基于角色協(xié)同海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)研究

王偉全，陸攀，曹均闊，張學平

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基于角色協(xié)同海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)研究

王偉全，陸攀，曹均闊，張學平

先介紹海岸帶生態(tài)的現(xiàn)狀和海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)的課題背景，然后對PPGIS技術進行了詳細介紹，對用戶協(xié)同模型進行了全面分析，提出基于角色協(xié)同生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)模型，詳細描述了系統(tǒng)主要模塊的實現(xiàn)思路，重點指出系統(tǒng)實現(xiàn)所依賴的關鍵技術并闡釋了實現(xiàn)過程，最后對PPGIS系統(tǒng)進行了總結和展望。

角色協(xié)同；PPGISWebGIS；海岸帶生態(tài)評估；公眾參與

0 引言

海岸帶是海洋與陸地之間的過渡地帶，資源豐富、區(qū)位優(yōu)勢明顯，被稱作社會經(jīng)濟地域的“黃金地帶”。但海岸帶的生態(tài)系統(tǒng)具有明顯的脆弱性[1]，自然災害和人類活動的雙重因素導致海岸帶出現(xiàn)了許多生態(tài)問題，如：海岸帶附近水域污染等。針對亟需全面準確掌握海岸帶生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律、解決當前面臨的重大生態(tài)問題以及適應地方發(fā)展的需求，構建一套海岸帶高精度遙感生態(tài)信息監(jiān)測與評估的集成系統(tǒng)是非常必要的[2]。本文研究旨在基于用戶協(xié)同模型，結合PPGIS等相關技術，構建一套生態(tài)評估系統(tǒng)模型，完成在公眾參與下對生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的高精度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、評價，為海岸帶生態(tài)及經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供科學的基礎。

1 PPGIS

隨著海岸帶經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類活動日益頻繁，使得海岸帶的生態(tài)環(huán)境變化多樣、變化進程加快。海岸帶生態(tài)的變化除了自然因素之外，很大一部分與人類活動密不可分，因此生態(tài)評估系統(tǒng)離不開公眾的參與[3]。PPGIS是一種以公眾參與和現(xiàn)代地理信息技術相結合的新方法，根據(jù)海岸帶生態(tài)評估系統(tǒng)的實際情況以及PPGIS本身的特性，迫切需要將PPGIS融入到評估系統(tǒng)中。

1.1 定義

PPGIS 即Public Participatory Geographic Information System（公眾參與的地理信息系統(tǒng)），產(chǎn)生于20世紀末期,是地理信息、社會科學、網(wǎng)絡技術的有機融合，是GIS技術的一個分支[4]。

1.2 特征

由PPGIS定義可知它是基于公眾的，以公眾為基礎的，與GIS顯著不同。同時，PPGIS結合了計算機領域的相關技術，如：Web技術，虛擬現(xiàn)實，移動定位等。正是因為這些計算機技術的有機結合，使得PPGIS具有很強的開放性和便捷性。虛擬現(xiàn)實技術使從未接觸過相關知識的基層公眾可以通過直觀的三維圖形和圖像，無障礙地參與評估過程。

1.3 意義

PPGIS使公眾能夠方便地參與到與自己生活環(huán)境密切相關的一些評估工作中，不僅為相關部門重要決策時提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，而且對提高公眾的環(huán)境責任意識、建立評估過程的信任度也具有重要意義。

2 角色協(xié)同

2.1 概念

角色協(xié)同，顧名思義，就是指不同的角色通過一定的途徑協(xié)作起來，相互配合共同完成一件事，其基本內(nèi)涵是通過運用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)信息共享，實現(xiàn)服務的主客體相互協(xié)調、互相合作的模式。

2.2 引入角色協(xié)同模型的必要性

角色協(xié)同模式具備信息來源廣的特點，不同社會階層的人看待問題的觀點和角度各不相同。將角色協(xié)同模型引入海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)中，是一種跨界的創(chuàng)新。一方面，通過社會不同角色的參與，獲取不同角色對相關問題的看法與評價，廣泛地采集公眾生態(tài)評估信息，為職能管理部門的決策提供豐富的數(shù)據(jù)支持。另一方面，公眾參與海岸帶生態(tài)監(jiān)測與評估，與切身利益息息相關,評估信息流中能有效地傳遞公眾的意見,角色協(xié)同模型有助于提高公眾參與生態(tài)評估的質量。

3 基于角色協(xié)同海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)設計

3.1 海岸帶生態(tài)評估對象及指標

對于生態(tài)評估系統(tǒng)模型，確定評估對象是至關重要的。海岸帶的生態(tài)環(huán)境復雜，影響因素也極其繁多。需重點評估評價的對象包括海岸帶的侵蝕速度、漁業(yè)資源、水生環(huán)境、植被覆蓋程度、氣溫、水溫等多個方面。具體指標應參照國家相關部門對海岸帶相關對象設定的參數(shù)區(qū)間。

