江西省濕地云平臺設計與應用研究

蔡志雄，方朝陽，2，徐 健，張 倩

(1.江西師范大學，330022，南昌;2.鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室，330022，南昌)

0 引言

濕地是珍貴的自然資源，也是重要的生態(tài)系統(tǒng)，被譽為“地球之腎”。江西省濕地資源豐富，在長江流域發(fā)揮著水源調(diào)節(jié)、資源供給等生態(tài)服務功能，具有十分重要的生態(tài)價值[1]。江西省作為國家生態(tài)文明先行示范區(qū)，濕地保護也是生態(tài)文明建設的重要內(nèi)容之一。但是，隨著江西省濕地保護管理工作不斷走向深入，一方面，濕地工作利用到和所形成的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多源異構(gòu)、體量大的特征，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、存儲和管理方式難以勝任，另一方面，各級管理部門濕地信息化建設頂層設計不足且缺乏統(tǒng)一標準，造成系統(tǒng)應用開發(fā)亂象，數(shù)據(jù)交換共享困難等問題。因此，分析江西省濕地管理與濕地數(shù)據(jù)資源現(xiàn)狀，設計研究可彈性伸縮、可擴展、可通用的濕地平臺，對于濕地信息化建設優(yōu)化升級具有重要參考價值。

近年來，國內(nèi)外學者和管理機構(gòu)已相繼開展了基于云計算、大數(shù)據(jù)技術的濕地信息化研究，如浙江西溪國家濕地公園通過接入阿里巴巴的大數(shù)據(jù)平臺，幫助西溪濕地開展生態(tài)研究和數(shù)據(jù)利用工作，為濕地保護提供技術和數(shù)據(jù)分析支撐，對濕地進行全面科學的管理，促進了濕地生態(tài)和水環(huán)境改善。福建省是我國率先開展環(huán)境大數(shù)據(jù)建設的省份，采用Hadoop框架構(gòu)建大數(shù)據(jù)管理平臺，應用數(shù)據(jù)資源中心框架進行生態(tài)云平臺建設[2]。孫偉[3]構(gòu)建了林業(yè)資源信息云計算服務體系架構(gòu)，在大數(shù)據(jù)環(huán)境下處理分析林業(yè)資源多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，通過云計算服務平臺有效組織管理各類服務資源，為林業(yè)業(yè)務應用系統(tǒng)開發(fā)測試和運行管理提供虛擬環(huán)境。趙芬[4]等設計了生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)綜合平臺的總體構(gòu)架，從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)計算模式與系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析過程詳細闡述了生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術平臺構(gòu)建的關鍵技術。美國NWI基于云計算平臺開發(fā)濕地應用系統(tǒng)，實現(xiàn)濕地分類、濕地制圖和調(diào)查結(jié)果建庫，通過在線濕地地圖服務實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問和共享，并提供濕地專題圖和分析報告等數(shù)據(jù)資料的下載服務[5]。Hasan[6]等研究大數(shù)據(jù)在林業(yè)生態(tài)監(jiān)測、林業(yè)管理系統(tǒng)開發(fā)中的作用，提出改進大數(shù)據(jù)、云計算和信息技術及其組合，有助于實現(xiàn)林業(yè)管理智慧化。

基于此，本文以江西省為研究區(qū)域，基于大數(shù)據(jù)、云計算、GIS等技術，研究構(gòu)建統(tǒng)一的濕地云平臺，全面整合各類濕地數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)濕地資源數(shù)據(jù)的高效存儲、快速應用和共享，實現(xiàn)系統(tǒng)應用的統(tǒng)一管理、利用和維護，以期快速、準確和全面掌握濕地資源現(xiàn)狀及其動態(tài)變化，為濕地合理開發(fā)、利用及保護提供決策支持。

1 江西省濕地數(shù)據(jù)資源現(xiàn)狀

江西省濕地分布廣泛且類型多樣，據(jù)統(tǒng)計，共有濕地4類8型，總面積大小91.0萬hm2，占全省國土面積的5.45%。截至2019年初，江西省已創(chuàng)建的省級以上濕地公園99個，全省濕地保護率達到55.2%，全省濕地平均價值為15.84萬元/hm2·a，在全國處于較高水平。

