（森林经理学专业论文）溱湖国家湿地公园WebGIS系统的设计与开发.pdf

摘要 湿地是地球上广泛分布的陆地生态系统之一，生态结构的复杂性和生态功能的多样 化，使它支承着独具特色的物种和较高的自然生产力，为人类生活和社会生产提供极为丰 富的自然资源。为使湿地保护和生态旅游走向健康发展，实现“双赢”，本文以溱湖国家 湿地公园为研究对象，架构了湿地旅游及生态信息服务平台，并运用景观生态学原理借助 g i s 软件对溱湖湿地进行了景观格局动态分析，在方便用户在线查询湿地景观生态旅游信 息的同时，为更好地对湿地资源监控和保护提供了技术支撑。 通过分析当今国内外主流w e b g i s 构建技术及空间数据存储方案，确定使用国内先进 的s u p e r m a pi sa j a x m a p 开发平台结合微软的a s p n e t2 0 组件及j a v a s c r i p t 技术进行 网站开发。系统使用基于s u p e r m a ps d x + 空间引擎技术的s d b ( s u p e r m a p0 b j e c t ss p a t i a l d a t a b a s e ) 引擎存储空间数据，属性数据则存储于s q ls e r v e r 数据库中通过a d 0 n e t2 o 进行数据访问。在地图服务的基础上，通过w e b g i s 技术实现了地图浏览、地图与属性信 息交互查询、g i s 空间分析、公交查询、游客在线标注反馈信息、互动平台、游客投票、 用户角色权限管理、在线帮助等功能。 通过对9 5 及0 6 年的2 期溱湖国家湿地公园航片进行景观格局分析，并借助w e b g i s 技 术实现了溱湖湿地景观格局指数、景观格局分析结果统计图及生态景观类型专题图的网络 发布及打印输出，为湿地公园管理人员提供了有力的决策支持，探索了湿地公园数字化管 理的新途径。 关键词：溱湖湿地；万维网地理信息系统；景观格局分析：a j a x ：s u p e r m a pi s ；a s p n e t d e s i g na n dd e v e l o p m e n t o fi n f o n n a t i o ns y s t e mo fq i nl a k e n a t i o n a lw e t l a n dp a r kba s e do nw e b g is a b s t r a c t w e t l m di so n ek i n do f 晰d e l yd i s t r i b u t e de c o s y s t e m so nm ee a 】曲n l ec o m p l e x 时o fn l e e c o s y s t e m s s 仇l c t u 】陀a i l dt l l ed i v e r s i f i c a t i o no ft h e i r 血n c t i o i l sp r o t i ；c tn l es p e c i e sg e n e 锄d s u p p l yt h el l s e f u lr e s o u r c e s i nt h i sp a p e r ，q i nl a k en a t i o 叫w e 廿a n dp 批i s 址e n a sa r e s e a r c ho b j e c t ，g i sm o d e lo fs t o r i n gd a t ai sd e s i g l l e d ，t o u r i s tm e s s a g e sa n dw e t l a n de c o l o g i c a l i i l f o m a t i o n 、a sp u b l i s h e do ni n t e m e ti 1 1o r d e rt 0a c l l i e v ea ”w i n - w i n ”f o r 、e t l a n dp r o t e c t i o n a n dt h eh e a l t h yd e v e l o p m e n to fe c o - t o u r i s m s oi ti su s e 如lf o rt 0 谢s t st 0h a v ea c c e s st 0t h e i i l f o m a t i o no ft l l e i r 仃a _ v e la i l d 地w e t l 锄di t s e l fi sb e n e f i t e d0 nt l l em o i l i t o r i n g ，r e s e a r c h 龇l d t h ep r o t e c t i o nb ys h a r i n gi n f o m a t i o ni 1 1aw i d em g e 嬲、e 1 1 i nt h i sp a p e r ，m eb a s i c 恤。