基于地理信息技術(shù)的自然保護(hù)區(qū)監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：本文以現(xiàn)代地理信息技術(shù)（遙感、GPS、桌面GIS、WebGIS、移動(dòng)GIS、組件GIS及空間數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)）為依托，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套監(jiān)管系統(tǒng)用于自然保護(hù)區(qū)的監(jiān)測(cè)管理、開發(fā)保護(hù)和在線核查，對(duì)加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)工作有著重要意義。

關(guān)鍵詞： 地理信息技術(shù)；自然保護(hù)區(qū)；GIS；核查

中圖分類號(hào)：X36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）03-0121246-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.148

Abstract： Based on modern geographic information technologies （Remote sensing， GPS， Desktop GIS， WebGIS， Mobile GIS， Component GIS and Spatial database technology）， this paper designs and implements a monitoring system for the monitoring and management of nature reserves、development protection and Online verification， the research results are of great significance to strengthening the protection of nature reserves.

Key words： Geographic information technologies； Nature reserve； GIS； Verification

近年來(lái)，由于部分環(huán)境保護(hù)工作推進(jìn)落實(shí)不夠，城市建設(shè)規(guī)劃存在侵占自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)象，生態(tài)環(huán)境破壞問(wèn)題比較突出，部分河流湖庫(kù)水質(zhì)惡化。因此，建立生態(tài)保護(hù)綜合監(jiān)管平臺(tái)，對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線和自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的開發(fā)建設(shè)活動(dòng)實(shí)施監(jiān)控，形成天地一體化觀測(cè)體系與大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)集成的綜合生態(tài)安全監(jiān)管體系迫在眉睫。自然保護(hù)區(qū)監(jiān)管不斷加強(qiáng)，建立了自然保護(hù)區(qū)天地一體化的遙感監(jiān)控體系，定期對(duì)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)和實(shí)地核查，為政府環(huán)保決策提供依據(jù)。隨著地理信息、網(wǎng)絡(luò)通訊、空間數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)的日臻成熟，為實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)的常態(tài)化監(jiān)管提供了技術(shù)保障[1]。本文通過(guò)合理利用這些技術(shù)方法，建立了一套生態(tài)保護(hù)綜合監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、核查信息采集、信息展示及分析決策等功能[2]。

1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

（1）自然保護(hù)區(qū)基本資料。主要包含自然保護(hù)區(qū)的基本情況介紹、功能區(qū)劃、保護(hù)類型、開發(fā)利用情況等數(shù)據(jù)，主要以文字、文檔、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等方式提供。（2）地理國(guó)情普查成果。已經(jīng)結(jié)束的第一次全國(guó)地理國(guó)情普查，主要是為查清我國(guó)自然和人文地理要素的現(xiàn)狀及空間分布情況，其數(shù)據(jù)成果可直接應(yīng)用于自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)，為自然保護(hù)區(qū)空間分布與變化監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計(jì)分析等提供數(shù)據(jù)來(lái)源。（3）基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。 主要包括歷史基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)以及其他行業(yè)部門提供的跟自然保護(hù)區(qū)相關(guān)的專題數(shù)據(jù)。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖 1 所示。

數(shù)據(jù)中心，包括自然保護(hù)區(qū)監(jiān)管涉及的自然保護(hù)區(qū)基本信息數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)等，根據(jù)數(shù)據(jù)類型主要分為空間數(shù)據(jù)、資料文件、其他文件信息等。數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)中心的各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理維護(hù)。

前端應(yīng)用，包括移動(dòng)端信息核查系統(tǒng)和WEB端環(huán)保監(jiān)管核查系統(tǒng)。

2.2 功能設(shè)計(jì)

該平臺(tái)分為WEB端、移動(dòng)端和后臺(tái)管理三部分。WEB端主要內(nèi)容包括保護(hù)區(qū)的各種成果數(shù)據(jù)展示、專題數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、聯(lián)合移動(dòng)端完成各種信息核查、多期遙感影像動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)運(yùn)維管理等[3]。移動(dòng)端主要配合WEB端完成信息采集上傳工作。后臺(tái)管理部分主要負(fù)責(zé)WEB端和移動(dòng)端的信息交互協(xié)議制定、數(shù)據(jù)配置等工作。

2.2.1 數(shù)據(jù)展示

主要以在線地圖服務(wù)的方式展示與自然保護(hù)區(qū)相關(guān)的各種數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地理國(guó)情數(shù)據(jù)、自然保護(hù)區(qū)各種專題數(shù)據(jù)以及和其他資料文件等。通過(guò)地圖基本操作，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的漫游瀏覽、量測(cè)和圖層控制等功能。

2.2.2 統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)表格、柱狀圖、餅狀圖、折線圖等直觀表達(dá)方式，對(duì)自然保護(hù)區(qū)各種專題數(shù)據(jù)信息分類別進(jìn)行展現(xiàn)。

