面向智慧海洋的海洋信息管理服務平臺設計與實現(xiàn)

張皓

摘? ?要：目前，我國海洋信息化管理建設正處在轉型之中，由數(shù)字化建設轉向智慧海洋建設，而智慧海洋就是從整體和全面的角度理解、分析海洋數(shù)據(jù)，從而提供給海洋管理智慧交互服務。由于海洋數(shù)據(jù)具有歸屬復雜、數(shù)據(jù)格式多樣化以及跨領域多學科交互的特點，對海洋數(shù)據(jù)收集、整理、分析就尤為復雜。為了解決上述問題，本文分析和設計了基于GIS技術的海洋信息管理服務平臺，可以實現(xiàn)“感知理解，智慧交互”的對海洋數(shù)據(jù)進行收集、分析和整理，繼而提升海洋數(shù)據(jù)信息管理的效率。

關鍵詞：智慧海洋? GIS? 信息管理? 海洋環(huán)境分析? 安全管理

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0133-0

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，目前我國海洋信息化管理建設正處在轉型當中，由數(shù)字化建設轉向智慧海洋建設，而智慧海洋就是從整體和全面的角度理解、分析海洋數(shù)據(jù)，從而提供了海洋管理智慧交互服務。由于海洋數(shù)據(jù)具有歸屬復雜、數(shù)據(jù)格式多樣化以及跨領域多學科交互的特點，對海洋數(shù)據(jù)收集、整理、分析就尤為復雜。本文通過基于物聯(lián)網(wǎng)的海洋信息管理服務平臺的設計與實現(xiàn)，使得海洋數(shù)據(jù)資源檢索能夠實現(xiàn)“感知理解，智慧交互”的目標，進而提升海洋數(shù)據(jù)資源的利用率，更深層次挖掘相關數(shù)據(jù)的價值。

1? 系統(tǒng)建設目標

海洋信息管理服務平臺的總體目標是：立足為海洋與漁業(yè)經(jīng)濟建設服務、為海洋與漁業(yè)管理服務、為政府決策服務，在“統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施;統(tǒng)一平臺、資源共享;有限目標、面向服務;統(tǒng)一管理、安全保密;著眼業(yè)務化和實際應用”，以海洋與漁業(yè)信息基礎平臺建設為核心，以海洋與漁業(yè)專題信息應用系統(tǒng)建設為主體，建成集海洋與漁業(yè)信息采集、信息傳輸交換、海洋與漁業(yè)綜合管理、執(zhí)法與監(jiān)管、行政審批、輔助決策支持與公眾信息服務一體化，全市海洋系統(tǒng)上下貫通、左右聯(lián)接、運轉協(xié)調(diào)、便捷高效的比較完整的海洋與漁業(yè)信息化體系，最大程度地發(fā)揮海洋與漁業(yè)信息資源在社會和經(jīng)濟發(fā)展中的作用，使海洋與漁業(yè)信息化水平和能力滿足我市海洋經(jīng)濟日益快速發(fā)展的需求。

2? 功能需求

基于GIS 的海洋信息管理服務平臺主要實現(xiàn)在線管理監(jiān)測信息，預警信息的分析、查詢與發(fā)布等。根據(jù)漁船安全管理以及海水環(huán)境監(jiān)測預警的實際需求，本基于 GIS 的海洋信息管理服務平臺的設計主要需要實現(xiàn)以下幾個方面的目標：

（1）作為海洋信息管理服務平臺，首先應該要具備對海洋環(huán)境各個要素的監(jiān)測、數(shù)據(jù)持久化、檢索以及動態(tài)同步等功能。

（2）需要對海洋海面、流、聲、密、鹽、高溫等動態(tài)變化的海洋要素進行繪制，以此來對海洋物理環(huán)境的未來、現(xiàn)狀和歷史進行表達和分析。

（3）對海嘯、臺風等自然災害進行監(jiān)測的功能，并能及時生成預警信息，為漁船的安全提供保障。

（4）本海洋信息管理服務平臺應該要具有比較好的可操作性，讓受眾能夠以友好的方式與系統(tǒng)進行交互。

3? 架構設計

海洋信息管理服務平臺應用系統(tǒng)則主要采用B/S 結構，并且還結合了一些輕量級的開發(fā)框架，例如：Struts2、My Batis等框架。作為數(shù)據(jù)抽象與操作層的框架，與 Hibernate框架相比，它更為輕量級，同時能減少開發(fā)人員的工作量，減少數(shù)據(jù)庫操作的風險，此外，Mbytes框架的另一個優(yōu)勢特點是具有讓程序員編能寫出優(yōu)質的DML語句。該框架的主要概念就是將系統(tǒng)結構分成：數(shù)據(jù)服務層、表示層、業(yè)務邏輯層三個部分。讓Mbytes框架只負責數(shù)據(jù)服務層，不僅可以提高系統(tǒng)的運行效率，而且還可以將SQL語句與代碼分開，減少了混亂，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)結構的三層結構如圖 1 所示。

