基于arcgis的石山自然保护区信息管理系统的设计与实现

基于arcgis的石山自然保护区信息管理系统的设计与实现

0承担扩大七大保护区环境资源开发与管理的职责在几个自然保护领域建立后，自然保护领域的大量信息数据得到了很好的处理，传统的环境管理方法的弊端日益明显。自然保护区管理工作需要处理和分析大量的信息数据和地图数据,地理信息系统(GIS)技术的功能特点正迎合了自然保护区管理工作的现实需要。GIS在自然保护区的应用可归纳为保护区自然环境、生物多样性,以及社会经济信息与数据的管理、保护区珍惜濒危物种的保护、保护区生物多样性空间分布特征研究、保护区生境评价、自然保护区设计、保护区规划与发展等几个方面。把GIS技术应用于自然保护区建设中,并建立一个自然保护区管理信息系统对自然保护区事业的发展有着至关重要的作用。当前,石人山自然保护区仍处于以人工管护为主的传统模式,对环境资源没有科学的保护和管理,使得石人山自然保护区的珍稀动植物资源得不到应有的保护,不能使该自然保护区实现环境、经济、社会等综合效益的协调、持续和长远发展。本文按照石人山自然保护区环境资源研究与保护的要求,针对目前石人山自然保护区在资源开发、环境保护和管理中存在的问题,以及GIS与Internet结合的应用发展趋势,设计和开发出基于WebGIS的石人山自然保护区管理信息系统。采用基于WebGIS开发的自然保护区信息管理系统可以非常方便使用Web发布相关信息,使得公众、管理者和决策者通过Internet进行自然保护区空间信息的浏览、查询、编辑、分析、信息反馈、统计、制图等操作,为维护自然保护区生物多样性、保护环境资源、创造社会效益提供了科学管理方法和决策支持。1webgis的概念随着信息技术及Internet技术的飞速发展与广泛应用,GIS已经由桌面式、集中式系统逐步向分布式、网络化的海量信息系统转变。WebGIS便是Internet技术应用于GIS开发的必然产物,在Web上为用户提供信息发布、数据共享、交流协作,从而实现GIS的在线查询和业务处理等功能,使用户能直接通过Web浏览器对GIS数据进行访问,实现空间数据和业务数据的检索查询、专题图输出、编辑修改等GIS功能,完成了GIS技术从C/S模式向B/S模式的转变。WebGIS继承了GIS的部分功能,侧重于地理信息与空间处理的共享,是一个基于Web计算平台实现地理信息处理与地理信息分布的网络化软件系统。与传统的GIS相比,WebGIS具有以下几个特点。1实现用户数据源间的协同在异构环境下使用户能够屏蔽软硬件平台的差异,实现用户间的访问、不同应用和数据源之间的直接通讯,以及对分布的源数据和应用程序进行协同处理。2客户访问领域全球范围内任意一个WWW节点的Internet用户都可以同时访问WebGIS。3无缝集成的地理空间数据WebGIS很容易跟Web中的其他信息服务进行无缝集成,透明地访问地理空间数据。正是由于WebGIS的这些优势和特征,使它很好地克服了传统GIS的缺陷,已成为当前GIS发展的一个方向。2系统设计2.1旅游产业信息化石人山自然保护区信息管理系统是借助GIS平台软件进行二次开发,主要针对自然保护区中生态景观展示及相关信息的管理来设计。本系统将通过石人山自然保护区景观信息的收集,综合应用GIS技术、Web技术、COM/DCOM技术、数据库技术、XML技术等先进的技术,建立直观化、形象化、准确化、动态化和决策支持的管理信息系统,为有关管理部门提供现代化、无纸化的管理与规划手段。系统中通过互联网能让公众在客户端浏览器上浏览自然资源或风景名胜的分布、历史沿革,以及旅游指南等网络信息。同时,自然保护区的空间、属性数据可相互可视化查询,并能够实现交通路线的查询及环境健康分析、物品资源展示、旅游消费分析和效益分析、历史数据的统计分析等功能。本系统的突出特点是利用GIS各种强大的空间分析功能对大量的空间数据进行处理并量化,将得到的结果以图形、表格等方式直观地表达出来。2.2web服务器模块根据系统的目标,系统采用C/S和B/S混合的体系结构。基于浏览器的管理模块(B/S模式)以图文方式提供用户必要的查询和浏览信息的界面,对于内部网络的用户提供必要的信息编辑功能。在这个模块中集中了日常管理工作中使用比较频繁的功能。基于GIS平台的管理模块(C/S模式)实现高级的信息管理、高级的空间信息分析,以及空间数据编辑等功能。本系统中的基于C/S的应用系统和基于B/S结构的浏览器端都可以调用Web服务器完成系统所需查询和分析功能,实现分布式数据的共享。其逻辑结构如图1所示。根据面向公众和管理部门功能分开的要求,其网络环境也不同:面向公众的部分,用户连接到Internet就可以访问系统,属于B/S模式;面向管理部门部分,工作站与服务器基于TCP/IP的以太网,属于C/S模式。系统的网络架构如图2所示。2.3保护区在线旅游商品数据库按照系统运行模式上划分,分为基于B/S结构模块和基于C/S结构模块。B/S模块在浏览器上运行,方便一般用户的远程访问和操作;C/S模块需要在用户端安装软件,主要适用于用户管理,具有数据的编辑和管理权限以及一些高级分析功能。