移動GIS支持下的海洋漁業(yè)信息采集與管理

梅元勛，薛 濤，曾興國

(1．寧波市測繪設(shè)計研究院，浙江 寧波315000;2．中國科學院國家天文臺月球與深空探測重點實驗室，北京100012)

一、引 言

對于我國沿海省份而言，海洋與漁業(yè)信息是地理國情信息中的一項重要組成部分，對海洋與漁業(yè)信息的動態(tài)監(jiān)測也是地理國情監(jiān)測的一項重要目標，然而在實現(xiàn)這一目標的過程中卻存在諸多問題。

首先，海洋與漁業(yè)信息與其生產(chǎn)業(yè)務密切相關(guān)，而不能簡單地套用普通的基礎(chǔ)地理信息，但迄今為止海洋漁業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)范方面尚沒有一個較好的方案;其次，海洋與漁業(yè)信息受市場、氣候等多方面的影響，是一個時效性很強、動態(tài)變化快的地理相關(guān)信息，如何快速獲取、時效管理是當務之急;最后，這些海洋漁業(yè)信息往往需要到各個海洋漁業(yè)相關(guān)的野外生產(chǎn)機構(gòu)去調(diào)研獲取，增加了數(shù)據(jù)獲取的難度與成本。由于上述存在的諸多問題，導致了現(xiàn)有的海洋漁業(yè)信息的采集與管理處在一個缺失或滯后的狀態(tài)。

針對上述存在的問題，可采用移動GIS的方法來解決，移動GIS技術(shù)是一種基于移動式客戶端進行數(shù)據(jù)處理、管理、分析的GIS形態(tài)。在相關(guān)原理概念方面，李成名等研究了移動GIS的原理方法、關(guān)鍵技術(shù)與應用［1-3］，李海艷研究了移動GIS的概念體系［4］;在數(shù)據(jù)及其采集研究方面，Shi等研究了移動GIS動態(tài)數(shù)據(jù)模型［5］，Pundt研究了野外采集移動GIS數(shù)據(jù)語義信息及其質(zhì)量控制的方法［6］;在移動GIS應用方面，Montoya等研究了移動GIS在災害監(jiān)測中的應用［7］，Tsou研究了移動GIS在環(huán)境管理方面的應用［8］，陳飛翔研究了其在LBS中的應用［9］，劉偉研究了其在應急救援系統(tǒng)中的應用［10］，胡志明研究了使用iOS進行移動GIS開發(fā)［11］。

在上述研究基礎(chǔ)上，本文從海洋漁業(yè)的生產(chǎn)管理需要出發(fā)，對其相關(guān)數(shù)據(jù)進行分類規(guī)范，使用移動GIS的方式來快速采集和管理海洋漁業(yè)信息，以實現(xiàn)對海洋漁業(yè)信息的動態(tài)監(jiān)測管理。

二、設(shè)計方案

1．海洋漁業(yè)信息的數(shù)據(jù)分類設(shè)計

根據(jù)寧波市海洋漁業(yè)相關(guān)生產(chǎn)需要，海洋與漁業(yè)信息主要分為3類，即基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、海洋漁業(yè)專題數(shù)據(jù)及輔助管理數(shù)據(jù)。

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為海洋漁業(yè)信息提供空間參考(落地服務)，具體落實到海洋漁業(yè)信息中，可以體現(xiàn)為其處于的地名、地址、作業(yè)空間范圍等。

海洋漁業(yè)專題數(shù)據(jù)是海洋漁業(yè)信息最為重要的部分，包括與海洋漁業(yè)相關(guān)的港口、養(yǎng)殖、流通等各類專題數(shù)據(jù)。以寧波市為例，寧波市海洋漁業(yè)信息主要包括漁港信息、水產(chǎn)養(yǎng)殖信息、流通加工信息3個大的方面。其中，漁港信息按照功能主要劃分為小型漁港、重點漁港、主要漁港;水產(chǎn)養(yǎng)殖信息按照養(yǎng)殖方式劃分為池塘養(yǎng)殖、大水面養(yǎng)殖、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、工廠化養(yǎng)殖及苗種繁殖5大類水產(chǎn)養(yǎng)殖信息，各個主要大類下面又分若干子類;流通加工信息按照生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要劃分為水產(chǎn)企業(yè)、批發(fā)市場等。

