野鴨湖濕地評價管理系統設計研究

秦 宇 穆 森 孫 宇 陳 鵬 沈 磊

(1.首都師范大學 資源環境與旅游學院 三維信息獲取與應用教育部重點實驗室 資源環境與地理信息系統北京市重點實驗室，北京 100048；2.環境保護部信息中心，北京 100029；3.北京市西城區規劃管理信息中心，北京 100035；4.中科軟科技股份有限公司，北京 100190)

野鴨湖濕地評價管理系統設計研究

秦 宇1,2穆 森3*孫 宇2陳 鵬2沈 磊4

(1.首都師范大學 資源環境與旅游學院 三維信息獲取與應用教育部重點實驗室 資源環境與地理信息系統北京市重點實驗室，北京 100048；2.環境保護部信息中心，北京 100029；3.北京市西城區規劃管理信息中心，北京 100035；4.中科軟科技股份有限公司，北京 100190)

本文以野鴨湖濕地作為主要研究對象，根據濕地空間數據和屬性數據的相關特征設計濕地信息數據庫，利用模糊綜合評價模型對濕地的生態環境、水質環境等方面建立了評價體系，并使用Visual Basic.NET和ArcGIS Engine的開發方法，結合ADO數據訪問技術，利用COM組件技術開發了濕地評價管理系統，對濕地資源進行系統的管理、分析、評價，為濕地保護和合理利用提供科學的方法和有效的決策依據。

濕地；集中式數據庫；分析評價模型；濕地評價管理系統

前言

野鴨湖濕地自然保護區位于北京市延慶縣西北，是北京市面積最大的濕地自然保護區，這里生態類型復雜，生物多種多樣，是南北通道上重要的鳥類棲息地和越冬地[1]。因此，對野鴨湖濕地的保護和利用越來越受到重視，目前遙感、地理信息系統等空間技術的利用為濕地信息獲取與管理提供了有效的方法，但在濕地的管理和研究中仍存在一些不足：濕地資源管理方式效率較低，濕地數據更新維護不便利；濕地資源管理與濕地分析評價關聯性較差[2]。針對以上問題，本文的主要研究內容如下：

1.根據濕地數據多、復雜并且需要定期更新的特點，設計基于集中式數據庫模式的濕地信息數據庫，

并將濕地的各類數據按照標準進行分類存儲，在中央數據庫中記錄各類數據的存儲路徑、名稱、相關信息，系統中所用數據通過中央數據庫進行操作。

2.開發濕地評價管理系統將濕地的資源管理與分析評價緊密的聯系在一起，對濕地的矢量數據、遙感影像數據、信息數據進行集中管理，并利用模糊綜合評價模型對濕地的生態環境、水質環境進行評價，得出評價結果，以方便對濕地監測數據進行分析評價處理，為濕地的保護和利用提供依據，提高效率[3]。

1．系統數據庫設計

由于濕地數據種類多、復雜并且需要定期更新，在設計濕地評價管理系統數據庫時，將濕地的各種數據按照標準進行分類存儲，信息系統數據庫設計采用集中式數據庫的管理模式，在中央數據庫中記錄各類數據的存儲路徑、名稱、相關信息，如圖1-1系統中所用數據通過中央數據庫進行操作[4]。

主數據庫中存放了濕地評價管理系統所涉及的各個數據的數據庫信息，包含濕地定義表、濕地概況表、濕地功能表、濕地分類表、用戶管理表、濕地評價表、濕地資源表，對于濕地定義、濕地概況、濕地功能、濕地分類這些數據，通過相應的表將相關數據的存儲路徑和描述信息直接存儲在主數據庫中，程序運行時直接通過主數據庫進行讀取；對于用戶管理、濕地評價、濕地資源這三類數據的數據量大、數據復雜、更新頻繁，如果都放在主數據庫中會使得主數據庫十分龐大，并且對于數據庫的管理和相關的查詢操作效率很低。設計數據庫時考慮到日后數據更新以及進行數據庫查詢操作時的便利性，分別建立用戶管理數據庫、濕地評價數據庫、濕地資源數據庫，在主數據庫中建立相應的表，存儲各數據庫的名稱和存儲路徑，訪問時通過存儲的數據庫路徑找到相應的數據庫。

