（区域经济学专业论文）鄱阳湖湿地信息系统开发及应用.pdf

摘要 摘要：湿地是地球上最具生产力的生态系统之一，他们是生物多样性的发源地， 提供了水和基本的生产力，无数种类的植物和动物依赖湿地生存。湿地的物理、 生物和化学组成部分交互作用，使湿地在提供水资源、均化洪水、调节气候、 保护生物多样性等方面发挥许多至关重要的生态环境作用。此外，湿地还提供 了巨大的经济，例如：水的供应；渔业：通过维系水体和保护泛洪平原的营养 为农业服务；能源资源，如植物、野生动物资源等。只有湿地的生态过程继续 发挥作用，这些功能、价值和特性才能得以维持。然而目前湿地状况令人堪忧， 湿地面积锐减，水质下降，生物多样性降低，不合理管理使湿地功能丧失。 保护湿地，除了建立湿地保护立法体系，还需要科学的方法。地理信息系 统( g i s ) 是计算机技术和信息系统发展的共同产物，是一种以地理信息为主要 管理内容的综合性软件系统。将地理信息系统技术应用于湿地，对湿地进行有 效管理和合理规划，为湿地的研究和保护提供技术支持，这方面的应用研究在 我国还处于起步和探索阶段。g i s 技术的引入，使得湿地信息管理进入信息化、 数字化时代，成为湿地资源信息集成管理和湿地信息提取与综合的强有力工 具。 本文介绍了地理信息系统二次开发的三种方法和常用组件的属性、方法及 其事件的应用，并详细介绍了基于a r c g i se n g i n e 组件的开发方式。针对我国 湿地管理中普遍存在的主要问题，充分考虑用户需求，采用组件技术，对信息 系统进行了整体架构设计，并且以鄱阳湖湿地为研究对象，对空间数据和属性 数据进行有效管理，利用可视化面向对象开发工具v b 开发了基于a r c g i s e n g i n e 的湿地信息系统。 系统由辅助管理、数据管理、地图基本操作、地图打印、空间分析、专用 查询和可视化分析模块组成，其中数据管理分为数据导入、数据更新和历史数 据管理等；辅助管理模块包含系统管理、用户管理、日志管理和数据源设置； 而专用查询与可视化分析模块则采用专题图和可视化统计图形式实现水禽信 ， 息分析等功能。通过图形和属性的互动分析，该系统为鄱阳湖地区相关保护开 发部门提供了快速、准确的服务信息。 关键词：湿地信息系统；组件式开发；空间数据引擎；a r c e n g i n e a b s t r a c t c o n t e n t ：w e t l a n di st h em o s tp r o d u c t i v ee c o s y s t e mi nt h ew o r l d t h e ya r et h eo r i g i n o fb i o d i v e r s i t yp r o v i d i n gw a t e ra n db a s i cp r o d u c t i o n ，a n di n n u m e r a b l et y p e so f p l a n t sa n da n i m a l sd e p e n do nw e t l a n dt os u r v i v e t h ep h y s i c a l 、b i o l o g i c a la n d c h e m i c a lc o n s t i t u e n t si n t e r a e tw i t he a c ho t h e rt h a te 1 1 a b l ew e t l a n dp l a yi m p o r t a n tr o l e i np r o v i d i n gw a t e r 、d e c r e a s i n gf l o o d 、a d j u s t i n gc l i m a t ea n dp r o t e c t i n gb i n - d i v e r s i t y f u r t h e r m o r e ，w e t l a n da l s op r o v i d e se c o n o m i cu s e s ，s u c ha sw a t e rs u p p l y ；f i s h i n g ； a g r i c u l t u r a ls e r v i c et h r o u g hk e e p i n gn u t r i t i o no fw a t e ra n df l o o dp l a n e ；e n e r g y r e s o u r c el i k ep l a n t sa n dw i l da n i m a l s e t c o n l yi ft h ew e t l a n d sk e e pa c t i n go n e c o - s y s t e m ，c a nt h e s ef u n c t i o na n dv a l u eb es u s t a i n e d b u tt h ep r e s e n ts i t u a t i o ni s d e p r e s s i n gw h i l et h ea r e ao fw e t l a n dr e d u c e s ，w a t e rq u a l i t yw o r s e n s ，b