陳凡，角媛梅*，李石華，許泉立，陳平，劉歆

1.云南師范大學(xué)，云南 昆明 650500

2.云南省基礎(chǔ)地理信息中心，云南 昆明 530100

3.昆明市博物館，云南 昆明 637000

滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建研究

陳凡1，角媛梅1*，李石華2，許泉立1，陳平3，劉歆1

1.云南師范大學(xué)，云南 昆明 650500

2.云南省基礎(chǔ)地理信息中心，云南 昆明 530100

3.昆明市博物館，云南 昆明 637000

濕地公園作為濕地景觀的重要類型是景觀生態(tài)學(xué)和濕地科學(xué)研究的新興領(lǐng)域。濕地公園景觀服務(wù)定量研究于濕地的科學(xué)保護(hù)與有效管理具有重要意義。基于景觀生態(tài)學(xué)理論、景觀服務(wù)定量研究的數(shù)據(jù)需求和3S技術(shù)，以滇池湖濱濕地公園為例，提出以景觀服務(wù)為應(yīng)用導(dǎo)向的濕地公園數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的目標(biāo)與原則，構(gòu)建濕地公園數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型與邏輯結(jié)構(gòu)，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各子庫(kù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，探討滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的潛在應(yīng)用。

湖濱濕地公園；景觀服務(wù)；數(shù)據(jù)庫(kù)；滇池

引言

濕地是自然界生物多樣性最豐富和人類重要的生態(tài)系統(tǒng)類型之一[1-2]。受環(huán)境變化及人類開發(fā)影響，全球濕地生態(tài)系統(tǒng)面積日益減少、功能持續(xù)下降[2]。中國(guó)在 1978-2008年間天然濕地的減少面積達(dá) 33%，其中 13% 為湖泊[3]。為應(yīng)對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)系嚴(yán)重退化的現(xiàn)象與后果，2004年國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)濕地保護(hù)管理的通知》 (國(guó)辦發(fā) [2004]50 號(hào)) ，2005年國(guó)家林業(yè)局下發(fā)《加強(qiáng)濕地公園發(fā)展建設(shè)有關(guān)問題通知》 (林護(hù)發(fā)[2005]118號(hào))，為中國(guó)濕地公園的建設(shè)與發(fā)展提供政策保障，濕地公園建設(shè)得以快速發(fā)展[4]。截止 2014年，中國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)國(guó)家濕地公園試點(diǎn)和城市濕地公園 620 個(gè)，濕地公園成為目前國(guó)內(nèi)外生態(tài)旅游、濕地及其景觀研究領(lǐng)域亟待關(guān)注的方向[4-6]。

2000年9月中國(guó)編制完成《中國(guó)濕地保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃》，為實(shí)現(xiàn)濕地定量研究與政府管理手段的信息化，開始濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)[7]。目前國(guó)內(nèi)已建成《中國(guó)沼澤濕地》《中國(guó)典型濕地時(shí)空動(dòng)態(tài)》和《中國(guó)濕地科學(xué)》等數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，開展了不同濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建方法、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分類、采集與管理等方面的研究[7-10]。以上數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建主要以濕地生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象，包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、生態(tài)工程數(shù)據(jù)和生態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)類型，較少涉及濕地景觀尺度上的人類活動(dòng)、規(guī)劃與多媒體等信息數(shù)據(jù)，對(duì)城市濕地公園數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建與研究的成果目前也較為缺乏。本文以景觀服務(wù)與管理為目標(biāo)，以滇池湖濱濕地公園為研究對(duì)象，構(gòu)建包括人類活動(dòng)、規(guī)劃管理等信息的濕地公園數(shù)據(jù)庫(kù)，是中國(guó)濕地景觀定量研究和濕地科研信息化建設(shè)研究的重要補(bǔ)充。

