面向智慧海洋的海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張皓

摘? ?要：目前，我國(guó)海洋信息化管理建設(shè)正處在轉(zhuǎn)型之中，由數(shù)字化建設(shè)轉(zhuǎn)向智慧海洋建設(shè)，而智慧海洋就是從整體和全面的角度理解、分析海洋數(shù)據(jù)，從而提供給海洋管理智慧交互服務(wù)。由于海洋數(shù)據(jù)具有歸屬?gòu)?fù)雜、數(shù)據(jù)格式多樣化以及跨領(lǐng)域多學(xué)科交互的特點(diǎn)，對(duì)海洋數(shù)據(jù)收集、整理、分析就尤為復(fù)雜。為了解決上述問(wèn)題，本文分析和設(shè)計(jì)了基于GIS技術(shù)的海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)“感知理解，智慧交互”的對(duì)海洋數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和整理，繼而提升海洋數(shù)據(jù)信息管理的效率。

關(guān)鍵詞：智慧海洋? GIS? 信息管理? 海洋環(huán)境分析? 安全管理

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（b）-0133-0

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，目前我國(guó)海洋信息化管理建設(shè)正處在轉(zhuǎn)型當(dāng)中，由數(shù)字化建設(shè)轉(zhuǎn)向智慧海洋建設(shè)，而智慧海洋就是從整體和全面的角度理解、分析海洋數(shù)據(jù)，從而提供了海洋管理智慧交互服務(wù)。由于海洋數(shù)據(jù)具有歸屬?gòu)?fù)雜、數(shù)據(jù)格式多樣化以及跨領(lǐng)域多學(xué)科交互的特點(diǎn)，對(duì)海洋數(shù)據(jù)收集、整理、分析就尤為復(fù)雜。本文通過(guò)基于物聯(lián)網(wǎng)的海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使得海洋數(shù)據(jù)資源檢索能夠?qū)崿F(xiàn)“感知理解，智慧交互”的目標(biāo)，進(jìn)而提升海洋數(shù)據(jù)資源的利用率，更深層次挖掘相關(guān)數(shù)據(jù)的價(jià)值。

1? 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)的總體目標(biāo)是：立足為海洋與漁業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)、為海洋與漁業(yè)管理服務(wù)、為政府決策服務(wù)，在“統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施;統(tǒng)一平臺(tái)、資源共享;有限目標(biāo)、面向服務(wù);統(tǒng)一管理、安全保密;著眼業(yè)務(wù)化和實(shí)際應(yīng)用”，以海洋與漁業(yè)信息基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)為核心，以海洋與漁業(yè)專題信息應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)為主體，建成集海洋與漁業(yè)信息采集、信息傳輸交換、海洋與漁業(yè)綜合管理、執(zhí)法與監(jiān)管、行政審批、輔助決策支持與公眾信息服務(wù)一體化，全市海洋系統(tǒng)上下貫通、左右聯(lián)接、運(yùn)轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)、便捷高效的比較完整的海洋與漁業(yè)信息化體系，最大程度地發(fā)揮海洋與漁業(yè)信息資源在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用，使海洋與漁業(yè)信息化水平和能力滿足我市海洋經(jīng)濟(jì)日益快速發(fā)展的需求。

2? 功能需求

基于GIS 的海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)在線管理監(jiān)測(cè)信息，預(yù)警信息的分析、查詢與發(fā)布等。根據(jù)漁船安全管理以及海水環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警的實(shí)際需求，本基于 GIS 的海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要需要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的目標(biāo)：

（1）作為海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)，首先應(yīng)該要具備對(duì)海洋環(huán)境各個(gè)要素的監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)持久化、檢索以及動(dòng)態(tài)同步等功能。

（2）需要對(duì)海洋海面、流、聲、密、鹽、高溫等動(dòng)態(tài)變化的海洋要素進(jìn)行繪制，以此來(lái)對(duì)海洋物理環(huán)境的未來(lái)、現(xiàn)狀和歷史進(jìn)行表達(dá)和分析。

（3）對(duì)海嘯、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)的功能，并能及時(shí)生成預(yù)警信息，為漁船的安全提供保障。

（4）本海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)應(yīng)該要具有比較好的可操作性，讓受眾能夠以友好的方式與系統(tǒng)進(jìn)行交互。

3? 架構(gòu)設(shè)計(jì)

海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)則主要采用B/S 結(jié)構(gòu)，并且還結(jié)合了一些輕量級(jí)的開發(fā)框架，例如：Struts2、My Batis等框架。作為數(shù)據(jù)抽象與操作層的框架，與 Hibernate框架相比，它更為輕量級(jí)，同時(shí)能減少開發(fā)人員的工作量，減少數(shù)據(jù)庫(kù)操作的風(fēng)險(xiǎn)，此外，Mbytes框架的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)是具有讓程序員編能寫出優(yōu)質(zhì)的DML語(yǔ)句。該框架的主要概念就是將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分成：數(shù)據(jù)服務(wù)層、表示層、業(yè)務(wù)邏輯層三個(gè)部分。讓Mbytes框架只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)服務(wù)層，不僅可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且還可以將SQL語(yǔ)句與代碼分開，減少了混亂，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三層結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