i o d i v e r s i t y d e c r e a s e sa n di n a p p r o p r i a t em a n a g e m e n tc a u s e st h el o s so f w e t l a n df u n e t i o n e x c e p tf o rb u i l d i n gp r o t e c t i o nl a wf o rw e t l a n d ，t h e r ei sa l le a g e rn e e df o r s c i e n t i f i cm e t h o dt op r o t e c tw e t l a n d s g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) i st h e c o m b i n a t i o no fc o m p u t e rs c i e n c ea n di n f o r m a t i o ns y s t e m ，w h i c hi sac o m p r e h e n s i v e s o f t w a r es y s t e mw i t hg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o na st h ep r i m a r ym a n a g i n gc o n t e n t c h i n a i ss t i l la te a r l yp r o b i n gs t a g ei nt h ef i l e do fg i sa p p l i c a t i o no nw e t l a n dr e s e a r c h n e g i st e c h n o l o g yl c a d sw e t l a n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti n t ot h et i m e so fi n f oa n d d i g i t a la n di th a sb e c o m eap o w e r f u lt o o lo fi n t e g r a t e dm a n a g e m e n ta n df i l t e ro f w e t l a n dr e s o u r c ei n f o t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h r e e w a y so fs e c o n d a r yd e v e l o p m e n ta n dt h e c o m p o n e n t si nc o m n l o nu s ew i t i tt h ep r o p e r t i e s 、m e t h o 出a n dt h ea r c e n g - m e c o m p o n e n t - b a s e dd e v e l o p m e n tm e t h o di nd e t a i l a st os o l v et h ep r e v a l e n tp r o b l e m si n w e t l a n dm a n a g ：e m e n t , t h ew h o l es t r o c t u r ei sd e s i g n e dw i t hc o n s i d e r a t i o no f t l l eu s e r s n e e d s w i t hp o y a n gl a k ea st h er e s e a r c ht a r g e t ，a n dt om a k et h em a n a g e m e n to f s p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t e sm o r ee f f e c t i v e ，t h ep o y a n gl a k ew e t l a n di n f o r m a t i o n s y s t e mi sd e v e l o p e dw i t ho b j e c t - o r i e n t e dd e v e l o p m e n tt o o l v i s u a lb a s i cb a s e do n a r e e n g i n e t h es y s t e mc o n s i s t so fa u x i l i a r ym a n a g e m e n t 、d a t am a n a g e m e n t 、b a s i c o p e r a t i o n 、m a pp r i n t i n g 、s p a t i a la n a l y s i s 、q u e r ya n dv i s u a la n a l y s i sm o d u l e s 。