基于GIS技術的江蘇省海洋漁業生產安全環境保障服務系統建設

左健忠+彭模+萬磊+趙愛博+劉明

【摘 要】根據江蘇省海洋漁業安全生產工作實際，依托GIS平臺，綜合利用海洋預警報技術、漁船動態定位技術、計算機網絡技術和數據庫技術，建設江蘇省海洋漁業生產安全環境保障服務系統，為各級漁業安全生產相關的政府部門提供輔助決策，同時對從事海水養殖、交通運輸和海洋捕撈等活動的人員及設備提供海洋環境預報和極端災害天氣下的預警服務，從而有效減輕海洋漁業生產過程中的經濟損失和人員傷亡，促進我國的海洋漁業生產健康發展。

【關鍵詞】GIS；海洋漁業；生產安全；環境保障服務系統

【Abstract】In order to provide decision aids for government departments of fishery production safety； issue marine environmental forecasting and disasters weather warning to personnel and equipment engaged in sea farming， navigation and marine fishing； effectively reduce the economic losses and casualties during marine fishery production； promote the healthy development of national marine fishery production； GIS， marine warning and forecasting and fishermen dynamic positioning based construction of environment safeguard service system for marine fishery production was conducted according to the situation of marine fishery production safety in Jiangsu province.

【Key words】GIS； Marine fishery； Production safety； Environment safeguards service system

0 引言

江蘇省地處中國沿海中部，北靠山東，南依浙江、上海，西枕安徽，長江穿省而過，東臨黃海，大陸岸線長達954km，擁有多達3.75×104km2的海域面積，相當于陸域面積的37%，面積達7.0×105hm2的廣闊輻射沙脊群分布于沿海中部，同時還擁有著面積達1.54×105km2長江口、呂泗、大沙、海州灣四大著名海洋漁場。江蘇海洋漁業資源優勢得天獨厚，物產豐腴。隨著江蘇沿海開發上升為國家戰略，全省海洋經濟步入快速發展的新時期，海洋漁業產業充分依托資源、經濟和科技文化優勢，大力實施結構調整，推進產業化經營，海洋漁業經濟持續健康發展，已成為振興全省海洋經濟、致富沿海漁民的重要產業之一。

江蘇沿海灘涂地貌分布廣泛、發育密集，淺海面積大，掩護條件差，極易受到災害性海浪、潮災等海洋災害的侵襲。因海洋災害造成的涉海漁民傷亡事故屢屢發生，2003年9月26日9名紫菜養殖工人因潮水突漲撤離不及時而遇難，2007年“4·15如東海難”更是因風大浪急造成19位漁民遇難的慘劇，2010年全省海洋漁業因海難事故造成13艘船只沉損、53人遇難，人民群眾生命財產安全因此蒙受了巨大損失，嚴重影響了全省海洋漁業經濟的健康可持續發展。

因此，建設江蘇省海洋漁業生產安全環境保障服務系統，實現漁船動態監管信息和海洋預警報信息平臺疊加，為海洋漁業安全提供技術保障和決策支撐，對于促進全省海洋漁業經濟健康可持續發展具有重要意義。

1 系統設計

1.1 總體設計

1.1.1 總體框架

以保障漁業生產安全為導向，以海洋預報服務于漁業生產為主線，以數據資源為基礎，在應用支撐平臺的支持下，通過漁船實時定位、海洋專題預警報、通信網絡等技術[1]，建立覆蓋全省海域重點漁區的海洋漁業生產安全環境保障服務系統，實現在現有海洋預報基礎上拓展和深化服務，面向漁區、漁港和漁民，制作直接服務于漁業生產安全的各類海洋環境專題服務產品，實時發送至廣大海上作業漁船和漁民手中，全面提升漁業生產安全的環境保障能力[2]。

1.1.2 技術路線

系統采用B/S與C/S相結合的架構方式進行建設。具體技術路線如下：

1）分布式體系結構。本系統采用基于消息中間件和Web Service的分布式體系結構來進行設計，所有的業務邏輯都封裝在Web Service服務里面，主要的數據通信通過消息中間件來實現。

2）可持續可擴展體系結構。建立可持續可擴展體系結構，采用業界標準的Web Service的方式提供對外接口，其開放性、標準性和跨平臺特性充分保證了本系統具有靈活而強大的可擴展性。

