基于角色协同海岸带生态评估PPGIS系统研究

王伟全，陆攀，曹均阔，张学平



基于角色协同海岸带生态评估PPGIS系统研究

王伟全，陆攀，曹均阔，张学平

先介绍海岸带生态的现状和海岸带生态评估PPGIS系统的课题背景，然后对PPGIS技术进行了详细介绍，对用户协同模型进行了全面分析，提出基于角色协同生态评估PPGIS系统模型，详细描述了系统主要模块的实现思路，重点指出系统实现所依赖的关键技术并阐释了实现过程，最后对PPGIS系统进行了总结和展望。

角色协同；PPGISWebGIS；海岸带生态评估；公众参与

0 引言

海岸带是海洋与陆地之间的过渡地带，资源丰富、区位优势明显，被称作社会经济地域的“黄金地带”。但海岸带的生态系统具有明显的脆弱性[1]，自然灾害和人类活动的双重因素导致海岸带出现了许多生态问题，如：海岸带附近水域污染等。针对亟需全面准确掌握海岸带生态系统变化规律、解决当前面临的重大生态问题以及适应地方发展的需求，构建一套海岸带高精度遥感生态信息监测与评估的集成系统是非常必要的[2]。本文研究旨在基于用户协同模型，结合PPGIS等相关技术，构建一套生态评估系统模型，完成在公众参与下对生态监测系统的高精度数据进行统计、分析、评价，为海岸带生态及经济的可持续发展提供科学的基础。

1 PPGIS

随着海岸带经济的高速发展，人类活动日益频繁，使得海岸带的生态环境变化多样、变化进程加快。海岸带生态的变化除了自然因素之外，很大一部分与人类活动密不可分，因此生态评估系统离不开公众的参与[3]。PPGIS是一种以公众参与和现代地理信息技术相结合的新方法，根据海岸带生态评估系统的实际情况以及PPGIS本身的特性，迫切需要将PPGIS融入到评估系统中。

1.1 定义

PPGIS 即Public Participatory Geographic Information System（公众参与的地理信息系统），产生于20世纪末期,是地理信息、社会科学、网络技术的有机融合，是GIS技术的一个分支[4]。

1.2 特征

由PPGIS定义可知它是基于公众的，以公众为基础的，与GIS显著不同。同时，PPGIS结合了计算机领域的相关技术，如：Web技术，虚拟现实，移动定位等。正是因为这些计算机技术的有机结合，使得PPGIS具有很强的开放性和便捷性。虚拟现实技术使从未接触过相关知识的基层公众可以通过直观的三维图形和图像，无障碍地参与评估过程。

1.3 意义

PPGIS使公众能够方便地参与到与自己生活环境密切相关的一些评估工作中，不仅为相关部门重要决策时提供了数据依据，而且对提高公众的环境责任意识、建立评估过程的信任度也具有重要意义。

2 角色协同

2.1 概念

角色协同，顾名思义，就是指不同的角色通过一定的途径协作起来，相互配合共同完成一件事，其基本内涵是通过运用网络技术实现信息共享，实现服务的主客体相互协调、互相合作的模式。

2.2 引入角色协同模型的必要性

角色协同模式具备信息来源广的特点，不同社会阶层的人看待问题的观点和角度各不相同。将角色协同模型引入海岸带生态评估PPGIS系统中，是一种跨界的创新。一方面，通过社会不同角色的参与，获取不同角色对相关问题的看法与评价，广泛地采集公众生态评估信息，为职能管理部门的决策提供丰富的数据支持。另一方面，公众参与海岸带生态监测与评估，与切身利益息息相关,评估信息流中能有效地传递公众的意见,角色协同模型有助于提高公众参与生态评估的质量。

3 基于角色协同海岸带生态评估PPGIS系统设计

3.1 海岸带生态评估对象及指标

对于生态评估系统模型，确定评估对象是至关重要的。海岸带的生态环境复杂，影响因素也极其繁多。需重点评估评价的对象包括海岸带的侵蚀速度、渔业资源、水生环境、植被覆盖程度、气温、水温等多个方面。具体指标应参照国家相关部门对海岸带相关对象设定的参数区间。