w h i l et h e d a t am a n a g e m e n ti n c l u d e sd a t ai o a d 、d a t au p d a t ea n dh i s t o r yd a t am a n a g e m e n t ：t h e a u x i l i a r ym a n a g e m e n tm o d u l ee o n t a i a ss y s t e mm a n a g e m e n t 、u s e rm a n a g e m e n t 、l o g m a n a g e m e n ta n dd a t as o u r c es e t t i n g ；a n dt h eq u e r ya n d + v i s u a la n a l y s i sm o d u l e s a c t u a l i z et h eb i r d si n f o r m a t i o na n a l y s i sf i 】n c f i o ni nt h ew a yo ft h e m a t i cm a da n dt h e v i s u a ls t a t i s t i c sm a p t h r o u 曲i n t e r a c t i n ga n a l y s i sb e t w e e ng r a p h i c sa n da t t r i b u t e s ，t h e s y s t e mp r o v i d e sq u i c ka n de x a c ti n f o f o rd e p a r t m e n t so fe g o p r o t e c t i o na n d e x p l o i t a t i o ni nt h ep o y a n gl a k ea r e a k e yw o r d s ：w e t l a n di n f o r m a t i o ns y s t e m ；c o m p o n e n t - b a s e dd e v e l o p m e n t ；s d e ； a r c e n g i n e 论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者签名鳓 签字日期：守1 年f 月怕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完金了解江西师范大学研究生院有关保留、使用 学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：劢 导师签名： 签字日期：洲月- v 日签字日期： 日 都阳湖湿地信息系统开发与应用 1 绪论 1 1研究背景 1 1 1 湿地研究的重要性 湿地( w e t l a n d s ) 是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，是重要 的生存环境和自然界最富生物多样性的生态景观之一。在抵御洪水、调节径 流，改善气候、控制污染，美化环境和维护区域生态平衡等方面有其它系统 所不能替代的作用。被誉为“地球之肾”、。生命的摇篮”“文明的发源地” 和“物种的基因库”。因而在世界自然保护大纲中，湿地与森林、海洋起并 列为全球三大生态系统【j 。所有季节性或常年积水地段，包括河流、湖泊、 沼泽、洪泛平原、河口三角洲、海岸带、潍涂、珊瑚礁、红树林，水库、池 塘、水稻田等，都可称为湿地【4 j 。 湿地是自然界最富生物多样性的生态景观和人类社会赖以生存和发展的 环境之一，是地球上具有多种功能的独特生态系统。一方面向人类提供水资 源，阻止和延缓洪水、蓄水抗旱、控制水土流失；另一方面，在保持生物多 样性和珍稀物种资源、降解环境污染、维持地球表面生态平衡起着极为重要 的作用i ”。各类湿地在提供水资源、调节气候、涵养水源，均化洪水、促淤 造陆、降解污染物，在保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发 挥了重要作用1 6 】。 湿地是全球环境变化的敏感区和生物多样性最丰富的基因信息库，也是 地球上水陆相互作用形成的具有多种功能的独特生态系统，界于陆生和水生 两种生态系统之问的特殊性注定了它自身系统的脆弱性【7 j 中国湿地面积广 大，约6 5 9 4 万h m 2 ( 包括人工) ，居亚洲第一位，世界第四位。随着工业的发展， 大量污水涌入湿地，远远超过湿地自身的净化能力，结果富营养化问题严重， 大盘植被和水生生物死亡伴随湿她破坏，水生态失去平衡，江河湖泊调、 蓄水能力降低，一方面加剧了江河断流和湖泊干涸，加剧了水资源短缺，另 一方面又加重了旱涝灾掣”。五、六十年代，中国平均每年因洪涝受灾的面 积为7 0 0 万公顷，八十年代起超过1 0 0 0 万公顷，九十年代以来，每年因为干旱 受灾面积达2 0 0 0 - 3 0 0 0 万公顷，受灾和承灾面积都比五十年代成倍增长。我国 目前对湿地工作十分重视，已先后加入湿地公约、生物多样性公约 等国际重要环境保护公约，并将湿地保护和利用列入中国2 1 世纪议程 9 1 优先项目计划，目前正在积极编制中国湿地保护行动计划，湿地科研工作 近来也有很大起色，但由于研究工作起步晚，加之研究手段落后( 以往多以外 鄱阳湖湿地信息系统开发与应用 业调查为主) ，湿地功能、作用和价值没有得到充分认识，特别是在我国人口 和发展的巨大压力下，湿地围垦、污染、引种和过度猎取的问题尤为严重。