黃河三角洲高效生態經濟區科技創新基礎條件平臺建設研究

楊玉珍 于利濤

(山東黃河三角洲保護與發展研究中心，山東 東營 257091)

2009年11月，國務院正式批復《關于黃河三角洲高效生態經濟區發展規劃》，黃河三角洲從此被正式納入“國家戰略”。黃河三角洲高效生態經濟區(以下稱黃三角經濟區)陸域總面積2.65萬km2，－15m 以上海域總面積約1.6萬km2，海岸線長745km，最大陸域縱深159km，屬于典型的河口海岸帶沖積平原。該區域內包括東營、濱州兩個完整市，以及德州、淄博、濰坊和煙臺四市的部分地域，總人口996萬。按照國家政策性批復要求，全面推進黃三角經濟區科學發展，實現區域內多類發展要素的治理與整合，實現區域經濟、生態環境的適時調控與評價，建立相應的科技創新基礎條件平臺是非常必要的。

一、基礎條件平臺建設的基本涵義與流程

充分應用信息、網絡等現代科技手段，以采集地學領域及其相關學科專業信息資源為基礎，綜合集成影響區域發展的眾多科技因素，轉化為多元的海量數據予以融合與存儲，推進多類已有或在研科技項目信息數據與多類科技文獻、網絡科技數據、自然科技資源的匯聚與整合，形成開放共享的信息數據庫平臺。建立健全平臺運行服務的評價體系、管理模式與支持方式，實現建設進程內各類優質資源的銜接與互動，進而面向區域發展和戰略性新興產業的需求，完善技術創新服務體系，最終建成一個為支撐黃三角經濟區發展建設提供科技創新服務的基礎條件平臺。

二、基礎條件平臺的主要功能

(一)以貫徹科學發展觀為方向的區域性應用平臺

大地是人類的搖籃，也是人與多樣性生物群體和諧共生的家園。要樹立信息數據平臺是為改善地球環境服務的總體信念，以更好地支持其覆蓋區域的可持續發展。由于黃河三角洲“自然資源豐富而生態環境較為脆弱”，應按照這一特定區域空間的資源稟賦及其自然屬性，采取開發與保護并重的建設原則。在構成黃河三角洲自然環境的要素中，水資源問題更為重要。這里除了擁有號稱我國第二條大河的黃河之外，同時還有輻輳于渤海灣和萊州灣的漳衛新河、馬頰河、徒駭河、刁口河、支脈河、小清河、白浪河、濰河、膠萊河等系列河流，它們與黃河多條流路的擺動行水共同沉積、侵潤形成了我國東部沿海最廣闊、最年輕、最完整的濕地生態系統，其中的萊州灣及其潮間帶，是一片咸淡水交匯、宜于多樣性海洋生物繁衍、孵育的淺海濕地，加上地形、緯度、光照、水汽循環共同作用下的氣候資源，長期發揮著調節地球生態和優化人居與發展環境的重要作用。因此，當我們著力建設一個高效生態經濟區的同時，必須摒棄過去那種重發展、輕保護，重速度、輕質量的傳統思維模式，建立起一個能夠勝任于支撐現代發展理念，并能有效推進高效、生態這一兩難抉擇融合為統一科學發展目標的科技創新基礎條件平臺。該平臺的數據收集應涵蓋黃河三角洲發育演變格局，河、海、陸、氣全方位生態信息以及包括自然、經濟、社會多領域的科技成果與統計數據，形成可與國家相關平臺相連接而又獨具黃三角區域特色的數據系統。①汪小欽、王欽敏:《黃河三角洲土地利用/土地覆蓋區域分異》，《自然資源學報》2006年第2 期。

(二)以“3S”技術為核心的數字化集成平臺

黃河三角洲高效生態經濟區是一個包括兩個完整地級市、4個地級市的局部區域，計19個區、市、縣的集合群體，政區類別多樣，地域結構迥異，信息交流不暢。要實現這一宏觀區域的統籌規劃、保護與開發，最有效的途徑就是應用“3S”技術，盡快提高對區域資源環境的認知深度與分析能力。3S 技術是遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)和全球定位系統(GPS)的統稱，是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度集成的的現代信息技術。為此，基礎條件平臺應購買和收集經濟區內各類遙感影像以及我國資源衛星、環境衛星數據，結合野外GPS 定位觀測、光譜測量、土壤與植被采樣分析，對遙感數據進行解譯分析，完成經濟區域內按年份、地域的遙感分類制圖，經過多源數據融合形成強大的基礎數據支持條件。開發與構建黃河三角洲經濟區生態環境演變、海洋動力環境、黃河口水沙運移、海岸帶沉積與侵蝕、水資源配送及生態響應、水鹽運移與土壤鹽漬化預測預報、改堿工程效益評價、國土治理項目的論證與策劃等多種應用模型，形成情景模擬分析和可視化表達手段，為保障國家和區域的生態安全監測、經濟環境評價等發揮積極的作用。②左偉、周慧珍、王橋:《區域生態安全評價指標體系選取的概念框架研究》，《土壤》2003年第1 期。

