秦 宇 穆 森 孫 宇 陳 鵬 沈 磊

(1.首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院 三維信息獲取與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 資源環(huán)境與地理信息系統(tǒng)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；2.環(huán)境保護(hù)部信息中心，北京 100029；3.北京市西城區(qū)規(guī)劃管理信息中心，北京 100035；4.中科軟科技股份有限公司，北京 100190)

野鴨湖濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

秦 宇1,2穆 森3*孫 宇2陳 鵬2沈 磊4

(1.首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院 三維信息獲取與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 資源環(huán)境與地理信息系統(tǒng)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；2.環(huán)境保護(hù)部信息中心，北京 100029；3.北京市西城區(qū)規(guī)劃管理信息中心，北京 100035；4.中科軟科技股份有限公司，北京 100190)

本文以野鴨湖濕地作為主要研究對(duì)象，根據(jù)濕地空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的相關(guān)特征設(shè)計(jì)濕地信息數(shù)據(jù)庫(kù)，利用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)濕地的生態(tài)環(huán)境、水質(zhì)環(huán)境等方面建立了評(píng)價(jià)體系，并使用Visual Basic.NET和ArcGIS Engine的開發(fā)方法，結(jié)合ADO數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)，利用COM組件技術(shù)開發(fā)了濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)，對(duì)濕地資源進(jìn)行系統(tǒng)的管理、分析、評(píng)價(jià)，為濕地保護(hù)和合理利用提供科學(xué)的方法和有效的決策依據(jù)。

濕地；集中式數(shù)據(jù)庫(kù)；分析評(píng)價(jià)模型；濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)

前言

野鴨湖濕地自然保護(hù)區(qū)位于北京市延慶縣西北，是北京市面積最大的濕地自然保護(hù)區(qū)，這里生態(tài)類型復(fù)雜，生物多種多樣，是南北通道上重要的鳥類棲息地和越冬地[1]。因此，對(duì)野鴨湖濕地的保護(hù)和利用越來(lái)越受到重視，目前遙感、地理信息系統(tǒng)等空間技術(shù)的利用為濕地信息獲取與管理提供了有效的方法，但在濕地的管理和研究中仍存在一些不足：濕地資源管理方式效率較低，濕地?cái)?shù)據(jù)更新維護(hù)不便利；濕地資源管理與濕地分析評(píng)價(jià)關(guān)聯(lián)性較差[2]。針對(duì)以上問(wèn)題，本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：

1.根據(jù)濕地?cái)?shù)據(jù)多、復(fù)雜并且需要定期更新的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于集中式數(shù)據(jù)庫(kù)模式的濕地信息數(shù)據(jù)庫(kù)，

并將濕地的各類數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)路徑、名稱、相關(guān)信息，系統(tǒng)中所用數(shù)據(jù)通過(guò)中央數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。

2.開發(fā)濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)將濕地的資源管理與分析評(píng)價(jià)緊密的聯(lián)系在一起，對(duì)濕地的矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，并利用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)濕地的生態(tài)環(huán)境、水質(zhì)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出評(píng)價(jià)結(jié)果，以方便對(duì)濕地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)處理，為濕地的保護(hù)和利用提供依據(jù)，提高效率[3]。

1．系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

由于濕地?cái)?shù)據(jù)種類多、復(fù)雜并且需要定期更新，在設(shè)計(jì)濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，將濕地的各種數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)采用集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的管理模式，在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)路徑、名稱、相關(guān)信息，如圖1-1系統(tǒng)中所用數(shù)據(jù)通過(guò)中央數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作[4]。

主數(shù)據(jù)庫(kù)中存放了濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)所涉及的各個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)信息，包含濕地定義表、濕地概況表、濕地功能表、濕地分類表、用戶管理表、濕地評(píng)價(jià)表、濕地資源表，對(duì)于濕地定義、濕地概況、濕地功能、濕地分類這些數(shù)據(jù)，通過(guò)相應(yīng)的表將相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)路徑和描述信息直接存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫(kù)中，程序運(yùn)行時(shí)直接通過(guò)主數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀??；對(duì)于用戶管理、濕地評(píng)價(jià)、濕地資源這三類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)復(fù)雜、更新頻繁，如果都放在主數(shù)據(jù)庫(kù)中會(huì)使得主數(shù)據(jù)庫(kù)十分龐大，并且對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和相關(guān)的查詢操作效率很低。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)考慮到日后數(shù)據(jù)更新以及進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢操作時(shí)的便利性，分別建立用戶管理數(shù)據(jù)庫(kù)、濕地評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)、濕地資源數(shù)據(jù)庫(kù)，在主數(shù)據(jù)庫(kù)中建立相應(yīng)的表，存儲(chǔ)各數(shù)據(jù)庫(kù)的名稱和存儲(chǔ)路徑，訪問(wèn)時(shí)通過(guò)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)路徑找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