1 滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)建立的必要性

圖1 滇池湖濱重要城市濕地公園分布圖Fig.1 Distribution of Dianchi Lake Wetland Parks

滇池位于云南省昆明市西南部，至今約有 340 萬(wàn)年歷史，流域面積約 2920 km2，為東西窄、南北長(zhǎng)的斷陷湖泊，包括山地丘陵、沖積平原和滇池三類，其面積分別為總面積的 69.5%、20.2% 和 10.3%，是云南省面積最大的淡水湖泊，中國(guó)六大淡水湖之一和富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的內(nèi)陸淡水湖泊之一[11]。為保護(hù)和恢復(fù)滇池濕地生態(tài)系統(tǒng)，昆明市于 2008年正式啟動(dòng)環(huán)湖生態(tài)建設(shè)工程，按照《云南省滇池保護(hù)條例》以及建設(shè)國(guó)際知名的高原湖濱生態(tài)城市和旅游城市的要求，規(guī)劃建設(shè)環(huán)湖濕地公園 21 個(gè)，目前已建成 17 個(gè)，其中重要的城市濕地公園 11 個(gè) (見圖1)[12]。滇池湖濱帶濕地公園已成為滇池濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分、濕地生態(tài)修復(fù)與建設(shè)的第一道屏障和昆明地區(qū)城市旅游發(fā)展的熱點(diǎn)區(qū)域。結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)、濕地學(xué)等相關(guān)學(xué)科理論和 3S 技術(shù)，從景觀服務(wù)的綜合定量評(píng)價(jià)出發(fā)，研究滇池湖濱帶濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)構(gòu)建的主要內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域及建庫(kù)的流程與方法，具有以下必要性：(1) 探討濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)和建庫(kù)方法，為其實(shí)施提供理論依據(jù)；(2) 為濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀服務(wù)兩個(gè)尺度的定量研究提供數(shù)據(jù)支持；(3) 為未來(lái)滇池湖濱帶濕地公園的規(guī)劃與建設(shè)的選址、景觀的功能空間布局與管理等提供決策依據(jù)，從而更好地實(shí)現(xiàn)其規(guī)劃建設(shè)的目標(biāo)；(4) 為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及景觀服務(wù)的綜合集成研究提供思路。

圖2 滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的目標(biāo)層次Fig.2 The target system of the construction of the landscape service database of Dianchi Lake Wetland Park

2 滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的目標(biāo)與原則

濕地具有干擾調(diào)節(jié)、大氣調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、水供應(yīng)、廢物處理、生物棲息地、文化和休閑娛樂等方面的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值, 決定了滇池濕地公園在生態(tài)保護(hù)、觀光休閑、科普教育和科學(xué)研究方面的景觀服務(wù)功能[5,13-14]。因此，滇池濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的目標(biāo)分為科學(xué)研究、景觀功能的管理與優(yōu)化和決策支持三個(gè)層次 (見圖2)。科學(xué)研究是首要目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)其它兩個(gè)目標(biāo)的基礎(chǔ)，此目標(biāo)的主要內(nèi)容是濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)分類和具體數(shù)據(jù)內(nèi)容構(gòu)建的依據(jù)。依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀服務(wù)的相互關(guān)系原理和滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)功能的主要類型，科學(xué)研究目標(biāo)中景觀服務(wù)功能定量與綜合評(píng)價(jià)分為生態(tài)系統(tǒng)和景觀兩個(gè)尺度，研究?jī)?nèi)容包括景觀分類、景觀格局與變化、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)定量評(píng)價(jià)、景觀多種功能的綜合評(píng)價(jià)、旅游資源的時(shí)空分布、人類活動(dòng)信息表征、濕地公園規(guī)劃和景觀績(jī)效[15-17]。

考慮數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的目標(biāo)和可持續(xù)性，滇池濕地公園數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建應(yīng)遵循完整性、精確性、層次性、動(dòng)態(tài)性和適用性原則。首先，濕地公園數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建應(yīng)在數(shù)據(jù)內(nèi)容上體現(xiàn)人類規(guī)劃、旅游等活動(dòng)信息數(shù)據(jù)的建設(shè)，補(bǔ)充已有建研濕地?cái)?shù)據(jù)類型的不足。其次，數(shù)據(jù)采集處理要遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范，在制定各類數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)格式，并對(duì)具體數(shù)據(jù)精度進(jìn)行規(guī)定的前提下進(jìn)行；減少數(shù)字化數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等過程中的誤差，保證數(shù)據(jù)的精度。再次，數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容的設(shè)計(jì)與編輯要考慮應(yīng)用目標(biāo)，做到數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)邏輯與層次清晰；數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新，留有足夠的發(fā)展空間，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與內(nèi)容的可擴(kuò)展性，以便日益完善。最后，數(shù)據(jù)查詢功能要簡(jiǎn)明易懂、便于操作。

3 滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用目標(biāo)和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的原則，滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)首先是對(duì)分庫(kù)內(nèi)容數(shù)據(jù)的分類，在每類數(shù)據(jù)中再分層，建立數(shù)據(jù)集和要素類，總體邏輯結(jié)構(gòu)為：總庫(kù)-分庫(kù)-邏輯層-物理層(圖3)。分庫(kù)由基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)構(gòu)成；邏輯層是分類數(shù)據(jù)的系統(tǒng)構(gòu)成，對(duì)應(yīng)了分類數(shù)據(jù)的具體表示；物理層體現(xiàn)了適合數(shù)據(jù)傳輸需要的要素。

圖3 滇池湖濱濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)模型Fig.3 Conceptual structure model of landscape service database of Dianchi Lake wetland park