江西省林業(yè)廳濕地保護管理辦公室承擔組織、協(xié)調(diào)全省濕地保護的具體工作。通過在該管理部門的實地調(diào)研，本文梳理了濕地業(yè)務對應的數(shù)據(jù)產(chǎn)生和利用現(xiàn)狀。目前，全省已完成2次濕地資源調(diào)查，第3次濕地資源調(diào)查工作也已接近尾聲，隨著信息化水平的提高以及濕地生態(tài)實時監(jiān)測網(wǎng)絡覆蓋范圍和密度的不斷擴大，濕地數(shù)據(jù)總數(shù)據(jù)量已達TB級并且每天都在迅速增長和更新，根據(jù)數(shù)據(jù)的來源及其用途，濕地數(shù)據(jù)主要包括以下幾方面。

1.1 基礎地理信息數(shù)據(jù)

基礎地理信息屬于空間數(shù)據(jù)基礎設施，扮演著定位基準和空間載體的重要角色，包括多個尺度(1∶25萬、1∶5萬、1∶1萬等)、多個類型(地形要素數(shù)據(jù)、正射影像數(shù)據(jù)、地形圖制圖數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)等)和多個現(xiàn)勢性版本。濕地工作經(jīng)常會用到各種基礎地理信息數(shù)據(jù)，例如濕地規(guī)劃和管理要以衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和無人機影像數(shù)據(jù)作為底圖，以行政邊界、道路、水系、土地分類、宗地時空屬性作為決策輔助。

1.2 濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)

濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)是指利用智能監(jiān)測和監(jiān)控設備在全省范圍內(nèi)布設濕地生態(tài)實時監(jiān)測網(wǎng)絡，對濕地和保護區(qū)的氣象環(huán)境、土壤環(huán)境、水質(zhì)環(huán)境以及空氣質(zhì)量進行監(jiān)測，從而獲取的PM2.5、土壤電導率、水酸堿度、碳通量等數(shù)據(jù)。目前建成并投入使用的有包括鄱陽湖南磯濕地野外綜合試驗站、東鄱陽湖國家濕地公園、青山湖濕地等在內(nèi)的15個監(jiān)測站點。

1.3 濕地保護管理業(yè)務數(shù)據(jù)

濕地保護管理業(yè)務涉及廣泛數(shù)據(jù)，主要包括全省濕地資源調(diào)查數(shù)據(jù)，濕地空間分布、分類及統(tǒng)計結(jié)果數(shù)據(jù)，濕地巡查任務記錄和上報數(shù)據(jù)、巡查時空軌跡數(shù)據(jù);濕地保護政策法規(guī)文件、技術標準和規(guī)范、項目申報文件數(shù)據(jù);濕地規(guī)劃數(shù)據(jù)、濕地公園名錄數(shù)據(jù);濕地保護與恢復、濕地生態(tài)效益補償數(shù)據(jù);科普宣教產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

1.4 濕地資源本底數(shù)據(jù)

濕地資源本底數(shù)據(jù)是濕地野生動植物保護的決策依據(jù)和基礎數(shù)據(jù)，主要包括植物、動物、自然環(huán)境要素等。例如，植物相關數(shù)據(jù)有野生植物多樣性、植物種的多樣性、濕地植物群落、類型、地理分布、空間布局、主要優(yōu)勢植物種、保護價值等;動物相關數(shù)據(jù)有野生動物棲息地狀況、兩棲動物等各類動物資源數(shù)據(jù)。據(jù)江西省第2次濕地資源調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計，全省有濕地脊椎動物及蝦蟹貝類688種(亞種)，濕地高等植物988種[7]。

1.5 已建成系統(tǒng)相關應用數(shù)據(jù)

經(jīng)過多年的濕地信息化建設，已建成系統(tǒng)相關應用數(shù)據(jù)主要有覆蓋全省的360全景數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、知識文獻數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡抓取數(shù)據(jù)、用戶反饋數(shù)據(jù)、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)。

