王冬武　何志剛　伍遠安

摘要：以建立湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)為目標，使用組件式地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件SuperMap iserver JAVA 為開發(fā)平臺，服務端采用C#.Net，客戶端采用Action Script，通過面向對象和組件式開發(fā)技術，建立數字漁業(yè)基礎信息空間與屬性數據庫。主要介紹了湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)開發(fā)的總體目標、系統(tǒng)的總體體系結構、功能模塊，以及利用Supermap iserver JAVA組件對象進行地理信息系統(tǒng)開發(fā)的基本過程。最后，以湖南省原良種場分布情況為例，展示該信息系統(tǒng)中漁業(yè)信息與地理信息結合的實現過程。此信息系統(tǒng)能夠直觀展現湖南省漁業(yè)基礎數據的地域分布規(guī)律，從而有助于提高漁業(yè)信息管理和服務的技術水平，具有良好的應用前景。

關鍵詞：數字漁業(yè)信息系統(tǒng)；組件式GIS；集成開發(fā)；Supermap

中圖分類號：S127 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）07-0431-04

湖南省漁業(yè)信息化建設基礎條件優(yōu)越，產業(yè)前景廣闊。湖南省素稱“魚米之鄉(xiāng)”，水域面積約130萬hm2，可養(yǎng)殖水域60萬hm2；2013年漁業(yè)產量234萬t，產值310億元，居全國淡水養(yǎng)殖量第5位。湖南省漁業(yè)是市場化最早、競爭最充分的傳統(tǒng)產業(yè)，是大農業(yè)中信息要素最活躍、信息需求最迫切的產業(yè)之一[1]。

湖南省水產科學研究所對湖南省所有水域面積、養(yǎng)殖權人、養(yǎng)殖品種等相關信息進行摸底調查，積累了非常重要的漁業(yè)基礎資料，并撰寫發(fā)布了《湖南省水域灘涂規(guī)劃（2015—2020年）》，為省政府決策部門、各級漁業(yè)管理部門、科研院所提供了許多有價值的信息服務[2]。但是，相關的漁業(yè)基礎信息依然采用簡單的數據表格呈現方式，在數據的可視與實效性、數據的開發(fā)利用、數據的深化延伸方面均不能適應目前漁業(yè)高速發(fā)展的需要[3]。

漁業(yè)信息化建設的重中之重即以地理信息系統(tǒng)技術為核心的漁業(yè)在線管理系統(tǒng)[4]。地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)[5]。漁業(yè)信息基礎數據絕大多數與空間地理位置緊密相關，為了靈活、有效地利用漁業(yè)信息資源，有必要將GIS應用于漁業(yè)基礎信息的管理與服務[6-7]。

1 材料與方法

全面考慮開發(fā)成本和效率、系統(tǒng)兼容與可擴展性等諸多因素，本系統(tǒng)的GIS平臺選用超圖公司的SuperMap iserver JAVA 6R，服務端數據統(tǒng)計及導出采用C#.Net（Visual Studio 2010），服務端數據發(fā)布采用JAVA（Eclipse），客戶端采用Action Script（Flash Builder 4.6）進行開發(fā)[8-9]。

1.1 主要開發(fā)目標

系統(tǒng)建設開發(fā)的主要目標是：按照“平臺上移、服務下延、資源整合、統(tǒng)一標準”的基本原則，基于.Net平臺，通過 C# 等高級編程語言，使用Visual Studio、Action Script和SuperMap iserver JAVA 6R等基礎開發(fā)工具，設計和開發(fā)湖南省數字漁業(yè)GIS信息系統(tǒng)，省、市、縣3級用戶在線對六大專題數據進行管理操作，通過專題數據中的空間信息，結合GIS的功能來實現水域灘涂養(yǎng)殖證出圖、分區(qū)域統(tǒng)計分析等功能，促進湖南省漁業(yè)產業(yè)管理現代化與信息化[10]。