(三)以強大數據庫為內容的資源共享平臺

由于近代黃河三角洲區域是一個研究河口沉積、陸地淤蝕和自然生態演進的天然大模型，近30 多年來國內乃至國際的眾多科研機構，均在該區域開展了科考研究工作，取得了豐碩成果。基礎條件平臺應整合、收集以上眾多成果所獲取的多元數據，定期開展整個高效生態經濟區的數據采集與項目調研活動，設計能夠支持海量數據集成管理的存儲模型。應用“3S”數字化集成技術、多分辨率影像無縫合成技術、空間數據與非空間數據一體化存儲技術等，建立基礎地理矢量數據庫、遙感影像及景觀信息數據庫、土地動態變遷數據庫、地質礦產與環境災害數據庫、水文氣象數據庫、生態環境演變數據庫、社會統計數據庫等，形成多類型專題數據庫和元數據庫。構建數據檢索機制與動態更新機制相結合的數據庫管理系統，為現有的標準、類型迥異且又極易散佚的數據源提供一個同種軟件下無障礙存儲與運行的操作平臺，推進數據庫的集群化管理，努力實現科研機構、決策部門及社會廣大用戶的資源共享。

(四)向更深廣領域拓展的輔助決策支持平臺

所謂深廣領域拓展，一方面是指平臺應用專業領域的拓展，即由開發基礎地理信息數據模型、主要揭示自然演進與生態響應的客觀規律，向著經濟、社會、文化發展的需求領域拓展。圍繞新興產業的技術創新、循環經濟的產業鏈接、生產要素的優化組合、工藝流程的運籌設計、大型項目的策劃創意等提供服務。針對關系經濟區發展的重大建設工程及其環境影響等專項事件，研究開發和建立多維影像演示系統，為各級決策提供服務。另一方面的拓展是指平臺覆蓋地域范圍的拓展。市場經濟的發展變化本來沒有固定的邊界，設定區域經濟的初衷就是要打破行政分割的界限，實現規劃范圍內生長要素的培育與調控，推動一體化發展。山東省列入國家戰略的“黃”、“藍”(另一列入“國家戰略”的山東半島藍色經濟區)兩個經濟區既有銜接又有重合，連帶關系緊密，所以平臺在初創階段即應將其覆蓋范圍向“藍”區延伸。就全國經濟發展的布局看，黃三角經濟區剛剛進入培植階段，其發展規模與影響在相當一個時期內難以同珠三角、長三角等大經濟區比肩。黃三角經濟區的遠景范圍必將突破省界而向西部輻射拓展。因此，平臺的創建應具備開放思維，在功能框架設計上要留有更廣闊的時空區間，從而通過構建科技資源調查的長效機制，實現文獻數據的長期積累和數據庫的集群運作，為將來國家調控大區發展布局提供輔助決策支持。

三、基礎條件平臺的結構設計

(一)平臺的基礎性能要求

基礎條件平臺是一項強力支撐研發創新服務的能力建設。從信息流的視角看，其基本性能可分為數據采集、數據組織管理與建模分析、信息共享與發布等幾個部分。①楊玉珍、劉高煥、劉慶生等:《黃河三角洲生態與資源數字化集成研究》，黃河水利出版社2004年版，第253－268頁。如圖1 所示:

圖1 黃河三角洲基礎條件平臺基本性能示意圖

(二)平臺的總體結構設計

基礎條件平臺的總體結構設計可以概括為:以系統中心數據庫為核心，數據庫管理系統施行管理、維護與數據更新功能，系統軟件和硬件為內外殼，應用人員與組織機構為多級用戶的邏輯結構范式(見圖2)。

圖2 平臺的邏輯結構示意圖

1.核心部位的數據庫。按類型分為地理矢量數據庫、專題數據庫、社會經濟統計數據庫、文檔數據庫、專題圖件及遙感影像圖片數據庫、綜合數據庫等六大部分。

①地理矢量數據庫。該數據庫主要用來存儲基礎地理空間數據庫中除遙感影像和DEM 以外的所有數據，是生態系統研究的背景數據。

②專題數據庫。該數據庫主要存儲多種類別的行業專題數據并將其分類編目，以利于專題數據的查詢、檢索和使用。

③社會經濟統計數據庫。該數據庫主要存儲統計、文字數據，適用于RDBMS 獨立管理使用，經聯接并且進行空間定位后，可與地理矢量數據庫組合使用。

④專題圖件及遙感影像、圖片數據庫。該數據庫是綜合數據庫中數據量最大，占用空間最多的子數據庫，主要存儲一些柵格類型數據，如掃描的專題圖件和照片，數碼相機拍攝的數碼照片和遙感影像。針對有位置關聯的數據還應編繪索引圖，建立詳細的索引表，以實現屬性和空間的雙向查詢。