2 濕地云平臺設計與建設

2.1 平臺總體框架設計

云平臺是基礎設施、數(shù)據(jù)資源、平臺服務等共同組成的有機整體。本文采用分層架構(gòu)方法設計濕地大數(shù)據(jù)云平臺總體框架，平臺自下而上構(gòu)建，依次是基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、服務平臺層、應用層以及安全保障體系、標準規(guī)范體系。平臺的總體框架如圖1所示。

圖1 云平臺總體框架

基礎設施層包括云平臺基礎設施和濕地生態(tài)監(jiān)測基礎設施兩部分，云平臺基礎設施通過虛擬化技術，對服務器、網(wǎng)絡設備等進行虛擬化，構(gòu)建虛擬化資源池，由云管理系統(tǒng)實現(xiàn)計算、存儲、網(wǎng)絡資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度[8];濕地生態(tài)監(jiān)測基礎設施是布設在省內(nèi)各重點濕地區(qū)域用于水、氣象等多種生態(tài)要素監(jiān)測的傳感器設備，為濕地云平臺提供生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)資源層的主要目標是建設濕地數(shù)據(jù)中心，通過離線拷貝、人工數(shù)字化等方式采集數(shù)據(jù)，在此基礎上數(shù)據(jù)經(jīng)過ETL、空間化處理形成結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集，最后存儲到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

服務平臺層通過標準化、插件化、模塊化的功能服務，對數(shù)據(jù)資源層進行統(tǒng)一調(diào)配。基于時空GIS平臺提供空間分析、三維可視化等服務，大數(shù)據(jù)服務平臺提供服務編目、共享交換、數(shù)據(jù)分析和挖掘等服務，此外，運維平臺提供服務監(jiān)控、資源彈性調(diào)度、鏡像服務等，保證各類服務的高性能和平臺高并發(fā)能力[9]。

應用層以服務濕地生態(tài)保護管理工作為主要目標，通過建設濕地資源綜合信息應用系統(tǒng)、濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測預警系統(tǒng)等應用，實現(xiàn)大范圍快速、準確地掌握濕地資源現(xiàn)狀及實時動態(tài)，提高江西省濕地建設信息化水平和濕地管理能力。

標準規(guī)范體系包括管理標準、技術標準和工作標準等。平臺安全保障體系主要由云平臺安全、數(shù)據(jù)安全、接口安全組成。

數(shù)據(jù)資源層和服務平臺層是應用層系統(tǒng)建設、運行和優(yōu)化升級的基礎，其內(nèi)容涉及數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析、共享、服務化輸出以及管理和運維過程，是濕地云平臺建設的核心。

2.2 基礎設施層建設

2.2.1 云平臺基礎設施 基礎設施作為云平臺的計算、存儲和網(wǎng)絡等資源提供者，是整個平臺的基礎，包括服務器、網(wǎng)絡設備、存儲設備、安全設備和機房等。通過將基礎物理資源的計算、存儲等能力集合在一起并虛擬化，組織成一個健壯的資源聚合體，構(gòu)成虛擬資源池(包括計算資源池、網(wǎng)絡資源池、存儲資源池、安全資源池)，資源池化機制以細粒度的方式管理和利用資源，以提高云平臺的資源利用率。

2.2.2 濕地生態(tài)監(jiān)測基礎設施 濕地生態(tài)監(jiān)測是利用智能監(jiān)測設備按照標準監(jiān)測頻率和方法采集相關指標數(shù)據(jù)，用于水、土壤、氣象、空氣等環(huán)境要素的監(jiān)測和預警。濕地生態(tài)監(jiān)測基礎設施由微型氣象站、水質(zhì)、土壤傳感器、視頻監(jiān)控設備及其數(shù)據(jù)通訊設備等組成，布設在全省各重點濕地區(qū)域全天候無人值守自動監(jiān)測，智能監(jiān)測設備會將傳感設備電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過GPRS網(wǎng)絡、無線微波和寬帶混合等方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。

