江苏盐城国家级珍禽自然保护区地理信息系统的设计与实现

李江+罗吴亮+周浩+李青香

摘 要：针对目前江苏盐城国家级珍禽自然保护区地理数据与生物多样性数据越来越丰富，急需要进行数据库的管理需求，设计开发了江苏盐城国家级珍禽自然保护区地理信息系统。系统的运行结果表明建立地理信息系统实现了数据的可视化查询和统计；能针对保护区管理需求，加工和定制各种信息增值服务；提供对保护区管理的分布、环境承载力、生境迁移等的决策支持功能。切实为保护区的管理工作提供信息支持、咨询与深度服务。

关键词：自然保护区；地理信息系统；生物多样性；信息化；设计与实现

中图分类号：TP315 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

江苏盐城国家级珍禽自然保护区，地处江苏中部沿海，是我国最大的滩涂湿地保护区之一。保护区管理处为正处级事业单位，隶属江苏省环保厅和盐城市人民政府双重领导。主要保护丹顶鹤等珍稀野生动物及其赖以生存的滩涂湿地生态系统。

自然保护区作为生态环境保护和建设的重点，已经得到保护区主管部门的高度重视。自然保护区管理范围具有地理区域特征，管理对象具有具体的空间位置，必须在一定的行政区划范围内行使相应的管理权利[1]。随着信息技术的发展，数据量与日俱增，自然保护区管理决策人员面对各种类型的海量数据，如遥感数据、植被分布特征、基础设施等多因子的空间数据和属性数据，依靠传统的方法无法快速准确地对这些信息进行综合分析，无法做出科学合理的决策方案[2]。

地理信息系统（GIS）技术经过50年的发展，已经影响到社会的各个行业，它是社会信息化的重要组成部分，在各领域中做出了巨大的贡献。利用GIS技术可以及时快速的掌握自然保护区资源及相关因子的空间时序的变化特征，提高工作效率、节约管理成本，使自然保护区管理更加科学合理，满足自然保护区信息化管理的要求。因此，地理信息系统是自然保护区管理和决策不可缺少的平台[3]。保护区拟建立地理信息系统来管理盐城保护区生物多样性资源，进而促进保护区的管理水平，提高科研监测能力。

2 系统架构设计（System architecture design）

江苏盐城国家级珍禽自然保护区地理信息系统是由客户层、应用逻辑层和数据层构成的。

客户层：客户层提供用户服务，通过可视化的用户界面输出信息和收集数据，是用户使用应用系统的接口。在信息系统中，客户层基于ArcGIS Engine进行开发，文本、报表等业务数据通过VS.NET 2010开发提供，整个客户端软件风格遵循易操作、较简洁、风格统一的要求。

应用逻辑层：应用逻辑层是实际业务规则的执行部分，负责处理客户端发出的各种数据请求、数据分析处理等。

数据层：数据层是空间数据、专题数据、业务数据的存储仓库。数据层将使用空间数据引擎（ESRI的ArcSDE）来实现空间数据的集中管理，并使用关系型数据库SqlServer来存储数据。

系统所要流转的数据量较大，因此必须保证有足够的网络带宽。此外，硬件配置还必须包括图形输入、输出设备、数据存储及相关的辅助设备等。

3 数据建库（For building a data）

江苏盐城国家级珍禽自然保护区地理信息系统数据库的具体内容可依据功能划分为四类：生物多样性数据库、基础地理数据库、日常业务数据库、系统维护数据库。

（1）生物多样性数据库

生物多样性数据库与国家生物多样性数据库编码保持一致，在于国家生物多样性数据相关联的基础上，进行植物、大型哺乳动物、鸟类、大型底栖动物、鱼类、中小型及微型底栖、浮游生物等保护区的生物多样性数据编码与统计。

（2）基础地理数据库

基础地理数据库用于存储保护区管理中涉及的地图信息。主要数据表包括：土地利用现状图层、土地利用规划图层、行政区图层、DEM图层、道路图层、保护区功能规划图层、重点动物分布图层、不同时期影像图层、基础注记层、植被图层、自然遗迹图层等。

（3）日常业务数据库

根据日常业务进行分类，将各项业务信息进行归类存储。主要包括：保护区基本信息表、保护区植物普查/标本记录表、保护区植物样方乔木调查记录表、保护区动物调查记录表、保护区社区情况表、保护区环境监测信息表、保护区法律法规文件表、保护区文献资料表等。

（4）系统维护数据库

系统维护数据库用于存储系统管理信息，主要包括业务流程信息、用户资料信息、角色权限信息、配置信息等方面。主要数据表包括：系统流程表、系统成员表、角色分配表、参数信息表、系统日志表等。