⑤文檔數據庫。該數據庫主要存儲文檔類型的數據，如word 格式、txt 格式。該數據庫將收集黃河三角洲市、區、縣多層級的文字性介紹文檔，如自然概貌、資源狀況、氣候特點，以及研究論文文獻資料，相關研究項目等。

⑥綜合數據庫。該數據庫存儲較為零散的數據及所有數據庫的相關信息，如索引表、索引圖、臺站信息、元數據等。充分利用GIS 的空間分析和統計功能進行數據的生成和模型的構建。可采用嵌入式集成模式，選用當前最為流行的大型GIS 軟件ArcGIS，系統開發語言采用VB 與ArcObject 相結合的方式，并運用Geodatabase 數據庫管理屬性數據和空間數據，對于柵格和文本數據則采用文件方式管理。還可以在數據庫的管理界面上一目了然地看到數據庫的整體構成，使得系統界面更直觀、更友好，更符合用戶的思維習慣。

2.數據庫管理系統。

①綜合管理系統。主要是處理數據庫中的數據，如數據入庫、數據維護以及與數據庫安全相關的用戶管理等。②查詢系統。按空間查詢，如按行政區劃或任意多邊形查詢;按時間查詢，如按年份按時段等;按屬性查詢等。③信息資源共享與服務。進行廣泛的數據支持與合作，建立聯邦式、戰略伙伴式的數據庫合作群體，最大限度地為用戶提供一體化數據與信息服務。④輔助決策支持系統。綜合運用已構建的數學模型對多要素的時空變化過程進行分析，為黃三角經濟區及分項戰略的實施及政府決策提供指導和服務。

3.內外殼系統硬件、軟件配置與網絡設計。

①系統硬件配置。采用HA 結構的專用數據庫服務器、路由器、網絡交換機、網管工作站、應用服務器、硬件防火墻等。在系統平臺中，數據庫服務器處于核心地位，采用HA 體系結構并配置豪威硬盤陣列，可存儲數據10TB;以Cisco6509 交換機為核心，建立千兆的高速局域網系統，以Cisco3640 為路由器，完成數據中心對外的數據通訊;應用服務器和WWW 服務器采用兩臺DELL PowerEdge 6600 服務器，承擔海量用戶信息的處理工作;硬件防火墻使用中網防火墻系統，可實現包過濾、端口號過濾和地址轉換功能，有效隔離內部網信息的外傳，防止內部信息的外泄，從而為網絡安全及計費、審計提供強大的功能支持。另外，還需配備掃描儀、繪圖儀以及高檔微機等。

②系統軟件配置。軟件配置主要包括選定操作系統、數據庫系統軟件、GIS 軟件和圖像處理軟件四個方面。操作系統采用當前最為流行的具有良好圖形用戶界面的Windows XP 或是Windows7 系統。數據庫系統軟件采用當前國內最為廣泛應用的Oracle 數據庫。地理信息系統軟件的選擇，根據目前軟件產品的發展趨勢和潛力，采用新一代平臺產品系列——ArcGIS 系列軟件。圖像處理軟件選用專業處理遙感影像的最佳軟件ERDAS 軟件。

③系統網絡設計。包括局域網絡方案和廣域網絡方案。局域網絡方案:系統數據庫服務器和生態環境動態監測信息應用客戶系統通過網絡連接，可直接通過內部局域網實現，而且在軟件結構上也可以通過Oracle 的C/S(Client/Server)結構實現客戶端與系統數據庫服務器之間的信息傳輸。廣域網絡方案:ArcIMS 是ESRI 的第二代WebGIS 產品。用戶的空間數據和應用可通過ArcIMS 在Intranet/Internet 環境中進行發布和共享。ArcIMS 提供用戶在服務器端可選的影像方式或矢量數據流方式進行數據發布。客戶端用戶通過工業標準的通用瀏覽器即可對ArcIMS 服務站點進行訪問和交互操作。ArcIMS 支持包括Servlet、ColdFusion、ASP 等多種Web Server 端技術，同時開發有望成為未來Internet 環境中GIS 通用語言ArcXML，為空間數據跨廠商、跨平臺的廣泛交流和共享打下了堅實的基礎。

4.平臺操作層面的組織機構和應用人員。

平臺組織管理機構的人員配備要本著“少而精”的原則，擇優錄用責任心強、專業技術過硬的人才。為方便應用人員操作，及易于管理和更新，在系統機構、應用功能設計與開發方面，既要符合項目框架要求，又要考慮信息收集、處理、查詢過程中操作人員的實際境況，充分注意平臺設計風格的統一性、界面的友好性、功能的完善性、系統的可維護性和可拓展性等問題。

四、基礎條件平臺建設的措施與途徑

優化與整合已有的科研成果，夯實平臺基礎，努力實現與科研院所的聯合共建，利用在研的合作項目加快基礎平臺建設，以資源支持和信息共享，促進數據庫的不斷擴容與更新，不斷強化對社會廣大用戶和政府決策的服務功能，切實推進信息產業化和黃河三角洲經濟區科技創新平臺建設的國際化進程。