黑龍江省濕地水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

叢喜東　馮亞男　王佳佳　梁志強(qiáng)

摘要：? 為推動(dòng)我省濕地水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理的體系化和規(guī)范化，本文通過對(duì)我省濕地水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，分析和整合各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及屬性因子閾值等內(nèi)容，構(gòu)建了基于MySql的濕地水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過ASP.NET、jQuery、WebGIS等技術(shù)，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了基于Web端的黑龍江省濕地水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類監(jiān)測(cè)模式及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合性管理和數(shù)據(jù)共享，為我省濕地水禽生物多樣性的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和研究工作，提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理手段，有助于全面支撐生物多樣性的科學(xué)保護(hù)、管理和決策。

關(guān)鍵詞：? 生物多樣性；? 濕地水禽；? WebGIS；? MySQL；? jQuery；? ASP.NET；? 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：? ?TP 311. 52? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：１００1 － 9499（２０23）03 － 0056 － 04

濕地是物種的基因庫(kù)，是世界上生物多樣性最豐富的地區(qū)之一，并為大量珍稀水禽提供了庇護(hù)所，在全國(guó)的生物多樣性保護(hù)中起著極其重要的作用[ 1 ]。黑龍江省地理位置獨(dú)特，是東北亞物種遷移的重要通道，濕地面積大，類型多樣，是物種停歇、棲息繁殖的重要場(chǎng)所，珍稀物種較多。生物多樣性歷來(lái)是我國(guó)自然保護(hù)地科研監(jiān)測(cè)和保護(hù)成效評(píng)估的重要內(nèi)容[ 2 ]。水禽是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，水禽多樣性對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康程度具有很好的指示作用，也是衡量自然保護(hù)地保護(hù)利用的關(guān)鍵指標(biāo)[ 3 ]，尤其是主要保護(hù)物種的種群數(shù)量也是自然保護(hù)地等生態(tài)環(huán)境變化評(píng)估的重要指標(biāo)。

濕地水禽生物多樣性監(jiān)測(cè)工作是通過設(shè)置樣點(diǎn)、樣線、樣方等方式對(duì)濕地水禽生物進(jìn)行多次觀測(cè)，并在監(jiān)測(cè)過程中充分記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)、層次記錄、人為干擾、物種等信息，為濕地水禽生物多樣性監(jiān)測(cè)、保護(hù)和研究工作提供了翔實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為加強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和集成化管理，分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及屬性因子等內(nèi)容，通過規(guī)范各類數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行數(shù)據(jù)建庫(kù)，研發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)端的省級(jí)濕地水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全省范圍內(nèi)多源觀測(cè)數(shù)據(jù)的整合和共享，推動(dòng)濕地水禽生物多樣性監(jiān)測(cè)工作技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和智能化建設(shè)，為解決監(jiān)測(cè)工作提供了技術(shù)層面的解決方案，有助于監(jiān)測(cè)工作的科學(xué)管理和科學(xué)決策。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1. 1 ASP.NET技術(shù)

ASP.NET技術(shù)為開發(fā)Web應(yīng)用程序提供了所需的所有解決方案，具備較好的編程語(yǔ)言功能，尤其對(duì)C#語(yǔ)言的支持，提供了大量功能豐富的用戶控件，將代碼與顯示內(nèi)容拆分開來(lái)，降低了耦合度，使得各種精美的頁(yè)面更加易于編輯，使開發(fā)變得更加簡(jiǎn)單、快捷[ 4 ]。

1. 2 MySQL技術(shù)

MySQL是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，具有跨平臺(tái)性、體積小、運(yùn)算速度快、使用成本低、開放源代碼、安全可靠等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域[ 5 ]，已經(jīng)成為非常受歡迎的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之一，主要用于提供數(shù)據(jù)托管服務(wù)。

1. 3 jQuery技術(shù)

jQuery框架是一種兼容性較強(qiáng)的JavaScript框架，具有多種頁(yè)面組件，操作便捷，便于用戶應(yīng)用超文本標(biāo)記語(yǔ)言的documents和events屬性事件，頁(yè)面呈現(xiàn)效果較為理想，可以實(shí)現(xiàn)用戶與網(wǎng)站之間進(jìn)行AJAX深度交互，具有更強(qiáng)直觀性操作特點(diǎn)[ 6 ]。jQuery框架可以為用戶提供多樣化界面組件，包括面板、數(shù)據(jù)顯示表格、菜單樹以及圖形報(bào)表等。jQuery框架的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：（1）框架簡(jiǎn)潔、流暢，屬于輕量級(jí)的Java Script庫(kù)，代碼壓縮較小；（2）應(yīng)用范圍廣，可以滿足多類型軟件開發(fā)需要；（3）可以滿足CSS1-CSS3需要，同時(shí)兼容基礎(chǔ)的XPath；（4）兼容市場(chǎng)上常見的瀏覽器[ 7 ]。

1. 4 WebGIS技術(shù)

WebGIS技術(shù)是Web框架下的GIS應(yīng)用，GIS專門負(fù)責(zé)對(duì)多源多方式的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并利用專門組件模塊完成數(shù)據(jù)清洗，包括數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)映射、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等[ 8 ]。利用GIS核心模塊，對(duì)數(shù)據(jù)的空間地理信息內(nèi)容進(jìn)行Web客戶端展示。本文采用WebGIS實(shí)現(xiàn)觀測(cè)點(diǎn)位置基于BaiDu地圖的定位顯示。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及功能設(shè)計(jì)

