基于arcgis的石山自然保護(hù)區(qū)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于arcgis的石山自然保護(hù)區(qū)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0承擔(dān)擴(kuò)大七大保護(hù)區(qū)環(huán)境資源開(kāi)發(fā)與管理的職責(zé)在幾個(gè)自然保護(hù)領(lǐng)域建立后，自然保護(hù)領(lǐng)域的大量信息數(shù)據(jù)得到了很好的處理，傳統(tǒng)的環(huán)境管理方法的弊端日益明顯。自然保護(hù)區(qū)管理工作需要處理和分析大量的信息數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù),地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的功能特點(diǎn)正迎合了自然保護(hù)區(qū)管理工作的現(xiàn)實(shí)需要。GIS在自然保護(hù)區(qū)的應(yīng)用可歸納為保護(hù)區(qū)自然環(huán)境、生物多樣性,以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息與數(shù)據(jù)的管理、保護(hù)區(qū)珍惜瀕危物種的保護(hù)、保護(hù)區(qū)生物多樣性空間分布特征研究、保護(hù)區(qū)生境評(píng)價(jià)、自然保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)、保護(hù)區(qū)規(guī)劃與發(fā)展等幾個(gè)方面。把GIS技術(shù)應(yīng)用于自然保護(hù)區(qū)建設(shè)中,并建立一個(gè)自然保護(hù)區(qū)管理信息系統(tǒng)對(duì)自然保護(hù)區(qū)事業(yè)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。當(dāng)前,石人山自然保護(hù)區(qū)仍處于以人工管護(hù)為主的傳統(tǒng)模式,對(duì)環(huán)境資源沒(méi)有科學(xué)的保護(hù)和管理,使得石人山自然保護(hù)區(qū)的珍稀動(dòng)植物資源得不到應(yīng)有的保護(hù),不能使該自然保護(hù)區(qū)實(shí)現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等綜合效益的協(xié)調(diào)、持續(xù)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。本文按照石人山自然保護(hù)區(qū)環(huán)境資源研究與保護(hù)的要求,針對(duì)目前石人山自然保護(hù)區(qū)在資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)和管理中存在的問(wèn)題,以及GIS與Internet結(jié)合的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì),設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出基于WebGIS的石人山自然保護(hù)區(qū)管理信息系統(tǒng)。采用基于WebGIS開(kāi)發(fā)的自然保護(hù)區(qū)信息管理系統(tǒng)可以非常方便使用Web發(fā)布相關(guān)信息,使得公眾、管理者和決策者通過(guò)Internet進(jìn)行自然保護(hù)區(qū)空間信息的瀏覽、查詢、編輯、分析、信息反饋、統(tǒng)計(jì)、制圖等操作,為維護(hù)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性、保護(hù)環(huán)境資源、創(chuàng)造社會(huì)效益提供了科學(xué)管理方法和決策支持。1webgis的概念隨著信息技術(shù)及Internet技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,GIS已經(jīng)由桌面式、集中式系統(tǒng)逐步向分布式、網(wǎng)絡(luò)化的海量信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。WebGIS便是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開(kāi)發(fā)的必然產(chǎn)物,在Web上為用戶提供信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作,從而實(shí)現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務(wù)處理等功能,使用戶能直接通過(guò)Web瀏覽器對(duì)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn),實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的檢索查詢、專題圖輸出、編輯修改等GIS功能,完成了GIS技術(shù)從C/S模式向B/S模式的轉(zhuǎn)變。