野鸭湖湿地评价管理系统设计研究

秦 宇 穆 森 孙 宇 陈 鹏 沈 磊

(1.首都师范大学 资源环境与旅游学院 三维信息获取与应用教育部重点实验室 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室，北京 100048；2.环境保护部信息中心，北京 100029；3.北京市西城区规划管理信息中心，北京 100035；4.中科软科技股份有限公司，北京 100190)

野鸭湖湿地评价管理系统设计研究

秦 宇1,2穆 森3*孙 宇2陈 鹏2沈 磊4

(1.首都师范大学 资源环境与旅游学院 三维信息获取与应用教育部重点实验室 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室，北京 100048；2.环境保护部信息中心，北京 100029；3.北京市西城区规划管理信息中心，北京 100035；4.中科软科技股份有限公司，北京 100190)

本文以野鸭湖湿地作为主要研究对象，根据湿地空间数据和属性数据的相关特征设计湿地信息数据库，利用模糊综合评价模型对湿地的生态环境、水质环境等方面建立了评价体系，并使用Visual Basic.NET和ArcGIS Engine的开发方法，结合ADO数据访问技术，利用COM组件技术开发了湿地评价管理系统，对湿地资源进行系统的管理、分析、评价，为湿地保护和合理利用提供科学的方法和有效的决策依据。

湿地；集中式数据库；分析评价模型；湿地评价管理系统

前言

野鸭湖湿地自然保护区位于北京市延庆县西北，是北京市面积最大的湿地自然保护区，这里生态类型复杂，生物多种多样，是南北通道上重要的鸟类栖息地和越冬地[1]。因此，对野鸭湖湿地的保护和利用越来越受到重视，目前遥感、地理信息系统等空间技术的利用为湿地信息获取与管理提供了有效的方法，但在湿地的管理和研究中仍存在一些不足：湿地资源管理方式效率较低，湿地数据更新维护不便利；湿地资源管理与湿地分析评价关联性较差[2]。针对以上问题，本文的主要研究内容如下：

1.根据湿地数据多、复杂并且需要定期更新的特点，设计基于集中式数据库模式的湿地信息数据库，

并将湿地的各类数据按照标准进行分类存储，在中央数据库中记录各类数据的存储路径、名称、相关信息，系统中所用数据通过中央数据库进行操作。

2.开发湿地评价管理系统将湿地的资源管理与分析评价紧密的联系在一起，对湿地的矢量数据、遥感影像数据、信息数据进行集中管理，并利用模糊综合评价模型对湿地的生态环境、水质环境进行评价，得出评价结果，以方便对湿地监测数据进行分析评价处理，为湿地的保护和利用提供依据，提高效率[3]。

1．系统数据库设计

由于湿地数据种类多、复杂并且需要定期更新，在设计湿地评价管理系统数据库时，将湿地的各种数据按照标准进行分类存储，信息系统数据库设计采用集中式数据库的管理模式，在中央数据库中记录各类数据的存储路径、名称、相关信息，如图1-1系统中所用数据通过中央数据库进行操作[4]。

主数据库中存放了湿地评价管理系统所涉及的各个数据的数据库信息，包含湿地定义表、湿地概况表、湿地功能表、湿地分类表、用户管理表、湿地评价表、湿地资源表，对于湿地定义、湿地概况、湿地功能、湿地分类这些数据，通过相应的表将相关数据的存储路径和描述信息直接存储在主数据库中，程序运行时直接通过主数据库进行读取；对于用户管理、湿地评价、湿地资源这三类数据的数据量大、数据复杂、更新频繁，如果都放在主数据库中会使得主数据库十分庞大，并且对于数据库的管理和相关的查询操作效率很低。设计数据库时考虑到日后数据更新以及进行数据库查询操作时的便利性，分别建立用户管理数据库、湿地评价数据库、湿地资源数据库，在主数据库中建立相应的表，存储各数据库的名称和存储路径，访问时通过存储的数据库路径找到相应的数据库。

2．野鸭湖湿地评价管理系统评价模块的设计

湿地生态系统评价的目的是诊断由自然因素和人类活动引起的湿地系统的破坏或退化程度，以此发出预警，为管理者、决策者提供目标依据，更好地利用、保护和管理好湿地。因此，对湿地的现状、动态、功能水平进行全面调查和分析，既要考虑时间因素，又要涉及空间尺度，在一定的时空尺度内选取适宜性和持续性的健康指标，特别要考虑这些指标在可预见的较长时间内的变化和稳定性[5]。