1.2 系統(tǒng)建立目標

（1）通過湖南省地理信息公眾服務平臺與6個漁業(yè)專題數據庫的關聯，實現在地圖上方便地查詢、添加、修改、統(tǒng)計全省及各縣級的漁業(yè)基礎數據，按照標準格式輸出分析報表。（2）通過運用SuperMap iserver JAVA 6R組件開發(fā)功能，專門生成6種專題地圖和統(tǒng)計圖表，使用戶能形象直觀地了解農業(yè)部水產健康養(yǎng)殖示范場、湖南省水生動物種質保護區(qū)、湖南省原良種場及苗種場以及湖南省休閑漁業(yè)等分布情況，更好地分析漁業(yè)基礎信息。（3）將地理信息系統(tǒng)與水域灘涂養(yǎng)殖證界至圖制圖相結合，通過在線高分辨率地圖對養(yǎng)殖池塘進行查詢、定位、測量、繪制、截屏、打印，可以實現網上直接打印。（4）將漁業(yè)漁政管理和公共服務等網站整合融入到地理信息系統(tǒng)中，方便用戶在1個界面中實現多種功能操作。（5）建立完善的應用系統(tǒng)安全和數據安全，確保數據的安全性和一致性；充分考慮新增功能的加入以及地圖、數據的更新和維護機制，保證系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。

1.3 系統(tǒng)的基本結構框架

考慮到目前辦公網絡化以及漁業(yè)信息基礎資料數據的保密性，系統(tǒng)的體系結構采用B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式）在公共網絡運行，不同的客戶端通過Internet訪問服務器，實行用戶分級授權模式。

B/S結構是Web興起后的一種網絡結構模式，Web瀏覽器是客戶端最主要的應用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現的核心部分集中到服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用?？蛻魴C上只要安裝1個瀏覽器（Browser），如Internet Explorer（本系統(tǒng)因使用Action Script開發(fā)客戶端，客戶機還需要安裝Flash Player），服務器安裝SQL Server等數據庫。瀏覽器通過Web Server 同數據庫進行數據交互[11]。

系統(tǒng)設計主要采用經典的模塊化和結構化設計方法。按照邏輯結構劃分為3個層次：數據源層、數據接口層和業(yè)務邏輯層。數據源層主要負責與服務端的數據服務進行交互操作，同時也可直接對數據庫進行操作，由漁業(yè)信息基礎數據庫服務器和地理信息公共服務平臺組成；數據接口層采用Windows Form方式，負責用戶的可見界面；業(yè)務邏輯層主要對數據業(yè)務邏輯處理，實現系統(tǒng)登錄控制、專題管理、統(tǒng)計分析、地圖獲取等具體業(yè)務[12]。

按照功能劃分為地圖數據管理、養(yǎng)殖證出圖、專題數據管理、統(tǒng)計分析和系統(tǒng)管理功能等5個模塊。地圖數據管理模塊主要實現地圖導入、地圖定位、地圖測量、地圖數據獲取、書簽、標注和保存等功能；養(yǎng)殖證出圖模塊主要實現地圖數據定位測量后截取、出圖參數設置以及打印等功能；專題數據管理模塊利用SuperMap iserver JAVA 6R組件，對專題地圖進行添加、修改、刪除、查詢、導出、編輯和統(tǒng)計等功能；統(tǒng)計分析功能模塊實現數據顯示、統(tǒng)計報表生成、統(tǒng)計圖表生成、模型分析等功能；系統(tǒng)管理功能模塊則對系統(tǒng)整合資源進行管理，并對字典、用戶、日志和個人參數進行管理及設置[13]。系統(tǒng)邏輯結構如圖1所示。

1.4 數據庫設計

湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)的基礎來源于數據庫，數據庫設計是否合理對于湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)的建設起著決定性的作用。按照系統(tǒng)結構需要，數據庫建設分為地理信息數據庫和漁業(yè)基礎信息數據庫2個部分。

地理信息數據庫是地理信息系統(tǒng)中最基本、最重要的組成部分，其功能是對空間數據的管理和查詢檢索，并對專題數據進行集成、展示并分析。地理信息數據庫包括電子地圖與衛(wèi)星影像，其中電子地圖比例為1 ∶ 10 000，來源于湖南省地理信息公共服務平臺，囊括7 741幅實體數據庫、全省影像電子地圖、全省DEM暈渲電子地圖、全省標準的地名數據140余萬條，經脫密技術處理后的空間數據平面位置精度滿足國家測繪局50～80 m要求。電子地圖包括全省各市、縣的區(qū)域、邊界和名稱等，湖南省地圖為5～17級，市級地圖為18～20級，每類專題數據均采用矢量數據格式，根據其特征以點、線、面、文本等形式劃分為若干圖層，地圖位置坐標數據及屬性數據均存放在空間數據庫中。湖南省內高清衛(wèi)星影像已實現80%覆蓋，預計到2016年實現100%全覆蓋[14]。