WebGIS繼承了GIS的部分功能,側(cè)重于地理信息與空間處理的共享,是一個(gè)基于Web計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)地理信息處理與地理信息分布的網(wǎng)絡(luò)化軟件系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的GIS相比,WebGIS具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。1實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)源間的協(xié)同在異構(gòu)環(huán)境下使用戶能夠屏蔽軟硬件平臺(tái)的差異,實(shí)現(xiàn)用戶間的訪問(wèn)、不同應(yīng)用和數(shù)據(jù)源之間的直接通訊,以及對(duì)分布的源數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序進(jìn)行協(xié)同處理。2客戶訪問(wèn)領(lǐng)域全球范圍內(nèi)任意一個(gè)WWW節(jié)點(diǎn)的Internet用戶都可以同時(shí)訪問(wèn)WebGIS。3無(wú)縫集成的地理空間數(shù)據(jù)WebGIS很容易跟Web中的其他信息服務(wù)進(jìn)行無(wú)縫集成,透明地訪問(wèn)地理空間數(shù)據(jù)。正是由于WebGIS的這些優(yōu)勢(shì)和特征,使它很好地克服了傳統(tǒng)GIS的缺陷,已成為當(dāng)前GIS發(fā)展的一個(gè)方向。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1旅游產(chǎn)業(yè)信息化石人山自然保護(hù)區(qū)信息管理系統(tǒng)是借助GIS平臺(tái)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),主要針對(duì)自然保護(hù)區(qū)中生態(tài)景觀展示及相關(guān)信息的管理來(lái)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)將通過(guò)石人山自然保護(hù)區(qū)景觀信息的收集,綜合應(yīng)用GIS技術(shù)、Web技術(shù)、COM/DCOM技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、XML技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù),建立直觀化、形象化、準(zhǔn)確化、動(dòng)態(tài)化和決策支持的管理信息系統(tǒng),為有關(guān)管理部門提供現(xiàn)代化、無(wú)紙化的管理與規(guī)劃手段。系統(tǒng)中通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)能讓公眾在客戶端瀏覽器上瀏覽自然資源或風(fēng)景名勝的分布、歷史沿革,以及旅游指南等網(wǎng)絡(luò)信息。同時(shí),自然保護(hù)區(qū)的空間、屬性數(shù)據(jù)可相互可視化查詢,并能夠?qū)崿F(xiàn)交通路線的查詢及環(huán)境健康分析、物品資源展示、旅游消費(fèi)分析和效益分析、歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等功能。本系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是利用GIS各種強(qiáng)大的空間分析功能對(duì)大量的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并量化,將得到的結(jié)果以圖形、表格等方式直觀地表達(dá)出來(lái)。2.2web服務(wù)器模塊根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo),系統(tǒng)采用C/S和B/S混合的體系結(jié)構(gòu)?；跒g覽器的管理模塊(B/S模式)以圖文方式提供用戶必要的查詢和瀏覽信息的界面,對(duì)于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的用戶提供必要的信息編輯功能。在這個(gè)模塊中集中了日常管理工作中使用比較頻繁的功能?；贕IS平臺(tái)的管理模塊(C/S模式)實(shí)現(xiàn)高級(jí)的信息管理、高級(jí)的空間信息分析,以及空間數(shù)據(jù)編輯等功能。本系統(tǒng)中的基于C/S的應(yīng)用系統(tǒng)和基于B/S結(jié)構(gòu)的瀏覽器端都可以調(diào)用Web服務(wù)器完成系統(tǒng)所需查詢和分析功能,實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)的共享。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)面向公眾和管理部門功能分開(kāi)的要求,其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也不同:面向公眾的部分,用戶連接到Internet就可以訪問(wèn)系統(tǒng),屬于B/S模式;面向管理部門部分,工作站與服務(wù)器基于TCP/IP的以太網(wǎng),屬于C/S模式。