2.3 數(shù)據(jù)資源層建設

數(shù)據(jù)資源層是實現(xiàn)濕地數(shù)據(jù)的采集、存儲和管理，構(gòu)建統(tǒng)一的濕地大數(shù)據(jù)中心，為濕地云平臺提供數(shù)據(jù)支撐。江西省濕地數(shù)據(jù)由于多源異構(gòu)、體量大的特點，所以在數(shù)據(jù)資源層的設計中，基于大數(shù)據(jù)技術，采用不同的數(shù)據(jù)采集方法和不同的數(shù)據(jù)存儲和管理方式。數(shù)據(jù)資源層架構(gòu)如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)資源層架構(gòu)

2.3.1 多樣化數(shù)據(jù)采集 隨著濕地資源數(shù)據(jù)越來越多地表現(xiàn)出大數(shù)據(jù)特征，數(shù)據(jù)采集方法和流程的制定需要充分研究數(shù)據(jù)的獲取渠道、數(shù)據(jù)狀態(tài)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)規(guī)模。目前較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式有人工數(shù)字化、數(shù)據(jù)庫讀取、Web服務接口連接、FTP服務器下載等[10]。以基礎地理信息數(shù)據(jù)采集為例，根據(jù)其有無涉密性選擇不同的采集方式，非涉密數(shù)據(jù)可通過全國地理信息資源目錄服務系統(tǒng)等進行網(wǎng)絡下載，涉密數(shù)據(jù)則需要經(jīng)省測繪地理信息部門審核通過后以離線拷貝的方式獲取，另外對于精度要求高、現(xiàn)勢性強的數(shù)據(jù)可采取人工數(shù)字化方式進行數(shù)據(jù)生產(chǎn)。基于大數(shù)據(jù)技術的數(shù)據(jù)采集方法應用也十分廣泛，例如生態(tài)監(jiān)測實時數(shù)據(jù)流可以采用Kafka這樣的高吞吐量的分布式消息中間件進行處理;結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)與Hadoop系統(tǒng)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸可以使用Sqoop來完成;通過Flume可以實現(xiàn)海量日志數(shù)據(jù)的采集[11]。濕地數(shù)據(jù)采集需要使用以上一種或幾種數(shù)據(jù)采集方法，經(jīng)數(shù)據(jù)抽取、清洗、轉(zhuǎn)換操作后加載到混合型的存儲系統(tǒng)中。

2.3.2 分布式數(shù)據(jù)存儲 為保證存儲服務的可用性、可靠性和經(jīng)濟性，云平臺數(shù)據(jù)存儲采用分布式存儲方式。分布式存儲技術將分散的存儲資源通過Internet互聯(lián)，組成虛擬的存儲設備作為一個整體對外提供數(shù)據(jù)存儲服務，具有易擴展高性能、高可靠等特性，能支持平臺海量數(shù)據(jù)的存儲和管理需求[12]。分布式存儲具有可擴展、低成本、高性能、易用等特點，其挑戰(zhàn)主要在于數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息的持久化，在自動遷移和容錯、數(shù)據(jù)讀寫的過程中保證數(shù)據(jù)的一致性[13]。分布式存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)3種，分別對應分布式存儲系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫、分布式文件系統(tǒng)和分布式NoSQL數(shù)據(jù)庫。濕地數(shù)據(jù)中的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括基礎地理信息數(shù)據(jù)中的要素數(shù)據(jù)、濕地生態(tài)監(jiān)測中的監(jiān)測指標數(shù)據(jù)、已建成系統(tǒng)的關系表等;非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括多源遙感影像、各類文檔、科普宣教以及相關活動中涉及的圖片、視頻、音頻等;而半結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)日志文件、XML文件、JSON文件等。

