基于SuperMap Objects的安庆沿江湿地信息系统的设计与实现

周星星 董力榕 闫绍笑 金宝石

摘 要：安庆沿江湿地作为长江中下游现存相对完好的内陆淡水湖泊湿地，受到了国内外自然保护组织和专家学者的广泛关注。根据安庆沿江湿地生态环境的实际情况，从信息系统管理开发和软件工程的角度出发，设计了基于 GIS的湿地信息系统开发思路，并利用组件式 GIS 软件 SuperMap Objects 为开发平台，以VS.NET 2008为开发环境，具体编程实现了湿地信息系统的查询和空间分析功能。该系统基本上满足了湿地管理部门进行安庆沿江湿地资源环境的监测分析和决策需求。

关键词：湿地信息系统；SuperMap Objects；VS.NET；应用模型；设计与实现

中图分类号 X37 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）12-0115-3

The Designing and Realization of Anqing Wetlands Information System along the Yangtze River Based on SuperMap Objects

Zhou Xingxing et al.

（School of Resources and Environment Science，Anqing Normal University，Anqing 246133， China）

Abstract：As the Yangtze River downstream of the existing relatively well inland freshwater lakes wetland，Anqing wetlands along the Yangtze River have received widespread attention from the domestic and international conservation organizations as well as experts and scholars.Considering the current ecological environment of Anqing wetland，this paper designed the development idea of wetlands information system based on GIS from the perspective of development management about information system and software engineering.By taking the component GIS software SuperMap Objects as the development platform and VS.NET 2008 as the development environment，Anqing Wetlands information system with the function of information system query and spatial analysis was designed and realized，which could basically meet the needs of resource and environmental monitoring，analysis and decision-making for the wetlands management.

Key words：Wetlands information system；SuperMap Objects；VS.NET；Application model；Designing and realization

1 引言

湿地是介于森林、草地和水面的过渡地带，与森林、海洋并称全球三大生态系统，具有丰富的自然资源和重要的生态服务功能[1]。安庆沿江湿地是安徽省安庆市沿江湖泊湿地生态系统的简称，位于长江北岸，北依大别山，南临长江，由龙感湖、黄大湖、泊湖、菜子湖等湖泊組成，湿地总面积为9.87万hm2，与长江一起构成了独特的江-河-湖以及水-陆-气等多重生态系统交汇的复合型湿地。安庆沿江湿地作为长江中下游湖泊湿地重点分布区之一，具有代表性、自然性、稀有性和多样性等特点，1995年被确立为省级自然保护区，并于2005年加入“东亚-澳大利亚鸻鹬类保护网络”[2]。然而，随着社会经济的发展，安庆沿江湿地受到当地居民的过度开发，污染加剧，湿地生态系统面临的压力日益增加[3]。传统的湿地管理手段和决策方法已不能满足当前管理需要，急需利用现代信息技术提高湿地资源管理和生态环境保护水平；同时，以软件技术和空间信息处理为核心的地理信息系统（Geographic information system，GIS）技术，具有强大的空间信息管理、属性数据查询、空间信息分析等功能，为湿地信息系统开发提供了理想的平台[4]。鉴于此，通过建立安庆沿江湿地信息系统，使区域湿地监控和管理更加科学化，并为安庆湿地保护提供及时有效的决策信息。

2 系统需求与设计

2.1 系统需求分析 该系统是在充分整合与利用湿地资源环境的专题空间数据和基础地理信息之上，实现对湿地空间信息的科学组织和有效管理，使得安庆沿江湿地管理的相关部门能够方便地对其空间信息进行可视化管理，实现空间信息的查询、维护及空间分析、专题制图、信息服务等功能，并结合湿地资源环境管理业务和技术应用需求，提供全面的决策支持。因此，本系统既是一个完整的地理信息系统，也是一个针对特定专业人群的分析决策的辅助系统。

2.2 系统总体设计 根据服务对象对系统的需要信息，安庆沿江湿地系统采用C/S相结构架构，在逻辑上分为数据层、处理层和表现层[5]，其架构如图1所示。其中数据层主要是提供系统所需要的相关数据，包括湿地空间数据和属性数据两个方面；处理层是系统的核心，它根据用户的需要对数据层所提供的数据进行处理与分析，并为表现层提供处理结果；表现层主要是对管理用户请求的响应。其具体设计如图1所示。

2.3 系统功能设计 本系统结合了地理信息系统等现代先进成熟的信息技术，建立了易于采集、检索和综合管理分析的安庆沿江湿地信息系统，系统集成了查询分析、地面监测、湿地景观分析和布局操作等功能，實现了湖泊水体信息的采集、水质监测和三维分析，同时实现了湿地类型的空间查询、湿地面积变化监测、景观指数分析与模拟预测等。

2.4 数据库设计 数据库是信息系统基本且重要的组成部分，影响到信息系统的功能设计和执行效率，它是后期工作开展的前提和基础，因此数据库的设计显得尤为重要[6]。通过对安庆沿江湿地资源数据数字化与编辑处理，建立湿地资源环境综合数据库，分为空间数据和属性数据。其中，空间数据包括基础地理数据、多期遥感数据、安庆市专题地图等，属性数据包括湿地调查数据以及监测点环境指标分析数据等。系统采用SDB（SuperMap Objects Spatial Database）数据格式进行存储，SDB数据是SuperMap Objects自定义格式中唯一的文件型空间数据，这种数据采用传统的文件和数据库混合存储方式[7]。SDB的1个数据工程包括2个文件，扩展名为SDB的文件存储空间数据，采用OLE复合文档技术；扩展名为SDD的文件为属性数据库，采用Access的MDB数据库格式。由于SDB文件采用了复合文档技术，因此提供了在一个SDB工程中存储多个数据集的能力，这一点与Arc/Info Coverage、MapInfo Table文件等技术不同；同时，SDB主要是面向中、小型系统和桌面应用，目的在于提高效率，弥补纯数据库引擎在这方面的不足[8]。