巧o fw e b g i sa n ds t o r a g es o l l n i o n so fs p a t i a ld a t aw e r e 砷d u c e d ，m 印s e i c e sw e r ce s 缸山l i s h e da i l dm a j l a g e db ys u p e r m a pi s ，a j a ) 【，a s p n e ta n d j a v a s c r i p t 、耽r e 嬲l oc h o s e nt 0d e v e l o pt l l e 、v e b s i t eo fw e t l a i l d s y s t e m su s i n gs p a c e - b a s e d s u p e r m a ps d x + e n g i r l et e c h n o l o g ) ，s d b ( s u p e r m 印o b j e c t ss p a t i a ld a 切【b a s e ) e n g 协es t 0 瑚喀e d a _ t a ，a 嘶b u t ed a _ t aw a ss t o r e di 1 1t 1 1 es q ls e e rd a t a b a s et h r o u 曲a d o n e t2 o 蠡wd a t a a c c e s s b a s e do nm 印s e i c e s ，i 1 1 c l u d i n gm eg i s 如n c t i o no f0 p e r a t i i l gt l l em a p s ，q u e 巧i n g s p a t i a li n f o r m a t i o 玛b i l s 贼i o l l s ，b u s1 i n e s ，c 邺7 i i 玛o ni n t e r a c t i v ec o m m m l i c a t i o no ft o u r i s t s a n dm a n g e r so f 、v e t l a i l d ，a l s ow em a yt a l ka b o u tc e r t a i l ls p a t i a la n a l y s e si n t e g r a t e di l l 锄s s y s t e m 1 1 1t h i s p 印e r ，t h es p a c e t i l n ec h a n g e so fl a l l du s ea n dc o v e r i n g 、e r ea i l a l y z e d q u a n t i t a t i v e l ya n dq u a l i t a t i v e l yi i lt e m so fa i rp h o t 0d a t ad u r i n g19 9 5 a n d 2 0 0 6b a s e do ng i s a n dr st e c l l i l i q u e s n l el a n d s c a p ep a 吮mi i l d e xo fq i i ll a l 【e 、袱l a n d ，t h el a n d s c a p ep a t t e m a i l a l y s i sc 1 1 a n sa n dt l l et h e m a t i cm a p so fe c o l o g i c a ll 觚d s c 印e 锣p c s 、) i ，e r ep u b h s l l i n g 跹d p 血血gu s i n gw e b g i st e c l l i l o l o g i e s ，p r o v i d i n gw e t l a l l dp a r km a j l a g m e n ts t a f f 趾e 位c 讯e d e c i s i o n - m a k i i 培s u p p o 鸭a n de x p l o r i i 玛t h ew e t l a i l dp a r km a i l a g e m e n to fm en e wd i g i 谢 c h a n n e 】s k e yw o r d s ：q i nl a k ew e t l a n d ；w e b g i s ；l a n d s c a p ep a t t e r na n a l y s i s ；a j a x ； a s p n e t ； s u p e r n 【巾i s ； 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作 所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 牡敞蜊础秘 p 圹年6 月f7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南京林业大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版( 中国科学技术 信息研究所；国家图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京林业大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以汇编和综合 为学校的科技成果，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论 文全部或部分内容。 