黑龙江省湿地水禽生物多样性资源监测数据管理系统的设计与实现

丛喜东　冯亚男　王佳佳　梁志强

摘要：  为推动我省湿地水禽生物多样性资源监测数据管理的体系化和规范化，本文通过对我省湿地水禽生物多样性资源监测数据进行梳理，分析和整合各类监测数据结构及属性因子阈值等内容，构建了基于MySql的湿地水禽生物多样性资源监测数据库，并通过ASP.NET、jQuery、WebGIS等技术，设计与实现了基于Web端的黑龙江省湿地水禽生物多样性资源监测数据管理系统，实现了对各类监测模式及监测数据的综合性管理和数据共享，为我省湿地水禽生物多样性的监测、保护和研究工作，提供了坚实的数据基础和先进的数据管理手段，有助于全面支撑生物多样性的科学保护、管理和决策。

关键词：  生物多样性；  湿地水禽；  WebGIS；  MySQL；  jQuery；  ASP.NET；  数据管理系统

中图分类号：   TP 311. 52               文献标识码：   A                文章编号：１００1 － 9499（２０23）03 － 0056 － 04

湿地是物种的基因库，是世界上生物多样性最丰富的地区之一，并为大量珍稀水禽提供了庇护所，在全国的生物多样性保护中起着极其重要的作用[ 1 ]。黑龙江省地理位置独特，是东北亚物种迁移的重要通道，湿地面积大，类型多样，是物种停歇、栖息繁殖的重要场所，珍稀物种较多。生物多样性历来是我国自然保护地科研监测和保护成效评估的重要内容[ 2 ]。水禽是湿地生态系统的重要组成部分，水禽多样性对湿地生态系统的健康程度具有很好的指示作用，也是衡量自然保护地保护利用的关键指标[ 3 ]，尤其是主要保护物种的种群数量也是自然保护地等生态环境变化评估的重要指标。

湿地水禽生物多样性监测工作是通过设置样点、样线、样方等方式对湿地水禽生物进行多次观测，并在监测过程中充分记录观测数据、层次记录、人为干扰、物种等信息，为湿地水禽生物多样性监测、保护和研究工作提供了翔实的基础数据。为加强监测数据标准化和集成化管理，分析现有数据结构及属性因子等内容，通过规范各类数据标准及结构框架进行数据建库，研发基于网络端的省级湿地水禽生物多样性资源监测数据管理系统，实现全省范围内多源观测数据的整合和共享，推动湿地水禽生物多样性监测工作技术的标准化和智能化建设，为解决监测工作提供了技术层面的解决方案，有助于监测工作的科学管理和科学决策。

1 关键技术

1. 1 ASP.NET技术

ASP.NET技术为开发Web应用程序提供了所需的所有解决方案，具备较好的编程语言功能，尤其对C#语言的支持，提供了大量功能丰富的用户控件，将代码与显示内容拆分开来，降低了耦合度，使得各种精美的页面更加易于编辑，使开发变得更加简单、快捷[ 4 ]。

1. 2 MySQL技术

MySQL是关系型数据库管理系统，具有跨平台性、体积小、运算速度快、使用成本低、开放源代码、安全可靠等优势被广泛应用在各个领域[ 5 ]，已经成为非常受欢迎的数据库管理系统之一，主要用于提供数据托管服务。

1. 3 jQuery技术

jQuery框架是一种兼容性较强的JavaScript框架，具有多种页面组件，操作便捷，便于用户应用超文本标记语言的documents和events属性事件，页面呈现效果较为理想，可以实现用户与网站之间进行AJAX深度交互，具有更强直观性操作特点[ 6 ]。jQuery框架可以为用户提供多样化界面组件，包括面板、数据显示表格、菜单树以及图形报表等。jQuery框架的优势表现在：（1）框架简洁、流畅，属于轻量级的Java Script库，代码压缩较小；（2）应用范围广，可以满足多类型软件开发需要；（3）可以满足CSS1-CSS3需要，同时兼容基础的XPath；（4）兼容市场上常见的浏览器[ 7 ]。

1. 4 WebGIS技术

WebGIS技术是Web框架下的GIS应用，GIS专门负责对多源多方式的地理空间数据进行采集，并利用专门组件模块完成数据清洗，包括数据类型转换、数据结构映射、数据存储等[ 8 ]。利用GIS核心模块，对数据的空间地理信息内容进行Web客户端展示。本文采用WebGIS实现观测点位置基于BaiDu地图的定位显示。

2 数据库设计及功能设计

2. 1 数据库设计

对监测数据进行分析整合，设计了角色用户信息、机构人员信息、观测记录表（样点、样线、样方）、物种信息、因子信息、文献管理目录等，本系统采用MySQL数据库进行设计与实现（表1～表5）。

2. 2 系统功能设计

依据系统角色设置了系统管理功能和机构管理功能，具体功能详见图1。

3 系统功能实现

系统实现过程中采用ASP.NET、jQuery等技术，实现界面布局设计，并采用ADO.NET技术对服务器端MySQL数据库进行访问，实现观测数据等内容的查询、增加、修改、删除等操作。