3.2 海岸带生态评估工作流程设计

海岸带生态评估PPGIS系统融入角色协同模型，多角色协同参与海岸带生态评估工作，整个过程由政府相关职能部门和社会公众共同参与完成，环环相扣。

海岸带生态评估主要工作流程：政府职能部门发布生态评估对象及指标；社会公众阅读评估指标和生态现状，观察实际生态现状，结合GIS数据标注生态评估信息；政府职能部门接收公众生态评估数据信息并对数据进行规范化处理，若评估数据异常则退回，允许社会公众复核并重新提交评估。完成公众评估数据规范化处理后，采用大数据分析工具对公众评估数据进行专业的挖掘分析，提取并分析公众评估因子，形成生态分析报告，发布给社会公众；社会公众参与阅读与分析生态评估研报，积极建言献策，共同促进政策调整，保护海岸带生态环境。具体工作流程图如图1所示：

图1 海岸带生态评估工作流程图

3.3 海岸带生态评估PPGIS系统总体设计

本文研究的基于角色协同的海岸带生态评估PPGIS系统模型是将角色协同机制应用于公众参与的生态评估活动中，旨在为政府职能管理部门和社会公众共同开展海岸带生态监测与评估工作提供一个基于网络化和角色协同的信息平台。因此，系统模块设计应充分考虑各级用户的特点、评估业务流程、数据与图像呈现模式等多方面因素。

（1）系统模型

如图2所示：

图2 基于角色协同海岸带生态评估PPGIS系统总体设计

（2）系统模块设计

系统分设海岸带公众参与评估数据采集子系统和生态评估PPGIS子系统，功能整合及数据流转模型如图2所示。各系统模块概述详见表1所示：

表1 基于角色协同的海岸带生态评估PPGIS系统模块设计表

4 基于角色协同海岸带生态评估PPGIS系统实现

4.1 系统各主要模块实现详述

公众用户注册模块：注册模块面向的对象是公众，公众包括社会各阶层人士，教育背景与信息技术掌握程度不一，因此注册功能要求简单、明了和快捷。该模块设置用户名、密码、年龄、学历、职业、工作单位、联系方式和验证码等几项必要注册项，为后续PPGIS评估分析采集基础数据。

评估指标管理模块：评估指标管理分为评估对象管理和指标参数管理，评估对象和指标参数需根据海岸带保护政策和生态监测状况实时调整，各项数值对应数据库独立字段，用户表示层实现与库中数据实时联动。

调查问卷管理模块：本系统中的调查问卷不同于其他系统，结合角色权重，为不同阶层的公众生成相应的调查问卷，问卷中的问题设置难易程度、专业深度均区别对待，各调查问卷结合对应的角色权重而产生，为后续PPGIS评估分析提供重要的支撑数据。

生态数据管理模块：生态数据来自环保部门，通过系统联动采集生态监测数据，对生态数据按大类、小类模式进行严格分类管理，为后续生态评估分析提供准确的基础数据。生态数据来自系统外部，权限设置为只读，不可修改和删除。

GIS数据管理模块：GIS数据来自国土部门，通过WebGIS技术展示给参与海岸带生态评估的社会公众，提供与海岸带相关的地理图像、位置等信息，结合可见即可得的操作模式，直观便捷。生态数据来自系统外部，通过.net Remoting和ASP.NET技术呈现，仅供浏览。

PPGIS数据库管理模块：PPGIS数据库采用MSSQL 2008，该数据模块主要实现公众评估信息的可视化管理，如编辑、分析、备份与恢复等。

角色权重管理模块：本系统采用基于角色权重的方法进行协同规划，对每一个公众参与者按角色分类，对每一个角色依据其学历、职业、年龄、工作单位等因素设置权重值。权重值大，则重要度大。

4.2系统实现的关键技术与效果

WebGIS技术

WebGIS技术是Internet技术运用于GIS系统开发的产物，GIS的功能通过Web得以扩展，给更多用户提供了使用GIS的机会。生态评估系统采用B/S架构和WebGIS技术有助于提高公众参与的比例，扩大公众数据来源的广度。