保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密 ( 请在以上方框内打“ ”) 学位论文作者( 本人签名 指导教师( 本人签名 致谢 在论文提交之际，我要衷心感谢我的导师余光辉教授，感谢导师在我的硕士生学 习阶段给与学术上，为人处事上弥足珍贵的教诲。余老师严谨的治学态度、勤勉的 工作作风、谦逊宽厚的为人永远值得学习和敬仰，使我终身受益。“溱湖国家湿地 公园w e b g i s 系统”的研究工作正是在余老师的辛勤指导下完成的，从选题、数据采 集、系统架构、数据库设计到文档审阅，余老师都付出了大量的心血和劳动。 我还要感谢我的指导老师林国忠。无论是在生活中还是在学习上，林老师给予了 莫大的关怀和鼓励，每次遭遇挫折的时候，恰恰是林老师的开导才使及时地振作起 来迎接新的挑战。 同时还要感谢南京林业大学森环院的温小荣副教授，温老师在我学习和完成论文 期间给我的无私帮助，为我审阅论文并提出宝贵意见，也感谢您对我的成长和学习 给予了莫大关怀和鼓励。 在我硕士学习阶段，得到了森林经理系其他老师的教导、帮助和关心，在此一并 表示感谢。 感谢在学习和生活中给予我帮助的各位同窗：夏嫒、曾凡君、付强、卢学鹤、蒋 践、翟磊、张永亮、汪求来、郑刚、荚德平是你们为我营造了一个温暖的集体和优 越的学习环境。 感谢我的父母，感谢你们为我的学习、生活做出的无私奉献，是你们抚育我成长， 是你们的付出和努力保证了我学业的完成。 最后，再次向我身边所有的老师、朋友和同学表示感谢，在此我祝你们身体健康、 家庭幸福、事业兴旺。 曹林 二o o 八年六月 *士 日u舌 湿地是由喜水生物和过湿环境构成的特殊自然综合体，位于生物圈、水圈、岩石圈 和大气圈的交汇处，是各种能流和物流交换与作用的场所1 。湿地具有生物多样性富集的 特点，是众多的植物、动物繁衍栖息地，它是地球上重要的生存环境和生态系统，具有 稳定环境、物种基因保护和资源利用功能，被誉为自然之肾、生物基因库和人类摇篮碡3 。 溱湖湿地位于苏中里下河水网腹地，总规划面积2 6 0 0 公顷，属于省内著名的三大洼地之 一。湛蓝的湖泊、交织的河网和星罗棋布的洲滩岛屿，以及特有的湿地生态环境和里下 河水乡民俗文化，是其独有的景观特色。现已形成以溱湖为主体的水环境景区，以“麇 鹿故乡园”为品牌的湿地生态景区，以溱湖地热资源综合开发而形成的温泉休闲度假区， 以及以溱潼古镇、中国姜堰溱潼会船节为代表的湿地文化景区h 3 。 随着生态旅游的迅速发展，利用湿地生态资源开发旅游业已经成为生态旅游的重要 组成部分。为使湿地保护和生态旅游走向健康发展，实现“双赢”，研究湿地生态旅游 资源的利用及其保护就显得尤为重要，。到目前为止，溱湖湿地公园内的宣传和服务还主 要依赖于传统手段，不能提供与潜在游客的交互，很难及时地获取游客的反馈信息。然而， 生态旅游资源所涉及的信息具有明显的地理参考特征和空间分析特征，此时构建一个基 于w e b g i s 技术的公众信息服务平台一“溱湖国家湿地公园w e b g i s 系统”可谓是恰逢其时， 它不仅能够最大限度的满足旅游者的需要，而且能够有力的改善旅游投资环境，提高湿 地公园自身的服务质量和服务水平。 溱湖国家湿地公园内的草地、湿地、水域、农田及疏林为多种野生动物提供了栖息场 所。利用3 s 技术，在野外考察及前人调查所掌握的保护区动植物的分布资料及水文、植 被、地形地貌等环境特征数据的基础上，对保护区的航片影像数据进行解译，运用g i s 空 间分析的方法，从景观水平对湿地利用现状进行了分析与评价。通过结合g i s 软件及相关 景观评价模块，借助景观评价方法，旨在探索湿地公园数字化管理的新途径，为湿地管 理人员提供更加科学合理的决策支持。 “溱湖国家湿地公园w e b g i s 系统”使用s u p e r m a pi s 开发平台结合微软的a s p n e t a j a x 组件及j a v a s c r i p t 技术进行开发，在综合考虑用户具体需求、系统功能模块划分及 接口设计的基础上，旨在实现以下关键技术：基于s u p e r m a pi s n e ta j a x m a p 的地图服 务子系统、基于m a p c o n t r 0 1 组件的地图服务管理子系统、基于a s p n e tm e m b e r s h i p 框 架的网站角色权限管理子系统、基于a s p n e ta j a x 技术的地图服务互动平台、基于g i s 网络分析的公交换乘子系统以及景观格局分析子系统。通过对9 5 及0 6 年的2 期溱湖国 家湿地公园航片进行景观格局分析，并借助w e b g i s 技术实现溱湖湿地景观格局指数、景 观格局分析结果统计图及生态景观类型专题图的网络发布及打印输出，为湿地公园管理 人员提供有力的决策支持，探索湿地公园数字化管理的新途径。 1 1 选题背景及研究意义 1 1 1 选题背景 第一章绪论 湿地是由喜水生物和过湿环境构成的特殊自然综合体，位于生物圈、水圈、岩石圈 和大气圈的交汇处，是各种能流和物流交换与作用的场所。