1998年内蒙古自治区环境保护局在全区范围内开展了《二十世纪末生态环境遥感调查研究》,该项研究的主要目的是从宏观上掌握内蒙古生态环境的状况,查清突出生态环境问题,分析其产生的原因,提出保护和改善生态环境的建议和对策;建立起内蒙古自治区生态环境信息查询分析系统,适时方便地提供项目的研究成果和生态环境的有关信息。
本文就建立内蒙古生态环境信息查询分析系统有关情况做一简要介绍。
1.生态环境信息查询分析系统建立的目标与意义
1.1 建立的目标
内蒙古生态环境信息查询分析系统不仅是从数字化、电子化的角度,运用电子计算机技术和多媒体信息处理、
GIS(
地理信息系统)、数据库管理等技术手段对内蒙古自治区二十世纪末生态环境现状调查工作所进行的概括,而且还是对以往自治区在生态环境管理的几个领域如:自然保护区建设管理、生物多样性保护等进行的阶段性提练。因此,在建立内蒙古自治区景观生态信息查询分析系统时,必须以能够从不同的层次、不同的角度、全面、充分、系统地反映内蒙古自治区生态环境区情为主要目标,使应用者能够通过这一系统,方便地了解内蒙古自治区七类一级景观,二十九类二级景观,二百四十七种三级景观、三万五千多个景观地图斑块的地理位置、形状、周长、面积等自然属性数据,以及各个景观类型的构成、现状评价、发展趋势等综合属性数据;还通过多媒体信息--图片、视频等资料的运用,使本系统的使用者直观地了解我区各类景观生态类型的形象、全区生态环境保护和建设情况、自然保护区概况、自治区的珍稀动植物情况等信息,并且能够查阅和编辑通过分析所得出的当前生态环境方面存在的问题、应当采取的措施等结论性的信息。
考虑到内蒙古自治区景观生态查询分析系统的主要用户绝大部分是有关领导和各级环境保护工作者,其计算机应用和操作水平均不是很高,在建立景观生态信息系统查询分析系统软件时,要把界面友好、简洁,使用简单方便,容易掌握等作为一个重要目标加以注意。
1.2 建立景观生态系统查询分析系统的意义
内蒙古自治区二十世纪末生态环境调查工作,经过全区各级环境保护部门广大调查工作者大量的调查工作,在人类历史上第一次从生态环境的角度,以景观为尺度,运用卫星遥感技术和
GIS技术,完成了整个内蒙古自治区的数字化过程。
在此基础上,运用计算机这一现代技术手段建立的景观生态信息查询分析系统,具有重大的现实意义。
1).充分利用已经完成解译的遥感调查信息资源(电子地图)和历年形成的内蒙古自治区生态环境资料(书籍、图片、视频等),为各级领导在进行有关决策时当好参谋,提供强有力的信息支持。
2).服务于工农业生产和生态环境保护及生态环境建设工作,服务于社会主义现代化建设事业。
3).为电子计算机、遥感等现代高科技手段在生态环境保护乃至整个环境环境保护工作中更加广泛地应用积累经验,进一步提高环境保护工作的科技含量和总体水平。
4).从多个角度全面反映自治区生态环境现现状及发展趋势,为所有关心环境保护工作的人们了解内蒙古自治区生态环境区情打开一扇窗口。
2.软件设计思路与开发方法
2.1内蒙古景观生态信息查询分析系统的总体结构设计
根据二十世纪内蒙古自治区生态环境现状调查成果,考虑到目前全区环保机构计算机软硬件现状等诸多因素,内蒙古生态环境信息查询分析系统分为七个模块,他们分别是
1).内蒙古自治区景观生态信息查询分析模块,这个模块是整个生态环境信息查询分析系统的重点和核心,本模块采用了分层结构,整个软件分为二层,一个是全区级查询层次、另一个是盟市和旗县区级查询层次。两个层次的查询功能与设计风格各有侧重。自治区级的查询分析模块侧重于从宏观上把握内蒙古自治区的景观生态环境信息,以实现结论和分析性的查询功能为主。主要是为了从总体上查询本级景观生态类型的大小、结构、形状、分布、极值和分析评价结果等信息,设计风格上力求简单、方便、直观、明了,设计重点在宏观信息的查询分析上;而盟市和旗县区级查询侧重于从微观上把握内蒙古自治区的景观生态类型信息,主要是为了了解本地区每一个景观生态类型、每一个地图斑块的全部或所有的信息,使之能够直接应用于指导生态环境保护、生态环境治理、生态环境建设和工农业生产等,设计风格上力求灵活和广泛,设计的重点放在信息的组织、编辑、发布及信息的可扩展性上,使各类人员都基本上能通过查询,满足多样化的使用需求。
2).内蒙古自治区自然保护区信息查询模块,主要用来查询全区主要的自然保护区的位置、面积、现状、保护物种等方面的信息,对于已经实现了自然保护区管理
GIS化和多媒体化的两个保护区(达里保护区和科尔沁保护区)还嵌入的他们的
地理信息系统。
3).内蒙古景观生态类型图片信息查询模块,主要是分类查询自治区各个典型的景观生态类型的图片资料。
4).内蒙古生态环境视频资料查询模块,主要查询反映自治区生态环境保护的成绩和存在的问题等方面的专题片。
5).内蒙古景观图片欣赏模块,这是一个宣传模块,通过在浓郁的民族音乐背景下自动播放内蒙古景观生态环境图片,让使用者在欣赏之余对内蒙古生态环境情况有个直观和概括性的认识。
6).内蒙古珍稀动物信息查询模块,主要查询内蒙古自治区珍稀植物的名称、图片、类别、分布、生活习性、保护价值等方面的信息。
7).内蒙古珍稀动物信息查询模块,主要查询内蒙古自治区珍稀动物的名称、图片、类别、分布、生活习性、保护价值等方面的信息。
内蒙古自治区景观生态信息查询分析系统的总体结构设计如下图:
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2.2软件设计思路
