海洋生態文明建設評估系統的設計與實現

徐軍，胡毅佳，蔣江麗

（廣西壯族自治區地理國情監測院 南寧 530023）

海洋生態文明建設評估系統的設計與實現

徐軍，胡毅佳，蔣江麗

（廣西壯族自治區地理國情監測院 南寧 530023）

文章在“海洋生態文明示范區建設指標體系構建與應用示范項目”研究成果的基礎上，集成海洋生態文明建設評估指標體系，在C#語言環境下，運用ArcEngine二次開發組件，設計并開發海洋生態文明建設評估系統，實現海洋生態文明建設評估專題數據管理和評估指標數學模型封裝，并通過基礎地理信息數據平臺和共享網絡進行專題圖展示和成果發布，既能方便快捷地為決策者提供決策依據，又能為社會公眾提供信息查詢瀏覽等服務。

海洋生態文明；數據管理；管理技術

1 引言

海洋生態文明建設是我國沿海地區經濟社會可持續發展的基礎。海洋生態系統為我國國民經濟和社會發展提供重要的資源和環境保障，有力支撐沿海地區與海洋經濟的高速發展［1］。國家海洋局高度重視海洋生態文明建設，于2012年發布《關于開展“海洋生態文明示范區”建設工作的意見》，就促進沿海地區海洋生態文明建設與經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設協調發展，推動沿海地區海洋生態文明示范區建設提出明確意見和目標，引導沿海地區正確處理經濟發展與海洋生態環境保護的關系，推動沿海地區發展方式轉變和海洋生態文明建設［2］。

海洋生態文明建設評估系統是基于“海洋生態文明示范區建設指標體系構建與應用示范”項目相關研究成果開發的系統，是一個在GIS上展示和發布海洋生態文明建設相關信息的平臺。該系統是以基礎地理信息數據和衛星遙感數據為底圖，以地理信息引擎為軟件平臺，將項目其他子項的研究成果以空間數據關聯的關系存儲，在GIS平臺上展示海洋生態文明建設相關數據，并集成其他子項的研究成果獲得的海洋生態文明建設評估系統評估模型，可以實時評估某個區域或任意選擇區域的海洋生態文明建設狀況。用戶可通過直接操作或連接網絡獲取海洋生態文明建設相關數據，為沿海地區的海洋管理和海洋經濟開發提供依據［3］。

2 系統需求

目前海洋生態文明建設區動態資料不齊全，缺乏統一的海洋經濟發展、資源利用、生態保護等數據以及地理信息數據支撐，尚無結合海洋生態文明影響因子進行整合、分析與評估的系統［4］。

2.1 數據需求

基礎地理數據：包括沿海地區大中比例尺地形數據和不同分辨率和不同時段的衛星遙感影像數據，能夠展示沿海和重點應用示范區域的海岸線數據和近海地理信息數據；專題數據：包括與地理空間有關聯關系的海洋生態文明建設數據，包括經濟數據、人口數據和海洋相關數據等。

2.2 功能需求

實現基于地理信息系統的項目基本數據庫和成果數據庫管理，包括基礎地理信息、衛星遙感影像、岸線海域使用現狀、海洋保護區分布、海洋經濟發展、污染物排海、海洋災害、海洋資源（港口、漁業、旅游、礦產等）和海草床、珊瑚礁分布等數據的存儲管理，即數據導入、建立索引和統計管理等。

集成項目的各項研究成果，實現海洋生態文明建設評估的功能。通過數據庫中的相關數據和研究獲得的各種分析評估模型，建立計算機專家評估系統，從而得到海洋生態文明建設的評估結果。

通過地理信息平臺展示評估成果，即在示范區或實際建設區范圍內的基礎地理信息地圖的基礎上，模型的計算結果可直接在地圖上展示和發布，形成直觀的專題成果地圖，為海洋生態文明示范區建設提供評估依據。

