基于ArcGIC Engine的电厂周边地区遥感生态监测信息系统的研究

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[摘 要]针对电厂周边地区生态监测需求，对ArcGIS engine技术进行了描述，然后在分析系统总体架构和功能设计的基础上，对电厂周边地区高精度遥感生态监测信息系统的设计思路进行了详细的描述，对系统的主体功能模块展开全面剖析，阐述了系统开发环境和实现关键技术，最后对该系统的应用和发展进行了总结和展望。

[关键词]火电；生态监测；遥感；ArcGIS Engine

中图分类号：X87；X835 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0327-01

针对全面准确掌握电厂周边地区生态系统变化规律和主要生态问题，以及生态保护和生态修复的需求，本课题研究通过高精度遥感生态监测信息技术的研究，结合ArcGis Engine 技术构建电厂周边地区高精度生态监测与评估集成应用系统，完成对电厂周边区域尺度生态系统结构、健康水平、主要服务功能变化及时间上的健康水平动态变化规律，为实现经济可持续发展与生态保护等提供科学依据和决策支持[1]。

1 ArcGIS Engine技术概述

ArcGIS系统是基于组件ArcObjects来建立及拓展的。ArcGIS Engine GevelopKit 将核心ArcObjects组合在一起，提供给开发者建立GIS应用程序。ArcGIS Engine 组件开发平台由开发包（Developer Kit）和运行环境（Runtime）两部分组成。开发包是一套让开发者开发自定义GIS和制图应用的工具，包括了支持开发任务所需要的所有开发资源。定制的应用程序可在脱离ArcGIS Desktop环境下单独执行。

1.1 Engine的控件

控件是用户界面的组成部分。开发人员可以在自己适当的开发平台（如Visual Studio）的工具箱中引用Engine的组件，就可以在自己的应用程序中加入MapControl和TOCControl等控件来显示地图，并对其进行交互式运用。一旦在开发平台中引入了相关的组件，开发者就可以在开发平台上像应用其他控件一样使用Engine的控件，非常方便。目前对GIS Engine支持比较好的是Visual Studio 10开发平台，计算机语言是C Sharp（C#）。

1.2 对象库

对象库是可编程ArcObjects组件的集合，包括几何、显示、制图、GIS数据源和三维分析等一系列库。

1.3 工具条

工具条是GIS工具的集合，实现和地图、地理信息的交互。开发者可以将选择的工具拖放到定制应用中或创建自己定制的工具来实现与地图的交互。Engine中封装了很多实用的工具。开发者可以根据自己的需要定制不同的工具，组建专用的工具条，十分方便。

2 开发环境

本研究基于Visual Studio 2010开发平台，服务器端遥感数据处理采用ArcObjects控件，数据库访问通过实现，客户端地图浏览采用ArcIMS。计算机编程语言使用目前对ArcGIS Engine支持比较好的C Sharp计算机语言。数据库系统采用Microsoft SQL2010。操作系统为Win7旗舰版。

3 系统结构的设计

如图1所示，电厂周边区域高精度遥感生态监测信息系统包括：数据库（基础信息数据库和遥感信息数据库）、监测系统、数据检索、GIS图像输出、报表输出模块和决策辅助功能模块等。数据库中首先应存储区域内的相关地理信息，如地形、地貌、水文、气象等，在此基础上还需收集和储存相关的遥感信息。监测系统主要是为了环境监测用，可以是自动在线监测，监测数据由在线监测装置自动导入到数据库中。也可以是人工监测站点，系统为站点设置相应的权限，监测数据由工作为员手工录入到数据库中。数据检索模块实现数据检索功能，以便于在海量数据中拾取有用的信息。GIS图像输出模块是由系统的输出接口和外设硬件来完成，其主要功能是将信息转换成可视化信息输出。报表输出模块内置一部分规定格式的报表，同时也可以根据用户自定义的要求输出相关报表。决策辅助模块由系统的统计、预测分析计算模型组成，通过这些计算和分析为决策者提供技术支持。

4 系统的功能设计

随着高分辨率遥感卫星的研制与投入使用，以及计算机技术、遥感、GIS空间信息技术的飞跃发展，利用遥感、GIS等技术手段监测生态环境变化成为可能[2]。依托ArcGIS Engine的技术支撑实现电厂周边地区高精度生态信息监测、建立生态一体化快速评估与信息共享平台。系统的功能模块组成包括：电厂周边地区基础数据库管理模块、遥感信息数据库管理模块、生态监测数据综合管理模块、数据分析模块、生态预警模块和系统安全管理模块。

4.1 基础信息数据库管理模块

基础信息主要包括地理、植被、河流等。这方面的数据库管理操作一般包括了：数据的录入、更改；数据的导入、导出；以及相关的安全管理和权限设置和管理。一般情况下，要求系统可以将数据信息导出目前常用的文件格式，例如Office中的Excel表格等。

4.2 遥感信息数据库管理模块

针对生态环境质量评价、评估和预测的需求，遥感信息应包括海岸带本底数据和变化数据，这些数据来自于GIS遥感卫星，不同时期的遥感信息也不相同。遥感信息是图像信息占用的储存空间较大，其处理方式与其他监测数据不同，因此单独设计系统模块进行管理。

4.3 数据库管理模块

该模块主要完成监测数据的编辑、录入（导入）、导出、检索等操作，还进行数据质量检查和校验，例如对有些监测数据的有效性、正确性、逻辑性以及精确性做出评估，并反馈给系统对个别的数据进行筛选和分类，然后根据系统规定的原则分别进行处理。

4.4 数据分析模块

数据分析模块是整个系统核心，大量的计算工作由计算机完成，体现了软件系统的优势。地理数据与监测数据均要按照一定的方式进行统计分析。这些方式可以是系统预先设定好的，也可以是系统交付使用后，用户自行定义的。

4.5 生态预警模块

这一模块实际上是在前述几种模块的基础上完成的。就是依据前述模块的输出结果，进一步归纳总结海岸带生态变化的区域差异、空间规律、变化特点等，结合相对独立的判断指标，找出变化原因和影响因子，对未来生态变化趋势做出预估，从而实现对生态发展可能存在的风险进行预警。

4.6 系统安全管理模块

系统在投入使用的过程中通常有不同层面的用户，不同层面的用户有着不同的权限。系统安全管理模块主要是完成系统数据安全和权限安全的管理。数据安全管理主要是指数据的备份与恢复、数据操作日志管理等；权限安全管理包括用户管理、角色管理、权限分配等功能。

5 结论与展望

研究对高精度遥感生态监测信息系统的开发实践进行了全面阐述，从ArcGIS Engine 技术、系统总体架构、功能分析与设计等多个层面进行了深入的探讨，为电厂周边地区的生态监测、生态预警和保护提供技术支持。

参考文献

[1] 燕云鹏， 和正民. 基于Arc Engine的青藏高原生态地质环境遥感监测数据库系统建设[J]. 国土资源遥感，2010， 11： 35-38.

[2] 诸云强， 贾萍， 江东， 等. 国家资源环境遥感监测数据系统设计[J]. 吉首大学学报， 2005， 26（1）： 30-32.