3.2 海岸帶生態(tài)評估工作流程設計

海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)融入角色協(xié)同模型，多角色協(xié)同參與海岸帶生態(tài)評估工作，整個過程由政府相關職能部門和社會公眾共同參與完成，環(huán)環(huán)相扣。

海岸帶生態(tài)評估主要工作流程：政府職能部門發(fā)布生態(tài)評估對象及指標；社會公眾閱讀評估指標和生態(tài)現(xiàn)狀，觀察實際生態(tài)現(xiàn)狀，結合GIS數(shù)據(jù)標注生態(tài)評估信息；政府職能部門接收公眾生態(tài)評估數(shù)據(jù)信息并對數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理，若評估數(shù)據(jù)異常則退回，允許社會公眾復核并重新提交評估。完成公眾評估數(shù)據(jù)規(guī)范化處理后，采用大數(shù)據(jù)分析工具對公眾評估數(shù)據(jù)進行專業(yè)的挖掘分析，提取并分析公眾評估因子，形成生態(tài)分析報告，發(fā)布給社會公眾；社會公眾參與閱讀與分析生態(tài)評估研報，積極建言獻策，共同促進政策調整，保護海岸帶生態(tài)環(huán)境。具體工作流程圖如圖1所示：

圖1 海岸帶生態(tài)評估工作流程圖

3.3 海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)總體設計

本文研究的基于角色協(xié)同的海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)模型是將角色協(xié)同機制應用于公眾參與的生態(tài)評估活動中，旨在為政府職能管理部門和社會公眾共同開展海岸帶生態(tài)監(jiān)測與評估工作提供一個基于網(wǎng)絡化和角色協(xié)同的信息平臺。因此，系統(tǒng)模塊設計應充分考慮各級用戶的特點、評估業(yè)務流程、數(shù)據(jù)與圖像呈現(xiàn)模式等多方面因素。

（1）系統(tǒng)模型

如圖2所示：

圖2 基于角色協(xié)同海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)總體設計

（2）系統(tǒng)模塊設計

系統(tǒng)分設海岸帶公眾參與評估數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和生態(tài)評估PPGIS子系統(tǒng)，功能整合及數(shù)據(jù)流轉模型如圖2所示。各系統(tǒng)模塊概述詳見表1所示：

表1 基于角色協(xié)同的海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)模塊設計表

4 基于角色協(xié)同海岸帶生態(tài)評估PPGIS系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)各主要模塊實現(xiàn)詳述

公眾用戶注冊模塊：注冊模塊面向的對象是公眾，公眾包括社會各階層人士，教育背景與信息技術掌握程度不一，因此注冊功能要求簡單、明了和快捷。該模塊設置用戶名、密碼、年齡、學歷、職業(yè)、工作單位、聯(lián)系方式和驗證碼等幾項必要注冊項，為后續(xù)PPGIS評估分析采集基礎數(shù)據(jù)。

評估指標管理模塊：評估指標管理分為評估對象管理和指標參數(shù)管理，評估對象和指標參數(shù)需根據(jù)海岸帶保護政策和生態(tài)監(jiān)測狀況實時調整，各項數(shù)值對應數(shù)據(jù)庫獨立字段，用戶表示層實現(xiàn)與庫中數(shù)據(jù)實時聯(lián)動。

調查問卷管理模塊：本系統(tǒng)中的調查問卷不同于其他系統(tǒng)，結合角色權重，為不同階層的公眾生成相應的調查問卷，問卷中的問題設置難易程度、專業(yè)深度均區(qū)別對待，各調查問卷結合對應的角色權重而產(chǎn)生，為后續(xù)PPGIS評估分析提供重要的支撐數(shù)據(jù)。

生態(tài)數(shù)據(jù)管理模塊：生態(tài)數(shù)據(jù)來自環(huán)保部門，通過系統(tǒng)聯(lián)動采集生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對生態(tài)數(shù)據(jù)按大類、小類模式進行嚴格分類管理，為后續(xù)生態(tài)評估分析提供準確的基礎數(shù)據(jù)。生態(tài)數(shù)據(jù)來自系統(tǒng)外部，權限設置為只讀，不可修改和刪除。

GIS數(shù)據(jù)管理模塊：GIS數(shù)據(jù)來自國土部門，通過WebGIS技術展示給參與海岸帶生態(tài)評估的社會公眾，提供與海岸帶相關的地理圖像、位置等信息，結合可見即可得的操作模式，直觀便捷。生態(tài)數(shù)據(jù)來自系統(tǒng)外部，通過.net Remoting和ASP.NET技術呈現(xiàn)，僅供瀏覽。

PPGIS數(shù)據(jù)庫管理模塊：PPGIS數(shù)據(jù)庫采用MSSQL 2008，該數(shù)據(jù)模塊主要實現(xiàn)公眾評估信息的可視化管理，如編輯、分析、備份與恢復等。