4 系统设计与实现（System design and implementation）

江苏盐城国家级珍禽自然保护区地理信息系统根据需求划分为五大模块13个功能，功能结构图如图1所示。

4.1 地图专题数据

地图专题数据模块分为三个子模块：基础地理、动植物分布、研究与规划。每个子模块包括如下专题图：行政区划图、交通线路图、土地资源图、野生植物分布图、野生动物分布图、丹顶鹤分布图、自然遗迹图、功能区划图、发展规划图。

每个专题图中集合了常用的基本地图操作功能，如放大、缩小、全图、移动、信息工具、测距、查询、分析、计算、数据打印、导出等。系统提供快捷定位功能，右上角的区县名称可直接点击定位。

系统提供多种地图作为工作底图，有数字化的矢量图，影像图等。能对历年的土地资源地块进行查看比对、面积分析；在影像上区分出保护区各单位权属；野生动物、野生植物在地图上进行专题显示；使用时间轴表现丹顶鹤的分布情况（核心区、缓冲区、实验室）、数量情况；对丹顶鹤的适宜生存范围进行比较分析等。

4.2 生物多样性数据endprint

生物多样性数据包括三个子模块：植物资源、鸟类资源、其他动物资源。三个子模块包括如下功能：浮游植物管理、高等植物管理、鸟类管理、浮游动物管理、底栖动物管理、昆虫管理、鱼类管理、两栖动物管理、爬行动物管理、哺乳动物管理。在每个数据管理模块中，都将包括数据新增、修改、删除、上传、查询、统计功能。

4.3 保护区调查数据

保护区调查数据包括四个子模块：保护区调查模块、环境要素调查模块、动物调查模块、植物调查模块四个子模块主要对如下表单进行管理：社区调查表、大气污染监测记录、大气中颗粒物监测记录表、环境保护监测巡查记录、水环境要素调查表、两栖动物访问调查记录表、鱼类调查记录表、渔获物调查记录表等等。

系统定义了灵活的自定义表单功能，可让用户上传表单模板、创建新表单；并将数据保存至业务数据库，为统计分析提供数据基础。

4.4 法律与文献

法律与文献包括保护区法律、地理文献、环境文献、地质文献、生物生态文献。用户可通过模糊与精确查询功能搜索文件、浏览文件、下载文件、分享文件。

4.5 系统管理

系统管理包括用户管理、角色管理、数据连接管理、参数设置管理等。系统管理模块保证系统能安全和正确的运行、计算、备份，本模块提供给有管理员权限的用户使用。

5 结论（Conclusion）

基于自然保护区为管理对象的江苏盐城国家级自然保护区地理信息系统是以地理信息技术为依托，以保护区的地图专题数据、生物多样性数据、专题分析研究等为核心功能的综合性管理信息系统。系统用户面向保护区管理者、政府机构、科研机构等各类与保护区的保护、开发、利用相关联的单位与个人。该系统可以帮助实现对包括保护区用地类型、动植物分布、工业区布局、保护区规划与管理等各类信息的可视化查询和统计，并能针对保护区管理需求，加工和定制各种信息增值服务，提供对保护区管理的分布、环境承载力、生境迁移等的决策支持功能。切实为保护区的管理工作提供信息支持、咨询与深度服务[4]。

参考文献（References）

[1] 陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京：科学出版社，1999.

[2] 刘金福，洪伟.设计和建立自然保护区管理信息系统的探讨[J].资源开发与市场，1997，13（3）：114-115.

[3] 王岚，袁道凌.湖北省自然保护区信息系统的研究[J].环境科学与技术，2002，25（1）：23-24.

[4] 汪刘艳，等.自然保护区生态地理信息系统开发研究[J].测绘科学，2009，34（5）：176-177.

作者简介：

李 江（1979-），男，本科，工程师.研究领域：地理信息系统的设计与开发.endprint

生物多样性数据包括三个子模块：植物资源、鸟类资源、其他动物资源。三个子模块包括如下功能：浮游植物管理、高等植物管理、鸟类管理、浮游动物管理、底栖动物管理、昆虫管理、鱼类管理、两栖动物管理、爬行动物管理、哺乳动物管理。在每个数据管理模块中，都将包括数据新增、修改、删除、上传、查询、统计功能。

4.3 保护区调查数据

保护区调查数据包括四个子模块：保护区调查模块、环境要素调查模块、动物调查模块、植物调查模块四个子模块主要对如下表单进行管理：社区调查表、大气污染监测记录、大气中颗粒物监测记录表、环境保护监测巡查记录、水环境要素调查表、两栖动物访问调查记录表、鱼类调查记录表、渔获物调查记录表等等。