根据湿地公约( r a m s a r 公 约) ，湿地定义为：湿地是指天然或人工、长久或暂时的沼泽地、泥炭地、静止或流动的 淡水、半咸水、咸水水域，包括低潮时水深不超过6 米的海水区晗，。湿地是最有价值和生 产力最高的生态系统，是人类生产、生活资料的重要源泉。湿地具有生物多样性富集的 特点，是众多的植物、动物繁衍栖息地，它是地球上重要的生存环境和生态系统，具有 稳定环境、物种基因保护和资源利用功能，被誉为自然之肾、生物基因库和人类摇篮b 1 。 我国湿地类型齐全、数量丰富，主要包括有沼泽湿地、湖泊湿地、河流湿地、浅海 滩涂湿地和人工湿地等类型，湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统，与人类的生 存繁衍息息相关。江苏境内河流纵横，湖泊众多，滩涂辽阔，这里的湿地类型多样化， 湿地资源也相当丰富。溱湖湿地就是其中的一处。 溱湖湿地位于苏中里下河水网腹地，总规划面积2 6 0 0 公顷，属于省内著名的三大洼 地之一。湛蓝的湖泊、交织的河网和星罗棋布的洲滩岛屿，以及特有的湿地生态环境和 里下河水乡民俗文化，是其独有的景观特色。现已形成以溱湖为主体的水环境景区，以 “麇鹿故乡园”为品牌的湿地生态景区，以溱湖地热资源综合开发而形成的温泉休闲度 假区，以及以溱潼古镇、中国姜堰溱潼会船节为代表的湿地文化景区h 1 。随着社会经济的 发展、生活水平的不断提高，人们对生活品质的追求愈加重视，对自身生存环境日益关 注，维护合理、自然的湿地生态环境，协调人与自然的关系已经成为人们的共识。 近年来，计算机技术、空间信息技术、系统工程及模型化方法的发展，为湿地研究 与管理的科学化、定量化和自动化提供了新的技术手段和分析方法，特别是3 s 技术的发 展，对湿地空间数据的采集、管理、操作、分析、模拟和显示，以及利用地理模型等分 析多种空间的、动态的湿地信息，为湿地研究和管理提供决策支持成为可能晦3 。本论文将 结合溱湖国家湿地公园的实地情况，探讨一种更好的将w e b g i s 系统与景观生态学理论结 合的方法，在方便用户在线查询湿地景观生态信息、管理部门管理湿地信息、管理部门 与游客交互的同时，也便于更好地对湿地资源进行监控、保护，并在此基础上研建“溱 湖国家湿地公园w e b g i s 系统”( 简称：q l g i sv 1 o ) 。 1 1 2 研究意义 湿地是重要的自然资源，又是一种独特的生态系统，是地球上最富生物多样性的生态 系统和人类最重要的生存环境之一，它不仅为人类生产、生活提供多种资源，而且具有 2 巨大的环境生态功能和效益晦1 。1 9 9 7 年，美国人对全球生态系统的功能和自然资本的价 值进行了估算，其中湿地生态系统提供的环境服务功能相当于4 9 万亿美元。然而，全 世界所有湿地面积之和仅占地球陆地面积的6 3 。因此，在充分开发利用的同时，更应 该注意对它的保护。 随着溱湖国家湿地公园建设进程的不断推进，湿地资源条件和环境状况变化迅速，传 统的方式已经不能适应湿地资源与环境的动态变化。传统的普查或统计数据往往具有误 差大、受行政区划限制、数据不统一等劣势，例如，在不同的资料文献中，很难找到相 同的统计数据。在自然区域与行政区不统一的条件下，很难获得某一流域或地形区的总 体数据，从而使研究工作不能令人满意。传统的管理方法仅限于数据方面的处理，而图 形方面还是依靠手工操作，无法提供可与用户实时交互的动态分析功能，导致决策信息 不能充分的发挥作用。同时，传统方式缺乏定量的描述，而湿地研究的关键在于定量化 获取和分析湿地信息口1 。现代空间信息技术特别是遥感和地理信息系统技术的发展很好的 解决了这些问题。迅速发展起来的g i s 技术己成为湿地研究的有力的决策支持工具，它 对空间信息的管理、显示、查询和分析功能，为湿地研究提供了有效方法。同时，g i s 与大型关系数据库相结合，为海量数据的管理和应用开辟了一个新天地。 随着生态旅游的迅速发展，利用湿地生态资源开发旅游业已经成为生态旅游的重要组 成部分。为使湿地保护和生态旅游走向健康发展，实现“双赢”，研究湿地生态旅游资 源的利用及其保护就显得尤为重要碡1 。到目前为止，溱湖湿地公园内的宣传和服务还主要 依赖于传统手段，不能提供与潜在游客的交互，很难及时地获取游客的反馈信息。然而， 生态旅游资源所涉及的信息具有明显的地理参考特征和空间分析特征，此时构建一个基 于w e bg i s 技术的公众信息服务平台可谓是恰逢其时，它不仅能够最大限度的满足旅游 者的需要，而且能够有力的改善旅游投资环境，提高湿地公园自身的服务质量和服务水 平。 另一方面，溱湖国家湿地公园内的草地、湿地、水域、农田及疏林为多种野生动物提 供了栖息场所。利用3 s 技术，在野外考察及前人调查所掌握的保护区动植物的分布资料 及水文、植被、地形地貌等环境特征数据的基础上，对保护区的航片影像数据进行解译， 运用g i s 空间分析的方法，结合g i s 软件及相关景观评价模块从景观水平对土地利用现 状进行分析与评价，并通过w e b g i s 技术实现分析结果的网络发布及打印输出，探索了湿 地公园数字化管理的新途径，为湿地管理人员提供更加科学合理的决策支持。 