角色權重管理模塊：本系統(tǒng)采用基于角色權重的方法進行協(xié)同規(guī)劃，對每一個公眾參與者按角色分類，對每一個角色依據(jù)其學歷、職業(yè)、年齡、工作單位等因素設置權重值。權重值大，則重要度大。

4.2系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術與效果

WebGIS技術

WebGIS技術是Internet技術運用于GIS系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)物，GIS的功能通過Web得以擴展，給更多用戶提供了使用GIS的機會。生態(tài)評估系統(tǒng)采用B/S架構和WebGIS技術有助于提高公眾參與的比例，擴大公眾數(shù)據(jù)來源的廣度。

實現(xiàn)過程與效果

實現(xiàn)過程使用ASP.NET技術，將Web Control封裝一個新控件，Web頁面利用該控件來顯示地圖，然后向Web服務器提交GIS服務請求；通過Web服務器將GIS服務請求提交給GIS應用服務器；GIS應用服務器使用Web Service技術，獲取客戶端的請求，Web服務器獲取到GIS應用服務器返回的圖片，作為一個Web頁面返回給公眾用戶，如圖3所示：

圖3 WebGIS實現(xiàn)過程圖

在圖3中的GIS應用服務器上，通過.net遠程處理，客戶端應用程序可使用同一臺計算機上的其他進程中的對象，可以從Web 應用程序、控制臺應用程序、Windows 服務進行通信。設計一個MapRender接口如圖4所示：

客戶端通過Remoting遠程調用，使用Server端的服務。

MapService類實現(xiàn)了MapRender接口，提供Map服務，返回生成的Map的文件名。通過bridge模式，調用 _mapEngine 來完成具體的操作。

最終實現(xiàn)效果如圖5所示：

圖5 WebGIS實現(xiàn)效果

6 總結

PPGIS在海岸帶生態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)中具有重要意義，體現(xiàn)了以人為本的核心，提倡公眾參與到評估工作中來，不僅可以提高相關部門對生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的整體掌握程度，還能提高公眾的責任意識，關注自己所處環(huán)境的生態(tài)變化。PPGIS在我國的發(fā)展還不是很成熟，其理論和技術體系還有待進一步發(fā)展[5]，系統(tǒng)試運行期間，社會公眾的參與積極性高，系統(tǒng)響應效率能達到預期。從長遠的眼光來看，將PPGIS應用于諸如生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評估、城市規(guī)劃等相關領域，可以提高制定的透明性和公眾的責任意識，具有深遠的意義。

參考文獻：

[1] 周偉，李志中，宋宏儒. 海南島海岸帶生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測分析[C]. 2006遙感科技論壇暨中國遙感應用協(xié)會2006年年會論文集，2006，08：400-404.

[2] 王偉全，陸攀，曹均闊，張學平. 基于ArcGISEngine的海岸帶高精度遙感生態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)研究[J].電子技術與軟件工程，2015，08：45-46.

[3] 袁存忠，余麗鈺. PPGIS在地理信息變化監(jiān)測中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2013，11.

[4] 柳林，李萬武，盧秀山，張祖陸，張輝. 應用于PPGIS的一種圖形參與技術[J].測繪科學技術學報，2007，2.

[5] 張侃.PPGIS實現(xiàn)的難點探討[J].測繪與空間地理信息，2012，5.

Study on Coastal Zone Ecological Assessment PPGIS System Based on Role Cooperarion

Wang Weiquan1, Lu Pan2, Cao Junkuo3, Zhang Xueping3

(1 Department of Network Management Center, Hainan Medical University, Hainan 571199, China; 2 School of Computer Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006,China; 3 School of Information Science Technology, Hainan Normal University, Hainan 571100, China)

This paper first introduce the current ecological situation around the coastal zone area and the background of the project named the Coastal Zone Ecological Assessment PPGIS System clearly. Then it also introduces the technology of PPGIS in detail, and analyzes the model of role cooperation comprehensively. After that, the model of ecological assessment system based on role cooperation is proposed, and it makes a detailed description about the implement thinking about main modules of the system. In this passage, it points out key technologies on which the system relied and also explains the implement process of the system. Finally, it makes a brief summary about PPGIS system and shows the prospect in the future.

Role Cooperation; PPGIS; WebGIS; Coastal Zone; Ecological Assessment; Public Participatory

1007-757X(2016)04-0012-03

TP311

B

（2015.10.23）

海南省國際科技合作專項(KJHZ2014-25)

王偉全（1984-），男，海南醫(yī)學院，實驗師，學士，海南大學工程碩士研究生，研究方向：智能算法、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡，海口，571199；

陸 攀（1996-），男，華南理工大學，研究方向：智能算法、數(shù)據(jù)庫、手機應用開發(fā)，廣州，510006；

曹均闊（1973-），男，海南師范大學，副教授，博士，研究方向：智能算法、數(shù)據(jù)庫、嵌入式開發(fā)、手機應用開發(fā)，571100；

張學平（1963-），男，海南師范大學，副教授，研究方向：智能算法、數(shù)據(jù)庫，海口，571100；