基于GIS技术的江苏省海洋渔业生产安全环境保障服务系统建设

左健忠+彭模+万磊+赵爱博+刘明

【摘 要】根据江苏省海洋渔业安全生产工作实际，依托GIS平台，综合利用海洋预警报技术、渔船动态定位技术、计算机网络技术和数据库技术，建设江苏省海洋渔业生产安全环境保障服务系统，为各级渔业安全生产相关的政府部门提供辅助决策，同时对从事海水养殖、交通运输和海洋捕捞等活动的人员及设备提供海洋环境预报和极端灾害天气下的预警服务，从而有效减轻海洋渔业生产过程中的经济损失和人员伤亡，促进我国的海洋渔业生产健康发展。

【关键词】GIS；海洋渔业；生产安全；环境保障服务系统

【Abstract】In order to provide decision aids for government departments of fishery production safety； issue marine environmental forecasting and disasters weather warning to personnel and equipment engaged in sea farming， navigation and marine fishing； effectively reduce the economic losses and casualties during marine fishery production； promote the healthy development of national marine fishery production； GIS， marine warning and forecasting and fishermen dynamic positioning based construction of environment safeguard service system for marine fishery production was conducted according to the situation of marine fishery production safety in Jiangsu province.

【Key words】GIS； Marine fishery； Production safety； Environment safeguards service system

0 引言

江苏省地处中国沿海中部，北靠山东，南依浙江、上海，西枕安徽，长江穿省而过，东临黄海，大陆岸线长达954km，拥有多达3.75×104km2的海域面积，相当于陆域面积的37%，面积达7.0×105hm2的广阔辐射沙脊群分布于沿海中部，同时还拥有着面积达1.54×105km2长江口、吕泗、大沙、海州湾四大著名海洋渔场。江苏海洋渔业资源优势得天独厚，物产丰腴。随着江苏沿海开发上升为国家战略，全省海洋经济步入快速发展的新时期，海洋渔业产业充分依托资源、经济和科技文化优势，大力实施结构调整，推进产业化经营，海洋渔业经济持续健康发展，已成为振兴全省海洋经济、致富沿海渔民的重要产业之一。

江苏沿海滩涂地貌分布广泛、发育密集，浅海面积大，掩护条件差，极易受到灾害性海浪、潮灾等海洋灾害的侵袭。因海洋灾害造成的涉海渔民伤亡事故屡屡发生，2003年9月26日9名紫菜养殖工人因潮水突涨撤离不及时而遇难，2007年“4·15如东海难”更是因风大浪急造成19位渔民遇难的惨剧，2010年全省海洋渔业因海难事故造成13艘船只沉损、53人遇难，人民群众生命财产安全因此蒙受了巨大损失，严重影响了全省海洋渔业经济的健康可持续发展。

因此，建设江苏省海洋渔业生产安全环境保障服务系统，实现渔船动态监管信息和海洋预警报信息平台叠加，为海洋渔业安全提供技术保障和决策支撑，对于促进全省海洋渔业经济健康可持续发展具有重要意义。

1 系统设计

1.1 总体设计

1.1.1 总体框架

以保障渔业生产安全为导向，以海洋预报服务于渔业生产为主线，以数据资源为基础，在应用支撑平台的支持下，通过渔船实时定位、海洋专题预警报、通信网络等技术[1]，建立覆盖全省海域重点渔区的海洋渔业生产安全环境保障服务系统，实现在现有海洋预报基础上拓展和深化服务，面向渔区、渔港和渔民，制作直接服务于渔业生产安全的各类海洋环境专题服务产品，实时发送至广大海上作业渔船和渔民手中，全面提升渔业生产安全的环境保障能力[2]。

1.1.2 技术路线

系统采用B/S与C/S相结合的架构方式进行建设。具体技术路线如下：

1）分布式体系结构。本系统采用基于消息中间件和Web Service的分布式体系结构来进行设计，所有的业务逻辑都封装在Web Service服务里面，主要的数据通信通过消息中间件来实现。

2）可持续可扩展体系结构。建立可持续可扩展体系结构，采用业界标准的Web Service的方式提供对外接口，其开放性、标准性和跨平台特性充分保证了本系统具有灵活而强大的可扩展性。