本文从湿地生态环境、湿地功能、湿地水体富营养化三个方面对野鸭湖湿地构建评价体系，以反映野鸭湖湿地总体生态环境状况、湿地功能状况、湿地水质状况。评价模块结构图见图2-1。

湿地生态环境评价从湿地整体状况的角度来对野鸭湖湿地进行评价[6]，反映野鸭湖湿地的生态状况；湿地功能评价从湿地的功能层次对野鸭湖湿地进行评价，反映野鸭湖湿地的功能状况；湿地水体富营养化评价从湿地的水质状况角度对野鸭湖湿地进行评价，反映野鸭湖湿地水体的污染情况。

在确立野鸭湖湿地评价指标时，参考国内外已有的湿地评价指标体系，遵循整体性原则、代表性原则、可获取性原则、可表征和可度量原则、定性与定量原则，并针对野鸭湖湿地的特点，构建野鸭湖湿地评价指标体系。

3．野鸭湖湿地评价管理系统详细设计

3.1 系统开发技术路线

本系统采用面向对象的分析和设计方法来规划整个系统的总体框架，并根据软件工程理论中的结构化生命周期思想与快速原型开发方法来完成整个系统的设计与开发，在系统分析设计阶段，从系统整体结构出发，自上至下地逐步进行分解，先综合考虑系统的整体结构，再考虑系统的局部优化；在系统的实施阶段，则坚持自下向上逐步实施，先从单个模块编程开始，按照系统总体设计结构，逐步进行模块集成及测试，最终形成整个系统。根据湿地评价管理系统的总体设计，根据图3-1的技术路线进行湿地评价管理系统的开发。

3.2 系统的体系结构

野鸭湖湿地评价管理系统采用三层结构体系：数据层、中间层和应用层，如图3-2所示。数据层由空间数据库、属性数据库和其他数据库组成。空间数据库包括基础底图。基础底图由野鸭湖湿地的遥感影像、湿地类型等图层构成；属性数据库包括野鸭湖湿地水质指标，生态系统环境指标，相关的监测数据等；其他数据包括湿地的概念、基本功能、分类等信息。其中，空间数据以文件（.shp和.img）的形式存放，属性数据以表的形式存放于Access 2000数据库系统和.shp格式自带的.dbf格式文件中[7]。

中间层包括GIS应用逻辑组件和数据库引擎，主要负责处理应用逻辑，即从客户端接受用户请求，然后根据应用逻辑将其转化为相应的数据库请求，并通过与数据库服务器的交互，最终将处理结果反馈回客户端[8]，其中，GIS应用逻辑组件选用ESRI公司的ArcGIS Engine，并通过ADO或DAO数据库引擎实现与后台服务器的数据存取[9]。

应用层为野鸭湖湿地评价管理系统，主要通过系统提供的用户接口来实现基于GIS图层管理、基本地图操作、可视化以及湿地生态环境、湿地功能评价以及水质富营养化评价功能。

4．野鸭湖湿地评价管理系统概述

4.1 湿地基本信息模块

湿地基本信息模块的主要功能是对湿地进行介绍，目的是使用户从湿地的基本概念到湿地的资源对湿地有逐步的了解。湿地基本信息包括湿地的基本概况和野鸭湖湿地的资源概况，如图4-1。

4.2 湿地专题图管理模块

湿地专题图管理模块中收录了野鸭湖湿地的植被分布图、鸟类分布图和北京市1984年、1989年、1992年、1996年、1998年、2002年、2004年、2006年的湿地图层，并按湿地类别对历年图层进行分类，在左侧的列表中按年份对湿地图层进行分类，可以根据研究需要任意选择不同年份和不同的湿地类型，如图4-2～图4-4所示。

4.3 湿地评价模块

湿地环境评价模块包括湿地生态环境评价和湿地水体富营养化评价，生态环境评价是针对湿地的总体环境状况进行评价，以反映湿地的生态现状，以制

定湿地总体恢复方案、保护措施、开发利用方式，如图4-5所示；功能模糊评价是对湿地的功能状况进行评价，反映湿地功能的情况，如图4-6所示；水体富营养化评价是针对湿地的核心因素—水资源来进行评价，分析水体的富营养化情况以反映湿地中水质的污染程度，为湿地的污染治理、保护、合理利用提供依据，如图4-7所示。