2．野鴨湖濕地評價管理系統評價模塊的設計

濕地生態系統評價的目的是診斷由自然因素和人類活動引起的濕地系統的破壞或退化程度，以此發出預警，為管理者、決策者提供目標依據，更好地利用、保護和管理好濕地。因此，對濕地的現狀、動態、功能水平進行全面調查和分析，既要考慮時間因素，又要涉及空間尺度，在一定的時空尺度內選取適宜性和持續性的健康指標，特別要考慮這些指標在可預見的較長時間內的變化和穩定性[5]。

本文從濕地生態環境、濕地功能、濕地水體富營養化三個方面對野鴨湖濕地構建評價體系，以反映野鴨湖濕地總體生態環境狀況、濕地功能狀況、濕地水質狀況。評價模塊結構圖見圖2-1。

濕地生態環境評價從濕地整體狀況的角度來對野鴨湖濕地進行評價[6]，反映野鴨湖濕地的生態狀況；濕地功能評價從濕地的功能層次對野鴨湖濕地進行評價，反映野鴨湖濕地的功能狀況；濕地水體富營養化評價從濕地的水質狀況角度對野鴨湖濕地進行評價，反映野鴨湖濕地水體的污染情況。

在確立野鴨湖濕地評價指標時，參考國內外已有的濕地評價指標體系，遵循整體性原則、代表性原則、可獲取性原則、可表征和可度量原則、定性與定量原則，并針對野鴨湖濕地的特點，構建野鴨湖濕地評價指標體系。

3．野鴨湖濕地評價管理系統詳細設計

3.1 系統開發技術路線

本系統采用面向對象的分析和設計方法來規劃整個系統的總體框架，并根據軟件工程理論中的結構化生命周期思想與快速原型開發方法來完成整個系統的設計與開發，在系統分析設計階段，從系統整體結構出發，自上至下地逐步進行分解，先綜合考慮系統的整體結構，再考慮系統的局部優化；在系統的實施階段，則堅持自下向上逐步實施，先從單個模塊編程開始，按照系統總體設計結構，逐步進行模塊集成及測試，最終形成整個系統。根據濕地評價管理系統的總體設計，根據圖3-1的技術路線進行濕地評價管理系統的開發。

3.2 系統的體系結構

野鴨湖濕地評價管理系統采用三層結構體系：數據層、中間層和應用層，如圖3-2所示。數據層由空間數據庫、屬性數據庫和其他數據庫組成。空間數據庫包括基礎底圖。基礎底圖由野鴨湖濕地的遙感影像、濕地類型等圖層構成；屬性數據庫包括野鴨湖濕地水質指標，生態系統環境指標，相關的監測數據等；其他數據包括濕地的概念、基本功能、分類等信息。其中，空間數據以文件（.shp和.img）的形式存放，屬性數據以表的形式存放于Access 2000數據庫系統和.shp格式自帶的.dbf格式文件中[7]。

中間層包括GIS應用邏輯組件和數據庫引擎，主要負責處理應用邏輯，即從客戶端接受用戶請求，然后根據應用邏輯將其轉化為相應的數據庫請求，并通過與數據庫服務器的交互，最終將處理結果反饋回客戶端[8]，其中，GIS應用邏輯組件選用ESRI公司的ArcGIS Engine，并通過ADO或DAO數據庫引擎實現與后臺服務器的數據存取[9]。

應用層為野鴨湖濕地評價管理系統，主要通過系統提供的用戶接口來實現基于GIS圖層管理、基本地圖操作、可視化以及濕地生態環境、濕地功能評價以及水質富營養化評價功能。

4．野鴨湖濕地評價管理系統概述

4.1 濕地基本信息模塊

濕地基本信息模塊的主要功能是對濕地進行介紹，目的是使用戶從濕地的基本概念到濕地的資源對濕地有逐步的了解。濕地基本信息包括濕地的基本概況和野鴨湖濕地的資源概況，如圖4-1。

4.2 濕地專題圖管理模塊

濕地專題圖管理模塊中收錄了野鴨湖濕地的植被分布圖、鳥類分布圖和北京市1984年、1989年、1992年、1996年、1998年、2002年、2004年、2006年的濕地圖層，并按濕地類別對歷年圖層進行分類，在左側的列表中按年份對濕地圖層進行分類，可以根據研究需要任意選擇不同年份和不同的濕地類型，如圖4-2～圖4-4所示。

