基于3S技術(shù)的海域使用動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究

摘要：隨著我國海域使用范圍和類型的不斷擴(kuò)大，海域的管理也變得越來越重要，針對近年的海域爭端，國家已經(jīng)出臺了不少海域管理的方案，但是海域管理的系統(tǒng)還有待完善。本文將3S（RS、GPS、GIS）技術(shù)相結(jié)合并運(yùn)用到海域監(jiān)測管理中，建立了海域使用動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：了解某一區(qū)域的監(jiān)測信息和使用情況；發(fā)現(xiàn)用途、面積與審批數(shù)據(jù)不同的區(qū)域并及時(shí)進(jìn)行整治；上傳圖片和視頻信息，全面、直觀地進(jìn)行監(jiān)測。系統(tǒng)對沿海地區(qū)進(jìn)行海域的管理具有很重要的意義，極大方便了管理者對海域的整治與管理。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步完善，比如自動智能錄入監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的動態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù) 動態(tài)監(jiān)測 數(shù)據(jù)庫 查詢 測量

中圖分類號：U676 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0123-02

海洋監(jiān)測已經(jīng)進(jìn)入了從空間、沿岸、水面及水下海洋環(huán)境進(jìn)行立體監(jiān)測的時(shí)代，“全球海洋觀測系統(tǒng)”（GOOS）全面闡述了這種立體監(jiān)測的框架。點(diǎn)面結(jié)合，粗細(xì)結(jié)合，上下結(jié)合，綜合應(yīng)用不同地域、不同手段、不同層次獲取的數(shù)據(jù)，解決不同層次的海洋環(huán)境問題與管理問題[1]。自2002年《中華人民共和國海域使用管理法》頒布以來，國家和地方海域管理部門為規(guī)范用海秩序、合理開發(fā)海洋資源、加快海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展做了大量的工作。我國開始全面進(jìn)行海洋功能區(qū)劃、海域使用申請審批、海域有償使用三項(xiàng)制度的落實(shí)，在海域管理上取得了顯著的成果，有效緩解了海域使用過程中“無序、無度、無償”狀況[2]。雖然在法律上海域使用管理工作有了依據(jù)和保障，但是海域管理的基礎(chǔ)信息匱乏，海域使用的現(xiàn)狀與動態(tài)不清等問題，難以對海域空間資源、海洋功能區(qū)和近年來填海造地等用海項(xiàng)目實(shí)施有效監(jiān)控，海域動態(tài)評價(jià)與決策支持等高層次信息服務(wù)更無從談起[3]，因此本次研究將設(shè)計(jì)出完整的管理江蘇海域使用的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

構(gòu)建一個(gè)這樣的海域動態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)，通過測量工具自動獲取它的實(shí)際面積，在地圖中直觀地表現(xiàn)出來?？梢栽诘谝粫r(shí)間得知有無海水用地面積超標(biāo)，這樣方便了海域管理人員對海域使用的管理，避免海水使用面積超標(biāo)帶來的管理不便或一些爭端。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

海域監(jiān)測管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括登陸界面、主操作界面和后臺管理界面，登陸成功后會進(jìn)入主操作界面，可以從主操作界面中進(jìn)入后臺管理界面，在每個(gè)界面中的操作都會影響到彼此的數(shù)據(jù)，所以是環(huán)環(huán)相扣的。登陸界面可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)登陸；主操作界面主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備定位、地圖操作、分析查詢等功能；后臺管理界面可添加和管理監(jiān)測數(shù)據(jù)并管理登錄用戶。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.1 地圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

（1）獲取海岸帶的影像并進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，保存為RGB圖像；

（2）獲取一系列坐標(biāo)數(shù)據(jù)并數(shù)字化成面要素并且對其進(jìn)行編輯，添加屬性要素，包括每塊監(jiān)測區(qū)域的使用人或單位，用途、監(jiān)測時(shí)間、審批面積，實(shí)際監(jiān)測面積，證書等相關(guān)屬性值；

（3）將兩幅圖像在ArcGIS中保存在一個(gè)ArcMap文件里；

（4）發(fā)布地圖服務(wù)：地圖制作完成后，需要發(fā)布到ArcGIS Server上才能進(jìn)行二次開發(fā)。

打開ArcCatalog，選擇GIS服務(wù)器中的添加ArcGIS Server；選擇使用GIS服務(wù)，在“本地”中輸入計(jì)算機(jī)名稱，完成地圖服務(wù)器的添加；右擊剛添加的本地服務(wù)器，選擇添加服務(wù)，選擇完添加的服務(wù)名稱后，選擇地圖的路徑，選擇允許網(wǎng)絡(luò)訪問該地圖，完成地圖服務(wù)的添加。