三 江平原1 9 4 9 年湿地面积为5 3 4 5 万公顷。至0 1 9 9 5 年减少到1 9 7 7 z r 公顷【。湿地 萎缩已经造成了极为严重的生态恶果，黄河断流长达8 个月、长江嫩江1 9 9 8 年 出现历史特大洪灾等。保护和监测湿地生态环境成为我国生态环境建设的重 点，中国湿地保护行动计划明确提出将优先启动长江中下游湿地的恢复，重 建和可持续发展建设。 1 1 2 鄱阳湖湿地研究的必要性 ，都阳湖区位于江西境内北部。长江中下游南岸，为中国第一大淡水湖。江 西省境内的赣江、抚河、饶河、信江、修水等五大河流( 简称“五水”，下同) 经流鄱阳湖入长江，形成了完整的鄱阳湖水系。地理坐标东经1 1 5 64 9 1 1 6 。4 6 、北纬2 8 。2 4 2 9 64 5 。鄱阳湖是一个过水性吞吐型湖泊。高水湖相、 低水河相有“洪水一片，枯水一线”的独特景观i l ”和其它区域湿地一样，鄱 阳湖区湿地资源在蓄洪防灾，调节气候，控制土壤侵蚀，促淤造地，降解环 境污染物等方面起着重要的作用。 由于湿地资源的不合理利用或管理不善，鄱阳湖湿地生态功能正在逐年 衰退。表现为：围垦造成的大幅度湿地面积减少直接导致的后果就是调蓄能 力锐减，年最高水位呈上升趋势，洪涝灾害变得频繁；而连年不断的水土流 失引起鄱阳湖内不断淤积，河床抬高，且大量泥沙覆盖原有湿地，破坏了湿 地的物理特征，生产力下降，湿地资源质量明显退化。湿地作为天然水资源 库，是个具有代谢特征的有机整体，具备特殊储水，输水，供水及调节功能， 但在围垦过程中，由于其自身状态遭到破坏导致湿地水状态改变，再加上湖 区水体面积锐减，使得湖区气候调节功能大大降低并且直接致使水禽栖息地 空间缩减，在很大程度上影响着生物资源多样性保护。 湿地资源是否得到合理利用与管理，将直接影响着鄱阳湖地区乃至整个 江西省社会经济的可持续发展。鄱阳湖湿地生态衰退引起的气候调节功能下 降，调蓄功能减退，生物资源破坏等问题现象较为严重，已成为江西省可持 续发展的限制因素之一。在这种迫切形势下，研究鄱阳湖湿地生态功能，生 产潜力及合理开发利用对进一步探讨其可持续管理以及早涝灾害预防提供决 策依据具有重要意义。在健全完善现有立法保护基础上，还应制定湿地保护 行动计划，用科学、现代化手段管理湿地已经刻不容缓。 2 鄱阳湖湿地信息系统开发与应用 1 ， 3 应用g i s 研究湿地 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 简称g i s ) 是一门描述、 存储、分析和输出空间信息的理论和方法的介于地球科学与信息科学之间的 交叉学科，是近年来迅速发展起来的一门新兴技术，g i s 与全球定位系统 ( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ，简称g p s ) 、遥感( r e m o t es e n s i n g ，简称r s ) 起称为“3 s 1 1 2 f l3 1 。一方面，g i s 是一个技术系统，是以地理空间数据库 ( g e o s p a t i a ld a t a b a s e ) 为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空 间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统；另 一方面，它也是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息 系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编的地 理位置及与该位置有关的地物属性信息。g i s 以地理空间数据库为基础，在计 算机硬件支持下，对空问信息执行输入、存贮、查询、运算、分析、表达等 操作，同时它还可以用于空间信息的动态描述，通过时空建模，模拟、演示 事物的发展变化过程，从而为咨询、规划和决策提供服务，其最大特点在于 可以把社会生活中的各种信息与反映地理位置的图形信息有机的结合起来， 从而使复杂空间问题的科学求解成为可能。其技术特点体现在以下两点：空 问模型。g t s 将现实世界抽象为相互连接的不同特征的层面组合，这一概念提 供了解决各种纷繁复杂难题的捷径。通过叠加分析，不同地理层面间在空间 上以相交、合并、切割等方式进行运算后，可获取和派生一系列新的空间属 性图形，满足生产科研对空间要素属性分析的要求。地理坐标系。空问数 据包括绝对位置信息，如经纬度坐标，以及相对位置信息，包括地址编码、 统计调查值等。g i s 的地理坐标系解决了传统地图只知地名却不能在地图上准 确及时定位，或知道其空间位置却不知其名的严重弊端。因此g i s 具有较强的 空间查询与分析能力【l ”。 随着地理信息系统在技术上和应用上的臼趋成熟，把g i s 引入传统的数据 库管理系统，发挥其空间分布数据管理功能，将空间信息处理与属性信息处理 相结合，使人们不仅知道存在什么信息，而且知道发生地所在，并能研究其在 空间与时间上的变化。