1 2w e b g l s 湿地系统研究现状 2 0 世纪7 0 年代开始，随着计算机技术的广泛应用，以及人们对湿地重要性认识的不 断加深，许多国家和地区都陆续建立起了湿地信息系统。而对湿地景观结构和空间格局 的研究则大多采用将r s 技术和g p s 技术采集景观原始数据，再利用g i s 的栅格化数据 或矢量化数据表达景观结构，并在此基础上，用g i s 与景观研究方法( 景观指数分析法 和空间分析方法) 进行分析，最后对分析结果进行解释与分析阴1 。 3 1 2 1 国外w e b g i s 湿地系统研究现状 世界上最早建立的湿地信息系统是佛罗里达大学开发的湿地动植物信息检索系统 ( a p i r s ) n 们，该系统自1 9 7 9 年起，为公众提供有关湿地动植物最全面的信息查询服务。1 9 9 5 年，佛罗里达大学建立了佛罗里达湿地w e b g i s ，该系统基于a r c i m s 开发而成，允许用户 通过网络发出查询请求，为用户提供直观的湿地环境质量信息，同时，该系统通过调用 a r c g i s 软件对数据进行系统分析，为用户提供直观的湿地环境质量信息n u 。在2 0 世纪末， 陆续出现了具有分析功能和决策支持功能的湿地地理信息系统。美国路易斯安那州湿地 恢复空间决策支持系统( s d s s ) 是世界上最早建立的湿地决策信息系统，该系统除了具有 基本的查询功能以外，还利用模型给出定量评价，用以分析所有申报项目的环境、生态 及经济效益。q u i n n 等于2 0 0 1 年建立了加利福尼亚州s a nj o a q u i n 湿地决策支持系统， 用于对湿地水体的流量、水质等进行瞬时监控，以提高该季节性湿地的管理水平，同时 还建立了湿地水质模型u 0 i 。 针对湿地景观结构和空间格局分析，通过与遥感影像及g i s 结合，l u q u e 对新泽西 国家森林保护区的景观组成与结构的动态变化进行了研究，并用景观结构指标对人类活 动与自然干扰对景观变化的影响进行评价，结果表明，在1 6 年研究期间，自然和人类的 干扰导致景观结构( 斑块数目、大小和形状) 变化及产生的镶嵌景观，体现了一系列尺 度干扰机制作用的特征n2 | 。s e x i x a s 根据1 0 年l a n d s e tt m 图像，提取出景观异质性指标 一植被和土壤变量，并将其用于推断荒漠化过程( s e i x a s ，2 0 0 0 ) ，m a c l e a n 与p l y u s n i n 分别借助于3 s 技术对森林资源等景观的动态变化过程进行了研究，g o o d c h i l d 在g i s 的 支持下研究气候的变化与水资源短缺之间的相互关系( g o o d c h i l d ，1 9 9 3 ) ，k g r e e n 使用 遥感软件e r d a s 分析了北太平洋地区的植被覆盖状况( k g r e e n ，1 9 9 0 ) ，l y o n 将g i s 技 术应用于湿地环境的保护( l y o n ，1 9 9 5 ) n 3 。1 6 i 。 1 2 2 国内w e b g l s 湿地系统研究现状 在国内，湿地公园的管理以传统的人工管理方式为主，湿地与g i s 的结合也往往局限 于空间数据库的构建，空间分析功能实现的并不多。由章牧等人研究的“海岸带湿地资 源与环境信息系统”，是对海岸带湿地实施科学管理、确保可持续发展的有效方法，该 系统主要提供了综合查询和统计功能，以及针对海岸带湿地环境的分析功能n7 1 。由韩敏 等人研究的“基于网络的扎龙湿地地理信息系统”，从搜索和分析湿地信息入手，重点 研究了分布式环境下w e b g i s 的实现原理、方法，给出了一个基于分布式的w e b g i s 原型 系统的具体思路和解决方案，这套系统实现了基础信息服务、信息查询服务n 引。 陈彩虹等应用t m 遥感影像为数据源，应用地理信息系统，分析了南京市城乡交错带 的景观生态持征，通过比较东南两样区各景观组分的斑块体的面积和平均周长、平均分 维数、平均伸长指数和分离度，指出了城乡交错带不同类型斑块体景观特征及生态意义 n 引。高峻等在遥感和地理信息系统技术的支持下，建立上海绿化景观地理信息系统，并 分析评价了上海市区的绿化景观格局，得出绿化景观格局较好的区心别。 4 构建应用于景观生态领域的g i s 专业系统软件在国内还比较少。其中典型的有：刘振 波的绿洲生态预警信息系统初步设计、袁吟欢的基于遥感数据源的景观分析系统的设计 与实现、张秀英利用a r c i n f o 的扩展语言( a m l ) 构建能计算常用的景观生态指数的信息 系统心h 副。另外，与景观生态学领域相关的信息系统还有高锡章的基于g i s 技术的县市级 防汛信息系统、李勇智等用a r c v i e wg i s 开发城市大气环境信息系统、马云东基于g i s 的矿山环境信息系统研究、王靖滨的基于增强现实技术的景观规划系统口螂，。 