2.2 數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備

許多功能的實(shí)現(xiàn)需要從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，比如監(jiān)測設(shè)備的定位，其GPS數(shù)據(jù)的獲取就是從數(shù)據(jù)庫中讀出的；而一些操作之后會將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，比如添加了監(jiān)測點(diǎn)后就會將點(diǎn)的信息寫入數(shù)據(jù)庫。所以數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)也十分關(guān)鍵，數(shù)據(jù)庫包括監(jiān)測設(shè)備的位置信息，監(jiān)測信息，登陸的用戶信息以及監(jiān)測相關(guān)的圖片和視頻信息等。添加數(shù)據(jù)庫GPS_NAVIGATION，在其中添加表：GPS_data、infobinary_history、infobinary_temp、monitor_info、pic_info、sat_attr_info、user_info、video_info。對每一個(gè)表格進(jìn)行設(shè)計(jì)，添加相應(yīng)的字段，列舉部分表格的設(shè)計(jì)如表1所示：

3 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

3.1 登陸界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

登陸模塊主要是身份驗(yàn)證，首先是設(shè)計(jì)框圖，框圖的整體設(shè)計(jì)要求簡潔明了大方，可以讓用戶一目了然，添加相應(yīng)控件，為了使得登陸界面比較美觀，添加一些圖片并讓其動態(tài)滾動。然后進(jìn)行身份驗(yàn)證的代碼設(shè)計(jì)，其原理是獲取了登陸用戶名和密碼后將其與數(shù)據(jù)庫中的用戶信息相匹配，如果匹配成功則顯示登陸成功，否則就是不存在該用戶或用戶名和密碼不符合，顯示登錄失敗。

3.2 主操作界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

主操作界面包括地圖的加載、放大、縮小、漫游等操作，還有地圖的識別，面積計(jì)算，定位設(shè)備，手動輸入GPS測量點(diǎn)，查詢模塊，實(shí)現(xiàn)地圖與屬性的交互操作，首先設(shè)計(jì)好整體布局后，加入ESRI ArcGIS相關(guān)組件以及其他按鈕等其他控件，進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)模塊的功能。

3.3 后臺管理界面功能實(shí)現(xiàn)

后臺管理界面包括監(jiān)測管理、視頻圖片管理和用戶管理，單擊每一模塊都會出現(xiàn)相對應(yīng)的輸入界面，可以進(jìn)行添加、刪除、編輯，監(jiān)測管理模塊還可以根據(jù)輸入的字段進(jìn)行篩選，輸入后數(shù)據(jù)會存入數(shù)據(jù)庫。也供前臺主操作界面進(jìn)行條件篩選，設(shè)計(jì)好框架后添加multiview、gridview等控件，再進(jìn)行代碼編輯，實(shí)現(xiàn)每一部分的操作。

4 結(jié)語

基于3S技術(shù)的海域使用管理系統(tǒng)上，是一個(gè)針對性強(qiáng)、完整、具體的系統(tǒng)。

從管理角度看，它將為海域管理人員帶來很大的方便，可以為他們提供精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且可以通過條件查詢方便地找出自己需要的監(jiān)測，節(jié)省了大量時(shí)間。同時(shí)，也可以在獲取GPS數(shù)據(jù)后第一時(shí)間了解到海洋使用區(qū)域面積是否超標(biāo)，使用類型是否與審批的類型一致，便于管理者進(jìn)行更好的管理。添加了圖片和視頻的上傳功能，在對應(yīng)的監(jiān)測可以附有圖片和視頻，可以有效地對監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行全方位的監(jiān)測并且給予管理者以管理的事實(shí)依據(jù)。讓管理者可以真正的在室內(nèi)準(zhǔn)確、全面地了解海域情況。

從編程操作角度看，將三大軟件：SQL Server2008、ArcGIS10、Visual Studio2010有效地結(jié)合在一起，利用ArcGIS的開源特征進(jìn)行開發(fā)，基于asp.net，采用c#語言，其中包括對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的部分，對地圖的讀取與操作等。ESRI提供的組件功能為網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)提供了極大的方便。

但是系統(tǒng)還存在一定待優(yōu)化改善的部分，比如界面的美觀，數(shù)據(jù)的動態(tài)獲取和直接讀取，以及在智能設(shè)備上運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)掌上操作等。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱光文.海洋監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].氣象水文海洋儀器， 1997（2）：1-14.

[2] 中華人民共和國海域使用管理法[S].

2002-01-01.

[3] 國家海洋局.國家海域使用動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測管理系統(tǒng)總體實(shí)施方案[M].國家海洋局，2006.

[4] 孟令奎，史文中，張鵬林，等.網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)原理與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[5] 湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：科學(xué)出版社，2006.