利用g i s 技术进行的湿地资源调查具有客观、准确、经 济：高效等特点，大大提高了工作的效率和数据的精度，促进了湿地研刭b i 。 目前，计算机技术、对地观测技术的发展，使湿地信息的管理更加科学化、规 范化。地理信息系统的发展，是地学科学的一次革命。地理信息系统具有强有 力的空间分析能力，可为湿地管理和研究提供新的技术方案和分析方法。地理 信息系统的数据输入、存储、管理、分析以及可视化表达功能，在湿地管理和 研究中已经发挥了巨大的作用，为研究人员解决湿地问题提供有利的辅助决 鄱阳湖湿地信息系统开发与应用 策功能。因此，结合湿地的特点，建立湿地资源管理信息系统，在湿地的保护与 合理开发利用方面有重大的意义。 1 2 国内外研究现状及分析 湿地及其与之共存的各种资源是人类赖以生存与持续发展的重要基础， 具有不可替代的环境调节作用，而且是极重要的物种基因库，近代遭受严重 胁迫，危及到人类自身的持续发展| 1 6 1 。因此，湿地研究普遍受到国际社会的 重视。国际上重要的科学研究计划，推动着湿地研究的进展。如七十年代初 以来开展的人与生物圈计划( m b a ) 、八十年代中期以来开展的以国际地圈一 生物圈计划( i g b p ) 、国际全球环境变化的人文研究计划( i h d p ) ，以及国 际水文计划( i h p ) 。人与生物圈计划研究项目之一，就是“人类活动对湖泊、 沼泽、河流、三角洲、河口、海湾、和海岸地带的价值和资源的生态影响” 当前国际地圈一生物圈计划( i g b p ) 及其相关计划的执行，推动着湿地科学的 发展。湿地公约缔约国大会三年召开一次。在1 9 9 9 年召开的湿地公约 第七届缔约方大会上，又做出开展湿地评价、加强湿地质量监测、恢复湿地 及对丧失的湿地功能进行补偿的决议【i 1 1 。美国和加拿大在上个世纪8 0 年代完 成本国湿地调查、编目的基础上，研究重点转向湿地分类、湿地生态系统及 其形成过程的研究，尤其重视湿地环境保护的人工控制【1 8 一们。俄罗斯、芬兰 在湿地演化与泥炭利用方面一直走在世界前列，当前也大力开展生态保护和 环境变化的研究。我国湿地研究也已经走过了半个世纪的历程，在2 0 世纪8 0 年代以前，我国湿地研究停留在宏观植被生态学水平，8 0 年代后则进入湿地 生态系统研究。 2 0 世纪7 0 年代开始，随着计算机技术的广泛应用，以及对湿地重要性 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。同时，在 湿地环境变化的现代过程、湿地资源的合理利用、湿地生态系统的管理、立 法与保护等方面的研究非常活跃，方法手段也从定性走向定性与定量相结合、 常规调查与“3 s ”技术相结合，生物过程与物理、化学过程相结合。在湿地 生态系统及湿地与全球变化、湿地分类等方面的研究开始进入国际前沿【2 0 l 。 新技术、新手段与新方法的应用是湿地科学研究发展的动力源泉。3 s ( g i s 、 g p s 、r s ) 技术越来越普遍地应用于湿地资源调查、湿地编目、湿地功能评价、 湿地监测和湿地保护研究【2 1 1 ，在湿地景观动态和退化湿地监测方面应用，取 得深入的研究成果。在湿地方面引入3 s 技术，国外已经有了很好的例子，特 别是在美国、加拿大等遥感技术和计算机技术先进、境内湿地资源丰富的发 达国家，湿地研究开展得更广泛而深入，曾利用g i s 技术来监测大范围湿地 4 鄱阳湖湿地信息系统开发与应用 的水文变化，以及把g i s 和g p s ，r s 相结合来进行湿地的地形研究等。近年 来，我国随着计算机和g i s 技术水平的不断提高，3 s 技术在资源、环境和可 持续发展决策等研究领域的应用也越来越广泛，在湿地的研究方面也有所突 破，如中国科学院的汪爱华曾把r s 和g i s 相结合研究三江平原沼泽的动态变 化，中国科学院东北地理与农业生态研究所的罗宏宇等在遥感和地理信息系 统的支持下，定量分析和研究了辽河三角洲沼泽湿地景观的动态变化；国家 环境保护总局的刘晓曼以遥感影像为数据源，借助g i s 技术建立东北地区湿 地空间数据库，分析了该区湿地动态变化情况，并从土地利用方面阐述了其 变化原因；中山大学遥感应用中心何执兼等分别利用遥感和地理信息系统对 广东省海岸湿地进彳亍湿地现状分析及资源评价：西北师范大学的潘竟虎等以 青海省长江黄河源区为例，运用g i s 方法，分析了近1 5 年来土地利用类型的 空问分布变化与演变格局；上海师范大学的方全兴、孙振华应用遥感图像进 行湿地资源调查，核查湿地和珍稀鸟类分布等1 2 2 - 3 0 】。 1 。3 本文主要研究内容 为了探讨都阳湖地区湿地生态保护与可持续发展研究，加快信息化建设 的步伐，更好地适应不断推行管理改革措施以及保护。本文结合湿地特点， 基于g i s 技术建立鄱阳湖湿地信息系统基础平台，对湿地资源进行系统的研究 和分析，为湿地资源管理者提供先进，科学的管理方法，初步实现湿地的信 息化、集成化和智能化管理，提高工作效率，并且为有关领导部门提供有效 解决湿地问题的支持信息。 本系统采用目前流行的开发方式一一基于t o m 的组件式开发，设计建立了 基于a r c e n g i n e 9 0 的g i s 应用系统框架，提出系统框架设计并实现对鄱阳湖湿 地数据库的访问，查询，空间分析，专题图表示等功能。 