基于3S技術的海域使用動態監測系統研究

摘要：隨著我國海域使用范圍和類型的不斷擴大，海域的管理也變得越來越重要，針對近年的海域爭端，國家已經出臺了不少海域管理的方案，但是海域管理的系統還有待完善。本文將3S（RS、GPS、GIS）技術相結合并運用到海域監測管理中，建立了海域使用動態監測系統，系統可以實現以下功能：了解某一區域的監測信息和使用情況；發現用途、面積與審批數據不同的區域并及時進行整治；上傳圖片和視頻信息，全面、直觀地進行監測。系統對沿海地區進行海域的管理具有很重要的意義，極大方便了管理者對海域的整治與管理。在此基礎上可進一步完善，比如自動智能錄入監測點的坐標，實現真正意義上的動態、實時監測。

關鍵詞：3S技術 動態監測 數據庫 查詢 測量

中圖分類號：U676 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0123-02

海洋監測已經進入了從空間、沿岸、水面及水下海洋環境進行立體監測的時代，“全球海洋觀測系統”（GOOS）全面闡述了這種立體監測的框架。點面結合，粗細結合，上下結合，綜合應用不同地域、不同手段、不同層次獲取的數據，解決不同層次的海洋環境問題與管理問題[1]。自2002年《中華人民共和國海域使用管理法》頒布以來，國家和地方海域管理部門為規范用海秩序、合理開發海洋資源、加快海洋經濟發展做了大量的工作。我國開始全面進行海洋功能區劃、海域使用申請審批、海域有償使用三項制度的落實，在海域管理上取得了顯著的成果，有效緩解了海域使用過程中“無序、無度、無償”狀況[2]。雖然在法律上海域使用管理工作有了依據和保障，但是海域管理的基礎信息匱乏，海域使用的現狀與動態不清等問題，難以對海域空間資源、海洋功能區和近年來填海造地等用海項目實施有效監控，海域動態評價與決策支持等高層次信息服務更無從談起[3]，因此本次研究將設計出完整的管理江蘇海域使用的動態監測系統。

構建一個這樣的海域動態監測管理系統，通過測量工具自動獲取它的實際面積，在地圖中直觀地表現出來。可以在第一時間得知有無海水用地面積超標，這樣方便了海域管理人員對海域使用的管理，避免海水使用面積超標帶來的管理不便或一些爭端。

1 系統結構設計

海域監測管理系統總體結構包括登陸界面、主操作界面和后臺管理界面，登陸成功后會進入主操作界面，可以從主操作界面中進入后臺管理界面，在每個界面中的操作都會影響到彼此的數據，所以是環環相扣的。登陸界面可實現系統登陸；主操作界面主要實現設備定位、地圖操作、分析查詢等功能；后臺管理界面可添加和管理監測數據并管理登錄用戶。

2 數據庫設計

2.1 地圖數據準備

（1）獲取海岸帶的影像并進行圖像配準，保存為RGB圖像；

（2）獲取一系列坐標數據并數字化成面要素并且對其進行編輯，添加屬性要素，包括每塊監測區域的使用人或單位，用途、監測時間、審批面積，實際監測面積，證書等相關屬性值；

（3）將兩幅圖像在ArcGIS中保存在一個ArcMap文件里；

（4）發布地圖服務：地圖制作完成后，需要發布到ArcGIS Server上才能進行二次開發。

打開ArcCatalog，選擇GIS服務器中的添加ArcGIS Server；選擇使用GIS服務，在“本地”中輸入計算機名稱，完成地圖服務器的添加；右擊剛添加的本地服務器，選擇添加服務，選擇完添加的服務名稱后，選擇地圖的路徑，選擇允許網絡訪問該地圖，完成地圖服務的添加。

2.2 數據庫準備

許多功能的實現需要從數據庫讀取數據，比如監測設備的定位，其GPS數據的獲取就是從數據庫中讀出的；而一些操作之后會將數據存入數據庫，比如添加了監測點后就會將點的信息寫入數據庫。所以數據庫的設計也十分關鍵，數據庫包括監測設備的位置信息，監測信息，登陸的用戶信息以及監測相關的圖片和視頻信息等。添加數據庫GPS_NAVIGATION，在其中添加表：GPS_data、infobinary_history、infobinary_temp、monitor_info、pic_info、sat_attr_info、user_info、video_info。對每一個表格進行設計，添加相應的字段，列舉部分表格的設計如表1所示：

3 系統界面設計和實現

3.1 登陸界面的設計與實現

登陸模塊主要是身份驗證，首先是設計框圖，框圖的整體設計要求簡潔明了大方，可以讓用戶一目了然，添加相應控件，為了使得登陸界面比較美觀，添加一些圖片并讓其動態滾動。然后進行身份驗證的代碼設計，其原理是獲取了登陸用戶名和密碼后將其與數據庫中的用戶信息相匹配，如果匹配成功則顯示登陸成功，否則就是不存在該用戶或用戶名和密碼不符合，顯示登錄失敗。

3.2 主操作界面的設計與實現

主操作界面包括地圖的加載、放大、縮小、漫游等操作，還有地圖的識別，面積計算，定位設備，手動輸入GPS測量點，查詢模塊，實現地圖與屬性的交互操作，首先設計好整體布局后，加入ESRI ArcGIS相關組件以及其他按鈕等其他控件，進行代碼設計，實現每一個模塊的功能。

3.3 后臺管理界面功能實現

后臺管理界面包括監測管理、視頻圖片管理和用戶管理，單擊每一模塊都會出現相對應的輸入界面，可以進行添加、刪除、編輯，監測管理模塊還可以根據輸入的字段進行篩選，輸入后數據會存入數據庫。也供前臺主操作界面進行條件篩選，設計好框架后添加multiview、gridview等控件，再進行代碼編輯，實現每一部分的操作。

4 結語

基于3S技術的海域使用管理系統上，是一個針對性強、完整、具體的系統。

從管理角度看，它將為海域管理人員帶來很大的方便，可以為他們提供精確的監測數據，并且可以通過條件查詢方便地找出自己需要的監測，節省了大量時間。同時，也可以在獲取GPS數據后第一時間了解到海洋使用區域面積是否超標，使用類型是否與審批的類型一致，便于管理者進行更好的管理。添加了圖片和視頻的上傳功能，在對應的監測可以附有圖片和視頻，可以有效地對監測區域進行全方位的監測并且給予管理者以管理的事實依據。讓管理者可以真正的在室內準確、全面地了解海域情況。

從編程操作角度看，將三大軟件：SQL Server2008、ArcGIS10、Visual Studio2010有效地結合在一起，利用ArcGIS的開源特征進行開發，基于asp.net，采用c#語言，其中包括對數據庫數據進行操作的部分，對地圖的讀取與操作等。ESRI提供的組件功能為網絡地理信息系統提供了極大的方便。

但是系統還存在一定待優化改善的部分，比如界面的美觀，數據的動態獲取和直接讀取，以及在智能設備上運行系統實現掌上操作等。

參考文獻

[1] 朱光文.海洋監測技術的國內外現狀及發展趨勢[J].氣象水文海洋儀器， 1997（2）：1-14.

[2] 中華人民共和國海域使用管理法[S].

2002-01-01.

[3] 國家海洋局.國家海域使用動態監視監測管理系統總體實施方案[M].國家海洋局，2006.

[4] 孟令奎，史文中，張鵬林，等.網絡地理信息系統原理與技術[M].北京：科學出版社，2005.

[5] 湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程[M].北京：科學出版社，2006.