3）SOA架構，統一管理。本系統采用先進的SOA體系，既便于項目各子系統或功能模塊的獨立開發和關聯整合，又為內部信息資源整合和統一管理提供了一個堅實的平臺基礎。

4）.NET技術體系結構。本系統建設主要是基于.NET技術思想，選擇業界領先的、性能穩定的應用服務器和門戶中間件產品，建立以應用服務器為中心的四層或多層的體系結構，實現系統數據邏輯、業務邏輯、應用邏輯和表現邏輯的分離，這既保證了系統擴展性，也大大增強了系統的可靠性和安全性。

1.2 建設內容

1.2.1 數據庫建設

數據庫建設的基本要求按照《全國海洋漁業生產安全環境保障服務系統建設技術規范》規定的數據庫設計原則、數據庫建設技術規范、數據庫備份與恢復方案、數據轉存等設計規范進行建設[3]。

本系統采用與國家海洋環境預報中心相同的數據庫結構，建設系統所需要的綜合數據庫，包括預警報產品信息、漁船信息、基礎地理信息等內容，與國家海洋環境預報中心、海區預報中心互為備份。數據庫具體內容如下：

預警報產品信息：包括國家、海區、省級預報機構制作的各類預警報產品。

漁船信息：包括漁船的編號、船籍等基本信息和漁船的定位時間、經緯度、船向、航速等動態船位信息，資料與國家中心、海區中心進行互動共享。

基礎地理信息：包括沿海岸線、島嶼、水深、漁區、漁場、禁漁線、重點漁港、避風錨地等基礎數據。

1.2.2 海洋預警報產品制作與推送

基于GIS可視化技術，實現全省近海海域基于漁區網格的精細化風、浪、潮汐、風暴潮等海洋預警報產品的制作，并提供不同使用類型的模板，通過網絡傳輸軟件標準接口，推送到國家海洋環境預報中心、東海預報中心的產品數據庫中，實現預警報產品數據的資源共享。

1.2.3 海洋預警報產品發布

根據全省各漁區的海面風、浪、風暴潮預警報產品和江蘇省的海洋漁業生產安全管理需要，對在危險區域附近作業的漁船加以篩選，制作相關的對策建議服務信息，依托已有海洋漁船動態管理信息系統的通信渠道，將相關的預警報和對策建議服務信息發送給漁船，并統計預警報產品發送情況。

1.2.4 海洋預警報顯示子系統

基于GIS、遙感、數據庫、網絡通訊等技術，采用與國家海洋環境預報中心相同的集成顯示界面，將漁船動態船位、海洋預警報產品和臺風信息疊加顯示在電子海圖上，實現漁船船位監控、預警報影響分析等功能。

1.2.5 數據傳輸軟件開發

根據現有海洋漁船動態管理信息系統和海洋預警報數據庫特點，開發系統所需的數據傳輸軟件，根據統一的格式標準和協議，將船舶資料、動態船位、船舶報警信息、預警報產品等信息按照系統所需的數據標準傳輸至國家海洋環境預報中心和東海預報中心，實現船舶基礎信息同步、動態數據傳輸、動態歷史數據獲取、預警報產品、調取船位、短信息下發等。

1.2.6 系統運行監控

對整個海洋漁業生產安全環境保障服務系統的運行管理和軟硬件運行狀態進行管理，實現用戶管理、網絡狀態監控、數據傳輸監控、服務器運行監控等功能。

1.2.7 系統標準規范和接口標準

以全國海洋漁業生產安全環境保障服務系統國家級別系統集成框架方案和建設標準規范為基礎，基于系統疊加和數據雙向傳輸交換需求，結合江蘇省現有海洋漁船動態管理信息系統設計、數據傳輸方式和安全管理等的實際情況，完善形成江蘇省海洋漁業生產安全環境保障服務系統建設標準規范。

1.3 關鍵技術應用

1.3.1 分布式的數據保障中心建設

本系統綜合數據庫的結構設計涉及與國家海洋環境預報數據、東海區預報數據的共享問題。因此，在數據庫結構的設計上，將“標準化”與“實用性”相結合[4]，既符合標準，又滿足應用。針對重點數據信息來源，在全國重點城市部署公共海洋氣象保障服務數據中心。當系統在災害性天氣鏈路連接出現問題時，系統會自動識別問題，切換線路到最近的數據保障中心，保證了數據的來源。

1.3.2 在相同庫表基礎上建立對照表

為了與國家海洋環境預報中心和東海預報中心的數據庫實現數據共享，根據《全國海洋漁業生產安全環境保障服務系統建設技術規范》規定數據庫設計原則、數據庫建設技術規范、數據庫備份與恢復方案等設計規范對本系統的數據庫表結構進行建設，在相同庫表基礎上建立對照表，以便于數據之間的共享。