3.2 數(shù)據(jù)內(nèi)容

濕地公園數(shù)據(jù)具有類型多、內(nèi)容復(fù)雜的特征，各個(gè)分庫(kù)數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容包括：(1) 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，由大地測(cè)量數(shù)據(jù)、數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)和數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)組成，反映濕地公園的區(qū)劃、地形、土地覆蓋、氣象、土壤和水文等信息[17]；(2) 專業(yè)數(shù)據(jù)包括濕地公園規(guī)劃與建設(shè)、濕地公園生態(tài)環(huán)境和旅游信息數(shù)據(jù)，同時(shí)加入了濕地與濕地公園的保護(hù)、開發(fā)與建設(shè)的法律、法規(guī)和條文數(shù)據(jù)；(3) 多媒體數(shù)據(jù)包括了濕地公園景觀、物種的影像和視頻數(shù)據(jù) (表1)。

表1 分類數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容Table 1 The content of the classi fication data

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的方法與技術(shù)

3.3.1 數(shù)據(jù)的收集

濕地公園數(shù)據(jù)類型包括圖形數(shù)據(jù)資料收集、遙感影像和多媒體數(shù)據(jù)。圖數(shù)據(jù)有基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)、專題空間數(shù)據(jù)和相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源包括：1) 野外調(diào)查；2) 經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括 2010-2016《昆明統(tǒng)計(jì)年鑒》、2010-2016《昆明市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)報(bào)告》；3) 規(guī)劃數(shù)據(jù)包括《滇池高原濕地保護(hù)區(qū)總體規(guī)劃 (2009)》、《昆明環(huán)滇池旅游圈總體規(guī)劃》、昆明市1：5 萬(wàn)比例尺地形圖、昆明市行政區(qū)劃圖、昆明市土地利用現(xiàn)狀圖和各濕地公園總體規(guī)劃與詳細(xì)規(guī)劃圖等。通過以上數(shù)據(jù)來(lái)源可獲得：滇池濕地公園區(qū)位、地形與行政區(qū)劃圖，公園內(nèi)植被的種類和公園的基本情況以及變化情況，公園區(qū)位、綠地面積以及綠地覆蓋指標(biāo)數(shù)據(jù)。遙感影像通過 2016年的 SPOT-5 衛(wèi)星圖像 (光譜空間分辨率 10 米，色波段為 2.5 米)，可采集植被類型、作物長(zhǎng)勢(shì)、地物類型、生物量、水中生物的含量、植物含水量及土壤濕度；農(nóng)林調(diào)查與規(guī)劃，城市規(guī)劃和較大比例尺專題制圖。游客信息數(shù)據(jù)可通過景區(qū)前側(cè)系統(tǒng)、智慧設(shè)施和智能終端獲取[18]。多媒體數(shù)據(jù)，可采用相關(guān)網(wǎng)站、實(shí)地拍攝和公眾參與方式獲取。

3.3.2 數(shù)據(jù)分析與處理

遙感影像數(shù)據(jù)的處理流程包括，將文檔對(duì)象模型 (DOM) 數(shù)字正攝影像轉(zhuǎn)換到指定坐標(biāo)系下，進(jìn)行內(nèi)業(yè)影像判讀；利用 GPS 開展野外調(diào)查，對(duì)主要圖斑進(jìn)行核實(shí)，修改預(yù)判讀中的錯(cuò)誤內(nèi)容。結(jié)合遙感分析軟件 ERDAS9.2 與地理信息平臺(tái) ArcGIS 10.2 軟件技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)遙感信息數(shù)據(jù)的下載、校正、解譯與提取，地形圖、資源分布圖與規(guī)劃圖等專題圖的制作。屬性數(shù)據(jù)與空間圖形數(shù)據(jù)的連接方法是，對(duì)應(yīng)空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容屬性需求，按圖形將屬性數(shù)據(jù)逐個(gè)輸入EXCEL 表格中，然后通過關(guān)鍵字段連接到圖形上，或通過 MAPGIS 數(shù)據(jù)編輯功能進(jìn)行連接[19]。

3.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理

地理信息系統(tǒng) (GIS) 作為一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)查詢、空間綜合分析和可視化功能[17]。滇池濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)過程中，GIS 技術(shù)的使用包括基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制、空間數(shù)據(jù)的矢量化、屬性數(shù)據(jù)錄入、建立拓?fù)潢P(guān)系、數(shù)據(jù)庫(kù)的生成和管理維護(hù)，具體包括：(1) 通過 MapGIS 實(shí)現(xiàn) DOM 數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制、建立拓?fù)潢P(guān)系，修正關(guān)系外業(yè)調(diào)查后最初數(shù)字化數(shù)據(jù)，添加新增地物和確定圖斑類型等，拼接分幅無(wú)誤的鄰接圖形成一體化 GIS 數(shù)據(jù)；(2) ArcGIS進(jìn)行建立圖幅索引和數(shù)據(jù)字典；(3) 通過 GIS 平移、放大、縮小、全圖、刷新和測(cè)距等基本功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、加載影像圖、動(dòng)態(tài)繪制標(biāo)注和自定義圖片等，地圖應(yīng)用、搜索與統(tǒng)計(jì)功能可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的編輯與管理，利用 GIS 權(quán)限管理功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)訪問權(quán)限的管理。