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。2.3保護(hù)區(qū)在線旅游商品數(shù)據(jù)庫(kù)按照系統(tǒng)運(yùn)行模式上劃分,分為基于B/S結(jié)構(gòu)模塊和基于C/S結(jié)構(gòu)模塊。B/S模塊在瀏覽器上運(yùn)行,方便一般用戶的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和操作;C/S模塊需要在用戶端安裝軟件,主要適用于用戶管理,具有數(shù)據(jù)的編輯和管理權(quán)限以及一些高級(jí)分析功能。這兩部分模塊的功能各具特色,并且兩模塊具備相同的查詢?yōu)g覽功能,提供用戶多路徑調(diào)用功能,方便不同權(quán)限的用戶使用(如圖3所示)。系統(tǒng)主要的功能如下。1)地圖瀏覽主要功能包括:基本地圖操作工具(放大、縮小、漫游、鷹眼、自定義比例尺、量測(cè)、基本圖形操作等)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、符號(hào)轉(zhuǎn)換等。2)數(shù)據(jù)查詢主要功能包括:屬性查詢、空間查詢、從屬性SQL自定義查詢空間對(duì)象、坐標(biāo)定位、查詢結(jié)果空間定位、圖層選定和自定義多邊形查詢空間對(duì)象等。3)空間分析主要功能包括:疊置分析、網(wǎng)絡(luò)分析、緩沖區(qū)分析、插值分析(反距離權(quán)重法插值、克呂金法插值)、屬性的柱狀分析、密度分析等。4)數(shù)據(jù)輸出包括地圖的打印輸出和專題地圖及報(bào)表的制作與輸出。5)數(shù)據(jù)編輯用于改善繪圖精度、更新圖形內(nèi)容、豐富圖形表現(xiàn)力、實(shí)現(xiàn)圖形綜合,同時(shí)對(duì)各種圖形文件或整個(gè)系統(tǒng)的儲(chǔ)存、更新、備份,管理著圖層和窗口的操作。6)物產(chǎn)資源展示通過(guò)一系列文字、圖片、圖表等形式對(duì)保護(hù)區(qū)進(jìn)行介紹和宣傳,主要包括保護(hù)區(qū)簡(jiǎn)介、保護(hù)區(qū)功能區(qū)劃圖、動(dòng)植物種類和保護(hù)區(qū)特產(chǎn)等。7)旅游路線模塊主要介紹著名的旅游景點(diǎn)及營(yíng)業(yè)時(shí)間、交通信息、住宿、飯店、購(gòu)物場(chǎng)所、休閑地區(qū)等,提供最佳旅游路線和最短路徑選擇功能。8)保護(hù)區(qū)健康評(píng)價(jià)主要功能包括:專家打分、健康評(píng)估、健康度曲線走勢(shì)、層次分析評(píng)價(jià)方法等。9)決策分析和綜合統(tǒng)計(jì)模塊決策分析為決策者提供了分析、決策過(guò)程模擬及決策效果評(píng)價(jià)的環(huán)境。綜合統(tǒng)計(jì)讓管理者對(duì)過(guò)去整個(gè)自然保護(hù)區(qū)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,包括景點(diǎn)訪問(wèn)量、物質(zhì)資源的數(shù)量、游客實(shí)際消費(fèi)情況、效益分析等。2.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)1數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)建立一個(gè)良好的數(shù)據(jù)庫(kù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和各種查詢分析工作的必備前提。石人山自然保護(hù)區(qū)管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想是:采用SQLServer2005作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),通過(guò)ArcSDE數(shù)據(jù)庫(kù)引擎對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理分析能力,將地理空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一放入到SQLServer2005中進(jìn)行管理,并利用其強(qiáng)大的管理機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效地處理,使系統(tǒng)具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理能力?？臻g數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主體數(shù)據(jù)表中,即數(shù)據(jù)集表中。由于單個(gè)圖層的所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在同一個(gè)數(shù)據(jù)表中,在真正意義上實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的無(wú)縫組織,使得空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)正相關(guān),可以簡(jiǎn)單而高效地實(shí)現(xiàn)空間查詢和屬性查詢。