輔助管理數(shù)據(jù)是對海洋漁業(yè)生產(chǎn)管理相關(guān)的數(shù)據(jù)，主要包括漁業(yè)相關(guān)的公司信息、法人信息、設(shè)備信息等。

這3類數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)地理信息進行關(guān)聯(lián)，所有的海洋漁業(yè)專題數(shù)據(jù)、輔助管理數(shù)據(jù)都通過空間信息關(guān)聯(lián)到相應的基礎(chǔ)信息之上進行集成、分析、管理。

2．海洋漁業(yè)信息的采集流程設(shè)計

對海洋漁業(yè)信息進行規(guī)定之后，在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計海洋漁業(yè)信息的采集流程，本文設(shè)計主要包括以下幾個步驟。

(1)數(shù)據(jù)野外采集與數(shù)字簽名

通過移動客戶端野外采集海洋漁業(yè)各類相關(guān)數(shù)據(jù)，以PDA客戶端為例，首先按照各類數(shù)據(jù)進行標準輸入，數(shù)據(jù)內(nèi)容格式包括基本版與擴展版，根據(jù)需要分別使用，輸入完畢之后，需要進行數(shù)字簽名的存儲，以保證數(shù)據(jù)的真實可靠。這一步主要在移動端環(huán)境，由數(shù)據(jù)采集員在野外調(diào)研采集完成，如圖1所示。

圖1 PDA數(shù)據(jù)采集面板

(2)數(shù)據(jù)的審核與修改

初步錄入的數(shù)據(jù)只包含簡單的文本信息，需要對這些信息進行審核驗證，對于有誤的數(shù)據(jù)進行更正，對于不正確的數(shù)據(jù)進行刪除，以確保信息的正確。這一步也主要在移動端環(huán)境，由野外調(diào)研人員完成，如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)審核與修改面板

(3)數(shù)據(jù)的空間關(guān)聯(lián)與入庫

審核完畢之后，按照數(shù)據(jù)的專題類別，進行數(shù)據(jù)入庫，同時將專題數(shù)據(jù)、輔助管理數(shù)據(jù)進行空間關(guān)聯(lián)，使其落地，與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)融合，形成一個完整的海洋漁業(yè)空間數(shù)據(jù)庫。這一步主要在服務端，由內(nèi)業(yè)人員完成，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)空間關(guān)聯(lián)與入庫

3．海洋漁業(yè)信息管理與分析設(shè)計

海洋漁業(yè)信息的采集管理主要目的在于實現(xiàn)對海洋漁業(yè)信息的動態(tài)監(jiān)測，為動態(tài)監(jiān)察執(zhí)法和漁業(yè)護航提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐?；诖?，在設(shè)計其管理分析應主要兼顧以下3個功能。

(1)海洋漁業(yè)信息統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析的目的在于能夠?qū)Ｑ鬂O業(yè)信息綜合概要性的分析，以統(tǒng)計圖表的方式提供給用戶或決策者，讓其更快速地了解海洋漁業(yè)信息的總體情況。

(2)海洋漁業(yè)信息空間分析

空間分析是海洋漁業(yè)相關(guān)輔助決策支持最為重要的分析功能，除了簡單的空間查詢、定位外，還包括歷史情況對比、用戶交互標注分析等，使得隱含在數(shù)據(jù)中的規(guī)律變化充分暴露在用戶或決策者面前，使其能夠作出正確的分析判斷，這對于海洋漁業(yè)監(jiān)測執(zhí)法尤其重要。

(3)三維可視化分析

三維可視化分析是針對海洋漁業(yè)特殊復雜環(huán)境而言所必需的一種分析方式，海洋漁業(yè)所包括的海港信息是一個涵蓋海陸空間信息的復雜地理環(huán)境，通過三維仿真，才能更逼真、更直觀地顯示重點區(qū)域的實際情況，更好地展示海洋與漁業(yè)信息的細節(jié)情況。

三、海洋漁業(yè)信息系統(tǒng)的實現(xiàn)