系统定义了灵活的自定义表单功能，可让用户上传表单模板、创建新表单；并将数据保存至业务数据库，为统计分析提供数据基础。

4.4 法律与文献

法律与文献包括保护区法律、地理文献、环境文献、地质文献、生物生态文献。用户可通过模糊与精确查询功能搜索文件、浏览文件、下载文件、分享文件。

4.5 系统管理

系统管理包括用户管理、角色管理、数据连接管理、参数设置管理等。系统管理模块保证系统能安全和正确的运行、计算、备份，本模块提供给有管理员权限的用户使用。

5 结论（Conclusion）

基于自然保护区为管理对象的江苏盐城国家级自然保护区地理信息系统是以地理信息技术为依托，以保护区的地图专题数据、生物多样性数据、专题分析研究等为核心功能的综合性管理信息系统。系统用户面向保护区管理者、政府机构、科研机构等各类与保护区的保护、开发、利用相关联的单位与个人。该系统可以帮助实现对包括保护区用地类型、动植物分布、工业区布局、保护区规划与管理等各类信息的可视化查询和统计，并能针对保护区管理需求，加工和定制各种信息增值服务，提供对保护区管理的分布、环境承载力、生境迁移等的决策支持功能。切实为保护区的管理工作提供信息支持、咨询与深度服务[4]。

参考文献（References）

[1] 陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京：科学出版社，1999.

[2] 刘金福，洪伟.设计和建立自然保护区管理信息系统的探讨[J].资源开发与市场，1997，13（3）：114-115.

[3] 王岚，袁道凌.湖北省自然保护区信息系统的研究[J].环境科学与技术，2002，25（1）：23-24.

[4] 汪刘艳，等.自然保护区生态地理信息系统开发研究[J].测绘科学，2009，34（5）：176-177.

作者简介：

李 江（1979-），男，本科，工程师.研究领域：地理信息系统的设计与开发.endprint

生物多样性数据包括三个子模块：植物资源、鸟类资源、其他动物资源。三个子模块包括如下功能：浮游植物管理、高等植物管理、鸟类管理、浮游动物管理、底栖动物管理、昆虫管理、鱼类管理、两栖动物管理、爬行动物管理、哺乳动物管理。在每个数据管理模块中，都将包括数据新增、修改、删除、上传、查询、统计功能。

4.3 保护区调查数据

保护区调查数据包括四个子模块：保护区调查模块、环境要素调查模块、动物调查模块、植物调查模块四个子模块主要对如下表单进行管理：社区调查表、大气污染监测记录、大气中颗粒物监测记录表、环境保护监测巡查记录、水环境要素调查表、两栖动物访问调查记录表、鱼类调查记录表、渔获物调查记录表等等。

系统定义了灵活的自定义表单功能，可让用户上传表单模板、创建新表单；并将数据保存至业务数据库，为统计分析提供数据基础。

4.4 法律与文献

法律与文献包括保护区法律、地理文献、环境文献、地质文献、生物生态文献。用户可通过模糊与精确查询功能搜索文件、浏览文件、下载文件、分享文件。

4.5 系统管理

系统管理包括用户管理、角色管理、数据连接管理、参数设置管理等。系统管理模块保证系统能安全和正确的运行、计算、备份，本模块提供给有管理员权限的用户使用。

5 结论（Conclusion）

基于自然保护区为管理对象的江苏盐城国家级自然保护区地理信息系统是以地理信息技术为依托，以保护区的地图专题数据、生物多样性数据、专题分析研究等为核心功能的综合性管理信息系统。系统用户面向保护区管理者、政府机构、科研机构等各类与保护区的保护、开发、利用相关联的单位与个人。该系统可以帮助实现对包括保护区用地类型、动植物分布、工业区布局、保护区规划与管理等各类信息的可视化查询和统计，并能针对保护区管理需求，加工和定制各种信息增值服务，提供对保护区管理的分布、环境承载力、生境迁移等的决策支持功能。切实为保护区的管理工作提供信息支持、咨询与深度服务[4]。

参考文献（References）

[1] 陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京：科学出版社，1999.

[2] 刘金福，洪伟.设计和建立自然保护区管理信息系统的探讨[J].资源开发与市场，1997，13（3）：114-115.

[3] 王岚，袁道凌.湖北省自然保护区信息系统的研究[J].环境科学与技术，2002，25（1）：23-24.

[4] 汪刘艳，等.自然保护区生态地理信息系统开发研究[J].测绘科学，2009，34（5）：176-177.

作者简介：

李 江（1979-），男，本科，工程师.研究领域：地理信息系统的设计与开发.endprint