3）SOA架构，统一管理。本系统采用先进的SOA体系，既便于项目各子系统或功能模块的独立开发和关联整合，又为内部信息资源整合和统一管理提供了一个坚实的平台基础。

4）.NET技术体系结构。本系统建设主要是基于.NET技术思想，选择业界领先的、性能稳定的应用服务器和门户中间件产品，建立以应用服务器为中心的四层或多层的体系结构，实现系统数据逻辑、业务逻辑、应用逻辑和表现逻辑的分离，这既保证了系统扩展性，也大大增强了系统的可靠性和安全性。

1.2 建设内容

1.2.1 数据库建设

数据库建设的基本要求按照《全国海洋渔业生产安全环境保障服务系统建设技术规范》规定的数据库设计原则、数据库建设技术规范、数据库备份与恢复方案、数据转存等设计规范进行建设[3]。

本系统采用与国家海洋环境预报中心相同的数据库结构，建设系统所需要的综合数据库，包括预警报产品信息、渔船信息、基础地理信息等内容，与国家海洋环境预报中心、海区预报中心互为备份。数据库具体内容如下：

预警报产品信息：包括国家、海区、省级预报机构制作的各类预警报产品。

渔船信息：包括渔船的编号、船籍等基本信息和渔船的定位时间、经纬度、船向、航速等动态船位信息，资料与国家中心、海区中心进行互动共享。

基础地理信息：包括沿海岸线、岛屿、水深、渔区、渔场、禁渔线、重点渔港、避风锚地等基础数据。

1.2.2 海洋预警报产品制作与推送

基于GIS可视化技术，实现全省近海海域基于渔区网格的精细化风、浪、潮汐、风暴潮等海洋预警报产品的制作，并提供不同使用类型的模板，通过网络传输软件标准接口，推送到国家海洋环境预报中心、东海预报中心的产品数据库中，实现预警报产品数据的资源共享。

1.2.3 海洋预警报产品发布

根据全省各渔区的海面风、浪、风暴潮预警报产品和江苏省的海洋渔业生产安全管理需要，对在危险区域附近作业的渔船加以筛选，制作相关的对策建议服务信息，依托已有海洋渔船动态管理信息系统的通信渠道，将相关的预警报和对策建议服务信息发送给渔船，并统计预警报产品发送情况。

1.2.4 海洋预警报显示子系统

基于GIS、遥感、数据库、网络通讯等技术，采用与国家海洋环境预报中心相同的集成显示界面，将渔船动态船位、海洋预警报产品和台风信息叠加显示在电子海图上，实现渔船船位监控、预警报影响分析等功能。

1.2.5 数据传输软件开发

根据现有海洋渔船动态管理信息系统和海洋预警报数据库特点，开发系统所需的数据传输软件，根据统一的格式标准和协议，将船舶资料、动态船位、船舶报警信息、预警报产品等信息按照系统所需的数据标准传输至国家海洋环境预报中心和东海预报中心，实现船舶基础信息同步、动态数据传输、动态历史数据获取、预警报产品、调取船位、短信息下发等。

1.2.6 系统运行监控

对整个海洋渔业生产安全环境保障服务系统的运行管理和软硬件运行状态进行管理，实现用户管理、网络状态监控、数据传输监控、服务器运行监控等功能。

1.2.7 系统标准规范和接口标准

以全国海洋渔业生产安全环境保障服务系统国家级别系统集成框架方案和建设标准规范为基础，基于系统叠加和数据双向传输交换需求，结合江苏省现有海洋渔船动态管理信息系统设计、数据传输方式和安全管理等的实际情况，完善形成江苏省海洋渔业生产安全环境保障服务系统建设标准规范。

1.3 关键技术应用

1.3.1 分布式的数据保障中心建设

本系统综合数据库的结构设计涉及与国家海洋环境预报数据、东海区预报数据的共享问题。因此，在数据库结构的设计上，将“标准化”与“实用性”相结合[4]，既符合标准，又满足应用。针对重点数据信息来源，在全国重点城市部署公共海洋气象保障服务数据中心。当系统在灾害性天气链路连接出现问题时，系统会自动识别问题，切换线路到最近的数据保障中心，保证了数据的来源。

1.3.2 在相同库表基础上建立对照表

为了与国家海洋环境预报中心和东海预报中心的数据库实现数据共享，根据《全国海洋渔业生产安全环境保障服务系统建设技术规范》规定数据库设计原则、数据库建设技术规范、数据库备份与恢复方案等设计规范对本系统的数据库表结构进行建设，在相同库表基础上建立对照表，以便于数据之间的共享。