实现过程与效果

实现过程使用ASP.NET技术，将Web Control封装一个新控件，Web页面利用该控件来显示地图，然后向Web服务器提交GIS服务请求；通过Web服务器将GIS服务请求提交给GIS应用服务器；GIS应用服务器使用Web Service技术，获取客户端的请求，Web服务器获取到GIS应用服务器返回的图片，作为一个Web页面返回给公众用户，如图3所示：

图3 WebGIS实现过程图

在图3中的GIS应用服务器上，通过.net远程处理，客户端应用程序可使用同一台计算机上的其他进程中的对象，可以从Web 应用程序、控制台应用程序、Windows 服务进行通信。设计一个MapRender接口如图4所示：

客户端通过Remoting远程调用，使用Server端的服务。

MapService类实现了MapRender接口，提供Map服务，返回生成的Map的文件名。通过bridge模式，调用 _mapEngine 来完成具体的操作。

最终实现效果如图5所示：

图5 WebGIS实现效果

6 总结

PPGIS在海岸带生态监测与评估系统中具有重要意义，体现了以人为本的核心，提倡公众参与到评估工作中来，不仅可以提高相关部门对生态环境现状的整体掌握程度，还能提高公众的责任意识，关注自己所处环境的生态变化。PPGIS在我国的发展还不是很成熟，其理论和技术体系还有待进一步发展[5]，系统试运行期间，社会公众的参与积极性高，系统响应效率能达到预期。从长远的眼光来看，将PPGIS应用于诸如生态环境监测与评估、城市规划等相关领域，可以提高制定的透明性和公众的责任意识，具有深远的意义。

参考文献：

[1] 周伟，李志中，宋宏儒. 海南岛海岸带生态环境遥感监测分析[C]. 2006遥感科技论坛暨中国遥感应用协会2006年年会论文集，2006，08：400-404.

[2] 王伟全，陆攀，曹均阔，张学平. 基于ArcGISEngine的海岸带高精度遥感生态监测信息系统研究[J].电子技术与软件工程，2015，08：45-46.

[3] 袁存忠，余丽钰. PPGIS在地理信息变化监测中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2013，11.

[4] 柳林，李万武，卢秀山，张祖陆，张辉. 应用于PPGIS的一种图形参与技术[J].测绘科学技术学报，2007，2.

[5] 张侃.PPGIS实现的难点探讨[J].测绘与空间地理信息，2012，5.

Study on Coastal Zone Ecological Assessment PPGIS System Based on Role Cooperarion

Wang Weiquan1, Lu Pan2, Cao Junkuo3, Zhang Xueping3

(1 Department of Network Management Center, Hainan Medical University, Hainan 571199, China; 2 School of Computer Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006,China; 3 School of Information Science Technology, Hainan Normal University, Hainan 571100, China)

This paper first introduce the current ecological situation around the coastal zone area and the background of the project named the Coastal Zone Ecological Assessment PPGIS System clearly. Then it also introduces the technology of PPGIS in detail, and analyzes the model of role cooperation comprehensively. After that, the model of ecological assessment system based on role cooperation is proposed, and it makes a detailed description about the implement thinking about main modules of the system. In this passage, it points out key technologies on which the system relied and also explains the implement process of the system. Finally, it makes a brief summary about PPGIS system and shows the prospect in the future.

Role Cooperation; PPGIS; WebGIS; Coastal Zone; Ecological Assessment; Public Participatory

1007-757X(2016)04-0012-03

TP311

B

（2015.10.23）

海南省国际科技合作专项(KJHZ2014-25)

王伟全（1984-），男，海南医学院，实验师，学士，海南大学工程硕士研究生，研究方向：智能算法、数据库、网络，海口，571199；

陆 攀（1996-），男，华南理工大学，研究方向：智能算法、数据库、手机应用开发，广州，510006；

曹均阔（1973-），男，海南师范大学，副教授，博士，研究方向：智能算法、数据库、嵌入式开发、手机应用开发，571100；

张学平（1963-），男，海南师范大学，副教授，研究方向：智能算法、数据库，海口，571100；