本文主要分为以下部分： 1 绪论：阐述本论文研究背景及国内外相关研究进展； 2 基于组件技术的地理信息系统：详细介绍c o i i i g i s 技术以及a r c e n g i n e 组件 开发；。 3 鄱阳湖湿地数据库设计：详细介绍空问数据库模型和a r c s d e 数据结构以 及空间数据在r d b m s 中的组织存储形式 一 4 都阳湖湿地信息系统开发与实现：详细研究湿地信息系统软件构架设计 和各模块功能； 5 总结与展望。 郝阳潮湿地信息系统开发与应用 2基于组件技术的地理信息系统 2 1g i s 软件开发模式 g i s 工程的开发通常有三种模式：独立开发，单纯二次开发和集成二次开发f 3 l 】。 ( 1 ) 独立开发 独立开发指不依赖于任何g i s i 具软件，从空间数据的采集编辑到数据 的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程 序设计语言，在一定操作系统上实现。选用这种方式的好处在于无需依赖任 何商业g i s i 具软件，减少了开发成本，易于总体控制，因此系统各组成部分 联系紧密。综合操作效率高。但由于开发工作量大且复杂，开发过程耗时问， 财力成本高，地理信息系统发展初期一般采用这种方法，但是目前，已经较 少采用这种方案。 ( 2 ) 单纯二次开发 单纯二次开发指完全借助于地理信息系统工具软件提供的二次开发语言 进行应用系统开发。目前许多发展成熟的g i s 软件已经提供了可供用户进行二 次开发的宏语言，用户可利用这些宏语言，以原g i s 工具软件为开发平台，针 对不同应用对象，开发出自己的应用程序。这种开发模式下的程序开发人员 必须要熟悉g i s 平台所提供的繁多的函数、命令及参数。这不但会增加系统的 开发难度、延长系统的开发周期，还会增加系统的成本；所开发的应用系统 的功能取决于g i s 基础平台功能的强弱以及系统开发人员理解和掌握g i s 平台 函数和命令的程度，这在某种程度上影响了系统的质量。 ( 3 ) 集成二次开发 集成二次开发是指利用专业g i s 软件或其提供的组件来实现g i s 的基本功 能，同时采用通用软件开发工具，尤其是可视化开发工具进行二者的集成开 发。组件式开发方式就是集成二次开发的一种。由于组件具有标准化的接口 及语言无关性、可重用性等特点，使新系统得以快速开发，同时降低了系统 建设及维护成本，从根本上解决了困扰传统g i s 行业发展的问题。由于独立开 发难度太大，单纯二次开发过于受限于g i s 3 i 具提供的编程语言，因此结合6 i s 工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式就成为g i s 应用开发的 主流。 6 鄱阳湖湿地信息系统开发与应用 2 2基于c o m 9 组件开发技术 2 2 1c o m g i s 概述 c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 是组由m i c r o s o f t 提出的组件对象模型 标准，它不仅定义了组件程序之闻进行交互的标准，并且也提供了组件程序 运行所需的环境。在c o m 标准中，一个c o m 组件或者是一个d l l ( d y n a m i cl i n k i n g l i b r a r y ，动态链接库) 文件，或者是一个e x e ( 0 - i 执行程序) 文件。一个组 件程序可以包含一个或多个c o m 对象，而每个c 伽对象可以实现一个或多个接 口，并且每个接口又实现若干个方法，一个方法是完成某个特定任务的函数 或过程，c o m 对象之闻的连接必须通过接口来进行，一个接口之下的方法一般 是相互关联的。在组件技术概念模式下，软件系统可以被视为相互协同工作 的对象集合，每个对象会提供特定服务发出特定消息，并且以标准形式公布， 以便于其他对象了解和调用。 c o m 不是一种面向对象的语言，而是一种二进制标准。它所建立的是一个 软件模块与另一个软件模块之间的链接，当连接建立之后，模块之间就通过 接口机制进行通信p 2 1 。因为c o m 是以对象为基本的模型，所以在程序和程序之 间进行通信时，通信双方应该是组件对象( 或称作c o m 对象) ，而组件程序是 提供c o m 对象的代码载体。当另外的组件或普通程序( 即组件的客户程序) 调 用组件的功能时，它首先创建一个c o m 对象或者通过其他途径获得c o m 对象， 然后通过该对象所实现的c o m 接口调用它所提供的服务。c o m 标准增加了保障 系统和组件完整的安全机制，较容易扩展到分布式环境。组件式软件技术已 经成为当今软件技术的潮流之一；为了适应这种技术潮流，g i s 软件像其他软 件一样，已经或正在发生着革命性的变化，即由过去厂家提供了全部系统或者 具有二次开发功能的软件过渡到提供组件由用户自己再开发的方向上来。 