基于角色協同海岸帶生態評估PPGIS系統研究

王偉全，陸攀，曹均闊，張學平

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基于角色協同海岸帶生態評估PPGIS系統研究

王偉全，陸攀，曹均闊，張學平

先介紹海岸帶生態的現狀和海岸帶生態評估PPGIS系統的課題背景，然后對PPGIS技術進行了詳細介紹，對用戶協同模型進行了全面分析，提出基于角色協同生態評估PPGIS系統模型，詳細描述了系統主要模塊的實現思路，重點指出系統實現所依賴的關鍵技術并闡釋了實現過程，最后對PPGIS系統進行了總結和展望。

角色協同；PPGISWebGIS；海岸帶生態評估；公眾參與

0 引言

海岸帶是海洋與陸地之間的過渡地帶，資源豐富、區位優勢明顯，被稱作社會經濟地域的“黃金地帶”。但海岸帶的生態系統具有明顯的脆弱性[1]，自然災害和人類活動的雙重因素導致海岸帶出現了許多生態問題，如：海岸帶附近水域污染等。針對亟需全面準確掌握海岸帶生態系統變化規律、解決當前面臨的重大生態問題以及適應地方發展的需求，構建一套海岸帶高精度遙感生態信息監測與評估的集成系統是非常必要的[2]。本文研究旨在基于用戶協同模型，結合PPGIS等相關技術，構建一套生態評估系統模型，完成在公眾參與下對生態監測系統的高精度數據進行統計、分析、評價，為海岸帶生態及經濟的可持續發展提供科學的基礎。

1 PPGIS

隨著海岸帶經濟的高速發展，人類活動日益頻繁，使得海岸帶的生態環境變化多樣、變化進程加快。海岸帶生態的變化除了自然因素之外，很大一部分與人類活動密不可分，因此生態評估系統離不開公眾的參與[3]。PPGIS是一種以公眾參與和現代地理信息技術相結合的新方法，根據海岸帶生態評估系統的實際情況以及PPGIS本身的特性，迫切需要將PPGIS融入到評估系統中。

1.1 定義

PPGIS 即Public Participatory Geographic Information System（公眾參與的地理信息系統），產生于20世紀末期,是地理信息、社會科學、網絡技術的有機融合，是GIS技術的一個分支[4]。

1.2 特征

由PPGIS定義可知它是基于公眾的，以公眾為基礎的，與GIS顯著不同。同時，PPGIS結合了計算機領域的相關技術，如：Web技術，虛擬現實，移動定位等。正是因為這些計算機技術的有機結合，使得PPGIS具有很強的開放性和便捷性。虛擬現實技術使從未接觸過相關知識的基層公眾可以通過直觀的三維圖形和圖像，無障礙地參與評估過程。

1.3 意義

PPGIS使公眾能夠方便地參與到與自己生活環境密切相關的一些評估工作中，不僅為相關部門重要決策時提供了數據依據，而且對提高公眾的環境責任意識、建立評估過程的信任度也具有重要意義。

2 角色協同

2.1 概念

角色協同，顧名思義，就是指不同的角色通過一定的途徑協作起來，相互配合共同完成一件事，其基本內涵是通過運用網絡技術實現信息共享，實現服務的主客體相互協調、互相合作的模式。

2.2 引入角色協同模型的必要性

角色協同模式具備信息來源廣的特點，不同社會階層的人看待問題的觀點和角度各不相同。將角色協同模型引入海岸帶生態評估PPGIS系統中，是一種跨界的創新。一方面，通過社會不同角色的參與，獲取不同角色對相關問題的看法與評價，廣泛地采集公眾生態評估信息，為職能管理部門的決策提供豐富的數據支持。另一方面，公眾參與海岸帶生態監測與評估，與切身利益息息相關,評估信息流中能有效地傳遞公眾的意見,角色協同模型有助于提高公眾參與生態評估的質量。

3 基于角色協同海岸帶生態評估PPGIS系統設計

3.1 海岸帶生態評估對象及指標

對于生態評估系統模型，確定評估對象是至關重要的。海岸帶的生態環境復雜，影響因素也極其繁多。需重點評估評價的對象包括海岸帶的侵蝕速度、漁業資源、水生環境、植被覆蓋程度、氣溫、水溫等多個方面。具體指標應參照國家相關部門對海岸帶相關對象設定的參數區間。