2.2.3 信息核查

充分利用WEB端數(shù)據(jù)管理優(yōu)勢(shì)和移動(dòng)端靈活便捷的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)信息核查功能。WEB端實(shí)現(xiàn)任務(wù)分配管理和信息核查結(jié)果分析展示等功能，移動(dòng)端主要負(fù)責(zé)任務(wù)接收、實(shí)地信息采集、信息上傳至WEB端等工作。

2.2.4 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

通過(guò)卷簾、時(shí)間軸、多屏等工具，分析對(duì)比自然保護(hù)區(qū)不同時(shí)期的影像特征，進(jìn)而反映監(jiān)測(cè)區(qū)域的變化情況和變化規(guī)律。

2.2.5 運(yùn)維管理

實(shí)現(xiàn)用戶信息管理、用戶權(quán)限管理、地圖服務(wù)管理及服務(wù)運(yùn)行監(jiān)控、離線數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)異常監(jiān)測(cè)等功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理功能，為不同部門不同崗位的用戶提供不同的訪問(wèn)權(quán)限。通過(guò)地圖服務(wù)管理、離線數(shù)據(jù)管理等功能，為前后端系統(tǒng)展示提供數(shù)據(jù)源[4]。通過(guò)地圖服務(wù)運(yùn)行監(jiān)控、系統(tǒng)異常監(jiān)測(cè)等功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保障平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.6 后臺(tái)管理

為WEB端和移動(dòng)端信息傳輸提供通道，通過(guò)制定相關(guān)的協(xié)議，保障信息成功傳輸。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 WEB端任務(wù)管理

自然保護(hù)區(qū)信息核查以任務(wù)為單元進(jìn)行，通過(guò)任務(wù)分配、任務(wù)狀態(tài)管理、任務(wù)成果管理等功能，保證任務(wù)從創(chuàng)建到執(zhí)行完成的順利進(jìn)行。

任務(wù)分配主要是向移動(dòng)終端用戶分發(fā)核查任務(wù)，包括核查紅線范圍、核查目標(biāo)點(diǎn)等信息。任務(wù)狀態(tài)管理主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任務(wù)的狀態(tài)，包括未執(zhí)行、未上傳、未審核、審核中、審核失敗、審核成功等狀態(tài)信息，進(jìn)而監(jiān)控任務(wù)的進(jìn)度，保障任務(wù)按時(shí)完成。任務(wù)成果管理主要是對(duì)移動(dòng)終端的采集信息進(jìn)行管理、分析和展現(xiàn)。

3.2 移動(dòng)終端信息采集上傳

移動(dòng)端接收到核查任務(wù)后，開始根據(jù)任務(wù)范圍和任務(wù)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行信息采集，主要采集目標(biāo)點(diǎn)的相關(guān)描述信息，以及實(shí)地照片視頻等輔助信息。用戶主要通過(guò)地圖GPS定位和地圖導(dǎo)航功能到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)Android移動(dòng)終端APP完成信息采集工作，同時(shí)記錄用戶的軌跡，便于后期核查信息分析和追溯。信息上傳主要是基于網(wǎng)絡(luò)HTTP傳輸協(xié)議完成，通過(guò)調(diào)用后臺(tái)端口，將采集信息按照預(yù)定的信息格式進(jìn)行上傳。上傳信息主要包括文本信息和圖片視頻文件，文本信息以JSON格式上傳，圖片和視頻根據(jù)任務(wù)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行壓縮打包上傳。為了防止網(wǎng)絡(luò)異常等造成的傳輸中斷，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了斷點(diǎn)續(xù)傳和信息完整性檢測(cè)等功能。

4 結(jié)論與展望

本文通過(guò)利用地理信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合自然保護(hù)區(qū)監(jiān)管工作迫切需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了自然保護(hù)區(qū)監(jiān)管平臺(tái)。該平臺(tái)切實(shí)為自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)與管理提供了實(shí)用工具，為自然保護(hù)區(qū)的常態(tài)化管理提供技術(shù)手段和技術(shù)積累。由于用戶崗位的差異，對(duì)數(shù)據(jù)源的要求也會(huì)不同，在后期的研究中，將著力于數(shù)據(jù)源的多樣性配置及數(shù)據(jù)分類、分級(jí)的展現(xiàn)效果，進(jìn)而提高平臺(tái)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1]楊昆，明慶忠.地理信息技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)管理中的應(yīng)用方法研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2005，（6）：13.

[2]劉恒飛，張?zhí)旒t，劉禹鑫.基于3S技術(shù)的自然保護(hù)區(qū)監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2017，（1）：75.

[3]李若凝，何瑞珍，李喜梅.自然保護(hù)區(qū)旅游開發(fā)政府監(jiān)管探討[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2005，5（4）：122-125.

[4]陶克菲.綠劍斬濁流——監(jiān)管國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)[J].環(huán)境教育，2007，（2） ：24-27.

收稿日期：2018-02-06

作者簡(jiǎn)介：樊艷偉（1984-），男，碩士研究生，測(cè)繪工程師，研究方向?yàn)镚IS應(yīng)用及遙感影像處理。