基于地理信息技術的自然保護區監管平臺設計與實現

摘要：本文以現代地理信息技術（遙感、GPS、桌面GIS、WebGIS、移動GIS、組件GIS及空間數據庫等技術）為依托，設計并實現了一套監管系統用于自然保護區的監測管理、開發保護和在線核查，對加強自然保護區的保護工作有著重要意義。

關鍵詞： 地理信息技術；自然保護區；GIS；核查

中圖分類號：X36 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0121246-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.148

Abstract： Based on modern geographic information technologies （Remote sensing， GPS， Desktop GIS， WebGIS， Mobile GIS， Component GIS and Spatial database technology）， this paper designs and implements a monitoring system for the monitoring and management of nature reserves、development protection and Online verification， the research results are of great significance to strengthening the protection of nature reserves.

Key words： Geographic information technologies； Nature reserve； GIS； Verification

近年來，由于部分環境保護工作推進落實不夠，城市建設規劃存在侵占自然保護區現象，生態環境破壞問題比較突出，部分河流湖庫水質惡化。因此，建立生態保護綜合監管平臺，對生態保護紅線和自然保護區內的開發建設活動實施監控，形成天地一體化觀測體系與大數據、互聯網集成的綜合生態安全監管體系迫在眉睫。自然保護區監管不斷加強，建立了自然保護區天地一體化的遙感監控體系，定期對國家級自然保護區進行遙感監測和實地核查，為政府環保決策提供依據。隨著地理信息、網絡通訊、空間數據庫等技術的日臻成熟，為實現自然保護區的常態化監管提供了技術保障[1]。本文通過合理利用這些技術方法，建立了一套生態保護綜合監管平臺，實現自然保護區遙感動態監測、核查信息采集、信息展示及分析決策等功能[2]。

1 數據準備

（1）自然保護區基本資料。主要包含自然保護區的基本情況介紹、功能區劃、保護類型、開發利用情況等數據，主要以文字、文檔、統計報表等方式提供。（2）地理國情普查成果。已經結束的第一次全國地理國情普查，主要是為查清我國自然和人文地理要素的現狀及空間分布情況，其數據成果可直接應用于自然保護區監測，為自然保護區空間分布與變化監測、生態環境統計分析等提供數據來源。（3）基礎地理數據。 主要包括歷史基礎地理信息數據以及其他行業部門提供的跟自然保護區相關的專題數據。

2 平臺設計

2.1 總體架構

系統總體架構如圖 1 所示。

數據中心，包括自然保護區監管涉及的自然保護區基本信息數據、專題數據等，根據數據類型主要分為空間數據、資料文件、其他文件信息等。數據管理平臺，對數據中心的各種類型的數據進行管理維護。

前端應用，包括移動端信息核查系統和WEB端環保監管核查系統。

2.2 功能設計

該平臺分為WEB端、移動端和后臺管理三部分。WEB端主要內容包括保護區的各種成果數據展示、專題數據統計分析、聯合移動端完成各種信息核查、多期遙感影像動態監測、系統運維管理等[3]。移動端主要配合WEB端完成信息采集上傳工作。后臺管理部分主要負責WEB端和移動端的信息交互協議制定、數據配置等工作。

2.2.1 數據展示

主要以在線地圖服務的方式展示與自然保護區相關的各種數據，包括基礎地理數據、地理國情數據、自然保護區各種專題數據以及和其他資料文件等。通過地圖基本操作，實現空間數據的漫游瀏覽、量測和圖層控制等功能。

2.2.2 統計分析

通過表格、柱狀圖、餅狀圖、折線圖等直觀表達方式，對自然保護區各種專題數據信息分類別進行展現。

2.2.3 信息核查

充分利用WEB端數據管理優勢和移動端靈活便捷的優勢，實現自然保護區信息核查功能。WEB端實現任務分配管理和信息核查結果分析展示等功能，移動端主要負責任務接收、實地信息采集、信息上傳至WEB端等工作。

2.2.4 動態監測

通過卷簾、時間軸、多屏等工具，分析對比自然保護區不同時期的影像特征，進而反映監測區域的變化情況和變化規律。

2.2.5 運維管理

實現用戶信息管理、用戶權限管理、地圖服務管理及服務運行監控、離線數據管理、系統異常監測等功能。通過用戶權限管理功能，為不同部門不同崗位的用戶提供不同的訪問權限。通過地圖服務管理、離線數據管理等功能，為前后端系統展示提供數據源[4]。通過地圖服務運行監控、系統異常監測等功能，實時監控系統的運行狀態，保障平臺穩定運行。

2.2.6 后臺管理

為WEB端和移動端信息傳輸提供通道，通過制定相關的協議，保障信息成功傳輸。

3 關鍵技術

3.1 WEB端任務管理

自然保護區信息核查以任務為單元進行，通過任務分配、任務狀態管理、任務成果管理等功能，保證任務從創建到執行完成的順利進行。

任務分配主要是向移動終端用戶分發核查任務，包括核查紅線范圍、核查目標點等信息。任務狀態管理主要實時監測任務的狀態，包括未執行、未上傳、未審核、審核中、審核失敗、審核成功等狀態信息，進而監控任務的進度，保障任務按時完成。任務成果管理主要是對移動終端的采集信息進行管理、分析和展現。

3.2 移動終端信息采集上傳

移動端接收到核查任務后，開始根據任務范圍和任務目標點進行信息采集，主要采集目標點的相關描述信息，以及實地照片視頻等輔助信息。用戶主要通過地圖GPS定位和地圖導航功能到達目標點，通過Android移動終端APP完成信息采集工作，同時記錄用戶的軌跡，便于后期核查信息分析和追溯。信息上傳主要是基于網絡HTTP傳輸協議完成，通過調用后臺端口，將采集信息按照預定的信息格式進行上傳。上傳信息主要包括文本信息和圖片視頻文件，文本信息以JSON格式上傳，圖片和視頻根據任務目標點進行壓縮打包上傳。為了防止網絡異常等造成的傳輸中斷，系統設計了斷點續傳和信息完整性檢測等功能。

4 結論與展望

本文通過利用地理信息技術的優勢，結合自然保護區監管工作迫切需求，設計并實現了自然保護區監管平臺。該平臺切實為自然保護區監測與管理提供了實用工具，為自然保護區的常態化管理提供技術手段和技術積累。由于用戶崗位的差異，對數據源的要求也會不同，在后期的研究中，將著力于數據源的多樣性配置及數據分類、分級的展現效果，進而提高平臺的實用性。

參考文獻

[1]楊昆，明慶忠.地理信息技術在自然保護區管理中的應用方法研究[J].測繪通報，2005，（6）：13.

[2]劉恒飛，張天紅，劉禹鑫.基于3S技術的自然保護區監管系統設計與實現[J].測繪與空間地理信息，2017，（1）：75.

[3]李若凝，何瑞珍，李喜梅.自然保護區旅游開發政府監管探討[J].西北農林科技大學學報（社會科學版），2005，5（4）：122-125.

[4]陶克菲.綠劍斬濁流——監管國家級自然保護區[J].環境教育，2007，（2） ：24-27.

收稿日期：2018-02-06

作者簡介：樊艷偉（1984-），男，碩士研究生，測繪工程師，研究方向為GIS應用及遙感影像處理。