1).充分利用现有的软硬件环境,合理采用新技术。软件开发采用对数据库管理功能强大和方便的面向对象开发工具Microsoft Visual FoxPro5.0及国产地理信息系统软件CityStar2.5,充分发挥了Microsoft Visual FoxPro5.0的数据处理、查询、统计、OLE等功能和CityStar2.5在矢量图层与数据层级管理等方
面的优势,由于CityStar2.5软件具备Web发布功能, 支持OLE拖放操作,这使我们的调查成果资料在向INTNET网上发布、用游览器查询及数据移动和运用上十分方便。
2).信息的充分利用。软件设计时全面收集和整理了本次遥感调查数据及与内蒙古自治区景观生态环境有关的一些历史数据,包括常规数据、地理信息数据和多媒体数据,并进行了有效的组织管理。力求占有资料全面,以便使用者能够进行全面深入的分析,得出有价值的结论。
2.3软件开发的技术路线和方法
软件开发是本次生态环境调查的一个重要步骤,实际上,在完成卫片解译、核对和信息编码工作后,软件开发工作就已经开始了。
1).以ARC/INFO作为工具,将遥感卫星TM卫片输入计算机进行数字化,打上标记点,输入属性数据形成矢量图,并转化为E00格式,以便能够利用其他软件时进行数据转换。
2).在CityStar2.5的EDIT中调入E00文件,并进行属性数据的转换。尽管在图形数字化过程中采用了ARC/INFO这一大型地理信息系统软件,但由于我们使用的这一软件是基于DOS环境下的,英文界面,使用上十分不便。如果采用WINDOWS环境下的ARC/INFO软件作为开发平台,其昂贵的价格将使内蒙古自治区景观生态信息查询分析系统的开发成本大大增加。因此我们决定在系统开发时采用国产化的CityStar2.5软件作为旗县区查询的开发平台。
CityStar2.5是一个国产化的信息软件,它的图幅是用厘米作为单位的,而ARC/INFO软件是用英寸作为图幅单位的,在调入时应进行比例尺的转换。同时,CityStar2.5将地图分为点图层、面图层、线图层、注记图层等多个图层,与ARC/INFO的统一的数据图层是两个根本不同的方式,因此用E00转换成CityStar2.5的数据时会出现属性数据的大量错误。为此,我们花费了大量精力,研究了E00文件的数据格式和CityStar2.5点图层、面图层的数据格式,用Microsoft Visual FoxPro5.0软件编制了两个小工具,一个工具用于改变E00文件的数据排列方式,以便把ARC/INFO的E00文件正确地转化到CityStar2.5的点图层中;另一个工具通过调用OCX控件将点图层的属性写入面图层;从而成功地实现了两种格式文件属性数据的完全一致。
3).生成数据库并将景观生态信息按已设计好的编码写入数据库。这是对调查数据进行科学组织的关键一环。尽管CityStar2.5能够通过给已生成的数据库增加字段的办法实现对地理信息的科学编码,但必须逐一斑块,逐个字段地完成。对于全区将近三万六千个斑块、十二种属性来说,这种做法根本无法实现的。为此,我们在充分地研究CityStar2.5提供的OCX控件的基础上,又开发了第三个工具,实现的计算机自动编码。
4).生成多媒体信息库,多媒体信息库分两个部分,一个是全区级查询各个模块使用的多媒体数据库,一个是旗县区级查询使用的多媒体数据库。前者主要用于内蒙古自治区的全区景观生态类型、景观图片、自然保护区、环境视频、内蒙古动植物等信息的查询及分析,后者主要用于盟市和旗县区的景观生境信息查询分析,它在前者的基础上又增加了编辑功能(即能随时增删)和地物对应功能(即每一个斑块都能对应若干多媒体信息)。在认真组织有关的照片和视频、声音资料并输入计算机后,自治区级的多媒体数据库通过在Microsoft VisualFoxPro5.0中建立含有若干通用字段的数据库的办法解决;而对于旗县级的多媒体数据,CityStar2.5中已经提供了很好的解决方案。
5).将旗县的地图(矢量图层)进行拼合,生成盟市级地图和自治区级地图。盟市级的地图像旗县级的地图一样,是失量地图并连接有景观生境信息库。而自治区级的地图由于数据过大,只能通过调用位图的办法解决。否则,将因数据调入系统的时间过长(平均七十分钟)而严重影响系统的运行结果和运行速度。随着地图拼合工作的结束,相应的自治区级和盟市级的地理信息数据库也同时完成。
6).用已生成的自治区数据库进行信息的再加工,生成能够说明问题的查询类别,制作统计图和分析资料并形成能够满足多种查询类别的包括地图、统计图、分析资料、地理信息等数据资料的查询信息库。
7).利用Microsoft Visual FoxPro5.0的数据库管理功能、OLE功能,采用面向对象的方法编写内蒙古自治区生态环境信息查询分析系统主控模块、全区景观生境信息查询模块、自然保护区信息查询模块、景观生境环境图片信息查询模块、生态环境视频资料信息查询模块、景观图片欣赏模块、珍稀动物信息查询模块、珍稀植物信息查询模块的程序代码;将Microsoft Visual FoxPro5.0可以执行外部命令的功能和CityStar2.5的VIEW模块进行无缝结合,生成旗县区级查询系统。至此,内蒙古生态环境信息查询分析系统成功建立。
查询分析系统开发的技术路线与方法如下图:
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