4 結(jié)論與討論

滇池濕地公園景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建研究包括以下結(jié)論：(1) 數(shù)據(jù)庫(kù)的總體目標(biāo)包括科學(xué)研究、管理和決策支持等方面；(2) 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括總庫(kù)-分庫(kù)-邏輯層-物理層四個(gè)層次，其中分庫(kù)中的專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)包括公園規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境、旅游信息和動(dòng)態(tài)影音等數(shù)據(jù)類型，結(jié)合基礎(chǔ)地理信息分庫(kù)的數(shù)據(jù)可直接應(yīng)用于景觀服務(wù)功能的定量研究和濕地公園景觀管理；(3) 從分庫(kù)、主題數(shù)據(jù)和具體數(shù)據(jù)三個(gè)層次對(duì)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類和列表詳述，可更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理與便捷使用。

以多目標(biāo)應(yīng)用為目的構(gòu)建濕地公園數(shù)據(jù)庫(kù)，相較于傳統(tǒng)的濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)有著更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可通過在線和離線共享方式服務(wù)于科研部門與各級(jí)政府管理部門，也可服務(wù)于自然教育、旅游等商業(yè)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)。本數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)考慮了人類活動(dòng)和現(xiàn)代多媒體信息數(shù)據(jù)的收集，但還缺乏此類數(shù)據(jù)收集方法與途徑的深入探討。未來(lái)研究應(yīng)該融入大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算等技術(shù)，將移動(dòng)智能終端、移動(dòng)通訊位置數(shù)據(jù)、交通傳感數(shù)據(jù)、數(shù)字調(diào)研平臺(tái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)和公眾參與平臺(tái)生成的數(shù)據(jù)應(yīng)用到濕地景觀服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中。

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Study on the Construction of Landscape Service Database of Dianchi Lake Wetland Park

Chen Fan1, Jiao Yuanmei1,2,3*, Li Shihu2, Xu Quanli1, Chen Pin3, Liu Xin1
1.Yunnan Normal University, Kunming, Yunnan 650500, China
2.Yunnan Provincial Geomatics, Kunming, Yunnan 530100, China 3.Kunming Museum 637000, Kunming, Yunnan 637000, China

As an signi ficant type of wetland landscape, wetland park is an emerging research in the field of landscape ecology and wetland science.The construction of wetland park databases of landscape service will be of great signi ficance to protecting and managing wetlands scienti fically and effectively.Taking the wetland park of Dianchi Lake as example, based on landscape ecology theory, landscape service data requirements, and 3S technology, this paper constructed concept model and logic structure of landscape service database of wetland park according to the goal and principle proposed.Furthermore, the content of each subcategories and the potential application of the database is detailed and explored .

Wetland park; landscape services; database; Dianchi lake

10.11871/j.issn.1674-9480.2017.03.009

國(guó)家自然科學(xué)基金 “哈尼梯田景觀結(jié)構(gòu)-水文連接度與世界遺產(chǎn)區(qū)保護(hù)研究”(41271203 )；國(guó)家自然科學(xué)基金“哈尼梯田遺產(chǎn)區(qū)聚落景觀快速變化機(jī)制與景區(qū)化過程及保護(hù)” (41761115)

*通訊作者：角媛梅 (ymjiao@sina.com)

2017年2月15日

陳 凡：云南師范大學(xué)，講師，研究方向?yàn)榫坝^規(guī)劃與大數(shù)據(jù)應(yīng)用，景觀服務(wù)定量評(píng)價(jià)。

E-mail:10424614@qq.com

角媛梅：云南師范大學(xué)，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榫坝^生態(tài)學(xué)研究。

E-mail:670062770@qq.com

李石華：云南省基礎(chǔ)地理信息中心，副總工，主要研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境遙感。

E-mail:lsh8010@163.com

許泉立：云南師范大學(xué)，副教授，主要研究方向?yàn)镚IS 應(yīng)用、開發(fā)與建模。

E-mail:go2happiness@163.com

陳 平：昆明市博物館工藝美術(shù)師，主要研究方向?yàn)榫坝^規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

E-mail:1193713835@qq.com

劉 歆：云南師范大學(xué)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榫坝^生態(tài)學(xué)。

E-mail:liuxin.geo@outlook.com