1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述設(shè)計方案，初步實現(xiàn)了一個海洋與漁業(yè)信息化綜合管理平臺，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)劃分為1個基礎(chǔ)平臺(海洋與漁業(yè)GIS綜合管理平臺)、3個體系(標準規(guī)范體系、安全保障體系和系統(tǒng)管理維護體系)和5個層次(數(shù)據(jù)采集層、資源管理層、應用支撐層、業(yè)務應用層和表現(xiàn)層，移動端主要包括數(shù)據(jù)采集層，服務端包括后面4層)，具體如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

如圖4所示，其中，標準體系主要為海洋漁業(yè)信息提供數(shù)據(jù)標準規(guī)范;安全保障體系和系統(tǒng)管理維護體系是系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)支撐和運維支撐;表現(xiàn)層是以上各層的人機交互界面。

2．實例應用

以寧波市海洋與漁業(yè)信息化綜合管理平臺為例，其主要功能包括海洋漁業(yè)信息采集、信息傳輸交換、海洋與漁業(yè)基礎(chǔ)信息管理與應用、應急管理、執(zhí)法監(jiān)管、行政審批、輔助決策支持與公眾信息服務一體化，以水產(chǎn)養(yǎng)殖普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立專題數(shù)據(jù)野外采集、數(shù)據(jù)入庫、綜合管理、三維仿真應用的模式，具體功能敘述如下。

(1)海洋漁業(yè)信息綜合情況統(tǒng)計分析

統(tǒng)計海洋漁業(yè)漁港總體情況，如圖5所示。

圖5 海洋漁業(yè)信息統(tǒng)計分析

(2)海洋與漁業(yè)信息化綜合管理空間分析

基于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和水產(chǎn)養(yǎng)殖等專題數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)管理、圖層控制、定位查詢、屬性查詢、報表輸出、歷史對比、系統(tǒng)管理和用戶標注等基本功能，如圖6所示。

圖6 海洋漁業(yè)信息空間分析

(3)寧波市海洋與漁業(yè)GIS三維仿真應用

基于寧波基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)，結(jié)合海洋與漁業(yè)管理特點，對崇堍塘避風漁港、中國水產(chǎn)城、石浦漁港(部分)等重點區(qū)域開展三維仿真應用，逼真、直觀地顯示重點區(qū)域的實際狀況，展現(xiàn)寧波海洋與漁業(yè)藍圖，如圖7所示。

圖7 寧波海港三維可視化分析

四、結(jié)束語

通過分析海洋漁業(yè)信息監(jiān)測存在的數(shù)據(jù)標準不一、數(shù)據(jù)動態(tài)更新快、數(shù)據(jù)采集環(huán)境復雜等問題，本文提出了在海洋漁業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范化的基礎(chǔ)上，采用移動GIS海洋漁業(yè)信息采集管理方案，在移動端進行復雜環(huán)境海洋漁業(yè)信息的快速采集，在客戶端集成統(tǒng)計分析、空間分析、三維可視化分析的海洋漁業(yè)信息的管理與分析方案，并以寧波市海洋漁業(yè)信息管理平臺中對該方案進行了實現(xiàn)和驗證。試驗表明，該方案可以較好地解決現(xiàn)在存在的一些技術(shù)問題，為海洋漁業(yè)信息動態(tài)監(jiān)測和決策支持提供幫助。

本方案的不足之處在于:海洋漁業(yè)信息是一類龐大而復雜的空間信息，本文的數(shù)據(jù)分類規(guī)范主要建立在寧波市的海洋漁業(yè)生產(chǎn)具體情況之下，對于其他區(qū)域或全國范圍內(nèi)的海洋漁業(yè)情況不一定普遍適用;其次，本方案實現(xiàn)的數(shù)據(jù)的管理與分析也主要針對寧波市的海洋漁業(yè)信息的管理與生產(chǎn)，但主要應用較為簡單。這兩方面的內(nèi)容都需要在以后的研究中，進一步加強與其他沿海城市的合作，以更好地設(shè)計和完善其數(shù)據(jù)管理與分析功能，從而在整個國家層面，形成一個更加完整規(guī)范的海洋漁業(yè)信息數(shù)據(jù)規(guī)范和應用規(guī)范，為我國的地理國情監(jiān)測項目提供海洋漁業(yè)信息的動態(tài)監(jiān)測方面的保障。

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