基于WebGIS的自然保护区地理信息系统基础数据库的设计与实现——以灵空山自然保护区为例

于丽东

(山西省沃成生态环境研究所，山西 太原 030012)

“山西灵空山国家级自然保护区地理信息系统基础数据库”是基于先进的地理信息系统(GIS)技术，以保护区范围为空间范围界定，整合保护区基础信息及科研成果，促进保护区信息化管理为目标而建立的关系型网络数据库。该数据库的建立可以更好地补充和完善保护区的重点保护对象资源数据库，对促进保护区区域资源科学管理奠定坚实的基础，对保护区域生态环境研究具有重要意义[1]。

该数据库的建设主要致力于以生动直观的表现形式，集图像、视频等多媒体展现方式为一体，为保护区提供可视化的信息管理服务。通过资料收集、实地调查、遥感数据解译、访问调查、测绘等技术手段，获取保护区基础信息并建立数据库，该数据库包含卫星遥感影像数据、林业数字矢量基础地理数据、森林资源数据、各类专题数据、林业社会经济数据、林业政策法规数据、林业文献资料数据及其他相关数据。

1 系统目标

山西灵空山国家级自然保护区地理信息系统基础数据库建成后，用户通过局域网可在客户端浏览器上进行空间及属性数据的空间查询，并能实现以下操作功能：(1)实现地图的放大、缩小及漫游功能；(2)动态设置空间矢量图层的分层显示与隐藏，并将结果反映在地图上；(3)自然保护区空间数据与属性数据的换位查询(根据图层中被点击处空间对象查询详细属性信息，还可以利用属性数据进行地图元素的空间查询)；(4)保护区常规野外调查数据的显示与汇总；(5)专题地图的发布。

2 系统总体设计

2.1 数据库建设

为了方便维护、访问、更新数据及管理，满足应用服务对数据的不同请求，数据库的数据格式设计如下：(1)基础数据库(卫星遥感影像数据)采用在线地图或离线地图；(2)空间数据库采用Access个人地理数据库空间要素类格式存储；(3)属性数据库采用MS-SQL数据库格式存储，属性数据包括森林资源数据(主要是野外调查数据)、专题数据、林业社会经济数据、林业政策法规数据、林业文献资料数据及其他相关数据。

2.2 整体框架

灵空山自然保护区基础数据库的数据包括：卫星遥感影像数据、林业数字矢量基础地理数据、森林资源数据、专题数据、林业社会经济数据、林业文献资料数据和林业政策法规数据七大部分。

2.3 系统界面介绍

灵空山自然保护区地理信息系统主界面分为五个部分：中间为地图展示区，顶部为菜单栏，左侧为地图操作工具，右侧面板为模块管理器，左下角为图例(图1)。

图1 灵空山国家级自然保护区地理信息系统主界面

2.4 系统模块功能介绍

在局域网环境下，用户可以在浏览器上实现地图的缩放和漫游功能，可以进行空间数据与属性数据的空间查询，可以通过菜单选择不同的模块，来实现不同的功能。具体模块及功能如下：

2.4.1 基础数据模块(底图影像) 在线地图引用了国家地理信息公共服务平台“天地图”，包括天地图矢量图，地形图，影像图及注记。离线地图，采用了高分2号卫星提供的2018年3月15日低于1 m的卫星影像图。

2.4.2 保护区空间数据模块 用于管理保护区基础地理信息，包括基础建设、水文地质、功能分区、土地利用现状，植被类型等矢量图层。

2.4.3 森林资源数据模块 用于管理保护区森林资源数据，下设一类森林清查数据、二类森林资源清查数据、三类(专题)调查数据、林地权属四个子模块，以树型结构组织(图2)。

一类森林清查，全称“国家森林资源连续清查”[2]。此模块中包括了土地利用与覆盖、森林资源及生态状况。点击任一个土地利用图斑，显示其属性数据。

在二类森林清查中，包括了小班和林班信息。在地图上点击任一小班或林班，显示其属性数据，可以直观了解各小班或林班的详细情况。

在三类调查数据中，包括了保护区历年来野外调查数据，有红外相机监测数据、固定样地样线监测数据、本底资源数据，古树调查数据。

图2森林资源数据

2.4.4 专题数据模块 以树型结构组织管理保护区各类专题数据。目前共计11个模块，分别是保护区基本情况、机构设置及人员配置、范围界线与土地权属、基础设施建设、主要保护区对象变化动态、违法违规项目情况、2015年本地资源调查、固定样地样线、古树调查、2014年总体规划、一期工程建设。

2.4.5 林业社会经济数据模块 对保护区内的林业社会经济数据进行建库管理。这一模块包括了林业、森工电统计快报，林业产业总产值，营林生产数据，林业重点工程数据表，森工生产数据，从业人员情况数据，固定资产投资数据，国有林区木材采运企业等主要统计指标数据。将这些数据都集成到该系统中，便于领导者及相关人员的可视化管理。

2.4.6 林业文献资源，政策法规数据模块 对保护区相关的文献资料、政策法规数据，进行了建库存档管理，便于工作人员快速找到自己需要的文档数据，避免了费时费力地盲目查找。

2.4.7 工具包模块 该模块包括野外调查数据的空间查询和属性查询，小班信息查询，物种查询。工作人员根据不同的搜索条件，得到想要的检索结果。

4 结束语

通过开发基于WebGIS的山西灵空山国家级自然保护区地理信息系统基础数据库，可以在以下两个方面发挥积极的作用：一是通过该系统实现了该保护区的信息查询、统计分析、数据共享等功能，连接在局域网的每一位用户都可以在客户端通过浏览器访问到该系统。监管部门领导不仅可以看到保护区的一系列基础数据(如保护区动植物名录，及历年来实调数据)，还可以通过地图窗口直接形象地看到保护区内的空间地理信息(如保护区边界、功能区划、管护站位置、河流分布、动植物分布等)，这将为保护区生态环境的综合决策提供更重要、更直观的参考，这将有利于整体提升保护区管理工作。二是传统GIS系统需要在每个客户端配置专业GIS软件，操作烦琐复杂，且需要专业人员操作，而本系统是基于WebGIS技术，实现了客户端零安装、零维护，只需要Web浏览器就可以完成地理信息的查询和使用，操作简单，用户不需要太多GIS专业知识，在浏览器中通过系统提供地址选择工具按钮，根据用户自定义条件，进行查询，实现保护区地图上要素的空间数据和属性数据的综合查询。这对于今后在保护区内部局域网上全面应用GIS技术，为环境管理和研究提供更全面的技术支持(如环境科研等)提供一定的借鉴经验。

本文利用WebGIS在自然保护区做了一些探索。通过这个系统在保护区的部署实施，希望以此推动保护区管理信息化的进程，为GIS技术在“数字保护区”方面的应用提供新思路，也为自然保护区生物资源可持续利用、环境保护决策提供科学的管理依据[2]。本系统虽已完成初步建设，但是还有诸多不足，如进一步丰富数据库的内容，加强系统的分析功能，在今后的运用中还须逐步完善。