1 3 论文研究的目的和内容 本论文研究的目的是探讨一种更好的将旅游地理信息系统与景观生态学的理论及方 法相结合，从而共同促进湿地保护和生态旅游走向健康发展的新途径：在架构基于a j a x 技术的w e b g i s 旅游信息服务平台的基础上，通过1 9 9 5 年及2 0 0 6 年的2 期溱湖湿地公园 航空像片进行景观格局分析，并借助w e b g i s 技术实现分析结果的网络发布，方便了用户 在线查询湿地景观生态信息、管理部门管理湿地信息、管理部门与游客交互的同时，也 为相关部门进行湿地管理和规划提供了有力的决策支持。 根据湿地地理信息系统的特点以及q l g i sv 1 0 的研究需要，本论文的研究内容主要 包括以下几个主要方面： ( 1 ) w e b g i s 的构建技术研究，包括它的定义、发展现状及实现方式。 ( 2 ) q l g i sv 1 0 的需求分析、软件体系、开发平台及功能模块设计。 ( 3 ) q l g i sv 1 0 数据库建设，包括数据采集、预处理、数据库设计以及数据存储方式 的探讨。 ( 4 ) q l g i sv 1 0w e b g i s 旅游信息服务平台的开发和应用。包括a j a x 地图服务( 特别 是s u p e r m a pi sa j a x m a p 开发技术细节) ，基于s u p e r m a pi sm a p c o n t o r l 组件 的地图服务管理子系统的设计和实现，基于m i c r o s o f ta s p n e t2 0m e m b e r s h i p 技术的网站统一角色权限功能的设计和实现，基于a s p n e ta j a x 技术的地图服 务互动平台的设计和实现，网络分析公交换乘子系统的设计和实现。 ( 5 ) 运用景观生态学的相关原理，对1 9 9 5 年及2 0 0 6 年的2 期溱湖湿地公园航空像片 进行景观格局分析，并借助w e b g i s 技术实现溱湖湿地景观格局指数、景观格局 分析结果统计图及生态景观类型专题图的网络发布及打印输出。 s 第二章研究区概况及数据预处理 2 1 地理位置、范围和功能区划 溱湖位于经济水平和文化水平相对发达的里下河地区，该地区地势平坦，水网密布， 河湖星罗棋布。溱湖湿地占地面积为4 3 2 9 k m 2 ，其中天然河湖湿地面积为1 0 6 8k m 2 ，人 工湿地面积为3 2 6 1k m 2 。溱湖湿地拥有多处滩涂，风光秀美，气候湿润，动植物资源丰 富，是江苏省中部的重要湿地之一乜引。 溱湖内有泰东河、姜溱河、河横河、黄村河等大小河流几十条，周围有十几条河湖港 汊与其水体交换。湖泊分为北湖、喜鹊湖和南湖三大水面，主要湖泊喜鹊湖湖面广阔， 水质达到国家二级饮用水标准。这里全年以东风、东南风为主，年平均温度1 4 6 ，年 平均年降水量1 0 4 l 咖，地下蕴藏着丰富的石油天然气，地表以芦苇沼泽、荷莲和滩涂为 主。正是由于湿地气候湿润，水量充沛，才使泥沼涵养着大量的水分和养分，。从而造就 了这里特有的生物链，也使这里成为生物多样性的温床。有史以来，这里就是各类湿地 动、植物的长期繁育基地，从而形成了不可多得的自然景观口0 1 。 经过有关部门单位的一致努力，溱湖国家湿地公园现己初步形成以溱湖为主体的水环 境景区，以“麇鹿故乡园”为品牌的湿地生态景区，以“全球生态5 0 0 佳”为基础的生 态农业园区，以溱湖地热资源综合开发利用而形成的温泉休闲度假区，以及以溱潼古镇、 中国姜堰溱潼会船节为代表的湿地文化景区。 2 2 生态旅游及利用现状 2 2 1 湿地公园生态旅游价值 溱湖也是周边二十多万居民生活和生产用水的重要水源。兼有水产养殖、水生植物种 植、旅游、航运及防汛等多种功能。其丰富的水资源滋润了湿地，使得湿地中生物繁茂， 从而拥有了丰富的生物资源和较高的生物多样性，目前知道的植物有1 5 3 种，其中观赏 植物就有9 8 种；鸟类9 7 种，其中国家一级保护的鸟就7 种、省级保护的鸟类有8 种； 兽类2 1 种，其中麇鹿便属于国家一级保护动物；两栖爬行类2 3 种；鱼类3 8 种；另外还 有2 1 种其它动物。由于溱湖周围有多条河湖港汉与它进行水体交换，使其具有拦截、净 化外来污水和调节生态环境的能力。在保持生物多样性和生态平衡、防治富营养方面也 有着极其重要的作用口。同时，溱湖作为开展垂钓、划船、游泳、观鸟等生态旅游活动 的基地，为湿地保护的科普教育、示范交流创造了良好的条件，具有一定的生态效益、 社会效益和经济效益。 近年来，姜堰市大力开发旅游资源，发展旅游产业，初步形成了一镇( 溱潼) 、一 湖( 溱湖) 、一节( 溱潼会船节) 的旅游品牌。在此基础上，建设了江苏省首家国家级 6 湿地公园，将溱湖旅游从单纯的观光游延伸到了生态休闲游，实现了湿地资源保护与旅 游开发的同步推进b 训。2 0 0 3 年以来，溱湖湿地公园成立了苏中首家野生动物救护中心， 并先后投资1 2 亿元构建了以溱湖为核心的生态旅游体系。 2 2 2 湿地公园保护和利用现状 如果说植树造林是在修补地球之“肺”，那么保护湿地是在滋润地球之“肾”。人类 在丧失过半的湿地资源，遭受大自然的惩罚后，终于认识到了湿地的重要。随着环境科 学的不断进步和发展，人类已经认识到湿地对于人类自己以及生存环境的重要性。保护 和利用湿地成了全人类共同课题。因此，为了遏制我国天然湿地不断丧失、功能不断下 降的趋势，扭转当前湿地保护面临的严峻形势，实现人与自然的和谐发展，国务院办公 厅下发了关于加强湿地保护管理的通知，温家宝总理在十届全国人大二次会议上所 做的政府工作报告中讲到统筹人与自然和谐发展时也强调湿地保护的重要性旧刳。 