漁業(yè)基礎信息數據庫采用湖南省畜牧水產局提供的漁業(yè)基礎信息數據并經過規(guī)范化處理。漁業(yè)基礎信息數據庫包含湖南省養(yǎng)殖水域數據表、湖南省龍頭企業(yè)數據表、湖南省休閑漁業(yè)數據表、湖南省種質保護區(qū)數據表、湖南省農業(yè)部健康養(yǎng)殖示范場數據表和湖南省原良種苗種場數據表等，數據表存儲為Microsoft Access格式，數據的查詢和處理采用軟件SQL Server 2008來實現。湖南省養(yǎng)殖水域數據庫通過地區(qū)代碼字段與地理信息數據庫建立聯系，通過字段名稱的統(tǒng)一，為今后針對數據庫的修改、擴充提供了便利條件。

本系統(tǒng)通過在線調用方式將電子地圖與專題數據進行無縫集成。本系統(tǒng)所用到的行政區(qū)劃數據包括省、市、縣、鎮(zhèn)、村5級，其中省、市、縣3級為空間面數據，鎮(zhèn)、村2級為空間點數據。

2 系統(tǒng)設計關鍵性技術

2.1 組件式GIS技術

GIS軟件的模型包含若干功能單元，諸如空間數據獲取、坐標轉換、圖形編輯、數據存儲、數據查詢、數據分析、制圖表示等，所有功能放在1個控件中會導致效率低下。組件式GIS將GIS的各大功能模塊劃分為若干個控件，單獨控件完成各自不同的功能。所有GIS控件之間以及與其他非GIS控件之間，能夠借助可視化的軟件開發(fā)工具集成，最終得到GIS應用系統(tǒng)[15]。

本系統(tǒng)通過action script調用SuperMap iserver for flex程序文件，編程開發(fā)來實現各種功能，具體步驟如下：（1）建立flash builder項目，嵌入SuperMap iserver for flex對象類型庫；（2）建立iserver for flex對象，并建立相應控件之間的聯系；（3）調用iserver for flex對象和其他action script對象方法和屬性完成GIS應用軟件功能；（4）釋放iserver for flex對象級變量，關閉相應的資源。

2.2 圖表軟件Javascript Charts

Javascript Charts是立陶宛Amcharts公司出品的圖表組件開發(fā)軟件，主要用來生成基于flash的各種復雜的圖表。Amcharts 支持柱狀圖、條形圖、線形圖、面積圖、燭臺圖和雷達圖等圖形，Amcharts可以從簡單的CSV或XML文件提取數據，也可以從動態(tài)數據讀取生成，比如PHP、NET、Ruby on Rails和Perl，以及其他許多編程語言。通過Amcharts提供的各種屬性或方法來控制生成的圖形，可以無縫地融入到應用程序中[16]。

2.3 湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)安全技術

隨著信息技術的發(fā)展，信息安全問題變得愈加重要和嚴峻，而服務式GIS的廣泛應用使得GIS服務安全得到了更多的關注，GIS應用更多地從單機轉向了網絡應用，而GIS功能更多地實現由客戶端轉向了服務器端。本系統(tǒng)在安全性方面主要采取以下策略實現GIS服務系統(tǒng)的安全。（1）保護系統(tǒng)安全。采取物理安全、軟件升級、病毒防護和定期備份等措施對服務所在系統(tǒng)予以保護，以使其免遭物理攻擊和惡意網絡的破壞；通過已有的安全架構，保護軟件及硬件，如通過防火墻來阻止惡意的Internet用戶訪問局域網絡。（2）保護服務管理安全。通過設置管理員賬戶，保證只有管理員有權限對服務進行發(fā)布、編輯、刪除等管理操作。通過日志記錄用戶對服務的所有管理操作。（3）保護服務安全。服務管理器中提供安全模塊，通過基于用戶身份識別的認證和授權，實現對服務的訪問控制。（4）保護用戶安全。采用用戶權限管理、登陸驗證和數據加密技術。所有專題數據進行權限控制管理，根據行政區(qū)劃劃分所屬權限，不同用戶只能對其所屬級別行政區(qū)劃下的專題數據進行瀏覽、管理操作。用戶信息通過MD5加密，保證用戶信息的安全[17]。

3 結果與分析

湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)基于地理信息公共服務平臺，將漁業(yè)基礎信息數據與空間地理緊密結合，為行業(yè)主管部門創(chuàng)新現代漁業(yè)管理提供了有效的數據和技術支撐，為漁業(yè)業(yè)務部門操作提供極大便利和快捷幫助，也為行業(yè)從業(yè)人員提供多種地理漁業(yè)方面的特色服務。

