基于GIS的海島綜合信息管理系統研究

廣東省海洋發展規劃研究中心 申鍵，曹深西，楊志浩

一、研究背景

海島在經濟和國防上占據著特殊的地位。從經濟上講，海島可提供海洋生物資源、礦產資源、海鹽及海化等資源，是自然資源的寶庫[1]；目前已對海島開展多次專項調查和常規調查，整理完成海島地名普查、海島統計、海島保護規劃、領海基點、無居民海島開發利用情況和海島整治修復項目等數據，開展海島保護管理信息化工作具備一定的數據積累。一方面，由于海島本身的地理環境限制，獲取海島及其周邊海域的自然環境和社會經濟等信息較為困難；另一方面，海島保護管理工作不斷提出新需求，但海島數據體系仍不完善，海島數據分散，信息產品單一，信息分析、融合和集成處理能力不足，都為海島保護管理信息化帶來阻礙。因此，提升海島基礎數據管理、業務應用和信息共享水平，整合海島現有信息資源并實現互聯互通，提高海島信息化管理水平，成為廣東省海島保護管理和信息化建設的重的要課題。建立海島綜合管理信息系統是非常必要的[2]。海島的基礎資源調查為全面摸清海島生態環境現狀和提供了豐富的數據資料，構建海島綜合信息管理系統，對于充分了解海島自然資源與生態環境的基本信息，準確掌握海島資源開發與生態保護的現狀[3]。

傳統的海島信息管理方式已經不能滿足當前海島資源開發與生態保護管理的需求，存在信息查找效率低、難度大等明顯缺點，利用GIS也是海島現代化信息管理的一種手段，是時代發展的必然要求[4]。海島綜合信息管理系統可以把海量的數據以圖形圖表的形式直觀地顯示出來，同時提供靈活地查詢檢索方式，集成各種不同海島專題數據，為有關部門提供決策服務。建立海島綜合管理信息系統最急需解決的問題就是海量生態資源環境大數據的集成管理問題。完備的海島綜合信息數據庫是建設海島綜合信息的管理系統的重要數據基礎。

二、系統設計目標

海島綜合信息查詢與管理系統應用GIS技術、ArcSDE技術、網絡開發技術。依據海島保護管理和信息化建設的有關標準，以加強海島保護管理、促進海洋經濟發展以及推進海洋資源的合理開發利用為基本著力點，整合海島歷史詳情調查、基礎地理信息和社會經濟規劃等數據，構建統一的海島保護管理信息平臺，為海島保護管理和海島開發利用提供技術支撐和保障，進一步提升海島保護管理的現代化信息水平和綜合能力。

本系統針對用戶的需求和海島信息管理的特點，采用二維與三維結合的方式，以便更好的展現海島信息，獲得更好的交互性。在開發結構上采了B/S與C/S兩種架構，在B/S架構下，海島空間信息將以地圖服務的方式發布到網絡，用戶可方便的對所感興趣的海島信息進行查詢；在C/S架構下，通過挖掘現有海島信息數的據的應用潛力，全面摸清海島數據詳情、基本特征、管理現狀以及存在的典型和突出問題，利用信息化手段提高海島保護管理質量，保障海島生態安全，促進海島可持續發展：

（1）系統提供的信息查詢要以用戶的需求為出發點，包含所有用戶感興趣的海島信息；

（2）建立海島空間數據庫；

（3）查詢方式要符合用戶的習慣，做到靈活，方便，有良好的人機交互模式；

（4）能夠對海島數據進行有效的綜合管理，包括數據的增加、修改和刪除，保證數據的正確性和可靠性；

（5）為保證數據的安全性，對用戶進行授權管理；

（6）界面風格簡潔、美觀大方，符合用戶的操作習慣。

三、系統設計原則

為了實現系統建設的既定目標，使海島綜合信息管理系統能夠更好地發揮大數據管理的作用，遵循以下六個原則。

（1）簡單性：實現海島資源的可視化和標準化管控，簡化操作，該功能模塊包括基本的GIS功能，如地圖的基本操作，主要為二三維地圖數據的縮放、平移和全圖顯示等；基本的地圖操作輔助功能，主要是二三維場景聯動、鷹眼視圖、距離和面積量測等。為海島保護管理、開發利用和整治修復等工作提供決策支撐。

（2）實用性：系統的最終目的是為更好地對海島的綜合信息進行查詢和管理，加強用戶對海島信息的有效利用。平臺的服務對象主要包括海島管理部門、其他涉海部門、科學研究機構和社會公眾，為各類用戶提供海島信息服務。

（3）先進性：根據海島保護管理的實際業務需求，采用B/S架構模式，依托現代信息技術手段，以數據庫中的歷史和現勢自然資源環境信息、專題調查數據以及行政管理資料等多源異構海島信息為基礎，建立集海島屬性數據、空間和時間數據以及多比例數據于一體的區域性海島保護管理信息平臺。