2.3.3 大數(shù)據(jù)運維管理 大數(shù)據(jù)運維是針對濕地大數(shù)據(jù)中心而展開的數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)監(jiān)控、故障排除等一系列措施。例如，對于分布式存儲系統(tǒng)，需實時監(jiān)控主節(jié)點和數(shù)據(jù)節(jié)點的健康狀態(tài)，監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)、服務器負載等，一旦出現(xiàn)故障要通過錯誤日志進行故障排除并快速恢復。對于傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫要檢查所有實例的運行狀態(tài)，檢查系統(tǒng)資源的使用情況，刪除無效的數(shù)據(jù)對象、約束和觸發(fā)器，檢查日志文件等。為了完善大數(shù)據(jù)運維體系，還需要制定科學合理的保障制度，在建庫標準、數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)更新規(guī)范等基礎上，制定能保障系統(tǒng)長期運行、數(shù)據(jù)完整性好、工作職責明確的制度[14]。

2.4 平臺服務層建設

平臺服務層屏蔽了底層的復雜性和專業(yè)性，將濕地大數(shù)據(jù)云平臺的數(shù)據(jù)資源、功能需求等進行業(yè)務化管理，形成統(tǒng)一的濕地信息資源應用、發(fā)布共享、挖掘分析中心，實現(xiàn)省內(nèi)不同地區(qū)的濕地相關部門間的業(yè)務協(xié)同和資源共享，其架構(gòu)如圖3所示。平臺服務層作為數(shù)據(jù)與應用間的橋梁，提供了數(shù)據(jù)服務、功能服務、接口服務、知識服務，降低了專題應用的開發(fā)難度，具體建設內(nèi)容包括時空GIS平臺、大數(shù)據(jù)服務平臺、云門戶系統(tǒng)以及運維管理平臺。

圖3 平臺服務層架構(gòu)

2.4.1 時空GIS平臺 時空GIS平臺為濕地研究與管理科學化、自動化提供了重要技術手段和分析方法。運用GIS強大的空間數(shù)據(jù)管理和空間分析能力進行濕地生態(tài)資源調(diào)查和濕地區(qū)域規(guī)劃等工作。濕地空間數(shù)據(jù)包括濕地空間分布數(shù)據(jù)，濕地規(guī)劃數(shù)據(jù)等矢量數(shù)據(jù)，用于解譯濕地區(qū)的多時相、多分辨率的遙感影像等柵格數(shù)據(jù)，在GIS平臺支撐下這些數(shù)據(jù)發(fā)布到GIS服務站點，能夠為濕地應用系統(tǒng)提供要素服務、影像服務、三維數(shù)據(jù)服務、地名地址服務，實現(xiàn)基于在線地圖的二維、三維數(shù)據(jù)瀏覽和查詢、數(shù)據(jù)編輯、專題制圖、空間分析、規(guī)劃與選址。

2.4.2 大數(shù)據(jù)服務平臺 大數(shù)據(jù)服務平臺面向的是海量濕地數(shù)據(jù)，旨在為用戶提供各類數(shù)據(jù)服務、功能服務、知識服務和服務管理[15]。數(shù)據(jù)服務包括數(shù)據(jù)的共享交換和數(shù)據(jù)下載等服務，數(shù)據(jù)提供者將只需將共享交換的數(shù)據(jù)上傳到大數(shù)據(jù)服務平臺，供需要的用戶調(diào)用，數(shù)據(jù)使用者在獲得相應的資源使用許可后進行下載。功能服務是基于Spark、Elasticsearch等大數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的檢索、計算和統(tǒng)計分析。知識服務依賴于數(shù)據(jù)服務、功能服務，分析濕地保護管理各項指標的時序變化規(guī)律，形成報告，存儲到大數(shù)據(jù)平臺為用戶提供知識服務，輔助濕地決策和管理。服務管理涵蓋服務檢索、服務注冊、服務編輯、服務審核與授權(quán)等內(nèi)容。

2.4.3 云門戶系統(tǒng) 云門戶系統(tǒng)是為用戶提供的前端訪問和平臺使用的統(tǒng)一入口，包括數(shù)據(jù)和功能資源中心、專題應用、開發(fā)中心等內(nèi)容，幫助用戶便捷發(fā)現(xiàn)使用資源，實現(xiàn)多維內(nèi)容管理。云門戶系統(tǒng)具備靈活的數(shù)據(jù)共享方式，以精細化地訪問控制為不同用戶和組織開放不同的資源和服務，用戶可以創(chuàng)建工作空間，在組織間進行資源共享，實現(xiàn)跨領域、跨部門的業(yè)務協(xié)作。

