基于WebGIS的自然保護區地理信息系統基礎數據庫的設計與實現
——以靈空山自然保護區為例

于麗東

(山西省沃成生態環境研究所，山西 太原 030012)

“山西靈空山國家級自然保護區地理信息系統基礎數據庫”是基于先進的地理信息系統(GIS)技術，以保護區范圍為空間范圍界定，整合保護區基礎信息及科研成果，促進保護區信息化管理為目標而建立的關系型網絡數據庫。該數據庫的建立可以更好地補充和完善保護區的重點保護對象資源數據庫，對促進保護區區域資源科學管理奠定堅實的基礎，對保護區域生態環境研究具有重要意義[1]。

該數據庫的建設主要致力于以生動直觀的表現形式，集圖像、視頻等多媒體展現方式為一體，為保護區提供可視化的信息管理服務。通過資料收集、實地調查、遙感數據解譯、訪問調查、測繪等技術手段，獲取保護區基礎信息并建立數據庫，該數據庫包含衛星遙感影像數據、林業數字矢量基礎地理數據、森林資源數據、各類專題數據、林業社會經濟數據、林業政策法規數據、林業文獻資料數據及其他相關數據。

1 系統目標

山西靈空山國家級自然保護區地理信息系統基礎數據庫建成后，用戶通過局域網可在客戶端瀏覽器上進行空間及屬性數據的空間查詢，并能實現以下操作功能：(1)實現地圖的放大、縮小及漫游功能；(2)動態設置空間矢量圖層的分層顯示與隱藏，并將結果反映在地圖上；(3)自然保護區空間數據與屬性數據的換位查詢(根據圖層中被點擊處空間對象查詢詳細屬性信息，還可以利用屬性數據進行地圖元素的空間查詢)；(4)保護區常規野外調查數據的顯示與匯總；(5)專題地圖的發布。

2 系統總體設計

2.1 數據庫建設

為了方便維護、訪問、更新數據及管理，滿足應用服務對數據的不同請求，數據庫的數據格式設計如下：(1)基礎數據庫(衛星遙感影像數據)采用在線地圖或離線地圖；(2)空間數據庫采用Access個人地理數據庫空間要素類格式存儲；(3)屬性數據庫采用MS-SQL數據庫格式存儲，屬性數據包括森林資源數據(主要是野外調查數據)、專題數據、林業社會經濟數據、林業政策法規數據、林業文獻資料數據及其他相關數據。

2.2 整體框架

靈空山自然保護區基礎數據庫的數據包括：衛星遙感影像數據、林業數字矢量基礎地理數據、森林資源數據、專題數據、林業社會經濟數據、林業文獻資料數據和林業政策法規數據七大部分。

2.3 系統界面介紹

靈空山自然保護區地理信息系統主界面分為五個部分：中間為地圖展示區，頂部為菜單欄，左側為地圖操作工具，右側面板為模塊管理器，左下角為圖例(圖1)。

圖1 靈空山國家級自然保護區地理信息系統主界面

2.4 系統模塊功能介紹

在局域網環境下，用戶可以在瀏覽器上實現地圖的縮放和漫游功能，可以進行空間數據與屬性數據的空間查詢，可以通過菜單選擇不同的模塊，來實現不同的功能。具體模塊及功能如下：

2.4.1 基礎數據模塊(底圖影像) 在線地圖引用了國家地理信息公共服務平臺“天地圖”，包括天地圖矢量圖，地形圖，影像圖及注記。離線地圖，采用了高分2號衛星提供的2018年3月15日低于1 m的衛星影像圖。

2.4.2 保護區空間數據模塊 用于管理保護區基礎地理信息，包括基礎建設、水文地質、功能分區、土地利用現狀，植被類型等矢量圖層。

2.4.3 森林資源數據模塊 用于管理保護區森林資源數據，下設一類森林清查數據、二類森林資源清查數據、三類(專題)調查數據、林地權屬四個子模塊，以樹型結構組織(圖2)。

一類森林清查，全稱“國家森林資源連續清查”[2]。此模塊中包括了土地利用與覆蓋、森林資源及生態狀況。點擊任一個土地利用圖斑，顯示其屬性數據。

在二類森林清查中，包括了小班和林班信息。在地圖上點擊任一小班或林班，顯示其屬性數據，可以直觀了解各小班或林班的詳細情況。

在三類調查數據中，包括了保護區歷年來野外調查數據，有紅外相機監測數據、固定樣地樣線監測數據、本底資源數據，古樹調查數據。

圖2森林資源數據

2.4.4 專題數據模塊 以樹型結構組織管理保護區各類專題數據。目前共計11個模塊，分別是保護區基本情況、機構設置及人員配置、范圍界線與土地權屬、基礎設施建設、主要保護區對象變化動態、違法違規項目情況、2015年本地資源調查、固定樣地樣線、古樹調查、2014年總體規劃、一期工程建設。

2.4.5 林業社會經濟數據模塊 對保護區內的林業社會經濟數據進行建庫管理。這一模塊包括了林業、森工電統計快報，林業產業總產值，營林生產數據，林業重點工程數據表，森工生產數據，從業人員情況數據，固定資產投資數據，國有林區木材采運企業等主要統計指標數據。將這些數據都集成到該系統中，便于領導者及相關人員的可視化管理。

2.4.6 林業文獻資源，政策法規數據模塊 對保護區相關的文獻資料、政策法規數據，進行了建庫存檔管理，便于工作人員快速找到自己需要的文檔數據，避免了費時費力地盲目查找。

2.4.7 工具包模塊 該模塊包括野外調查數據的空間查詢和屬性查詢，小班信息查詢，物種查詢。工作人員根據不同的搜索條件，得到想要的檢索結果。

4 結束語

通過開發基于WebGIS的山西靈空山國家級自然保護區地理信息系統基礎數據庫，可以在以下兩個方面發揮積極的作用：一是通過該系統實現了該保護區的信息查詢、統計分析、數據共享等功能，連接在局域網的每一位用戶都可以在客戶端通過瀏覽器訪問到該系統。監管部門領導不僅可以看到保護區的一系列基礎數據(如保護區動植物名錄，及歷年來實調數據)，還可以通過地圖窗口直接形象地看到保護區內的空間地理信息(如保護區邊界、功能區劃、管護站位置、河流分布、動植物分布等)，這將為保護區生態環境的綜合決策提供更重要、更直觀的參考，這將有利于整體提升保護區管理工作。二是傳統GIS系統需要在每個客戶端配置專業GIS軟件，操作煩瑣復雜，且需要專業人員操作，而本系統是基于WebGIS技術，實現了客戶端零安裝、零維護，只需要Web瀏覽器就可以完成地理信息的查詢和使用，操作簡單，用戶不需要太多GIS專業知識，在瀏覽器中通過系統提供地址選擇工具按鈕，根據用戶自定義條件，進行查詢，實現保護區地圖上要素的空間數據和屬性數據的綜合查詢。這對于今后在保護區內部局域網上全面應用GIS技術，為環境管理和研究提供更全面的技術支持(如環境科研等)提供一定的借鑒經驗。

本文利用WebGIS在自然保護區做了一些探索。通過這個系統在保護區的部署實施，希望以此推動保護區管理信息化的進程，為GIS技術在“數字保護區”方面的應用提供新思路，也為自然保護區生物資源可持續利用、環境保護決策提供科學的管理依據[2]。本系統雖已完成初步建設，但是還有諸多不足，如進一步豐富數據庫的內容，加強系統的分析功能，在今后的運用中還須逐步完善。