据史料记载，溱湖地区在清代以前全是天然湿地。近来，随着城市化进程的加快及工 农业的迅猛发展，天然湿地面积只剩下原来的一半。溱湖周边地区排放的污染物明显增 多，而污水处理设施建设不健全，治理措施相对落后，导致溱湖水质有所下降。特别是 未经处理的大量生活用水和部分工业用水直接排入入湖河道，加上农田化肥、农药的大 量流失，浅滩围垦和围网筑堤养殖规模的不断扩大，增加了湖体的污染物及营养物水平， 导致湿地植被特别是挺水植被的下降。此外，湖体及入湖河道口的沉积物多年未清除， 使得水体透明度下降，沉水植被分布面积减少口引。同时，由于人们的过度开发和不合理 利用，导致该地区森林和绿地面积减少，不能为鸟类的栖息和鱼虾的自然繁殖提供良好 的环境。 湿地保护是一项关系到国家、民族百年大计的公益事业，也是衡量一个国家文明程度 的重要标志。溱湖及其周边地区历来是鱼米之乡，这里潜在的植被类型和动物资源比较 丰富，这里的生态系统也具有较高的生产力水平。于是，在这样的形势和条件下，姜堰 市专门成立了“溱湖湿地生态保护示范工程建设领导小组”，并在市林业局设立办公室， 吸收配备了林业、环保、渔业、兽医等方面专家参加，依托南京林业大学的技术优势， 大力开展治污、清淤、配水等工作，加大园区绿化造林、栽树育苗、水生植物保护的力 度，营造候鸟栖息地森林环境，筹备建设鸟类生态观测点、森林环境监测点、水文监测 点、气象观测点、水生态监测点等，从而一定程度上改善溱湖湿地水体环境和水体质量， 促进了生态系统的保护与恢复b 引。 2 3 数据的获取和预处理 2 3 1 数据获取 q l g i sv 1 0 的空间数据主要来源于溱湖湿地公园管理处提供的景区地形c a d 图、1 9 9 5 年2 景及2 0 0 6 年2 景1 ：5 0 0 0 溱湖航片( 完全覆盖整个湿地公园) 、南京市交通道路信息 7 图、南京市公交站点及线路图( 因暂时无法获得姜堰市交通道路信息图及公交站点线路 图，故借用南京市的相关数据为公交换乘子系统提供数据支持) 。而属性数据主要来源 于溱湖管理处提供的溱湖国家湿地公园规划图及溱湖国家湿地公园导游图，2 0 0 7 溱湖景区详细规划如表2 1 所示。 表2 1 原始数据描述 数据名称数据类型提供者 木d w g 溱湖景区地形图溱湖湿地公园管理处 ( a u t o c a dd r a w i n g 文件) 术t i f f 1 9 9 5 年2 景1 ：5 0 0 0 航片姜堰市国土局测绘院 ( 黑白航片扫描) 2 0 0 6 年1 景1 ：5 0 0 0 航片 牢t i f f 江苏省测绘局测绘院 溱湖困家湿地公园规划图木p d f溱湖湿地公园管理处 溱湖国家湿地公园导游图术p s d溱湖湿地公园管理处 2 0 0 7 溱湖景区详细规划 木p s d 溱湖湿地公同管理处 南京市交通道路信息图 木t a b 江苏省测绘局测绘院 南京市公交站点及线路图 术t a b 江苏省测绘局测绘院 2 3 2 数据预处理流程 在g i s 工程中，地图数字化是目前获取空间数据的主要途径。一般有两种作业方 式：一种是使用数字化仪来进行手扶跟踪数字化，另外一种则是将纸图用扫描仪扫描 成栅格图像后，进行矢量化口4 j 。鉴于溱湖湿地公园管理处提供的原始空间数据是标准 的c a d 数据，这就在很大程度上节省了地图矢量化的工作量。但是由于所提供c a d 数 据中并没有包含坐标信息，故还需要通过1 9 9 5 年2 景溱湖地区航片上保留的公里格网 坐标信息，来配准原c a d 数据及2 0 0 6 年的l 景溱湖航片。 q l g i sv 1 o 使用国内最先进的s u p e r m a pi s 开发平台进行架构，而景观格局分析 将借助于e s r i 的a r c g 工s 9 2 、景观评估软件f r a g s t a t s 3 3 及p a t c h a n a y l s t 景观评估 插件共同完成。数据预处理流程如图2 1 所示。 8 c a d 原始数据1 9 9 5 年2 景溱湖地区航片南京市公交站点及 线路图 1r p h o t o s h o p 去除噪音 谘罾船彤坐标并叠加 在a u t o c a d 2 0 0 7 中进行 + 叹且驭肜 r 预处理 设置投影坐标系，根据公里 a r c t 0 0 l b o x数据转换工具 格网进行几何精校正 南京市交通道路信 息图 审 山 在a r c c a t a l o g 中导入 在e r d a s 8 7 中镶嵌2 景9 5 航片 复合数据集，转换为 上 s h p 格式的点、线、面 及标注图层，设置投影 9 5 年的已配准影像配准0 6 设置投影坐标并叠加 坐标系并进一步分层 年的航片 使用影像数据配准已转 换的s h p 格式矢量图层 r1r 根据需求进一步划分图层、设计属性字段、输入属性数据、屏幕跟踪数字化 s u p e r m a p数据转换工具 a r c t o o l b o x数据转换工具 1r r 将栅格及属性图层( s h p ) 导入 将栅格及属性图层( s h p ) 导入 s u p e r m a p 数据源【s d d 、。