development idea of wetlands information system based on GIS from the perspective of development management about information system and software engineering.By taking the component GIS software SuperMap Objects as the development platform and VS.NET 2008 as the development environment，Anqing Wetlands information system with the function of information system query and spatial analysis was designed and realized，which could basically meet the needs of resource and environmental monitoring，analysis and decision-making for the wetlands management.

Key words：Wetlands information system；SuperMap Objects；VS.NET；Application model；Designing and realization

1 引言

濕地是介于森林、草地和水面的過渡地帶，與森林、海洋并稱全球三大生態(tài)系統(tǒng)，具有豐富的自然資源和重要的生態(tài)服務(wù)功能[1]。安慶沿江濕地是安徽省安慶市沿江湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)的簡稱，位于長江北岸，北依大別山，南臨長江，由龍感湖、黃大湖、泊湖、菜子湖等湖泊組成，濕地總面積為9.87萬hm2，與長江一起構(gòu)成了獨特的江-河-湖以及水-陸-氣等多重生態(tài)系統(tǒng)交匯的復(fù)合型濕地。安慶沿江濕地作為長江中下游湖泊濕地重點分布區(qū)之一，具有代表性、自然性、稀有性和多樣性等特點，1995年被確立為省級自然保護區(qū)，并于2005年加入“東亞-澳大利亞鸻鷸類保護網(wǎng)絡(luò)”[2]。然而，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，安慶沿江濕地受到當(dāng)?shù)鼐用竦倪^度開發(fā)，污染加劇，濕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力日益增加[3]。傳統(tǒng)的濕地管理手段和決策方法已不能滿足當(dāng)前管理需要，急需利用現(xiàn)代信息技術(shù)提高濕地資源管理和生態(tài)環(huán)境保護水平；同時，以軟件技術(shù)和空間信息處理為核心的地理信息系統(tǒng)（Geographic information system，GIS）技術(shù)，具有強大的空間信息管理、屬性數(shù)據(jù)查詢、空間信息分析等功能，為濕地信息系統(tǒng)開發(fā)提供了理想的平臺[4]。鑒于此，通過建立安慶沿江濕地信息系統(tǒng)，使區(qū)域濕地監(jiān)控和管理更加科學(xué)化，并為安慶濕地保護提供及時有效的決策信息。

2 系統(tǒng)需求與設(shè)計

2.1 系統(tǒng)需求分析 該系統(tǒng)是在充分整合與利用濕地資源環(huán)境的專題空間數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理信息之上，實現(xiàn)對濕地空間信息的科學(xué)組織和有效管理，使得安慶沿江濕地管理的相關(guān)部門能夠方便地對其空間信息進行可視化管理，實現(xiàn)空間信息的查詢、維護及空間分析、專題制圖、信息服務(wù)等功能，并結(jié)合濕地資源環(huán)境管理業(yè)務(wù)和技術(shù)應(yīng)用需求，提供全面的決策支持。因此，本系統(tǒng)既是一個完整的地理信息系統(tǒng)，也是一個針對特定專業(yè)人群的分析決策的輔助系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計 根據(jù)服務(wù)對象對系統(tǒng)的需要信息，安慶沿江濕地系統(tǒng)采用C/S相結(jié)構(gòu)架構(gòu)，在邏輯上分為數(shù)據(jù)層、處理層和表現(xiàn)層[5]，其架構(gòu)如圖1所示。其中數(shù)據(jù)層主要是提供系統(tǒng)所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括濕地空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩個方面；處理層是系統(tǒng)的核心，它根據(jù)用戶的需要對數(shù)據(jù)層所提供的數(shù)據(jù)進行處理與分析，并為表現(xiàn)層提供處理結(jié)果；表現(xiàn)層主要是對管理用戶請求的響應(yīng)。其具體設(shè)計如圖1所示。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計 本系統(tǒng)結(jié)合了地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代先進成熟的信息技術(shù)，建立了易于采集、檢索和綜合管理分析的安慶沿江濕地信息系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了查詢分析、地面監(jiān)測、濕地景觀分析和布局操作等功能，實現(xiàn)了湖泊水體信息的采集、水質(zhì)監(jiān)測和三維分析，同時實現(xiàn)了濕地類型的空間查詢、濕地面積變化監(jiān)測、景觀指數(shù)分析與模擬預(yù)測等。

2.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)基本且重要的組成部分，影響到信息系統(tǒng)的功能設(shè)計和執(zhí)行效率，它是后期工作開展的前提和基礎(chǔ)，因此數(shù)據(jù)庫的設(shè)計顯得尤為重要[6]。通過對安慶沿江濕地資源數(shù)據(jù)數(shù)字化與編輯處理，建立濕地資源環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫，分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。其中，空間數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、多期遙感數(shù)據(jù)、安慶市專題地圖等，屬性數(shù)據(jù)包括濕地調(diào)查數(shù)據(jù)以及監(jiān)測點環(huán)境指標(biāo)分析數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)采用SDB（SuperMap Objects Spatial Database）數(shù)據(jù)格式進行存儲，SDB數(shù)據(jù)是SuperMap Objects自定義格式中唯一的文件型空間數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)采用傳統(tǒng)的文件和數(shù)據(jù)庫混合存儲方式[7]。SDB的1個數(shù)據(jù)工程包括2個文件，擴展名為SDB的文件存儲空間數(shù)據(jù)，采用OLE復(fù)合文檔技術(shù)；擴展名為SDD的文件為屬性數(shù)據(jù)庫，采用Access的MDB數(shù)據(jù)庫格式。由于SDB文件采用了復(fù)合文檔技術(shù)，因此提供了在一個SDB工程中存儲多個數(shù)據(jù)集的能力，這一點與Arc/Info Coverage、MapInfo Table文件等技術(shù)不同；同時，SDB主要是面向中、小型系統(tǒng)和桌面應(yīng)用，目的在于提高效率，彌補純數(shù)據(jù)庫引擎在這方面的不足[8]。