表示層獲取用戶輸入和后端數(shù)據(jù)展示分別采用的是Struts2 框架和 JSP 頁面。業(yè)務邏輯層和表示層之間的相連通過 Struts2 標簽中的 Action 類來實現(xiàn)。而數(shù)據(jù)層則是采用 Mbyatis 框架來實現(xiàn)的，該框架可以實現(xiàn)采用結構化的XML 文件與之匹配，還可以起到 SQL 映射的作用，這樣可以加快系統(tǒng)開發(fā)的效率和提高系統(tǒng)的質量。應用業(yè)務層的內(nèi)容功能包括：GIS處理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、海洋環(huán)境分析、漁船安全管理等功能。

4? 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)開發(fā)運行環(huán)境

本文選用My Eclipse作為海洋信息管理服務平臺的開發(fā)平臺，My Eclipse的功能非常強大，對各種腳本具有很好的兼容性，同時也是專注于J2EE方面的IDE開發(fā)工具，My Eclipse所具有的這些特性使其成為了現(xiàn)在應用最為普及的軟件開發(fā)平臺。本文主要結合Arc GIS Engine對J2EE 技術框架 環(huán)境下ArcGIS Engine的開發(fā)技術進行研究。

4.2 GIS處理模塊實現(xiàn)

（1）地圖顯示：地圖顯示功能子模塊主要包括前端和后端兩個部分，其中后端功能主要是實現(xiàn)根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫中的地圖數(shù)據(jù)對地圖進行切塊，形成一個個地圖切塊;前端部分則主要實現(xiàn)將后端返回的多個地圖切塊組合起來形成完整的地圖。（2）地圖平移：地圖平移子功能模塊主要實現(xiàn)對地圖的上下、左右等方向的移動。（3）地圖縮放：地圖縮放功能子模塊主要實現(xiàn)對地圖的縮放功能，對地圖的碩放也主要包括四種方式，分別為鼠標滾輪前后滾動縮放、點擊縮放工具條縮放、點擊滑動縮放條相應位置進行縮放以及拉動滑動縮放條縮放。（4）地圖測量標注：地圖測量標注子模塊主要實現(xiàn)在地圖上標注一個點的功能，地圖測量標注功能子模塊的輸出界面如圖2所示。

4.3 系統(tǒng)管理模塊實現(xiàn)

用戶管理功能模塊主要實現(xiàn)管理員對用戶信息的添加、刪除、查詢、修改等功能。用戶信息的查詢功能實現(xiàn)主要是管理員在用戶信息輸入搜索框內(nèi)輸入條件信息，按照的輸入條件對用戶信息進行查詢。用戶信息的刪除功能可以實現(xiàn)對單個用戶的刪除，也可以實現(xiàn)同時刪除多個用戶。

4.4 數(shù)據(jù)管理模塊實現(xiàn)

數(shù)據(jù)管理模塊的功能主要是實現(xiàn)對水流速剖面儀數(shù)據(jù)、溫鹽深儀數(shù)據(jù)、風速風向數(shù)據(jù)以及溫濕度數(shù)據(jù)等進行管理和查詢的功能，主要通過圖表結合的方式來對這些數(shù)據(jù)進行展示，并可以通過時間點信息來對這些數(shù)據(jù)進行查詢。

4.5 海洋環(huán)境分析模塊實現(xiàn)

海洋環(huán)境統(tǒng)計分析模塊只要通過以預報數(shù)據(jù)、實況、再分析，結合剖面圖、單點曲線、等值線/面的形式，描繪出海洋海面高、流、聲、鹽、溫、密等海洋要素的動態(tài)變化，試圖對海洋物理環(huán)境的未來、歷史和現(xiàn)狀作更深入的了解。

用戶首先通過對該環(huán)境常規(guī)統(tǒng)計，進行再分析、接著是通過海洋環(huán)境實況和預報等模塊，層深和可視化表達方式、時間、要素以及設置區(qū)域等參數(shù)，然后描繪出相應的圖形。

4.6 漁船安全管理模塊實現(xiàn)

本系統(tǒng)需要根據(jù)各個水文氣象觀測站點的數(shù)據(jù)，并結合國家關于氣象災害的相關規(guī)定，站點的要素的預警值超過其預警值時，在前臺以色彩突出的形式進行顯示。系統(tǒng)管理員可以根據(jù)災害預警信息制定相應的對策，預防或降低災害的影響。預警信息發(fā)布生成界面如圖3所示。

漁船監(jiān)控與查找定位功能：實時顯示漁船定位信息，并根據(jù)預警信息，對受影響范圍內(nèi)的漁船進行查詢、篩選、顯示。

5? 結語

本系統(tǒng)主要由GIS處理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、海洋環(huán)境分析、漁船安全管理等功能模塊組成，意在建立全面、規(guī)范、合理、通用的海洋信息基礎資料數(shù)據(jù)庫及海洋信息監(jiān)測及發(fā)布的應用軟件，改善海洋信息的管理手段，縮減海洋信息管理的時間，提升管理水平。

參考文獻

[1] 劉會芳，余潔，徐凌宇，等.海洋信息云服務平臺資源管理體系架構研究[J].計算機技術與發(fā)展，2016（2）：7-11.

[2] 孫浩.智慧海洋搜索引擎的分析與設計[D].天津大學， 2014.

[3] 何世鈞.基于物聯(lián)網(wǎng)的海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].傳感器與微系統(tǒng)，2011，30（3）：13-15.