江苏省自然保护地管理信息系统设计与实现.pdf
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1、第4 6卷第6期2 0 2 3年1 1月现 代 测 绘M o d e r nS u r v e y i n ga n dM a p p i n gV o l.4 6,N o v.,2 0 2 3 第一作者简介:颜怀成,工程师,研究方向为地图学与地理信息系统开发。江苏省自然保护地管理信息系统设计与实现颜怀成1,2,熊鹏波1,2,薛 娇1,2(1.江苏省测绘工程院,江苏 南京2 1 0 0 1 3;2.自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室,江苏 南京2 1 0 0 1 3)摘 要 目前,针对如何建立监测网络以及对遥感变化检测方法的研究很多,但对于如何利用信息化手段实现省市县多级联动,加强自然保护地
2、监测数据集成分析和综合应用的研究与实践较少。以江苏省自然保护地监测成果数据为基础,利用G I S、R S、W e b等技术建成江苏省自然保护地管理信息系统,开展区县核查举证、市级复核上报及省级确认工作,并编制自然保护地自然资源变化报告。实现了保护地自然资源变化监测成果数据入库、管理、分发、调查、统计分析等一体化管理与应用,提升全省自然保护地管理水平与决策分析能力。关键词 自然保护地;G I S;系统开发中图分类号:P 2 0 8 文献标志码:A 文章编号:1 6 7 2-4 0 9 7(2 0 2 3)0 6-0 0 4 8-0 60 引 言党的十九大以来,在习近平生态文明思想的指引下,生态文
3、明建设已经成为统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局的重要内容。系统保护全省生态重要区域和典型自然生态空间,全面保护生物多样性和地质地貌景观多样性,可以推动山水林田湖草生命共同体的系统保护,为实现经济社会可持续发展奠定生态根基,为推进“强富美高”新江苏建设提供生态支撑1-2。目前,针对如何建立监测网络以及对遥感变化检测方法的研究很多,各地方已建设各类各级全覆盖、全天候、全要素的自然保护地“天空地一体化”监测网络体系,开展自然保护地综合监测,在保护生物多样性、保存自然遗产、改善生态环境质量和维护国家生态安全方面发挥了重要作用3-4。但是,对于如何利用云计算、互联网等信息化手段
4、实现省市县多级联动,加强自然保护地监测数据集成分析和综合应用的研究和实践较少。为贯彻落实国家和省委省政府相关文件要求,我们充分利用信息化手段开展江苏省自然保护地管理信息系统建设,服务我省自然保护地管理工作,实现自然保护地动态监管与保护。1 监测区概况与监测成果概述1.1 监测区概况江苏省位于中国大陆东部沿海,长江、淮河下游,界 于 北 纬3 0 4 5 3 5 2 0,东 经1 1 6 1 8 1 2 1 5 7 之间,跨江滨海,湖泊众多,地势平坦,地貌由平原、水域、低山丘陵构成。全省是以平原林网为主的省份,根据第九次森林资源清查数据,全省森林面积1 5 6万h m2,居全国第2 7位。林木覆
5、盖率2 3.2 0%,森林覆盖率1 5.2 0%,居全国第2 4位。活立木总蓄积96 1 0万m3,居全国第2 6位。森林蓄积70 4 5万m3。江苏省目前有自然保护区、森林公园、湿地公园、地质公园、海洋公园和风景名胜区等自然保护地共计2 1 0个,覆盖面积89 6 3.1 5k m2,各保护地分类统计情况如表1所示。1.2 研究数据第一期保护地自然资源变化图斑以2 0 2 1年第4季度遥感影像为本底数据,以2 0 2 2年第1季度遥感影像作为变化发现影像数据,结合国土三调等基础数据,利用遥感影像半自动提取、辅以人工校核修正的方式,提取自然资源变化图斑。第二期保护地自然资源变化图斑以2 0 2
6、 2年第1季度遥感影像作为本底数据,以2 0 2 2年第2季度遥感影像作为变化发现影像数据,以此类推,提取2 0 2 2年自然保护地自然资源变化图斑,共计4期成果。截至目前,已完成2 0 2 2年前两季度的变化监测工作,共计发现全省自然保护地管理范围内约1万个变化图斑。2 系统设计2.1 技术路线针对项目目标和要求,制定项目技术路线,具体分为以下6个部分:表1 江苏省自然保护地统计表序号类型级别数量/个面积/h m21自然保护区国家级3省级1 1市县级1 73 13 0 16 7 4.1 99 41 5 9.7 11 2 91 9 7.8 05 2 50 3 1.7 02风景名胜区国家级5省级
7、1 72 21 1 29 5 6.3 85 35 2 0.1 21 6 64 7 6.5 03海洋公园国家级335 80 3 1.5 15 80 3 1.5 14地质公园国家级4省级71 11 20 5 4.2 881 5 7.6 62 02 1 1.9 45森林公园国家级2 2省级4 66 85 33 3 8.4 43 85 5 5.8 49 18 9 4.2 86湿地公园国家级2 7省级4 87 52 88 8 0.8 57 28 1 2.3 81 0 16 9 3.2 0总计2 1 08 9 63 1 5.1 9 (1)方案设计与标准制定阶段:根据国家、地方相关标准规范,结合当前省域自然