表示層獲取用戶輸入和后端數(shù)據(jù)展示分別采用的是Struts2 框架和 JSP 頁(yè)面。業(yè)務(wù)邏輯層和表示層之間的相連通過(guò) Struts2 標(biāo)簽中的 Action 類來(lái)實(shí)現(xiàn)。而數(shù)據(jù)層則是采用 Mbyatis 框架來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該框架可以實(shí)現(xiàn)采用結(jié)構(gòu)化的XML 文件與之匹配，還可以起到 SQL 映射的作用，這樣可以加快系統(tǒng)開發(fā)的效率和提高系統(tǒng)的質(zhì)量。應(yīng)用業(yè)務(wù)層的內(nèi)容功能包括：GIS處理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、海洋環(huán)境分析、漁船安全管理等功能。

4? 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行環(huán)境

本文選用My Eclipse作為海洋信息管理服務(wù)平臺(tái)的開發(fā)平臺(tái)，My Eclipse的功能非常強(qiáng)大，對(duì)各種腳本具有很好的兼容性，同時(shí)也是專注于J2EE方面的IDE開發(fā)工具，My Eclipse所具有的這些特性使其成為了現(xiàn)在應(yīng)用最為普及的軟件開發(fā)平臺(tái)。本文主要結(jié)合Arc GIS Engine對(duì)J2EE 技術(shù)框架 環(huán)境下ArcGIS Engine的開發(fā)技術(shù)進(jìn)行研究。

4.2 GIS處理模塊實(shí)現(xiàn)

（1）地圖顯示：地圖顯示功能子模塊主要包括前端和后端兩個(gè)部分，其中后端功能主要是實(shí)現(xiàn)根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的地圖數(shù)據(jù)對(duì)地圖進(jìn)行切塊，形成一個(gè)個(gè)地圖切塊;前端部分則主要實(shí)現(xiàn)將后端返回的多個(gè)地圖切塊組合起來(lái)形成完整的地圖。（2）地圖平移：地圖平移子功能模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的上下、左右等方向的移動(dòng)。（3）地圖縮放：地圖縮放功能子模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的縮放功能，對(duì)地圖的碩放也主要包括四種方式，分別為鼠標(biāo)滾輪前后滾動(dòng)縮放、點(diǎn)擊縮放工具條縮放、點(diǎn)擊滑動(dòng)縮放條相應(yīng)位置進(jìn)行縮放以及拉動(dòng)滑動(dòng)縮放條縮放。（4）地圖測(cè)量標(biāo)注：地圖測(cè)量標(biāo)注子模塊主要實(shí)現(xiàn)在地圖上標(biāo)注一個(gè)點(diǎn)的功能，地圖測(cè)量標(biāo)注功能子模塊的輸出界面如圖2所示。

4.3 系統(tǒng)管理模塊實(shí)現(xiàn)

用戶管理功能模塊主要實(shí)現(xiàn)管理員對(duì)用戶信息的添加、刪除、查詢、修改等功能。用戶信息的查詢功能實(shí)現(xiàn)主要是管理員在用戶信息輸入搜索框內(nèi)輸入條件信息，按照的輸入條件對(duì)用戶信息進(jìn)行查詢。用戶信息的刪除功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)用戶的刪除，也可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)刪除多個(gè)用戶。

4.4 數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)管理模塊的功能主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)水流速剖面儀數(shù)據(jù)、溫鹽深儀數(shù)據(jù)、風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)以及溫濕度數(shù)據(jù)等進(jìn)行管理和查詢的功能，主要通過(guò)圖表結(jié)合的方式來(lái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，并可以通過(guò)時(shí)間點(diǎn)信息來(lái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

4.5 海洋環(huán)境分析模塊實(shí)現(xiàn)

海洋環(huán)境統(tǒng)計(jì)分析模塊只要通過(guò)以預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、實(shí)況、再分析，結(jié)合剖面圖、單點(diǎn)曲線、等值線/面的形式，描繪出海洋海面高、流、聲、鹽、溫、密等海洋要素的動(dòng)態(tài)變化，試圖對(duì)海洋物理環(huán)境的未來(lái)、歷史和現(xiàn)狀作更深入的了解。

用戶首先通過(guò)對(duì)該環(huán)境常規(guī)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行再分析、接著是通過(guò)海洋環(huán)境實(shí)況和預(yù)報(bào)等模塊，層深和可視化表達(dá)方式、時(shí)間、要素以及設(shè)置區(qū)域等參數(shù)，然后描繪出相應(yīng)的圖形。

4.6 漁船安全管理模塊實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)需要根據(jù)各個(gè)水文氣象觀測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并結(jié)合國(guó)家關(guān)于氣象災(zāi)害的相關(guān)規(guī)定，站點(diǎn)的要素的預(yù)警值超過(guò)其預(yù)警值時(shí)，在前臺(tái)以色彩突出的形式進(jìn)行顯示。系統(tǒng)管理員可以根據(jù)災(zāi)害預(yù)警信息制定相應(yīng)的對(duì)策，預(yù)防或降低災(zāi)害的影響。預(yù)警信息發(fā)布生成界面如圖3所示。

漁船監(jiān)控與查找定位功能：實(shí)時(shí)顯示漁船定位信息，并根據(jù)預(yù)警信息，對(duì)受影響范圍內(nèi)的漁船進(jìn)行查詢、篩選、顯示。

5? 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)主要由GIS處理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、海洋環(huán)境分析、漁船安全管理等功能模塊組成，意在建立全面、規(guī)范、合理、通用的海洋信息基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫(kù)及海洋信息監(jiān)測(cè)及發(fā)布的應(yīng)用軟件，改善海洋信息的管理手段，縮減海洋信息管理的時(shí)間，提升管理水平。

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