3.1 地圖數據管理功能

實現地圖顯示、地圖平移、地圖縮放、地圖重置、地圖切換、地圖截圖等地圖功能；實現對地圖的區(qū)域選擇、放大、縮小、漫游、全幅顯示等操作；實現根據坐標定位、地名搜索定位以及地區(qū)導航定位等操作。實現地圖距離測量和面積測量，通過多邊形測量或手繪多邊形測量，精確測定池塘或其他目標物的面積；通過調用地圖控件的方法，實現地圖的導出，根據用戶的需要可以選擇將地圖保存為jpg格式的圖片或直接打印[18]。系統(tǒng)衛(wèi)星影像見圖2。

3.2 水域灘涂養(yǎng)殖證界至圖繪制

基層操作人員登錄湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)后，可以方便地使用系統(tǒng)提供的測量、打印功能，從而輕松實現繪制“水域灘涂養(yǎng)殖證界至圖”功能。通過矢量地圖和衛(wèi)星地圖的結合使用，可以判斷池塘的真實形狀，然后通過測量功能繪制出池塘形狀，在網上連接打印機即可實現出圖功能。水域灘涂養(yǎng)殖證界至圖所需要的標題、比例尺、面積、日期、單位、四至坐標均可通過系統(tǒng)自動生成（圖3），也可選擇性修改。湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)中數據出圖功能的推廣，預計將減少基層人員繪制“水域灘涂養(yǎng)殖證界至圖”80%的工作量，減少大量的人力、物力、財力消耗。

3.3 統(tǒng)計分析及專題圖制作功能

通過地圖空間數據與屬性數據的關聯，根據規(guī)范的報表

格式制作統(tǒng)計報表，并實現報表的導出及打印功能；使用 Amcharts 組件，根據用戶的要求生成各種統(tǒng)計圖表，從而能直觀地了解和分析漁業(yè)基礎信息。系統(tǒng)同時提供了范圍圖、柱狀圖、標簽圖等常用專題制圖模式，并提供圖例的編輯顯示功能，用戶可以方便地對專題信息的顯示定制范圍圖、柱狀圖、標簽圖等專題地圖[19]。圖4為湖南省各市養(yǎng)殖水域數量（個）餅狀專題圖示例。

3.4 系統(tǒng)應用實例

通過湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)，用戶可以形象直觀地對養(yǎng)殖水域的位置、面積、養(yǎng)殖權人等水域信息進行管理，可以對湖南省128個農業(yè)部健康養(yǎng)殖示范場和420個原良種場及苗種場進行安全管理，一旦出現重大疫情和傳染病害，可以第一時間在地圖上畫出隔離區(qū)、緩沖區(qū)和安全區(qū)，供決策分析參考；可以對湖南省26個水產種質資源保護區(qū)進行可視化資源保護管理，在地圖上直觀地劃分核心保護區(qū)和實驗保護區(qū)，以及標注保護對象的產卵場、索餌場、越冬場及洄游通道；可以對湖南省928個休閑漁業(yè)場所進行實時定位，了解垂釣品種、場地照片和視頻，滿足不同用戶對數字漁業(yè)信息和地理信息的雙重需要[20]。圖5為湖南省原良種場分布示例。

4 結論

應用Supermap iserver JAVA技術結合數據庫技術開發(fā)了基于GIS的湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)，主要是為了提高湖南省漁業(yè)基礎信息管理和服務的水平。系統(tǒng)利用GIS處理空間信息的特點，克服了以往漁業(yè)行業(yè)信息管理過程中結果顯示不直觀、缺乏空間屬性的缺陷，實現了漁業(yè)信息管理與服務的實時可視化。應用開發(fā)的湖南省數字漁業(yè)信息系統(tǒng)，不同用戶可以輕松方便地實現漁業(yè)信息和空間地理結合方面的操作，隨著系統(tǒng)功能完善和地圖版本的更新，未來將會在全省漁業(yè)管理中得到廣泛的應用。通過湖南地數字漁業(yè)信息系統(tǒng)的開發(fā)，可以有效整合現有漁業(yè)資源，充分發(fā)揮信息流對產業(yè)發(fā)展的推動作用，為產業(yè)決策、行業(yè)管理、技術服務、產品流通及質量安全監(jiān)管提供新的操作平臺，具有廣泛的社會需求和發(fā)展前景。

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