2.3 系統結構

將本項目所建立的指標體系及其評估模型與基礎數據庫進行耦合，根據海洋生態文明示范區建設指標體系業務化應用的需求，開發海洋生態文明示范區評估成果展示平臺。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，根據系統用戶和運行網絡環境的不同，將海洋生態文明建設評估系統劃分為C／S端應用和B／S端應用等兩個業務系統。其中，C／S端應用系統的用戶為管理者，運行于海洋生態管理部門局域網，主要用于項目研究成果的集成管理；B／S端應用系統的用戶為社會公眾，運行于互聯網，主要用于項目研究成果的展示與信息發布。

3 系統設計

3.1 總體目標

建立一套高效的海洋生態文明建設評估系統，實現對海洋生態文明數據的管理和可視化評估。同時針對數據檢索分析的需要，開發以數據檢索和數據分析為目的的數據庫查詢系統，提供多種方式實現對數據的快速檢索和分析［5］。

3.2 總體架構

系統以S Q L Server 2008為平臺支撐，通過

ArcSD E空間數據庫引擎配合前端ArcEngine中的可視化方式以及數據存儲、處理和管理工具等，實現對海洋生態文明建設評估指標的可視化評估和數據庫管理［6］。利用C#語言環境結合ArcEngine作為開發平臺，建設以評估和數據庫管理為核心的系統平臺，綜合GIS、數據庫管理、數據統計分析、最優化方法和專家評估等各項技術與功能，給用戶提供一個公共框架和邏輯結構，實現交互式分析和信息獲取，并充分利用空間地理信息進行交互式展示，保證系統的可用性和友好性［7-8］。其總體結構如圖1所示。

圖1 系統總體結構

3.3 C／S端應用功能模塊設計

C／S端系統面向管理部門，主要用于基礎地理信息數據和海洋生態文明建設專題數據的管理和展示、各項評估指標的計算、海洋生態文明建設信息查詢和統計分析以及專題圖的制作等。根據模塊化的方法構建，由地圖展示、數據管理、指標評估、地圖輸出、信息查詢、空間數據瀏覽、權限管理七大模塊構成，不同模塊具有獨立的功能，各模塊之間通過數據流和邏輯關系進行管理。系統具體功能如下。

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

（2）數據管理模塊，對需要入庫的數據進行入庫、查看、刪除、加載等操作，數據分為地理數據和表格數據兩大類，按照年份文件夾進行數據分類，可對年份文件夾進行添加和刪除。

（3）指標評估模塊，對海洋生態文明建設數據中的各項指標按照省級單位進行可視化展示，包括柱狀圖、餅狀圖、堆棧圖、走勢圖、單值圖和分段圖，具備指標計算、指標評估和指標說明3個功能。其中，指標計算主要對海洋數據的各項指標進行計算得分，并將得分在地圖上進行展示；指標評估是評估的可視化方式；指標說明主要對指標的計算方法進行解釋。

（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，主要對當前加載的地圖進行截圖，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，是對加載的矢量數據進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據進行識別顯示，并查詢其屬性信息；按屬性查詢是根據當前圖層的屬性進行位置定位查詢。

（6）空間數據瀏覽模塊，對整個數據庫的成果進行統一的瀏覽、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、添加數據、識別、清除高亮顯示和清除注記等功能。

（7）權限管理模塊，為保證數據庫運行的安全，對本系統進行不同的權限劃分，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限，可對管理員和用戶進行添加和刪除；管理員可對用戶進行添加和刪除，但無法操作超級管理員。

3.4 B／S端應用功能模塊設計

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

4 數據庫設計

4.1 基礎地理信息數據庫

基礎地理信息數據庫主要由沿海區域的行政區劃數據、水系數據、路網數據和地名數據等組成，包含行政區名稱、行政區代碼、行政區人口數量、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 海洋生態文明建設專題數據庫

海洋經濟發展數據庫包括要素聚集能力、財富創造能力、區域輻射能力以及科技創新能力、產業結構競爭力、對外開放能力、區位條件優勢和生態環境競爭力等數據，該數據庫以海洋經濟發展指標的內容為參考，反映當地海洋經濟發展狀況（表1）。