s d d ) g e o d a t a b a s e li 制作点状、线状和面状符号 建立符号库、线型库及填充库 对各图层进行编辑修饰 i + ，r 溱湖湿地9 5 年生态景 溱湖湿地0 6 年生态景观 南京市公交换乘专题图 观类型专题图( q i n - o l d ) 类型专题图( q j n e w ) 图2 1q l g i s v l 0 数据预处理流程图 1 数据预处理及其配准 1 ) a u t o c a d2 0 0 7 中对c a d 数据进行预处理，选择研究区并去除多余图层及多边 形。使用图像处理软件( 如p h o t o s h o p ) 对栅格数据进行预处理( 包括分类、 9 去噪声、矫正等) ，通过调整栅格图像的明度、饱和度、对比度等以提高矢量 化的质量及效率。 2 )在e r d a s 8 7 中根据9 5 年2 景航片上的公里格网信息为它们设置投影坐标系 ( 投影采用g a u s s r u g e r 三度分带法的北京5 4 坐标系，中央经线为东经1 2 0 度) 并进行几何精校、镶嵌、裁剪。为0 6 年的航片设置投影坐标系，并使用 已配准的9 5 年航片去配准0 6 年的航片。 3 ) 通过a r c t 0 0 1 b o x 中的转换工具将c a d 数据转换为点、线、面及标注图层 ( s h a p e f i l e 交换格式数据) 。为s h a p e f i l e 数据设置坐标系，并在a r c m a p 中通过已配准的栅格图像去配准s h a p e f i l e 数据。 2 数据导入 1 ) 通过s u p e r m a p 数据转换工具将栅格( 木i m g ) 及矢量图层( 木s h p ) 导入s u p e r m a p 数据源( 水s d d 、芈s d d ) ，为w e b g i s 系统提供数据，系统将通过基于s u p e r m a p s d x + 空间引擎技术的s d b ( s u p e r m a p0 b j e c t ss p a t i a ld a t a b a s e ) 引擎对空间 数据进行存取。 2 ) s u p e r m a p 数据转换工具将南京市公交线路图( 木t a b 格式) 、南京市交通道路信 息图( 木t a b 格式) 导入s u p e r m a p 数据源( 水s d d 、：l c s d d ) ，设置投影坐标系， 修改、合并相关图层。 3 ) 通过a r c t 0 0 l b o x 数据转换工具，将栅格及属性图层( 水s h p ) 导入 g e o d a t a b a s e ，以便数据分类保存并为景观格局分析及进一步的空间分析服务。 3 数据编辑修改 1 ) 根据需求进一步划分图层、设计属性字段、输入属性数据、屏幕跟踪数字化。 2 ) 制作符号，设定地图风格。 3 ) 建立符号库、线型库及填充库。 4 ) 检查错误，并根据原图来调整各图层的层叠顺序。 4 数据输出 根据地图学知识，添加各种图外整饰要素，如图名( 艺术字元素) 、图号、区域 注记( 文字元素) 、图例、比例尺、方向标等等。显示输出溱湖湿地9 5 年生态景观 类型专题图( q i l o l d ) 、溱湖湿地0 6 年生态景观类型专题图( q i n _ n e w ) 以及南京市公 交换乘信息专题图。 通过上述处理，我们得到一套g e o d a t a b a s e 数据( 用于景观格局分析) ，以及一套 s u p e r m a p ( 木s d d ，木s d b ) 数据( 为w e b g i s 系统提供数据) ，g e o d a t a b a s e 数据组织形 式如图2 2 所示。 1 0 三璺q i n - d a t ”e w 三粤蛆l d is p l a y n a t a 主刭f a r m la i i d o l y 三蛰f o r e s t _ p o l y 型r e s id e n t p o l y 薹刭s w a m p _ p 。l y 2 0 0 6 年耕地地块 一2 0 0 6 年有林地地块 2 0 0 e 年居民地地块 兰到w “e r j | 0 1 y 一 三：，a 1 l d is p l a y d a t 置- 0 l d 王 + 到 倒 劁 幽 f a r m l a 工l do l d f o r e s to l d r e s ia e n t 0 1 d s w a p o l d 2 0 n b 年沼泽地地块 2 0 0 b 年水域地块 1 5 年耕地地块 一l 9 9 5 年有林地地块 1 9 9 5 年居民地地块 一1 9 9 5 年沼泽地地块 鲴w “e r 0 1 d 一1 9 9 5 年水域地块 q ik n e w f in d - c l ip 2 0 0 6 年航片数据 q i n 0 1 d _ f i n d - c l i p 1 9 9 5 年航片数据 r a s t e r c u t r l e w 一y id r a s t e r c u t o l d _ y id q i n _ m 印一o l d 2 0 0 6