2.4.4 運維管理平臺 運維管理平臺建設為整個平臺服務層的穩(wěn)定、高效和正常運行提供保障和技術支持。通過門戶管理和目錄管理為服務層提供系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)管理和用戶訪問權(quán)限控制等功能;通過實時監(jiān)控實現(xiàn)GIS服務、大數(shù)據(jù)服務、資源池服務器的運行狀態(tài)、性能、訪問率等監(jiān)控并提供自動告警;另外，審批管理是管理員審批用戶注冊、審批資源使用、交換的入口。用戶管理可以對平臺服務層的內(nèi)部用戶和外部用戶進行統(tǒng)一管理，為用戶分配不同角色和權(quán)限。

3 濕地云平臺典型應用

3.1 濕地生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測預警

濕地生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測預警是濕地有效管理和保護的基礎，對全省重要濕地區(qū)生態(tài)環(huán)境要素進行實時監(jiān)測，構(gòu)建包括濕地生態(tài)保護、生態(tài)狀況的生態(tài)評估及其預警模型，從而幫助濕地管理者及時發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境異常并實施預警。

濕地生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集利用濕地云平臺基礎設施層的傳感器、視頻監(jiān)控、移動巡護設備，對全省重要濕地的水環(huán)境、氣象、土壤、空氣、動植物和人類活動進行實時在線監(jiān)測。實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡或無線微波等回傳到云平臺的數(shù)據(jù)資源層，數(shù)據(jù)資源層既有近實時數(shù)據(jù)又存儲了過去的歷史數(shù)據(jù)[16－17]。濕地生態(tài)監(jiān)測預警的關鍵是有效利用這些數(shù)據(jù)，平臺服務層可在其中發(fā)揮重要作用，基于大數(shù)據(jù)引擎對近實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行分析挖掘，運行生態(tài)評估和預警模型服務對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預測和模擬并對外提供數(shù)據(jù)接口服務。應用層只需配置時間范圍、監(jiān)測站編碼、數(shù)據(jù)類型等參數(shù)來訪問數(shù)據(jù)接口，獲取近實時和歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、預警預報信息等。

濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測預警系統(tǒng)部署在濕地云平臺上，基于GIS引擎在地圖上顯示全省各個監(jiān)測站點，方便站點快速查找和定位，并為每個監(jiān)測站標繪點綁定事件進行監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢和展示。例如通過點擊標繪點獲得該站點的設備狀態(tài)、指標狀態(tài)、濕地生態(tài)狀況信息、影像信息并通過統(tǒng)計圖、儀表圖等進行數(shù)據(jù)展示，一旦監(jiān)測到任何異常狀態(tài)，如濫捕偷獵野生動物、侵占和破壞濕地資源等情況，立即發(fā)出警報信息并及時通知系統(tǒng)管理員進行處理。

3.2 濕地資源保護管理綜合信息應用

濕地資源保護管理綜合信息應用是基于濕地云平臺數(shù)據(jù)服務、功能服務等實現(xiàn)濕地資源管理、信息查詢、分析和可視化的集成平臺。其主要圍繞濕地保護成效評估指標模型計算、“濕地一張圖”管理、三維可視化和巡護監(jiān)管4個方面進行，有助于全面快速掌握全省濕地總體情況，為下一步工作計劃的制定提供依據(jù)和參考，同時提高了濕地保護管理工作的效率和信息化水平。

濕地保護成效評估指標包括濕地面積、保護率、生態(tài)狀況等，已被納入生態(tài)文明建設目標評價考核體系。為快速和直觀反映全省各地區(qū)濕地保護成效，需要對其評估指標進行計算和結(jié)果展示。例如，濕地面積和濕地保護率計算需要借助云平臺服務層的GIS引擎通過空間幾何計算與空間統(tǒng)計方法構(gòu)建指標計算模型并發(fā)布成地理處理服務，再由前端開發(fā)者以各地區(qū)矢量面數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)調(diào)用該服務獲得指標計算結(jié)果，最后采用柱狀圖、餅狀圖對各地區(qū)的濕地面積及其在整個區(qū)域中的面積占比、濕地保護率進行繪制，有效反映濕地保護成效。