2出現(xiàn)了一些自然保護(hù)區(qū)資源圖層的疊加數(shù)據(jù)組織方面,系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)大部分是具有空間屬性的數(shù)據(jù),因此采用分層方式進(jìn)行組織和存儲(chǔ)。分層的原則就是將同一類數(shù)據(jù)放在同一存儲(chǔ)層上。利用層的概念來(lái)管理、貯存,分析不同時(shí)間、不同屬性的資源信息,然后把這些圖層疊加起來(lái),來(lái)實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)資源信息的可視化,以便增加自然保護(hù)區(qū)管理信息系統(tǒng)的科學(xué)性?？臻g數(shù)據(jù)的組織形式采用面向?qū)ο蟮腉eodatabase數(shù)據(jù)模型來(lái)設(shè)計(jì)和管理,對(duì)矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)和表數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一集中存儲(chǔ)管理,具體的空間數(shù)據(jù)組織形式如圖4所示。屬性數(shù)據(jù)主要包括石人山自然保護(hù)區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施、旅游資源、自然條件等方面的屬性信息。屬性特征數(shù)據(jù)用關(guān)系型數(shù)據(jù)表來(lái)存儲(chǔ),數(shù)據(jù)表格為2維表格,用Excel作為輸入模板輸入初始數(shù)據(jù),然后導(dǎo)入到SQLServer數(shù)據(jù)表中并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)于石人山自然保護(hù)區(qū)特色詳情、生態(tài)環(huán)境信息等的介紹,一律以文件的形式存放,不存儲(chǔ)在屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中。3系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用3.1c/s模式平臺(tái)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想及應(yīng)用目的,以SQLServer2005為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),以ARCSDE9.3為空間數(shù)據(jù)引擎,B/S模式的平臺(tái)以ASP.NET和ArcGISServer9.3為開(kāi)發(fā)平臺(tái),在MicrosoftVisualstudio2008集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行開(kāi)發(fā),C/S模式的平臺(tái)開(kāi)發(fā)采用VisualStudio2008和ArcGISEngine9.3作為開(kāi)發(fā)平臺(tái),運(yùn)用VisualC#高級(jí)語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,并借助第三方控件Dev進(jìn)行開(kāi)發(fā)。最終通過(guò)成果發(fā)布,將系統(tǒng)中的C/S平臺(tái)與B/S平臺(tái)有機(jī)結(jié)合起來(lái),從而便于用戶應(yīng)用。系統(tǒng)的B/S模式和C/S模式運(yùn)行界面分別如圖5、圖6所示。3.2定位查詢窗口和評(píng)價(jià)分析1)根據(jù)景點(diǎn)定位有了地圖的顯示、縮放,以及平移等功能,公眾對(duì)地理空間的認(rèn)識(shí)就比較形象,然而,僅僅有這些功能還是不夠的,如在地圖中公眾通常很難快速找到自己感興趣的地點(diǎn)、位置等,因此需要對(duì)地圖進(jìn)行快速定位。定位查詢窗口如圖7所示。2)緩沖區(qū)分析選擇需要進(jìn)行緩存分析的圖層,設(shè)置緩沖距離,選擇距離單位,設(shè)置輸出路徑,分析得出結(jié)果(如圖8所示)。3)環(huán)境健康評(píng)價(jià)環(huán)境健康評(píng)價(jià)采用特爾菲法,首先由權(quán)威專家對(duì)石人山自然保護(hù)區(qū)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行考核打分,并提交結(jié)果;然后由環(huán)境健康分析器對(duì)影響因子權(quán)重進(jìn)行分析計(jì)算;最后得出環(huán)境健康走勢(shì)圖。環(huán)境健康走勢(shì)如圖9所示。4webgis系統(tǒng)本文介紹了基于WebGIS的石人山自然保護(hù)區(qū)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)把WebGIS平臺(tái)的強(qiáng)大功能與信息管理系統(tǒng)充分結(jié)合。WebGIS在Internet中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,客戶端瀏覽器無(wú)需下載額外的GIS插件,系統(tǒng)的WebGIS平臺(tái)采用ESRI公司的ArcGISServer平臺(tái),通過(guò)ArcGIS