4.3 濕地評價模塊

濕地環境評價模塊包括濕地生態環境評價和濕地水體富營養化評價，生態環境評價是針對濕地的總體環境狀況進行評價，以反映濕地的生態現狀，以制

定濕地總體恢復方案、保護措施、開發利用方式，如圖4-5所示；功能模糊評價是對濕地的功能狀況進行評價，反映濕地功能的情況，如圖4-6所示；水體富營養化評價是針對濕地的核心因素—水資源來進行評價，分析水體的富營養化情況以反映濕地中水質的污染程度，為濕地的污染治理、保護、合理利用提供依據，如圖4-7所示。

通過野鴨湖濕地環境評價模塊的濕地生態環境評價、濕地功能模糊評價和濕地水體富營養化評價可以看出野鴨湖濕地目前的狀況較差，濕地生態環境處于四級（較差）水平；濕地功能隸屬度1998年為0.9327，到2004年已經下降到0.6456，濕地功能退化速度很快；區域內水質惡化，富營養化嚴重。野鴨湖濕地評價為野鴨湖濕地的保護和治理提供了決策依據，通過持續的監測和評價可以實時掌握濕地的狀況，并根據濕地評價結果制定保護和治理措施，達到更好地保護和利用濕地的目的。

4.4 濕地三維顯示模塊

為了使濕地的研究更為直觀、具有真實感，設計

開發了野鴨湖濕地評價管理系統三維顯示模塊，采用ArcGIS Engine中的3D模塊ArcScene進行開發[10]，數據源選取上，選用IRS-P5和ALOS相融合的影像作為影像圖層，將延慶區的DEM通過裁剪、轉換為TIN格式數據作為三維顯示的高程基準。

5．結論

本文選取野鴨湖濕地作為重點研究區域，對野鴨湖濕地生態系統的健康狀況作了初步的探討，同時運用系統軟件工程理論，運用組件式GIS開發了野鴨湖濕地評價管理系統，實現了濕地資源管理、濕地生態環境、水質富營養化相關評價等功能。

[1] 燕艷.中國濕地概述.生物學雜志，2002，19 （6）：59-60.

[2] 張志鋒，宮輝力等.基于GIS-RS的野鴨湖及周邊濕地資源動態變化分布研究.國土資源遙感，2004（3）：42-45.

[3] 趙春霞.基于GIS的開封市濕地動態變化及效益評價研究.河南大學碩士學位論文，2005 （12）.

[4] 鄔倫 劉瑜 張晶等.地理信息系統——原理、方法和應用，北京：科學出版社，2001.

[5] 海熱提.環境規劃與管理.中國環境科學出版社，2007.

[6] 張曉東.基于GIS的松嫩平原濕地信息系統研究.大連理工大學碩士學位論文，2005.

[7] 陳碧宇，陳曉玲，陳慧萍.鄱陽湖流域濕地管理信息系統的開發與應用.地球科學與環境學報，2007，29（2）：205-209.

[8] 陳述彭，魯學軍，周成虎.地理信息系統導論.北京：科學出版社，2000.

[9] 韓鵬，徐占華.地理信息系統開發——ArcObjects方法.武漢：武漢大學出版社，2005.

[10] 賈艷鵬，胡舍榮，李鳳久等.基于組件的地理信息系統開發技術.礦山測量，2003（1）.

Research on the Design of the Wetland Evaluation Management System of Widgeon Lake

Qin Yu1,2Mu Sen3*Sun Yu2Chen Peng2Shen Lei4
（1.School of Resource and Environmental Science, Capital Normal University, Key Lab of 3D Information Acquisition and Application, MOE, Key Lab of Resources, Environment and GIS of Beijing City, Beijing 100048, P.R.China；2. Information Center of Ministry of Environmental Protection, Beijing 100029, P.R.China； 3. Urban Planning Management Information Center of Beijing Xicheng District, Beijing 100035, P.R.China；4. Sinosoft Company Limited, Beijing 100190, P.R.China）

Taking Widgeon Lake as the major subject, our research designed the wetland information database based on features of wetland attribute data and spatial data, built a evaluation system of ecological and water quality environment with fuzzy comprehensive evaluation model. And then by using Visual Basic.NET and ArcGIS Engine, combining with ADO and COM component techniques, a wetland information system was ultimately developed to systematically manage, analyze and evaluate the wetland resources. So that scientifc methods and effective decisionmakings might be supplied for wetland protection and utilities.

wetland；centralized database；analysis and evaluation model；wetland evaluation system

X824

A

1674-6252（2014）02-0049-04

秦宇，碩士，北京人，1982年10月出生，現就職于環境保護部信息中心，主要從事信息安全、計算機網絡、GIS與遙感應用研究.*通訊作者.