8、保护地数据现状和业务需求,开展技术方案设计。(2)保护地变化图斑提取:收集覆盖全省不低于2m分辨率遥感影像,结合国土三调、国土调查年度变更等数据,利用遥感影像半自动提取、辅以人工校核修正的方式开展自然保护地自然资源变化图斑提取5。(3)数据库构建阶段:根据数据情况及系统建设需求,开展自然保护地变化监测数据库设计,对成果数据进行检查并入库,为后期系统建设提供数据支撑。(4)系统建设阶段:基于自然保护地变化监测数据库,利用G I S、R S、W e b等技术研发江苏省自然保护地管理信息系统。(5)外业举证与内业复核阶段:利用保护地管理信息系统,下发自然资源变化图斑至各县(区、市),开展外业举证与内
9、业复核工作,实现自然保护地变化图斑及时核查、踏勘,有效制止自然资源破坏行为,实现对自然保护地的动态监管与保护6-9。(6)成果汇总阶段:经由县级举证、市级复核、省级确认等流程,对变化图斑数据的图件和文字等成果分别进行整理汇总,内容包括数据汇总统计、图件编制、文字报告编制等。系统技术路线如图1所示。2.2 系统总体架构依托江苏省自然保护地管理信息系统,分别建立网页端系统和移动端系统,并建立先进的硬件环境、科学的技术标准和良好的管理机制,形成系统业务化运行机制。为保障系统安全、高效、可靠运行,本系统建设采用先进、成熟的技术,基于“大系统、微服务、轻应用”的思想进行总体技术框架设计。其中:“大系统”
10、具有足够的稳定性、开放性、高可用和灵活性,符合I T主流趋势,跟云计算、大数据等是相互匹配的;“微服务”则主要是聚焦于支持系统功能和数据资产进行服务,形成信息资产,并通过系统运营的持续累积,对外提供服务资产输出,降低后续信息化投资成本、缩短建设周期;“轻应用”则是提供更加简便、轻灵的前端应用,满足多端使用、所需所得。系统总体架构如图2所示。(1)基础设施层提供软硬件及网络等基础设施环境,包含计算资源、存储资源、网络资源、安全设施资源等。(2)信息资源层数据资源池:汇集卫星遥感影像、专项规划、国土三调数据、保护地自然资源监测数据,包含空间数据、属性数据等多元数据,提供保护地自然资源监管信息数据服
11、务。指标模型库:对保护地自然资源监管过程中涉及的指标和模型进行统一管理,包含指标库、模型库构建以及对应的管理功能。(3)应用服务层通过应用服务层为保护地自然资源监测监管服务平台提供时序化遥感底图、动态监测服务和数据推送分发服务,以基础设施、数据库、系统中间件94第6期颜怀成等:江苏省自然保护地管理信息系统设计与实现图1 系统技术路线图提供的环境为基础,实现保护地自然资源信息数据的纵横联通。(4)微服务层微服务层采用分布式服务框架,并通过R e s t服务框架、A P I在线管理、分布式服务缓存等提高前后端的协作效率和质量,保证数据的状态一致性和数据的高性能获取,从空间范围维度对数据访问进行管控
12、,有效保障空间数据可视化的安全。(5)应用层该层主要面向保护地自然资源监测监管等全过程提供信息化应用,具体应用为江苏省自然保护地数据管理系统网页端和移动端。网页端系统实现各级各类自然保护地可视化分析统计、查询浏览、图斑复核及确认,移动端系统实现地方任务下载、图斑核查举证。3 系统设计与实现3.1 系统功能设计江苏省自然保护地管理信息系统以全省保护地自然资源变化监测成果为主要数据源,根据省市县一体化保护地自然资源变化监测成果业务应用需求,利用G I S、R S、移动互联网、云计算等技术建设,实现保护地自然资源变化监测成果数据入库、管理、分发、调查、统计分析等一体化管理与应用。该系统功能构成如图3
13、所示。3.1.1 网页端功能(1)查询浏览用户根据数据类型、年份、行政区划等条件查询自然保护地变化图斑详细信息,并在影像底图上直观展示变化图斑的位置及分布情况。05现 代 测 绘 第4 6卷图2 系统总体框架图图3 系统功能结构图(2)统计分析根据保护地类型、监测批次及行政区划,对监测图斑类型、分布和面积等信息进行统计,生成统计图表,为领导决策分析提供直观的统计数据支撑。(3)时序遥感影像回溯基于遥感影像瓦片数据库,在保证实用、安全的前提下,实现多历史版本影像服务管理;针对保护地自然资源变化图斑所在区域,获取该区域所有历史版本遥感影像服务资源,实现历史遥感影像动态回溯。(4)图斑复核根据移动端
14、核查人员上报的保护地自然资源变化核查举证信息,对该图斑是否需要整改、整改措施、整改期限等进行复核,并给出本级意见。(5)报告查阅根据行政区划等级,实现监测报告定制生成或已有报告上传,并发布监测报告文件通知,提供监测报告预览和下载等功能。3.1.2 移动端功能(1)任务下载与管理系统根据用户的管辖范围推送外业核查任务包,用户可以通过模糊查询下载相应批次任务;系统将监测图斑按“已调查”“未调查”“重点关注”“待核查”等类别分类管理监测图斑,方便用户查找目标图斑,提高外业调查工作效率。(2)定位与导航用户点击某图斑进入地图界面,可以在地图上准确、直观地看到保护地图斑位置;系统提供“高德地图”“百度地
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