WebGIS在生态环境信息管理中的运用研究

杨 曦，薛 婧通信作者

（1.甘肃省生态环境信息中心，甘肃 兰州 730030；2.兰州大学，甘肃 兰州 730030）

1 WebGIS的发展分析

1.1 概述

在互联网络全球飞速发展中，Web逐渐成为高效的全球性信息发布渠道，研发计算机硬件设施也为GIS技术研究提供了全新方向。随着硬件技术和个人计算机功能的不断优化，社会公众对地理信息的重视度越来越高，WebGIS应运而生，其不仅能让用户在自己的计算机浏览器上查阅感兴趣的地理信息，还可以在系统分析后打印下载出来[1]。现如今，大部分WebGIS技术选用了CGI/Sever API方法，但因为CGI机制本身存在缺陷，每处理一个客户机请求，就要重新启动全新的服务进程，这直接限制了整体系统的运行速度。因此，不管是利用进程间DDL还是ORB对象的方案，都需要将HTTP和Web服务器看作是运行中介，科学协调客户机和服务器之间的通信。

1.2 特征

第一，广泛访问。客户能同时访问处在不同区域的服务器数据，以此方便系统的数据管理。第二，独立性。无论是客户机还是服务器，都要利用Web浏览器进行设计，所以用户可以直接访问WebGIS数据信息，并在某个服务器上协同处理和研究空间数据和动态组合，由此完成远程异构数据的共享分析。第三，降低成本。普通GIS在客户端要配备成本较高的专业软件，而用户通常只需要利用基础功能，这就导致系统资源过度浪费。而WebGIS只需要利用浏览器和部分插件就能正常运行，相比其他软件设计更加节省[2]。同时，WebGIS的客户端更加简单，实际维修成本更低。第四，简单操作。GIS系统更容易被普通受众所接受，并不需要局限于专业的技术人员，由此降低系统操作的基本要求。其中，通用型Web浏览器就是降低系统操作难度的最佳选择。

2 WebGIS在生态环境信息管理中的重要性

2.1 有助于提供动态化的基础监测信息

生态环境资源会在人类和自然因素的影响下持续发生变化，且这种变化范围广，储存数据多，因此如果没有针对不同阶段或不同空间系统整理的数据体系，那么很难全面了解生态环境资源的变化趋势。在这一情况下，合理运用信息获取技术和处理技术等对生态环境的动态变化过程进行监测，构建大型生态环境监测系统平台，提出具有标准化和开放性的信息交换机制，不仅能持续分享技术研究的成果，还可以在分级管理中构建稳定的生态环境。

2.2 有助于为宏观规划和决策分析提供依据

利用技术构建生态环境信息系统，能对生态环境工程进行动态监管和分析，提升项目工程建设水平，保障工程运行效率和质量[3]。结合系统查询分析功能，呈现可视化的空间信息资料，能在全面掌握生态环境变化趋势的基础上，尽快调整实践管理对策，提出规范的解决方案。

2.3 有助于构建具有规范化和系统化的生态环境

在构建生态环境信息系统时，要提出明确的示范推广体系和组织保障体系，从示范区域和试验点两方面入手进行建设推广，为有关部门的管理规划和决策调度提供依据，以此加快我国生态环境建设发展步伐。

3 基于WebGIS建设生态环境信息管理系统

3.1 系统需求

根据近年来对我国各地生态环境建设和决策管理的基本需求分析，系统建设要结合3S集成技术进行分析，以此保障信息资源在快速传递中得到合理运用，真正实现资源信息共享和实时档案管控[4]。实际系统设计需求分为以下几点：首先，要在集成3S技术和网络通信技术的基础上，运用空间信息加工和增值服务等关键技术，在获取平面电子地图和信息系统的基础上进行完善，并针对具体生态工程建设大规模的监测系统，实时了解生态环境工程的运行情况；其次，要将信息技术看作系统的运行后盾，建设规范化的推广体系，促使空间信息可以在生态环境建设中全面发展；最后，要为各级政府部门和行业公众提供网络空间信息服务，提升生态环境的信息化科技水平，以此为部门管理决策提供依据。