这两部分模块的功能各具特色,并且两模块具备相同的查询浏览功能,提供用户多路径调用功能,方便不同权限的用户使用(如图3所示)。系统主要的功能如下。1)地图浏览主要功能包括:基本地图操作工具(放大、缩小、漫游、鹰眼、自定义比例尺、量测、基本图形操作等)、数据转换、符号转换等。2)数据查询主要功能包括:属性查询、空间查询、从属性SQL自定义查询空间对象、坐标定位、查询结果空间定位、图层选定和自定义多边形查询空间对象等。3)空间分析主要功能包括:叠置分析、网络分析、缓冲区分析、插值分析(反距离权重法插值、克吕金法插值)、属性的柱状分析、密度分析等。4)数据输出包括地图的打印输出和专题地图及报表的制作与输出。5)数据编辑用于改善绘图精度、更新图形内容、丰富图形表现力、实现图形综合,同时对各种图形文件或整个系统的储存、更新、备份,管理着图层和窗口的操作。6)物产资源展示通过一系列文字、图片、图表等形式对保护区进行介绍和宣传,主要包括保护区简介、保护区功能区划图、动植物种类和保护区特产等。7)旅游路线模块主要介绍著名的旅游景点及营业时间、交通信息、住宿、饭店、购物场所、休闲地区等,提供最佳旅游路线和最短路径选择功能。8)保护区健康评价主要功能包括:专家打分、健康评估、健康度曲线走势、层次分析评价方法等。9)决策分析和综合统计模块决策分析为决策者提供了分析、决策过程模拟及决策效果评价的环境。综合统计让管理者对过去整个自然保护区所采集的数据进行统计分析,包括景点访问量、物质资源的数量、游客实际消费情况、效益分析等。2.4系统数据库的设计1数据库管理系统建立一个良好的数据库是进行数据管理和各种查询分析工作的必备前提。石人山自然保护区管理信息系统数据库包括空间数据库和属性数据库,数据库设计的主导思想是:采用SQLServer2005作为数据库管理系统,通过ArcSDE数据库引擎对空间数据的管理分析能力,将地理空间数据和非空间数据统一放入到SQLServer2005中进行管理,并利用其强大的管理机制对数据进行高效地处理,使系统具有海量数据存储和管理能力。空间数据和属性数据存储在主体数据表中,即数据集表中。由于单个图层的所有数据都存储在同一个数据表中,在真正意义上实现了空间数据和属性数据的无缝组织,使得空间数据和属性数据在数据库级正相关,可以简单而高效地实现空间查询和属性查询。2出现了一些自然保护区资源图层的叠加数据组织方面,系统中的数据大部分是具有空间属性的数据,因此采用分层方式进行组织和存储。分层的原则就是将同一类数据放在同一存储层上。利用层的概念来管理、贮存,分析不同时间、不同属性的资源信息,然后把这些图层叠加起来,来实现自然保护区资源信息的可视化,以便增加自然保护区管理信息系统的科学性。空间数据的组织形式采用面向对象的Geodatabase数据模型来设计和管理,对矢量数据、栅格数据和表数据进行统一集中存储管理,具体的空间数据组织形式如图4所示。属性数据主要包括石人山自然保护区基础设施、旅游资源、自然条件等方面的属性信息。属性特征数据用关系型数据表来存储,数据表格为2维表格,用Excel作为输入模板输入初始数据,然后导入到SQLServer数据表中并存入数据库。关于石人山自然保护区特色详情、生态环境信息等的介绍,一律以文件的形式存放,不存储在属性数据库中。3系统的实现和应用3.1c/s模式平台根据系统设计思想及应用目的,以SQLServer2005为数据库管理系统,以ARCSDE9.3为空间数据引擎,B/S模式的平台以ASP.NET和ArcGISServer9.3为开发平台,在MicrosoftVisualstudio2008集成的开发环境中进行开发,C/S模式的平台开发采用VisualStudio2008和ArcGISEngine9.3作为开发平台,运用VisualC#高级语言作为开发语言,并借助第三方控件Dev进行开发。最终通过成果发布,将系统中的C/S平台与B/S平台有机结合起来,从而便于用户应用。系统的B/S模式和C/S模式运行界面分别如图5、图6所示。3.2定位查询窗口和评价分析1)根据景点定位有了地图的显示、缩放,以及平移等功能,公众对地理空间的认识就比较形象,然而,仅仅有这些功能还是不够的,如在地图中公众通常很难快速找到自己感兴趣的地点、位置等,因此需要对地图进行快速定位。定位查询窗口如图7所示。2)缓冲区分析选择需要进行缓存分析的图层,设置缓冲距离,选择距离单位,设置输出路径,分析得出结果(如图8所示)。3)环境健康评价环境健康评价采用特尔菲法,首先由权威专家对石人山自然保护区的环境质量进行考核打分,并提交结果;然后由环境健康分析器对影响因子权重进行分析计算;最后得出环境健康走势图。环境健康走势如图9所示。4webgis系统本文介绍了基于WebGIS的石人山自然保护区管理信息系统的设计与实现,系统把WebGIS平台的强大功能与信息管理系统充分结合。WebGIS在Internet中已经得到了广泛应用,客户端浏览器无需下载额外的GIS插件,系统的WebGIS平台采用ESRI公司的ArcGISServer平台,通过ArcGIS