1.3.3 统一标准、数据处理

针对电子海图、海洋预报产品地图数据投影、坐标系不同的问题，对全部地理信息数据制定统一的地图标准，使用WGS-84空间坐标系，地图投影选择mecator（代码900913），此标准是与当前主流的地理信息源——谷歌数据相一致，是符合绝大多数GIS平台的标准。

1.4 技术创新点

1）利用GIS技术，实现在海洋渔业生产安全保障系统中数值预报产品的修正预报。海洋数值预报产品修正预报技术是一种通过人工的方式对海洋数值预报产品进行修正的技术。人工修正技术在其他方面也有初步的应用，但是将它结合到海洋渔业生产安全保障系统应用中来还属首次。

2）多节点数据同步分发。在数据传输方面基于FTP文件传输协议，中间件以FTP服务器为基础，以源文件目录为基点，通过中间件对分析进行分布，当文件被分发到所有的节点后，才会清楚源文件，并对数据文件进行二次处理。以保证数据的完整性和可追溯性。

3）异常处理及日志机制。在整个中间件的异常处理上，都采用了try…catch…方式进行处理。在程序出现异常时，对异常进行有效的处理，日志系统会将抛出的异常信息记录到文件中以供查询，并保证程序继续执行。中间件的日志系统由日志类提供，该类提供了多个日志记录方法，同时为了使中间件在多线程情况下对日志文件的稳定访问，提供了文件锁机制，以保证一个日志文件在同一个时刻只有一个进程对其访问。

4）插件式通用框架（Plugin）。中间件基于.Net开发，以WinForm的方式进行展现。ServiceBase是整个中间件插件系统的基础，其中包括了插件注册、插件管理、插件的启动、停止等，插件式框架的应用提高了中间件的开发效率，增加了中间件的稳定性和可扩展性。

2 社会经济效益分析

1）有效地保障人民生命财产安全，构建和谐社会。渔船突发灾害事件往往猝不及防，甚至威胁生命；充分利用海洋预警报技术、渔船动态定位技术等技术，为渔船突发灾害事件提供海上搜救环境保障和指挥辅助决策信息。

2）保障海洋渔业生产安全，促进海洋经济可持续发展。沿海地区是我省经济发展的重要区域，通过本系统的执行，将进一步保障海洋渔业的安全生产，减少沿海经济损失，促进沿海经济的可持续发展。

3 结语

本系统依据《全国海洋渔业生产安全保障服务系统集成框架方案和建设标准规范》，兼顾本省海洋渔船动态管理信息系统结构特征及运行情况，完善形成系统集成框架方案及建设标准规范。建设预警报产品制作与发布和海洋预警报产品集成显示两个功能子系统，叠加形成“渔业生产安全环境保障服务系统”软件平台；开发中间件（数据传输软件），实现全省渔船基本信息、动态船位信息、海洋预警报产品等数据的双向传输；在省预报部门开展系统运行所需软硬件和网络通信平台建设工作，满足两方部署、互联互通、同步运转需求，顺利完成省海洋渔业生产安全环境保障专题服务系统建设，为海洋渔船动态管理信息系统提供海洋预警报信息，充分保证渔船和渔民的人身财产安全。对于短期而言，为保障渔民安全起了重要作用；对于长期发展而言，能够带动海洋渔业周边相关产业的发展。因此，建设好海洋渔业生产安全环境保障服务系统，为渔业生产安全管理提供有力的技术支撑，不仅是国家海洋局当前一段时间内重中之重的工作，也是我省自身做好工作职责，优化“海+渔”模式的重要举措。

【参考文献】

[1]夏文海.北斗卫星在浙江省渔船安全救助信息系统中的应用[J].海洋信息，2009，28（4）：5-8.

[2]陈云清.关于渔业安全生产问题的思考[J].安全与健康，2013，13（2）：32-33.

[3]魏延亮，张建辉.基于GIS的海洋渔业应急救援系统建设研究[J].测绘与空间地理信息，2013，36（2）：56-58.

[4]纪志康.渔船安全救助信息系统 保障渔业生产安全—浙江省率先全面建成海洋渔船安全救助信息系统[J].中国水产，2010，27（2）：15-17.

[责任编辑：汤静]