3.2 海岸帶生態評估工作流程設計

海岸帶生態評估PPGIS系統融入角色協同模型，多角色協同參與海岸帶生態評估工作，整個過程由政府相關職能部門和社會公眾共同參與完成，環環相扣。

海岸帶生態評估主要工作流程：政府職能部門發布生態評估對象及指標；社會公眾閱讀評估指標和生態現狀，觀察實際生態現狀，結合GIS數據標注生態評估信息；政府職能部門接收公眾生態評估數據信息并對數據進行規范化處理，若評估數據異常則退回，允許社會公眾復核并重新提交評估。完成公眾評估數據規范化處理后，采用大數據分析工具對公眾評估數據進行專業的挖掘分析，提取并分析公眾評估因子，形成生態分析報告，發布給社會公眾；社會公眾參與閱讀與分析生態評估研報，積極建言獻策，共同促進政策調整，保護海岸帶生態環境。具體工作流程圖如圖1所示：

圖1 海岸帶生態評估工作流程圖

3.3 海岸帶生態評估PPGIS系統總體設計

本文研究的基于角色協同的海岸帶生態評估PPGIS系統模型是將角色協同機制應用于公眾參與的生態評估活動中，旨在為政府職能管理部門和社會公眾共同開展海岸帶生態監測與評估工作提供一個基于網絡化和角色協同的信息平臺。因此，系統模塊設計應充分考慮各級用戶的特點、評估業務流程、數據與圖像呈現模式等多方面因素。

（1）系統模型

如圖2所示：

圖2 基于角色協同海岸帶生態評估PPGIS系統總體設計

（2）系統模塊設計

系統分設海岸帶公眾參與評估數據采集子系統和生態評估PPGIS子系統，功能整合及數據流轉模型如圖2所示。各系統模塊概述詳見表1所示：

表1 基于角色協同的海岸帶生態評估PPGIS系統模塊設計表

4 基于角色協同海岸帶生態評估PPGIS系統實現

4.1 系統各主要模塊實現詳述

公眾用戶注冊模塊：注冊模塊面向的對象是公眾，公眾包括社會各階層人士，教育背景與信息技術掌握程度不一，因此注冊功能要求簡單、明了和快捷。該模塊設置用戶名、密碼、年齡、學歷、職業、工作單位、聯系方式和驗證碼等幾項必要注冊項，為后續PPGIS評估分析采集基礎數據。

評估指標管理模塊：評估指標管理分為評估對象管理和指標參數管理，評估對象和指標參數需根據海岸帶保護政策和生態監測狀況實時調整，各項數值對應數據庫獨立字段，用戶表示層實現與庫中數據實時聯動。

調查問卷管理模塊：本系統中的調查問卷不同于其他系統，結合角色權重，為不同階層的公眾生成相應的調查問卷，問卷中的問題設置難易程度、專業深度均區別對待，各調查問卷結合對應的角色權重而產生，為后續PPGIS評估分析提供重要的支撐數據。

生態數據管理模塊：生態數據來自環保部門，通過系統聯動采集生態監測數據，對生態數據按大類、小類模式進行嚴格分類管理，為后續生態評估分析提供準確的基礎數據。生態數據來自系統外部，權限設置為只讀，不可修改和刪除。

GIS數據管理模塊：GIS數據來自國土部門，通過WebGIS技術展示給參與海岸帶生態評估的社會公眾，提供與海岸帶相關的地理圖像、位置等信息，結合可見即可得的操作模式，直觀便捷。生態數據來自系統外部，通過.net Remoting和ASP.NET技術呈現，僅供瀏覽。

PPGIS數據庫管理模塊：PPGIS數據庫采用MSSQL 2008，該數據模塊主要實現公眾評估信息的可視化管理，如編輯、分析、備份與恢復等。

角色權重管理模塊：本系統采用基于角色權重的方法進行協同規劃，對每一個公眾參與者按角色分類，對每一個角色依據其學歷、職業、年齡、工作單位等因素設置權重值。權重值大，則重要度大。

4.2系統實現的關鍵技術與效果

WebGIS技術

WebGIS技術是Internet技術運用于GIS系統開發的產物，GIS的功能通過Web得以擴展，給更多用戶提供了使用GIS的機會。生態評估系統采用B/S架構和WebGIS技術有助于提高公眾參與的比例，擴大公眾數據來源的廣度。