3. 1 系统登录界面

用户通过输入用户名、密码及验证码进行登录，系统根据用户角色权限跳转到相应的功能界面，实现系统功能角色化管理图2～图3。

3. 2 观测位置显示

百度地图API是百度为开发者免费提供的一套基于百度地图服务的应用接口，开发者通过API，利用JavaScript脚本语言可以实现在网站上構建功能丰富、交互性较强的地图应用程序[ 9 ]。使用百度地图API实现观测位置（样点、样线、样方）矢量地图及遥感影像的展示。通过获取用户输入的观测位置经度和纬度地理坐标（经纬度）信息，使用JavaScript调用百度地图API的map.addOverlay方法向地图添加标注点等覆盖物，达到观测点位的地图显示。添加观测点部分实现代码如下：

var point = new BMapGL.Point（lon， lat）;

var marker = new BMapGL.Marker（point）; //创建标注

map.addOverlay（marker）;

3. 3 观测数据管理

观测数据是水禽生物多样性资源监测的重要内容，包括样点观测数据、样线观测数据、样方观测数据等。每项观测数据的内容存在部分差异性，用户根据观测方式选择相应内容进行增删查改等操作。观测数据内容主要包括观测记录、层次记录、人为干扰、物种等专题内容。其中，观测记录包括样点基本信息、样点空间位置（经纬度值）及观测时间等；层次记录为记录层次一、层次二；人为干扰包括人为干扰类型、强度等；物种包括物种名称、物种编码、数量、距离尺度、生境编码等。

3. 4 物种信息管理

实现对湿地水禽（鸟类）物种信息添加、修改、查询、删除等操作。物种信息内容包括：类、科、目、种、栖息生境、数量、留居、区系、保护等级、经济价值等内容。数据可以通过批量导入电子表格、手工添加等方式进行数据入库。

3. 5 数据因子管理

主要是实现本系统中各类属性阈值的数据字典内容的添加、修改、删除等操作管理，如人为干扰、生境、层次等项目因子都包括具体哪些内容。在数据库设计阶段，需要对每一项数据因子进行分析归类，建立数据字典，确定项目类别、代码、名称、所属类别等内容，对于具有包含关系的数据需要确定所属类别；在软件设计阶段，为方便用户在选择所属类别因子后，可以自动实现子类别信息的自动关联显示，保证用户在手工添加的过程中，可通过数据列表方式进行快速选择，实现高效操作。

3. 6 文件管理

对于无法采用数据库管理的文件资料，系统设计了文件管理功能，实现对相关文件资料的存档管理。系统以目录树显示的方式，以观测编码为根目录，以年度、日期等为子目录，对观测的照片、原始观测记录表、观测轨迹等信息进行上传操作，管理用户可根据权限进行相关文件夹的创建和编辑等，对于其他用户在获得相关权限后，可以进行在线浏览等。

4 结 论

本文就黑龙江省湿地水禽生物多样性资源监测数据管理系统采用的关键性技术、数据库设计及软件实现进行全面的阐述。该系统总体实现了对湿地水禽生物多样性资源监测数据的综合管理，其采用网络段权限登录方式，实现监测数据的共享访问，使监测数据更好的服务于湿地水禽生物多样性的监测、保护和研究工作，提高了数据管理的标准化和规范化，对生物多样性的科学保护、管理和决策提供了更好的数据支持。

参考文献

［1］ 唐乃超.  黑龙江省湿地概况及存在的问题分析研究［J］.  环境科学与管理，  2009， 34（4）： 147 - 151.

［2］ 束祖飞，  何文通，  李健，  等.  广东车八岭国家级自然保护区生物多样性综合监测信息服务平台［J］.  数据与计算发展前沿，  2021， 3（6）： 127 - 141.

［3］ 王强，  吕宪国.  鸟类在湿地生态系统监测与评价中的应用［J］.湿地科学，  2007（3）： 274 - 281.

［4］ 曾晓杭，  梁佩珊，  林洁，  等.  “帮帮”大学生互助APP的设计与研究［J］.  现代信息科技， 2019（18）： 21 - 22.

［5］ 杨雨成，  任利峰.  My SQL数据库性能优化技术研究［J］.  科技经济导刊， 2020， 28（3）： 32.

［6］ 杨雨成，  任利峰.  My SQL数据库性能优化技术研究［J］.  科技经济导刊， 2020， 28（3）： 32.

［7］ 陈明珠，  袁伟，  陆进城，  等.  基于Jquery的Web前端桌面应用系统设计［J］.  福建电脑， 2018， 34（11）： 130 + 123.

［8］ 周公平.  基于jQuery框架的Web前端开发设计方法研究［J］.信息与电脑（理论版）， 2022， 34（5）： 128 - 130.

［9］ 樊浩，  徐明伟.  基于导航技术和WebGIS技术构建的校园导航平台［J］.  长春工程学院学报（自然科学版）， 2022， 23（2）： 113 - 116.

［10］ 文詩雅，  朱大明，  刘正纲，  等.  基于百度地图API和引力模型的城市公园时空可达性研究［J］.  贵州大学学报（自然科学版）， 2022， 39（5）： 68 - 74.