1.3.3 統一標準、數據處理

針對電子海圖、海洋預報產品地圖數據投影、坐標系不同的問題，對全部地理信息數據制定統一的地圖標準，使用WGS-84空間坐標系，地圖投影選擇mecator（代碼900913），此標準是與當前主流的地理信息源——谷歌數據相一致，是符合絕大多數GIS平臺的標準。

1.4 技術創新點

1）利用GIS技術，實現在海洋漁業生產安全保障系統中數值預報產品的修正預報。海洋數值預報產品修正預報技術是一種通過人工的方式對海洋數值預報產品進行修正的技術。人工修正技術在其他方面也有初步的應用，但是將它結合到海洋漁業生產安全保障系統應用中來還屬首次。

2）多節點數據同步分發。在數據傳輸方面基于FTP文件傳輸協議，中間件以FTP服務器為基礎，以源文件目錄為基點，通過中間件對分析進行分布，當文件被分發到所有的節點后，才會清楚源文件，并對數據文件進行二次處理。以保證數據的完整性和可追溯性。

3）異常處理及日志機制。在整個中間件的異常處理上，都采用了try…catch…方式進行處理。在程序出現異常時，對異常進行有效的處理，日志系統會將拋出的異常信息記錄到文件中以供查詢，并保證程序繼續執行。中間件的日志系統由日志類提供，該類提供了多個日志記錄方法，同時為了使中間件在多線程情況下對日志文件的穩定訪問，提供了文件鎖機制，以保證一個日志文件在同一個時刻只有一個進程對其訪問。

4）插件式通用框架（Plugin）。中間件基于.Net開發，以WinForm的方式進行展現。ServiceBase是整個中間件插件系統的基礎，其中包括了插件注冊、插件管理、插件的啟動、停止等，插件式框架的應用提高了中間件的開發效率，增加了中間件的穩定性和可擴展性。

2 社會經濟效益分析

1）有效地保障人民生命財產安全，構建和諧社會。漁船突發災害事件往往猝不及防，甚至威脅生命；充分利用海洋預警報技術、漁船動態定位技術等技術，為漁船突發災害事件提供海上搜救環境保障和指揮輔助決策信息。

2）保障海洋漁業生產安全，促進海洋經濟可持續發展。沿海地區是我省經濟發展的重要區域，通過本系統的執行，將進一步保障海洋漁業的安全生產，減少沿海經濟損失，促進沿海經濟的可持續發展。

3 結語

本系統依據《全國海洋漁業生產安全保障服務系統集成框架方案和建設標準規范》，兼顧本省海洋漁船動態管理信息系統結構特征及運行情況，完善形成系統集成框架方案及建設標準規范。建設預警報產品制作與發布和海洋預警報產品集成顯示兩個功能子系統，疊加形成“漁業生產安全環境保障服務系統”軟件平臺；開發中間件（數據傳輸軟件），實現全省漁船基本信息、動態船位信息、海洋預警報產品等數據的雙向傳輸；在省預報部門開展系統運行所需軟硬件和網絡通信平臺建設工作，滿足兩方部署、互聯互通、同步運轉需求，順利完成省海洋漁業生產安全環境保障專題服務系統建設，為海洋漁船動態管理信息系統提供海洋預警報信息，充分保證漁船和漁民的人身財產安全。對于短期而言，為保障漁民安全起了重要作用；對于長期發展而言，能夠帶動海洋漁業周邊相關產業的發展。因此，建設好海洋漁業生產安全環境保障服務系統，為漁業生產安全管理提供有力的技術支撐，不僅是國家海洋局當前一段時間內重中之重的工作，也是我省自身做好工作職責，優化“海+漁”模式的重要舉措。

【參考文獻】

[1]夏文海.北斗衛星在浙江省漁船安全救助信息系統中的應用[J].海洋信息，2009，28（4）：5-8.

[2]陳云清.關于漁業安全生產問題的思考[J].安全與健康，2013，13（2）：32-33.

[3]魏延亮，張建輝.基于GIS的海洋漁業應急救援系統建設研究[J].測繪與空間地理信息，2013，36（2）：56-58.

[4]紀志康.漁船安全救助信息系統 保障漁業生產安全—浙江省率先全面建成海洋漁船安全救助信息系統[J].中國水產，2010，27（2）：15-17.

[責任編輯：湯靜]