實現過程與效果

實現過程使用ASP.NET技術，將Web Control封裝一個新控件，Web頁面利用該控件來顯示地圖，然后向Web服務器提交GIS服務請求；通過Web服務器將GIS服務請求提交給GIS應用服務器；GIS應用服務器使用Web Service技術，獲取客戶端的請求，Web服務器獲取到GIS應用服務器返回的圖片，作為一個Web頁面返回給公眾用戶，如圖3所示：

圖3 WebGIS實現過程圖

在圖3中的GIS應用服務器上，通過.net遠程處理，客戶端應用程序可使用同一臺計算機上的其他進程中的對象，可以從Web 應用程序、控制臺應用程序、Windows 服務進行通信。設計一個MapRender接口如圖4所示：

客戶端通過Remoting遠程調用，使用Server端的服務。

MapService類實現了MapRender接口，提供Map服務，返回生成的Map的文件名。通過bridge模式，調用 _mapEngine 來完成具體的操作。

最終實現效果如圖5所示：

圖5 WebGIS實現效果

6 總結

PPGIS在海岸帶生態監測與評估系統中具有重要意義，體現了以人為本的核心，提倡公眾參與到評估工作中來，不僅可以提高相關部門對生態環境現狀的整體掌握程度，還能提高公眾的責任意識，關注自己所處環境的生態變化。PPGIS在我國的發展還不是很成熟，其理論和技術體系還有待進一步發展[5]，系統試運行期間，社會公眾的參與積極性高，系統響應效率能達到預期。從長遠的眼光來看，將PPGIS應用于諸如生態環境監測與評估、城市規劃等相關領域，可以提高制定的透明性和公眾的責任意識，具有深遠的意義。

參考文獻：

[1] 周偉，李志中，宋宏儒. 海南島海岸帶生態環境遙感監測分析[C]. 2006遙感科技論壇暨中國遙感應用協會2006年年會論文集，2006，08：400-404.

[2] 王偉全，陸攀，曹均闊，張學平. 基于ArcGISEngine的海岸帶高精度遙感生態監測信息系統研究[J].電子技術與軟件工程，2015，08：45-46.

[3] 袁存忠，余麗鈺. PPGIS在地理信息變化監測中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2013，11.

[4] 柳林，李萬武，盧秀山，張祖陸，張輝. 應用于PPGIS的一種圖形參與技術[J].測繪科學技術學報，2007，2.

[5] 張侃.PPGIS實現的難點探討[J].測繪與空間地理信息，2012，5.

Study on Coastal Zone Ecological Assessment PPGIS System Based on Role Cooperarion

Wang Weiquan1, Lu Pan2, Cao Junkuo3, Zhang Xueping3

(1 Department of Network Management Center, Hainan Medical University, Hainan 571199, China; 2 School of Computer Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006,China; 3 School of Information Science Technology, Hainan Normal University, Hainan 571100, China)

This paper first introduce the current ecological situation around the coastal zone area and the background of the project named the Coastal Zone Ecological Assessment PPGIS System clearly. Then it also introduces the technology of PPGIS in detail, and analyzes the model of role cooperation comprehensively. After that, the model of ecological assessment system based on role cooperation is proposed, and it makes a detailed description about the implement thinking about main modules of the system. In this passage, it points out key technologies on which the system relied and also explains the implement process of the system. Finally, it makes a brief summary about PPGIS system and shows the prospect in the future.

Role Cooperation; PPGIS; WebGIS; Coastal Zone; Ecological Assessment; Public Participatory

1007-757X(2016)04-0012-03

TP311

B

（2015.10.23）

海南省國際科技合作專項(KJHZ2014-25)

王偉全（1984-），男，海南醫學院，實驗師，學士，海南大學工程碩士研究生，研究方向：智能算法、數據庫、網絡，海口，571199；

陸 攀（1996-），男，華南理工大學，研究方向：智能算法、數據庫、手機應用開發，廣州，510006；

曹均闊（1973-），男，海南師范大學，副教授，博士，研究方向：智能算法、數據庫、嵌入式開發、手機應用開發，571100；

張學平（1963-），男，海南師范大學，副教授，研究方向：智能算法、數據庫，海口，571100；