（4）可擴展性：充分考慮將來用戶不斷提出的新要求。采用模塊化程序結構設計，各個模塊相互獨立，以后增加模塊時對整體功能幾乎沒什么影響，以便于系統更新。

（5）高效性：由于空間數據量龐大，B/S系統用戶訪問量較大，所以網絡版系統的程序構建要盡可能合理，使程序盡可能的小巧，保證網絡傳輸速度，代碼的效率要盡可能的高，減少不必要的后臺交互，減輕后臺壓力。

（6）安全性：系統必須安全可靠，特別是用戶數據的安全，充分保護用戶的隱私。系統要設計不同的權限等級，每個用戶賦予適當的權限。

四、結構框架設計

平臺分為基礎設施層、數據管理層、服務支撐層和應用層。（1）基礎設施層主要借助無人機、視頻監控、浮標和遙感等手段，獲取與海島保護管理相關的空間信息、屬性信息和多媒體信息等，搭建“空、地、海”海島數據采集體系，為平臺運行提供基礎軟、硬件環境；（2）數據管理層包括數據處理和數據庫建設，通過多平臺和多層次采集的海量多源異構海島數據在此進行歸集、清洗、優化和融合等標準化處理，基于數據庫管理技術和海島數據的特點，建設海島保護管理綜合數據庫，實現對入庫數據的分類管理和有效管控，為應用層的相關信息展示和服務提供數據基礎，空間數據應用GoogleMaps的二維底圖數據，屬性數據和用戶管理數據采用關系數據庫存儲；（3）服務支撐層包括GIS應用支撐、數據交換與共享以及平臺維護3個部分，主要提供GIS地圖管理、空間分析、數據同步、數據共享、權限控制和安全認證等服務，對平臺各類應用進行運維管理和安全保障；（4）應用層是基于數據管理層和服務支撐層而構建的海島業務應用平臺，面向各類用戶提供信息服務、“一張圖”和海島管理等應用，實現海島資源的信息查詢、疊加展示和綜合分析，為海島保護管理工作提供決策支的撐。

五、系統功能設計

根據用戶的需求，本系統采用了桌面版開發模式。根據三維GIS的特點以及用戶的實際需求，功能包括場景瀏覽、屬性查詢信息查詢、空間位置查詢。

（一）場景瀏覽

場景瀏覽提供海島的動態漫游功能，可使用戶能夠全方位地瀏覽海島的地物地貌，可用鼠標操作顯示以及模型加載等基本操作功能。“一張圖”可視化以大陸岸線和遙感影像等為基礎底圖，對海島及其周邊海域的空間數據、屬性數據和圖形對象等進行多數據信息疊加展示，避免用戶在比對數據時因不斷切換數據圖層而帶來不便，大幅提升平臺信息查詢效率，增加使用友好度。同時，針對海量多源異構的海島數據，采用數據轉換、清洗加工、數據存儲和可視化交互分析等技術，基于瀏覽器顯示實現海島時空數據查詢、圖形化關聯分析和數據統計等功能，豐富可視化組件，促進對海島保護管理的時空分布、規律變化和結構布局的認識與研究，為科學調控和精準推進海島保護管理以及深入貫徹落實海島治理修復方針提供整體支持。“一張圖”可視化模塊包括高效地圖管理、綜合展示服務和匯總分析等功能。

（二）信息查詢

信息查詢實現的功能是用戶在地圖上點擊不同的區域，系統將提供此區域的詳細屬性信息，包括海島名稱、所屬市縣、行政級別、島嶼面積、岸線長度、成因類型、社會屬性、大小分類等信息，信息服務門戶以海島保護管理信息服務為中心，對相關信息進行有序組織分類，提供包括海島旅游、海島養殖、海島交通運輸、海島工程、海島權益和海島防災減災等多類海島信息綜合匯聚和子平臺切換的統一入口，在門戶首頁展示海島地圖、海島專題和海島統計等信息，并通過快速訪問通道提高海島信息獲取的便捷性和時效性。信息服務門戶模塊包括應用全景導航和多源信息集聚等功能。

（三）信息管理

本系統的另一主要功能是對海島信息的綜合管理。海島的空間數據庫建成之后不是一成不變的，由于空間數據比較龐大，在空間數據庫的建庫過程中可能存在著人為失誤，并且隨著時間的推移，可能會有新的海島形成或者原有海島消失，海島原有的屬性也可能發生變化，所以要提供海島信息的增加、修改和刪除功能。

海島地名管理以滿足海島地名普查數據成果管理業務需求為核心，提供對海島地理實體及其名稱、位置、圖件和照片等信息的錄入編輯和邏輯判斷，支持對海島地名普查數據進行空間和屬性查詢，以多樣化圖表展現并與地圖形成關聯，以跳轉和代理的形式完成海島地名管理成果的下載和保存。海島地名管理模塊包括信息錄入、成果管理和地圖關聯等功能。