组件式g i s 基于标准的组件式平台，各个组件式平台主要有m i c r o s o f t 的 c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) ，组件对象模型c o m d c 伽( d i s t r i b u t e d c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，分布式组件对象模型) 和o m g 的c o r b a ( c o m m o no b j e c t r e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，公共对象请求代理体系结构) ，目前m i c r o s o f t c o m d c o m 占市场领导地位。基于c 0 m d c o m ，m i c r o s o f t 推出了a c t i v e x 技术， a c t i v e x 控件是当今可视化程序设计中应用最为广泛的标准组件。新一代的组 件式g i s 也大都是a c t i v e x 控件。c o m g i s 的基本思想是把g i s 的各大功能模块划 分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各g i s 控件之间，以及g i s 控件与 其它非g i s 控件之间，可方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最 终的g i s 应用。控件如同一堆各式各样的积木，分别实现不同的功能( 包括g i s 鄱阳湖湿地信息系统开发与应用 和非g i s 功能) ，、根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，就构成应用 系统1 3 3 】。 c o m g i s 就是将g i s 功能封装成组件，以组件方式提供给用户，并可方便地 嵌入到任何一种开发语言当中，它的出现，为传统g i s 中的多种问题提供了全 新的艇决思路。组件技术是新一代g i s 应用系统的重要基础，组件式g i s 就是 面向对象技术和组件技术在g i s 软件开发中的应用。几个著名的g i s 软件公司 把c o m 技术应用于g i s 开发，纷纷推出由一系列a c t i v e x 控件组成的c o m g i s 软 件，如i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i a 、e s r i 的m a p o b j e c t s 、m a p l n f o 公司的m a p x 等，国内的北京朝夕公司推出了m a p e n g i n e ，武汉吉奥公司的g e o m a p 。目前大 多数g i s 软件公司都把开发组件式软件作为一个重要的发展战略l 。 2 2 2 c o i i i g i s 的特点 把g i s 的功能适当抽象，以组件形式供开发者使用，将会带来许多传统g i s 工具无法比拟的优点。c o m g i s 的发展符合当今软件技术的发展潮流，同时也 极大方便了应用和系统集成。同传统的g i s 比较，这一技术具有以下几方面特 点： ( 1 ) 小巧灵活、价格便宜 ， 由于传统g i s 结构的封闭性，往往使软件本身交得越来越庞大，不同系统 的交互性差，系统开发难度大。在组件模型下，各组件集中实现与其本身紧 密相关的功能，组件化g i s 平台集中提供空间数据管理能力，并且以灵巧的方 式与数据库系统连接，用户可根据需要选择控件，最大限度减轻用户负担。 在保证功能的前提下，系统显得小巧灵活，而且价格相对传统开发工具便宜 许多。 ( 2 ) 强大的g i s 功能 新的g i s 组件都是基于3 2 位系统平台，采用i n p r o c ( 进程内组件1 直接调用 形式，所以无论是管理大数据的能力还是处理速度方面均不比传统g i s 软件逊 色。小小的g i s 组件完全能提供拼接、裁剪、叠合、缓冲区等空间处理能力和 丰富的空间查询与分析能力。 ( 3 ) 高效无缝的系统集成 传统g i s 往往具有独立的二次开发语言，对用户和应用开发者而言学习系 统所提供的二次开发语言是种负担，并且开发功能受到一定限制，不能解决 复杂问题。而组件式g i s 建立在严格的标准之上，无需额# b g i s z 次开发语言， 只需实现g i s 的基本功能函数，按照m i c r o s o f t 的a c t i v e x 控件标准开发接口， 嵌入通用的开发环境中实现g i s 功能，g i s 开发人员可以像使用其它a c t i v e ) ( 控 鄱阳湖湿地信息系统开发与应用 件一样使用c o m g i s 控件。目前，可供选择的开发环境很多，用户可以自由选 择专业程序设计语言，如v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 、v i s u a lf o x p r o 、d e l p h i 、 b o r l a n d c + + 、c + + b u i l d e r 以及p o w e r b u i l d e r 等( 如表2 1 ) 。专业模型则 可以使用这些通用开发环境来实现，也可以插入其它的专业模型分析控件。 大而全的g i s 应用程序正在灭绝，紧凑的、完美定义的、可在一起协调工作的 可重用的g i s 控件正在不断出现d s l 。g i s 应用开发者，不需要掌握额外的g i s 开发语言，只需要熟悉基于w i n d o w s 平台的通用集成开发环境，以及g i s 各个 控件的属性、方法和事件，就可以完成应用系统的开发和集成。