2.5 应用模型 应用模型的构建和选择是系统应用成败的重要因素，虽然GIS为解决各种现实问题提供了有效的基本工具，但对于某一个专门应用问题的解决，仍然必须通过构件专门的应用模型。该湿地信息系统中主要设计了景观格局指数分析、空间插值分析、模拟预测模型、三维动态分析模型等。其中，湿地景观的动态变化模拟与预测采用马尔科夫概率转移模型[9]。

3 系统开发与功能实现

3.1 开发平台及运行环境 为满足安庆沿江湖泊湿地环境保护工作的实际需求，确保项目技术路线的可行性和科学性，并考虑周期、费用、人员等诸多因素，以SuperMap Objects（COM）为开发平台，在VS.NET环境下开发了该系统。操作系统使用Microsoft Windows 7 Professional，要求安装配置 Internet 信息服务（IIS）管理器 和 Microsoft.NET Framework V3.0 简体中文版。基于 Visual Studio 2008 平台进行开发，主要使用 ASP.NET2.0 技术和 Visual Basic 2005，数据库采用 MS SQL Server 2005。系统界面在Visual Studio 2008可视化编程软件上采用DevComponents.DotNetBar插件架构而成，仿office2007风格界面，以提高用户体验[10]。主界面如图2所示。

3.2 系统功能实现 基于SuperMap GIS设计的安庆沿江湿地信息系统，其功能除了具有基本的地图操作功能，还可以通过不同的方式实现空间与属性数据的交互查询以及各种空间分析功能。具体而言，湿地信息系统的功能主要有以下几个方面。

3.2.1 基本GIS功能模块 主要包括对地图的放大、缩小、漫游、鹰眼视图、基本测量以及地图的基本查询（图查属性、SQL查询）等功能。

3.2.2 湿地地面监测功能 湿地地面监测通过选取湿地实验区，建立地面监测站，实时获取湿地的气象、水文、污染指标、生物物种、斑块类型等数据，实现微观监测。本系统可以对实验区进行局部插值分析以模拟局部地区所有的监测数据分布情况，并对栅格图提取等值线、提取值面、制作专题图，生成报表以更加形象生动的表现栅格图。此外，系统在水文分析方面进行了扩展，根据近几年各个区域的水位、库容、湖面面积得出其相关函数。因此，只要获取某个区域的当前水位，就能模拟出当前库容、湖面面积并显示出三维淹没动态图。

3.2.3 湿地景观分析功能 湿地景观分析是基于不同时期的遥感数据，进行湿地景观统计、景观格局分析、景观变化预测等。湿地景观统计主要是以图表的形式形象生动的显示不同时期的湿地景观资源在数量和面积上的变化情况；湿地景观格局分析包括斑块、类型和景观3个不同尺度的景观指数的进一步分析；景观变化预测从数量和空间上对安庆湿地未来的变化进行预测模拟，为湿地资源在空间格局变化趋势提供一个有效的方法，从而对安庆湿地的演化趋势进行分析与评价。

3.2.4 布局操作模块 地图布局操作可以对各种专题图以及湿地资源图添加标题、图例、指向标等地图基本要素形成专题图。

4 结语

依照组件式GIS的开发模式，选用SuperMap Objects为GIS开发平台，在.NET环境下开发了安庆沿江湿地信息系统。该系统是以电子地图为标注，遥感信息为数据基础，向上级政府决策部门及管理人员提供安庆沿江湿地的资源环境基础信息服务，形成对安庆湿地资源信息化管理、监测和评估的综合体系框架与应用平台。系统具有技术上的先进性和应用上的实用性，界面友好、操作方便。在可视环境下解决了安庆沿江湿地资源环境信息有关的空间信息查询、信息发布、空间规划、信息管理等实际问题，从而更好地为湿地资源保护和开发利用服务，在保护湖泊水质、湿地物种多样性以及湿地生态环境的可持续利用中发挥重要作用。

参考文献

[1]吕宪国.湿地生态系统保护与管理[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]金宝石.安庆沿江湿地自然保护区水系分布与特征沿江[J].中国农学通报，2008，24（7）：445-449.

[3]张理华.安庆沿江湿地管理与保护区建设[J].人民长江，2009，40（19）：6-9.

[4]王晓霞，叶文晶.GIS在湿地生态系统设计和管理的应用[J].中国林业产业，2016（4）.

[5]赵单，张怀清，石军南，等.北京湿地资源管理信息系统研究[J].安徽农业科学，2010，38（13）：7131-7133.

[6]吴冀湘.浅议地理信息系统与空间数据库建设[J].信息系统工程，2015（10）：46.

[7]北京超图地理信息技术有限公司.SuperMapObjects开发教程：中级篇[M].北京：超图地理信息技术有限公司，2010.

[8]北京超图地理信息技术有限公司.SuperMap应用集锦[M].北京：北京超图地理信息技术有限公司，2006.

[9]胡奇英.马尔可夫决策过程引论[M].西安：电子科技大学出版社，2000.

[10]廖明，廖明伟.鄱阳湖生态环境动态监测服务系统[J].测绘科学，2016（12）：120-123.

（责编：张宏民）