2．野鴨湖濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)模塊的設(shè)計(jì)

濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的目的是診斷由自然因素和人類活動(dòng)引起的濕地系統(tǒng)的破壞或退化程度，以此發(fā)出預(yù)警，為管理者、決策者提供目標(biāo)依據(jù)，更好地利用、保護(hù)和管理好濕地。因此，對(duì)濕地的現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)、功能水平進(jìn)行全面調(diào)查和分析，既要考慮時(shí)間因素，又要涉及空間尺度，在一定的時(shí)空尺度內(nèi)選取適宜性和持續(xù)性的健康指標(biāo)，特別要考慮這些指標(biāo)在可預(yù)見(jiàn)的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的變化和穩(wěn)定性[5]。

本文從濕地生態(tài)環(huán)境、濕地功能、濕地水體富營(yíng)養(yǎng)化三個(gè)方面對(duì)野鴨湖濕地構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，以反映野鴨湖濕地總體生態(tài)環(huán)境狀況、濕地功能狀況、濕地水質(zhì)狀況。評(píng)價(jià)模塊結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2-1。

濕地生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)從濕地整體狀況的角度來(lái)對(duì)野鴨湖濕地進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]，反映野鴨湖濕地的生態(tài)狀況；濕地功能評(píng)價(jià)從濕地的功能層次對(duì)野鴨湖濕地進(jìn)行評(píng)價(jià)，反映野鴨湖濕地的功能狀況；濕地水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)從濕地的水質(zhì)狀況角度對(duì)野鴨湖濕地進(jìn)行評(píng)價(jià)，反映野鴨湖濕地水體的污染情況。

在確立野鴨湖濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，參考國(guó)內(nèi)外已有的濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，遵循整體性原則、代表性原則、可獲取性原則、可表征和可度量原則、定性與定量原則，并針對(duì)野鴨湖濕地的特點(diǎn)，構(gòu)建野鴨湖濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

3．野鴨湖濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)路線

本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法來(lái)規(guī)劃整個(gè)系統(tǒng)的總體框架，并根據(jù)軟件工程理論中的結(jié)構(gòu)化生命周期思想與快速原型開發(fā)方法來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，在系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)階段，從系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，自上至下地逐步進(jìn)行分解，先綜合考慮系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，再考慮系統(tǒng)的局部?jī)?yōu)化；在系統(tǒng)的實(shí)施階段，則堅(jiān)持自下向上逐步實(shí)施，先從單個(gè)模塊編程開始，按照系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，逐步進(jìn)行模塊集成及測(cè)試，最終形成整個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，根據(jù)圖3-1的技術(shù)路線進(jìn)行濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)的開發(fā)。

3.2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

野鴨湖濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)體系：數(shù)據(jù)層、中間層和應(yīng)用層，如圖3-2所示。數(shù)據(jù)層由空間數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和其他數(shù)據(jù)庫(kù)組成。空間數(shù)據(jù)庫(kù)包括基礎(chǔ)底圖?；A(chǔ)底圖由野鴨湖濕地的遙感影像、濕地類型等圖層構(gòu)成；屬性數(shù)據(jù)庫(kù)包括野鴨湖濕地水質(zhì)指標(biāo)，生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境指標(biāo)，相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等；其他數(shù)據(jù)包括濕地的概念、基本功能、分類等信息。其中，空間數(shù)據(jù)以文件（.shp和.img）的形式存放，屬性數(shù)據(jù)以表的形式存放于Access 2000數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和.shp格式自帶的.dbf格式文件中[7]。

中間層包括GIS應(yīng)用邏輯組件和數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，主要負(fù)責(zé)處理應(yīng)用邏輯，即從客戶端接受用戶請(qǐng)求，然后根據(jù)應(yīng)用邏輯將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求，并通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的交互，最終將處理結(jié)果反饋回客戶端[8]，其中，GIS應(yīng)用邏輯組件選用ESRI公司的ArcGIS Engine，并通過(guò)ADO或DAO數(shù)據(jù)庫(kù)引擎實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)存取[9]。

應(yīng)用層為野鴨湖濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)，主要通過(guò)系統(tǒng)提供的用戶接口來(lái)實(shí)現(xiàn)基于GIS圖層管理、基本地圖操作、可視化以及濕地生態(tài)環(huán)境、濕地功能評(píng)價(jià)以及水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)功能。

4．野鴨湖濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)概述

4.1 濕地基本信息模塊

濕地基本信息模塊的主要功能是對(duì)濕地進(jìn)行介紹，目的是使用戶從濕地的基本概念到濕地的資源對(duì)濕地有逐步的了解。濕地基本信息包括濕地的基本概況和野鴨湖濕地的資源概況，如圖4-1。