“濕地一張圖”是利用WebGIS技術對江西省濕地資源調(diào)查成果、省級重要濕地、濕地公園、鄱陽湖國際重要濕地等空間信息和屬性信息進行編輯管理、空間分析和專題制圖的在線系統(tǒng)?！皾竦匾粡垐D”以在線矢量和影像瓦片地圖作為底圖，以各類包含時空屬性信息的濕地要素作為服務圖層，通過調(diào)用GIS疊加分析、鄰域分析、統(tǒng)計分析等空間分析方法，再結(jié)合數(shù)據(jù)可視化插件完成系統(tǒng)的集成與開發(fā)?！皾竦匾粡垐D”的應用為非專業(yè)人員屏蔽了技術上的復雜性，免去了專業(yè)軟件和系統(tǒng)環(huán)境的安裝，使用者只需在瀏覽器上訪問云端資源就能實現(xiàn)對濕地資源空間分布、空間規(guī)劃、生態(tài)效益補償、濕地保護與恢復、優(yōu)勢物種等信息的更新、查詢和利用。

濕地三維可視化是對濕地公園、濕地自然保護區(qū)內(nèi)珍稀動植物和人工地物等濕地資源的虛擬化表達。濕地三維數(shù)據(jù)存儲在濕地云平臺數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)可視化基于云平臺服務層的三維GIS引擎，利用數(shù)字高程模型DEM與數(shù)字正射影像疊加融合構(gòu)建三維地形場景，在場景之上通過傾斜攝影測量數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)實時數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)融合與集成，實現(xiàn)三維立體空間的信息管理、場景漫游與路線飛行、三維量算與空間分析。濕地三維通過對濕地水文、地貌等自然環(huán)境的模擬提高突發(fā)事件的應急指揮能力，對濕地資源的多維度、多角度、交互式展示為濕地科普宣教提供支撐，增進公眾對濕地的了解，提高公眾的濕地保護意識。

濕地野外巡護是濕地保護的重要手段，能有效打擊制止破壞濕地生態(tài)環(huán)境的非法活動。傳統(tǒng)的巡護方式需要巡護人員攜帶GPS設備、紙質(zhì)表格等進行信息記錄，工作效率低且不易于管理[18]。巡護監(jiān)管系統(tǒng)以濕地云平臺的數(shù)據(jù)存儲和功能服務作為支撐，利用LBS、GIS、移動開發(fā)等信息技術，在移動端集成巡護任務接受執(zhí)行、軌跡記錄、事件上報、地理圍欄等功能用于野外巡護，在WEB端集成巡護任務分發(fā)、路線制定、信息查詢、遠程協(xié)助等功能管理野外巡護工作和巡護人員，提高了巡護工作的質(zhì)量和水平，有效保護濕地野生動植物資源和生態(tài)環(huán)境的安全。

4 結(jié)束語

本文首先對江西省濕地資源現(xiàn)狀以及濕地保護管理工作中的問題進行了研究和分析，一方面濕地資源數(shù)據(jù)體量在不斷增大，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲管理方式已不能滿足當前濕地信息化需求，另一方面用于濕地信息化建設的技術手段落后導致數(shù)據(jù)的價值沒有得到重分利用，數(shù)據(jù)交換和共享機制不完善導致數(shù)據(jù)重復建設等問題。為解決上述問題，本文以分層架構(gòu)設計思想研究和設計濕地云平臺的總體架構(gòu)，重點闡述了數(shù)據(jù)資源層和平臺服務層的建設內(nèi)容和過程，基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和GIS技術實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、存儲到管理、共享再到可視化和系統(tǒng)應用的濕地信息化建設，在提高數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)效率、數(shù)據(jù)分析能力的同時服務于濕地保護管理。本文對濕地云平臺的初步研究和設計，希望能對濕地保護管理工作起到參考作用。