3.2 系统原则

由于生态环境信息管理系统要具备监测、建设、规划等基础功能，所以将3S集成开发技术看作主要手段，并围绕WebGIS研制具有层次性的功能结构。生态环境信息管理系统中的大部分信息都和地理有关，基于技术研制的中心任务分为三方面内容：首先是指信息高速公路，其次是指空间信息，最后是指系统集成。由此可见，基于WebGIS建设生态环境信息管理系统，不仅要解决传统MIS系统无法展现地理信息的问题，还要探讨DIS系统无法呈现业务流程的缺陷，充分整合两项开发技术，构建规范化的生态环境信息管理系统，从而在系统中直观呈现现实中的生态环境[5]。

3.3 数据源

根据现代化数字地球的发展观念，在构建生态环境信息管理系统时，要全面收集有关不同区域的生态环境信息，特别是空间信息。具体内容涉及以下几点：首先，地图数字化。利用高精度扫描仪扫描图像屏构成栅格数据文件，而后运用扫描矢量化软件处理相关文件，最终将其转变成矢量图形数据[6]。同时，利用GeoWay软件扫描修正地图，赋予属性数据，而后结合Oracle 9i空间数据库实施信息管理和共享。其次，遥感数据图像处理。运用SPOT5卫星数据建设与地理信息空间数据库相匹配的内容，直观展现土地利用覆盖和所在地区的遥感影像资料，以此为环境保护工程的动态监测提供有效依据[6]。这种数据资源分为两种处理方式，一种是指常规化，要将处理好的图像看作基础底图，而后运用调绘或目视解译的方式进行判读，最终得到不同专题的分类内容；另一种是指数字化，要利用计算机处理航空图像，在获取图像的栅格数据文件后进行精度调整，最终运用采样结果和图形功能软件进行自主分类。最后，GPS补测补绘。根据地面调查和遥感调查结果，利用GPS技术对遥感分类中需要核实或缺失的内容进行补测补绘。从本质上讲，GPS定位要运用空中交会原理，在获取卫星信号的基础信息后，准确计算卫星和接收机之间的距离，进而得到运动的时间和速度。

3.4 综合集成

第一，多源多尺度的数据综合。尺度主要用来表现事物的规模大小，而地理数据尺度是指运用地理数据表现的空间范围大小和时间长度，以及描述语义等级的高低。各种尺度的数据信息密度存在差异，通常尺度越大，信息密度越低。由于生态环境信息具有多元性和动态性，所以在以WebGIS技术为核心的生态环境信息管理系统中，要想保障多源数据更新符合精度需求，要利用高精度数据取代低精度信息。

第二，信息系统数据源的数据综合。要想保障系统信息数据可以共享应用，避免重复采集出现资源损耗，提升生态环境信息数据的更新效率，在以WebGIS技术为核心的生态环境管理工作中，要利用大比例尺信息更新小比例尺信息，其他系统信息则是数据更新的主要源头。

第三，空间数据综合。这项工作分为图像概括与属性概括两项内容，前者是指在视觉表达上科学处理派生之后的数据库，由此得到符合制图原则和可视化要求的地图；后者是指对真实客观世界进行模型化处理的过程，主要探讨地理目标的结构关系，此时并不需要研究图形显示问题[7]。

第四，以Spatial Database技术为核心的数据集成。现如今，在多尺度数据组织管理中，为了达到综合集成管理要求，在利用统一坐标将数据整合到空间数据库中，而后在有机管理下，利用空间数据库的引擎定义图层级的数据库和坐标系。