4.2 濕地專題圖管理模塊

濕地專題圖管理模塊中收錄了野鴨湖濕地的植被分布圖、鳥類分布圖和北京市1984年、1989年、1992年、1996年、1998年、2002年、2004年、2006年的濕地圖層，并按濕地類別對(duì)歷年圖層進(jìn)行分類，在左側(cè)的列表中按年份對(duì)濕地圖層進(jìn)行分類，可以根據(jù)研究需要任意選擇不同年份和不同的濕地類型，如圖4-2～圖4-4所示。

4.3 濕地評(píng)價(jià)模塊

濕地環(huán)境評(píng)價(jià)模塊包括濕地生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)和濕地水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)，生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)是針對(duì)濕地的總體環(huán)境狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以反映濕地的生態(tài)現(xiàn)狀，以制

定濕地總體恢復(fù)方案、保護(hù)措施、開發(fā)利用方式，如圖4-5所示；功能模糊評(píng)價(jià)是對(duì)濕地的功能狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，反映濕地功能的情況，如圖4-6所示；水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)是針對(duì)濕地的核心因素—水資源來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析水體的富營(yíng)養(yǎng)化情況以反映濕地中水質(zhì)的污染程度，為濕地的污染治理、保護(hù)、合理利用提供依據(jù)，如圖4-7所示。

通過(guò)野鴨湖濕地環(huán)境評(píng)價(jià)模塊的濕地生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、濕地功能模糊評(píng)價(jià)和濕地水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)可以看出野鴨湖濕地目前的狀況較差，濕地生態(tài)環(huán)境處于四級(jí)（較差）水平；濕地功能隸屬度1998年為0.9327，到2004年已經(jīng)下降到0.6456，濕地功能退化速度很快；區(qū)域內(nèi)水質(zhì)惡化，富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重。野鴨湖濕地評(píng)價(jià)為野鴨湖濕地的保護(hù)和治理提供了決策依據(jù)，通過(guò)持續(xù)的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)可以實(shí)時(shí)掌握濕地的狀況，并根據(jù)濕地評(píng)價(jià)結(jié)果制定保護(hù)和治理措施，達(dá)到更好地保護(hù)和利用濕地的目的。

4.4 濕地三維顯示模塊

為了使?jié)竦氐难芯扛鼮橹庇^、具有真實(shí)感，設(shè)計(jì)

開發(fā)了野鴨湖濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)三維顯示模塊，采用ArcGIS Engine中的3D模塊ArcScene進(jìn)行開發(fā)[10]，數(shù)據(jù)源選取上，選用IRS-P5和ALOS相融合的影像作為影像圖層，將延慶區(qū)的DEM通過(guò)裁剪、轉(zhuǎn)換為TIN格式數(shù)據(jù)作為三維顯示的高程基準(zhǔn)。

5．結(jié)論

本文選取野鴨湖濕地作為重點(diǎn)研究區(qū)域，對(duì)野鴨湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況作了初步的探討，同時(shí)運(yùn)用系統(tǒng)軟件工程理論，運(yùn)用組件式GIS開發(fā)了野鴨湖濕地評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了濕地資源管理、濕地生態(tài)環(huán)境、水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化相關(guān)評(píng)價(jià)等功能。

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Research on the Design of the Wetland Evaluation Management System of Widgeon Lake

Qin Yu1,2Mu Sen3*Sun Yu2Chen Peng2Shen Lei4
（1.School of Resource and Environmental Science, Capital Normal University, Key Lab of 3D Information Acquisition and Application, MOE, Key Lab of Resources, Environment and GIS of Beijing City, Beijing 100048, P.R.China；2. Information Center of Ministry of Environmental Protection, Beijing 100029, P.R.China； 3. Urban Planning Management Information Center of Beijing Xicheng District, Beijing 100035, P.R.China；4. Sinosoft Company Limited, Beijing 100190, P.R.China）

Taking Widgeon Lake as the major subject, our research designed the wetland information database based on features of wetland attribute data and spatial data, built a evaluation system of ecological and water quality environment with fuzzy comprehensive evaluation model. And then by using Visual Basic.NET and ArcGIS Engine, combining with ADO and COM component techniques, a wetland information system was ultimately developed to systematically manage, analyze and evaluate the wetland resources. So that scientifc methods and effective decisionmakings might be supplied for wetland protection and utilities.

wetland；centralized database；analysis and evaluation model；wetland evaluation system

X824

A

1674-6252（2014）02-0049-04

秦宇，碩士，北京人，1982年10月出生，現(xiàn)就職于環(huán)境保護(hù)部信息中心，主要從事信息安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、GIS與遙感應(yīng)用研究.*通訊作者.