表1 海洋經濟發展數據屬性

海洋資源利用數據庫以海洋資源利用指標的內容為指導，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模、海岸帶海岸線資源利用強度及其經濟效率等信息（表2）。

表2 海洋資源利用數據屬性

海洋生態保護數據庫描述海洋資源環境承載力和海洋生態系統健康性，根據數據變化反映當地海洋生態文明建設狀況（表3）。

表3 海洋生態保護數據屬性

海洋文化建設與管理數據庫包括海洋生態文明建設中社會生活、文化建設和公眾意識以及海洋生態環境保護、海洋資源利用、海洋經濟發展等方面的制度、規劃、法規的健全和落實情況，根據數據分析其變化趨勢和地域類群特征（表4）。

表4 海洋文化建設與管理數據屬性

海洋保障體系建設數據庫（表5）。

表5 海洋保障體系建設數據屬性

調查問卷評分數據庫（表6）。

表6 調查問卷評分數據屬性

5 關鍵技術

5.1 “3S”技術

本系統綜合利用“3S”（R S、GIS、G PS）技術，主要體現在：利用R S技術獲取海岸帶高分辨遙感影像，實現海洋生態文明建設專題要素的地理定位和空間可視化管理；利用GIS技術實現空間化的數據管理、信息查詢、統計分析和地理制圖等功能；利用G PS技術準確、快速獲取海洋地理數據的定位坐標信息，為海洋生態文明的監測和保護提供強有力的技術支撐［9］。

5.2 空間數據庫技術

用空間數據庫存儲管理空間數據，可實現空間數據的海量存儲、快速讀取和瀏覽查詢，提高空間數據的安全性。空間數據庫具有事務處理、海量影像數據管理、高效混合空間索引等技術能力，可為用戶提供現實性好、準確性高，以及完備、開放和易用的空間數據。

5.3 負載均衡技術

負載均衡技術可提供一種廉價、有效、透明的方法，以擴展網絡設備和服務器的帶寬、增加吞吐量、加強網絡數據處理能力，以及提高網絡的靈活性、可用性和并發性。

6 結語

本文依據“海洋生態文明示范區建設指標體系構建與應用示范”項目研究的海洋生態文明示范區建設指標體系，制定海洋生態文明建設專題數據庫標準，整合海洋生態文明建設專題空間數據和非空間數據，通過GIS開發系統的設計步驟和過程，在C#語言環境下，結合開發組件，實現海洋生態文明建設評估系統的開發。該系統實現對海洋生態文明示范區建設成果的管理、查詢、瀏覽、展示和發布，在有助于海洋管理部門提高海洋生態文明建設管理能力和提供決策依據的同時，也為社會公眾提供了解海洋生態文明建設的窗口［10］。

［1］ 國家海洋局.海洋公益性行業科研專項經費項目子任務實施方案［R］.2015.

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

［3］ 黃華梅，謝健，王平，等.海洋生態文明示范區的構建內涵研究：以大亞灣臨海產業園區為例［J］.海洋開發與管理，2013，30（7）：65-69.

［4］ 王紀紅.基于西安生態文明建設評價及對策研究［D］.西安：陜西師范大學，2010.

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

［6］ 王曉歡.基于C#+A E的西安市生態文明建設評價系統設計與實現［D］.西安：陜西師范大學，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數據庫開發［M］.北京：機械工業出版社，2015.

［9］ 張豐，杜震洪，劉仁義.GIS程序設計教程：基于ArcGIS Engine的C#開發實例［M］.杭州：浙江大學出版社，2012.

［10］ 牟乃夏，王海銀，李丹，等.ArcGIS Engine地理信息系統開發教程［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

海洋公益性行業科研專項“海洋生態文明示范區建設指標體系構建與應用示范”（201305023）.

徐軍，高級工程師，博士研究生，研究方向為數字城市和地理國情監測技術，電子信箱：93201471＠qq.co m