因此，使用 组件式g i s 可以实现高效、无缝的系统集成如图2 1 所示。 o l s 应用集成系统 ， 专业模型g i s 控件其他控件 v i s u a lb a s i c 等可视集成开发环境 图2 - - 1g i s 组件与应用程序的无缝集成 f i g 2 1s e a m l e s si n t e g r a t i o no fc o m g i s 可视化开发环境特点及适用范围 v i s u a lb a s i c ，d e l p h i ，c + +具有较强的多媒体和数据库管理功能，有丰 b u i l d e r富的控件，易学易用，适合大多数g i s 应用 v i s u a lf o x p r o ，p o w e rb u i l d e r数据库管理功能强大，适用于建立有大量关 系数据的g i s 应用 表2 1 几种可以使用组件式g i s 控件进行g i s 应用集成的开发环境比较 t a b l e 2 - - 1 c o m p a r i s o na m o n gd i f f e r e n ti n t e g r a t e d d e v e l o p i n ge n v i r o n m e n t so fc o m g i s 9 鄱阳潮湿地信息系统开发与应用 ( 4 ) 开发简捷 由于g i s 组件可以直接嵌入m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，管理 信息系统) 开发工具中，对于广大开发人员来讲，就可以选用他们熟悉的开 发工具。而且，g i s 组件提供的a p i 形式非常接近m i s 工具的模式，开发人员可 以像管理数据库表一样熟练地管理地图等空闯数据，无须对开发人员进行特 殊的培训。在g i s 或g m i s 的开发过程中，开发人员的素质与熟练程度是十分重 要的因素。这将使大量m i s 开发人员能够较快过渡到g i s 或g m i s 的开发工作中， 从而大大加速g i s 发展。 ( 5 ) 可扩展性 在组件式软件技术背后，有一个十分庞大的组件资源库，用户可以从不 计其数的组件中挑选需要的组件与组件式g i s 一起集成应用系统，极大地扩展 了g i s 的功能。组件本身封装程度高、开放性好，对于用户来说，系统的升级 可以做到较为透明，使可扩展性大大增强。在需要改变g i s 基础软件和应用软 件的时候，c o m g i s 的机制也使得程序员不必从源代码一步步修改，只需要用 新组件替代旧组件即可。 ( 6 ) 更加大众化 现在应用程序越来越复杂，包含功能趋于多能化，但是对于单个用户而 言，所需要的可能只是应用系统中的某几个部分，c o i i l g i s 允许用户定制应用， 以便能够按照自己的方式工作，挑选所需要的组件组合。非专业的普通用户 能够像使用普通a c t i v e x 控件一样使用g i s 控件进行g i s 开发和集成应用系统， 推动了g i s 大众化进程。组件式g i s 的出现使得g i s 不再是专家的专业分析工 具，同时也成为普通用户对地理相关数据进行可视化管理的工具。 2 3 基于a r c e n g in e 的地理信息系统开发 2 3 ， a r c o b j e c t s 与a r c e n g jn e 介绍 a r c o b j e c t s 是e s r i 公司a r c g i s 家族中应用程序a r c m a p 、a r c c a t a l o g 和 a r c s c e n e 的开发平台，它是基于m i c r o s o f tc o m 技术所构建的一系歹o c o m 组件 产品。a r c o b j e c t s 是一种集成的面向对象的地理数据模型的软件组件库，提 供3 a r c g i s 的全部功能，是开发g i s 应用程序的基础。a r c o b j e c t s 不是为最终 用户而是专门为开发人员提供的二次开发软件，开发人员可以利用 a r c o b j e c t s 框架进行编程，以提高a r c g i s 的性能或扩展其应用。a r c o b j e c t s 捆绑在a r c g i sd e s k t o p 产品中的软件开发包，a r c g i sd e s k t o p d e 的任何一个 产品，不管是a r c v i e w 还是a r c l n f o ，都拥有功能强大的a r c o b j e c t s 组件集。 1 0 鄱阳湖湿地信息系统开发与应用 a r c o b j e c t s 共提供了11 个控件、1l 大类2 5 个组件库、1 5 0 0 多个类、1 6 0 0 多个 接口，这l l 大类组件库是根据具体a r c g i s 体系结构( 核心模块和扩展模块) 和功能结构来划分的。通过a r c o b j e c t s ，开发人员可以定$ 0 a r c m a p 、 a r c c a t a l o g 、a r c s c e n e 应用程序的界面、扩展数据模型、将其嵌入任何可以 集成c o m 的应用程序和通用开发平台上开发