2.5 應(yīng)用模型 應(yīng)用模型的構(gòu)建和選擇是系統(tǒng)應(yīng)用成敗的重要因素，雖然GIS為解決各種現(xiàn)實問題提供了有效的基本工具，但對于某一個專門應(yīng)用問題的解決，仍然必須通過構(gòu)件專門的應(yīng)用模型。該濕地信息系統(tǒng)中主要設(shè)計了景觀格局指數(shù)分析、空間插值分析、模擬預(yù)測模型、三維動態(tài)分析模型等。其中，濕地景觀的動態(tài)變化模擬與預(yù)測采用馬爾科夫概率轉(zhuǎn)移模型[9]。

3 系統(tǒng)開發(fā)與功能實現(xiàn)

3.1 開發(fā)平臺及運行環(huán)境 為滿足安慶沿江湖泊濕地環(huán)境保護工作的實際需求，確保項目技術(shù)路線的可行性和科學(xué)性，并考慮周期、費用、人員等諸多因素，以SuperMap Objects（COM）為開發(fā)平臺，在VS.NET環(huán)境下開發(fā)了該系統(tǒng)。操作系統(tǒng)使用Microsoft Windows 7 Professional，要求安裝配置 Internet 信息服務(wù)（IIS）管理器 和 Microsoft.NET Framework V3.0 簡體中文版?；?Visual Studio 2008 平臺進行開發(fā)，主要使用 ASP.NET2.0 技術(shù)和 Visual Basic 2005，數(shù)據(jù)庫采用 MS SQL Server 2005。系統(tǒng)界面在Visual Studio 2008可視化編程軟件上采用DevComponents.DotNetBar插件架構(gòu)而成，仿office2007風(fēng)格界面，以提高用戶體驗[10]。主界面如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn) 基于SuperMap GIS設(shè)計的安慶沿江濕地信息系統(tǒng)，其功能除了具有基本的地圖操作功能，還可以通過不同的方式實現(xiàn)空間與屬性數(shù)據(jù)的交互查詢以及各種空間分析功能。具體而言，濕地信息系統(tǒng)的功能主要有以下幾個方面。

3.2.1 基本GIS功能模塊 主要包括對地圖的放大、縮小、漫游、鷹眼視圖、基本測量以及地圖的基本查詢（圖查屬性、SQL查詢）等功能。

3.2.2 濕地地面監(jiān)測功能 濕地地面監(jiān)測通過選取濕地實驗區(qū)，建立地面監(jiān)測站，實時獲取濕地的氣象、水文、污染指標(biāo)、生物物種、斑塊類型等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)微觀監(jiān)測。本系統(tǒng)可以對實驗區(qū)進行局部插值分析以模擬局部地區(qū)所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)分布情況，并對柵格圖提取等值線、提取值面、制作專題圖，生成報表以更加形象生動的表現(xiàn)柵格圖。此外，系統(tǒng)在水文分析方面進行了擴展，根據(jù)近幾年各個區(qū)域的水位、庫容、湖面面積得出其相關(guān)函數(shù)。因此，只要獲取某個區(qū)域的當(dāng)前水位，就能模擬出當(dāng)前庫容、湖面面積并顯示出三維淹沒動態(tài)圖。

3.2.3 濕地景觀分析功能 濕地景觀分析是基于不同時期的遙感數(shù)據(jù)，進行濕地景觀統(tǒng)計、景觀格局分析、景觀變化預(yù)測等。濕地景觀統(tǒng)計主要是以圖表的形式形象生動的顯示不同時期的濕地景觀資源在數(shù)量和面積上的變化情況；濕地景觀格局分析包括斑塊、類型和景觀3個不同尺度的景觀指數(shù)的進一步分析；景觀變化預(yù)測從數(shù)量和空間上對安慶濕地未來的變化進行預(yù)測模擬，為濕地資源在空間格局變化趨勢提供一個有效的方法，從而對安慶濕地的演化趨勢進行分析與評價。

3.2.4 布局操作模塊 地圖布局操作可以對各種專題圖以及濕地資源圖添加標(biāo)題、圖例、指向標(biāo)等地圖基本要素形成專題圖。

4 結(jié)語

依照組件式GIS的開發(fā)模式，選用SuperMap Objects為GIS開發(fā)平臺，在.NET環(huán)境下開發(fā)了安慶沿江濕地信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以電子地圖為標(biāo)注，遙感信息為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，向上級政府決策部門及管理人員提供安慶沿江濕地的資源環(huán)境基礎(chǔ)信息服務(wù)，形成對安慶濕地資源信息化管理、監(jiān)測和評估的綜合體系框架與應(yīng)用平臺。系統(tǒng)具有技術(shù)上的先進性和應(yīng)用上的實用性，界面友好、操作方便。在可視環(huán)境下解決了安慶沿江濕地資源環(huán)境信息有關(guān)的空間信息查詢、信息發(fā)布、空間規(guī)劃、信息管理等實際問題，從而更好地為濕地資源保護和開發(fā)利用服務(wù)，在保護湖泊水質(zhì)、濕地物種多樣性以及濕地生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)利用中發(fā)揮重要作用。

參考文獻

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（責(zé)編：張宏民）