通过野鸭湖湿地环境评价模块的湿地生态环境评价、湿地功能模糊评价和湿地水体富营养化评价可以看出野鸭湖湿地目前的状况较差，湿地生态环境处于四级（较差）水平；湿地功能隶属度1998年为0.9327，到2004年已经下降到0.6456，湿地功能退化速度很快；区域内水质恶化，富营养化严重。野鸭湖湿地评价为野鸭湖湿地的保护和治理提供了决策依据，通过持续的监测和评价可以实时掌握湿地的状况，并根据湿地评价结果制定保护和治理措施，达到更好地保护和利用湿地的目的。

4.4 湿地三维显示模块

为了使湿地的研究更为直观、具有真实感，设计

开发了野鸭湖湿地评价管理系统三维显示模块，采用ArcGIS Engine中的3D模块ArcScene进行开发[10]，数据源选取上，选用IRS-P5和ALOS相融合的影像作为影像图层，将延庆区的DEM通过裁剪、转换为TIN格式数据作为三维显示的高程基准。

5．结论

本文选取野鸭湖湿地作为重点研究区域，对野鸭湖湿地生态系统的健康状况作了初步的探讨，同时运用系统软件工程理论，运用组件式GIS开发了野鸭湖湿地评价管理系统，实现了湿地资源管理、湿地生态环境、水质富营养化相关评价等功能。

[1] 燕艳.中国湿地概述.生物学杂志，2002，19 （6）：59-60.

[2] 张志锋，宫辉力等.基于GIS-RS的野鸭湖及周边湿地资源动态变化分布研究.国土资源遥感，2004（3）：42-45.

[3] 赵春霞.基于GIS的开封市湿地动态变化及效益评价研究.河南大学硕士学位论文，2005 （12）.

[4] 邬伦 刘瑜 张晶等.地理信息系统——原理、方法和应用，北京：科学出版社，2001.

[5] 海热提.环境规划与管理.中国环境科学出版社，2007.

[6] 张晓东.基于GIS的松嫩平原湿地信息系统研究.大连理工大学硕士学位论文，2005.

[7] 陈碧宇，陈晓玲，陈慧萍.鄱阳湖流域湿地管理信息系统的开发与应用.地球科学与环境学报，2007，29（2）：205-209.

[8] 陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论.北京：科学出版社，2000.

[9] 韩鹏，徐占华.地理信息系统开发——ArcObjects方法.武汉：武汉大学出版社，2005.

[10] 贾艳鹏，胡舍荣，李凤久等.基于组件的地理信息系统开发技术.矿山测量，2003（1）.

Research on the Design of the Wetland Evaluation Management System of Widgeon Lake

Qin Yu1,2Mu Sen3*Sun Yu2Chen Peng2Shen Lei4
（1.School of Resource and Environmental Science, Capital Normal University, Key Lab of 3D Information Acquisition and Application, MOE, Key Lab of Resources, Environment and GIS of Beijing City, Beijing 100048, P.R.China；2. Information Center of Ministry of Environmental Protection, Beijing 100029, P.R.China； 3. Urban Planning Management Information Center of Beijing Xicheng District, Beijing 100035, P.R.China；4. Sinosoft Company Limited, Beijing 100190, P.R.China）

Taking Widgeon Lake as the major subject, our research designed the wetland information database based on features of wetland attribute data and spatial data, built a evaluation system of ecological and water quality environment with fuzzy comprehensive evaluation model. And then by using Visual Basic.NET and ArcGIS Engine, combining with ADO and COM component techniques, a wetland information system was ultimately developed to systematically manage, analyze and evaluate the wetland resources. So that scientifc methods and effective decisionmakings might be supplied for wetland protection and utilities.

wetland；centralized database；analysis and evaluation model；wetland evaluation system

X824

A

1674-6252（2014）02-0049-04

秦宇，硕士，北京人，1982年10月出生，现就职于环境保护部信息中心，主要从事信息安全、计算机网络、GIS与遥感应用研究.*通讯作者.