基于SuperMap Objects的安慶沿江濕地信息系統的設計與實現

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存相對完好的內陸淡水湖泊濕地，受到了國內外自然保護組織和專家學者的廣泛關注。根據安慶沿江濕地生態環境的實際情況，從信息系統管理開發和軟件工程的角度出發，設計了基于 GIS的濕地信息系統開發思路，并利用組件式 GIS 軟件 SuperMap Objects 為開發平臺，以VS.NET 2008為開發環境，具體編程實現了濕地信息系統的查詢和空間分析功能。該系統基本上滿足了濕地管理部門進行安慶沿江濕地資源環境的監測分析和決策需求。

關鍵詞：濕地信息系統；SuperMap Objects；VS.NET；應用模型；設計與實現

中圖分類號 X37 文獻標識碼 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系統，具有豐富的自然資源和重要的生態服務功能[1]。安慶沿江濕地是安徽省安慶市沿江湖泊濕地生態系統的簡稱，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，與長江一起構成了獨特的江-河-湖以及水-陸-氣等多重生態系統交匯的復合型濕地。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，并于2005年加入“東亞-澳大利亞鸻鷸類保護網絡”[2]。然而，隨著社會經濟的發展，安慶沿江濕地受到當地居民的過度開發，污染加劇，濕地生態系統面臨的壓力日益增加[3]。傳統的濕地管理手段和決策方法已不能滿足當前管理需要，急需利用現代信息技術提高濕地資源管理和生態環境保護水平；同時，以軟件技術和空間信息處理為核心的地理信息系統（Geographic information system，GIS）技術，具有強大的空間信息管理、屬性數據查詢、空間信息分析等功能，為濕地信息系統開發提供了理想的平臺[4]。鑒于此，通過建立安慶沿江濕地信息系統，使區域濕地監控和管理更加科學化，并為安慶濕地保護提供及時有效的決策信息。

2 系統需求與設計

2.1 系統需求分析 該系統是在充分整合與利用濕地資源環境的專題空間數據和基礎地理信息之上，實現對濕地空間信息的科學組織和有效管理，使得安慶沿江濕地管理的相關部門能夠方便地對其空間信息進行可視化管理，實現空間信息的查詢、維護及空間分析、專題制圖、信息服務等功能，并結合濕地資源環境管理業務和技術應用需求，提供全面的決策支持。因此，本系統既是一個完整的地理信息系統，也是一個針對特定專業人群的分析決策的輔助系統。

2.2 系統總體設計 根據服務對象對系統的需要信息，安慶沿江濕地系統采用C/S相結構架構，在邏輯上分為數據層、處理層和表現層[5]，其架構如圖1所示。其中數據層主要是提供系統所需要的相關數據，包括濕地空間數據和屬性數據兩個方面；處理層是系統的核心，它根據用戶的需要對數據層所提供的數據進行處理與分析，并為表現層提供處理結果；表現層主要是對管理用戶請求的響應。其具體設計如圖1所示。

2.3 系統功能設計 本系統結合了地理信息系統等現代先進成熟的信息技術，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，系統集成了查詢分析、地面監測、濕地景觀分析和布局操作等功能，實現了湖泊水體信息的采集、水質監測和三維分析，同時實現了濕地類型的空間查詢、濕地面積變化監測、景觀指數分析與模擬預測等。

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

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

3 系統開發與功能實現

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

3.2 系統功能實現 基于SuperMap GIS設計的安慶沿江濕地信息系統，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空間與屬性數據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 濕地地面監測功能 濕地地面監測通過選取濕地實驗區，建立地面監測站，實時獲取濕地的氣象、水文、污染指標、生物物種、斑塊類型等數據，實現微觀監測。本系統可以對實驗區進行局部插值分析以模擬局部地區所有的監測數據分布情況，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柵格圖。此外，系統在水文分析方面進行了擴展，根據近幾年各個區域的水位、庫容、湖面面積得出其相關函數。因此，只要獲取某個區域的當前水位，就能模擬出當前庫容、湖面面積并顯示出三維淹沒動態圖。

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據，進行濕地景觀統計、景觀格局分析、景觀變化預測等。濕地景觀統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的進一步分析；景觀變化預測從數量和空間上對安慶濕地未來的變化進行預測模擬，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題、圖例、指向標等地圖基本要素形成專題圖。

4 結語

依照組件式GIS的開發模式，選用SuperMap Objects為GIS開發平臺，在.NET環境下開發了安慶沿江濕地信息系統。該系統是以電子地圖為標注，遙感信息為數據基礎，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境基礎信息服務，形成對安慶濕地資源信息化管理、監測和評估的綜合體系框架與應用平臺。系統具有技術上的先進性和應用上的實用性，界面友好、操作方便。在可視環境下解決了安慶沿江濕地資源環境信息有關的空間信息查詢、信息發布、空間規劃、信息管理等實際問題，從而更好地為濕地資源保護和開發利用服務，在保護湖泊水質、濕地物種多樣性以及濕地生態環境的可持續利用中發揮重要作用。

參考文獻

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[2]金寶石.安慶沿江濕地自然保護區水系分布與特征沿江[J].中國農學通報，2008，24（7）：445-449.

[3]張理華.安慶沿江濕地管理與保護區建設[J].人民長江，2009，40（19）：6-9.

[4]王曉霞，葉文晶.GIS在濕地生態系統設計和管理的應用[J].中國林業產業，2016（4）.

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[7]北京超圖地理信息技術有限公司.SuperMapObjects開發教程：中級篇[M].北京：超圖地理信息技術有限公司，2010.

[8]北京超圖地理信息技術有限公司.SuperMap應用集錦[M].北京：北京超圖地理信息技術有限公司，2006.

[9]胡奇英.馬爾可夫決策過程引論[M].西安：電子科技大學出版社，2000.

[10]廖明，廖明偉.鄱陽湖生態環境動態監測服務系統[J].測繪科學，2016（12）：120-123.

（責編：張宏民）