3.5 生态环境信息服务网络

在规定范围内构建生态环境的信息服务网络，规范管理长期储存的多尺度多种类信息资料，并运用网络化的方式服务于各个地区生态环境建设和管理工作。通常来讲，要利用以B/S和C/S为核心的星形网络拓扑结构进行设计，在市区和郊区、单位和单位之间，选用DDN专线或光纤等性价比更高且安全的连接线路和TCP/IP传输协议，其他场合从安全角度思考利用IPX等协议。

3.6 迭代研制

为了保障系统研发流程具有完善性，要结合迭代理念进行以下工作：第一，编码前的流程。在系统设计前，基于用户需求整理清除部分信息，很容易产生信息变形或丢失等问题。由于需求信息的失真性具有普遍性，所以要利用有效的方式加强反馈。在利用WebGIS建设生态环境信息管理系统时，如果没有提出明确的反馈机制，那么很难保障软件开发具有规范性和有效性。第二，初始设计。在正式设计前，设计人员将原始架构传递到所有研发者的手上，根据开发团队提出的想法思考，可以向着共同目标稳步前进。第三，迭代设计。将早期的原始框架看作第一次迭代之前的投入，且每一次迭代都要根据上一次迭代进行修改和重用，这样不仅能明确原始框架对后续架构设计的重要性，还可以持续优化架构设计。

3.7 功能实现

第一，严谨的网络数据安全性。空间数据库要利用多用户密码式管理模式，确保各类用户拥有不同的空间数据访问权限。同时，不同图层的空间数据库要利用多样化的空间投影系，这样不仅能有效转换各类坐标系，还可以增强空间数据储存的安全性。

第二，数据透视。除了利用DIS系统呈现可视化地理位置，还要运用图表展现非直观数据，比如说工程进展、环境指标等。这项功能要利用Sybase的Web.PB技术实现，并基于图表数据窗口嵌入到Active X Window中，最终在网页利用JavaScript技术灵活调用。

第三，充分融合MIS和GIS。GIS作为信息技术的基础组成部分，传统生态环境信息管理系统的建设存在服务器压力过大等问题，而充分融合MIS和GIS建构Oracle空间数据库，并基于图属一体化的先进思想，将所有图形信息和属性信息统一储存在数据库中。具体内容分为以下两方面：一方面是指属查图，矢量数据储存在服务器端的地理数据库中，客户端调用服务器端的ASP程序，服务器将查询到的矢量数据传递给客户端，而客户端IE将会利用控件浏览显示结果；另一方面是指图查属，ASP程序在搜索地图的过程中赋予一个action，并依据点击激发相应的action就可以调用ASP程序及其程序。

第四，上传地图数据。GeoMedia WebMap可以动态呈现源自于最新操作中的GIS数据，由于这些内容属于矢量图，所以并不需要转变成其他全新形式，或是复制相应数据库，可以直接在网络上浏览搜索空间数据信息。

第五，浏览器端的空间分析。在生态环境信息管理系统运行期间，要提供以Sever为核心的分析组件，这样能保障用户在客户端直接经过浏览器进行专业分析，比如说空间分析、地理编码、路径分析等。运用空间数据库技术对集成数据进行空间研究，要根据已经获取的查询结果再次研究生成的子查询，此时分析工具允许以空间关系或属性数据为核心进行深层研究[8]。

第六，组件式封装。相比传统意义上的组件式开发形式，基于WebGIS建构的生态环境信息管理系统要选用HTTP，换句话说要结合广域网的组件式进行WebGIS开发，其根本意义在于降低信息流量。

第七，嵌入式功能。运用嵌入式开发技术，设计远程访问的生态环境信息网络程序，可以跨区域实时了解所在地区的生态环境资源。

4 结束语

综上所述，基于网络开发技术明确生态环境信息网络管理目标，综合运用多尺度多分辨率的数据集成、空间数据库、文档数据库等技术，既可以规范管控生态环境的信息资料，又可以为各地研究提供优质的网络化服务，最终为各地决策部门和社会建设发展奠定基础保障。■