2. 1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，設(shè)計(jì)了角色用戶信息、機(jī)構(gòu)人員信息、觀測(cè)記錄表（樣點(diǎn)、樣線、樣方）、物種信息、因子信息、文獻(xiàn)管理目錄等，本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（表1～表5）。

2. 2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

依據(jù)系統(tǒng)角色設(shè)置了系統(tǒng)管理功能和機(jī)構(gòu)管理功能，具體功能詳見圖1。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中采用ASP.NET、jQuery等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)界面布局設(shè)計(jì)，并采用ADO.NET技術(shù)對(duì)服務(wù)器端MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)等內(nèi)容的查詢、增加、修改、刪除等操作。

3. 1 系統(tǒng)登錄界面

用戶通過輸入用戶名、密碼及驗(yàn)證碼進(jìn)行登錄，系統(tǒng)根據(jù)用戶角色權(quán)限跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能界面，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能角色化管理圖2～圖3。

3. 2 觀測(cè)位置顯示

百度地圖API是百度為開發(fā)者免費(fèi)提供的一套基于百度地圖服務(wù)的應(yīng)用接口，開發(fā)者通過API，利用JavaScript腳本語(yǔ)言可以實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)站上構(gòu)建功能豐富、交互性較強(qiáng)的地圖應(yīng)用程序[ 9 ]。使用百度地圖API實(shí)現(xiàn)觀測(cè)位置（樣點(diǎn)、樣線、樣方）矢量地圖及遙感影像的展示。通過獲取用戶輸入的觀測(cè)位置經(jīng)度和緯度地理坐標(biāo)（經(jīng)緯度）信息，使用JavaScript調(diào)用百度地圖API的map.addOverlay方法向地圖添加標(biāo)注點(diǎn)等覆蓋物，達(dá)到觀測(cè)點(diǎn)位的地圖顯示。添加觀測(cè)點(diǎn)部分實(shí)現(xiàn)代碼如下：

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

var marker = new BMapGL.Marker（point）; //創(chuàng)建標(biāo)注

map.addOverlay（marker）;

3. 3 觀測(cè)數(shù)據(jù)管理

觀測(cè)數(shù)據(jù)是水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，包括樣點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)、樣線觀測(cè)數(shù)據(jù)、樣方觀測(cè)數(shù)據(jù)等。每項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的內(nèi)容存在部分差異性，用戶根據(jù)觀測(cè)方式選擇相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行增刪查改等操作。觀測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括觀測(cè)記錄、層次記錄、人為干擾、物種等專題內(nèi)容。其中，觀測(cè)記錄包括樣點(diǎn)基本信息、樣點(diǎn)空間位置（經(jīng)緯度值）及觀測(cè)時(shí)間等；層次記錄為記錄層次一、層次二；人為干擾包括人為干擾類型、強(qiáng)度等；物種包括物種名稱、物種編碼、數(shù)量、距離尺度、生境編碼等。

3. 4 物種信息管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)濕地水禽（鳥類）物種信息添加、修改、查詢、刪除等操作。物種信息內(nèi)容包括：類、科、目、種、棲息生境、數(shù)量、留居、區(qū)系、保護(hù)等級(jí)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等內(nèi)容。數(shù)據(jù)可以通過批量導(dǎo)入電子表格、手工添加等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫(kù)。

3. 5 數(shù)據(jù)因子管理

主要是實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)中各類屬性閾值的數(shù)據(jù)字典內(nèi)容的添加、修改、刪除等操作管理，如人為干擾、生境、層次等項(xiàng)目因子都包括具體哪些內(nèi)容。在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)每一項(xiàng)數(shù)據(jù)因子進(jìn)行分析歸類，建立數(shù)據(jù)字典，確定項(xiàng)目類別、代碼、名稱、所屬類別等內(nèi)容，對(duì)于具有包含關(guān)系的數(shù)據(jù)需要確定所屬類別；在軟件設(shè)計(jì)階段，為方便用戶在選擇所屬類別因子后，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)子類別信息的自動(dòng)關(guān)聯(lián)顯示，保證用戶在手工添加的過程中，可通過數(shù)據(jù)列表方式進(jìn)行快速選擇，實(shí)現(xiàn)高效操作。

3. 6 文件管理

對(duì)于無(wú)法采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理的文件資料，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了文件管理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)文件資料的存檔管理。系統(tǒng)以目錄樹顯示的方式，以觀測(cè)編碼為根目錄，以年度、日期等為子目錄，對(duì)觀測(cè)的照片、原始觀測(cè)記錄表、觀測(cè)軌跡等信息進(jìn)行上傳操作，管理用戶可根據(jù)權(quán)限進(jìn)行相關(guān)文件夾的創(chuàng)建和編輯等，對(duì)于其他用戶在獲得相關(guān)權(quán)限后，可以進(jìn)行在線瀏覽等。

4 結(jié) 論

本文就黑龍江省濕地水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用的關(guān)鍵性技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行全面的闡述。該系統(tǒng)總體實(shí)現(xiàn)了對(duì)濕地水禽生物多樣性資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合管理，其采用網(wǎng)絡(luò)段權(quán)限登錄方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的共享訪問，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更好的服務(wù)于濕地水禽生物多樣性的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和研究工作，提高了數(shù)據(jù)管理的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，對(duì)生物多樣性的科學(xué)保護(hù)、管理和決策提供了更好的數(shù)據(jù)支持。

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