自然保护区基础地理信息数据库系统建设

1自然保护区基础地理信息数据库系统建设王庆改赵晓宏赵越李海生（国家环境保护总局环境工程评估中心，北京100012）摘要：自然保护区是环境影响评价和环境影响技术评估所关注的重要敏感保护目标之一，通过ArcGIS、Excel、Acess等数据库软件平台建立了自然保护区GIS空间数据库和属性数据库。通过GoogleEarth、PHP网络编程语言、MySQL数据库等软件开发，实现了自然保护区数据库的网络发布和资源共享。自然保护区基础地理信息数据库系统的建立对提升自然保护区的管理水平、加强环境影响评价及其管理工作具有重要意义。关键词：自然保护区；数据库；网络发布1前言自然保护区是保护自然资源及其特殊景观环境的保护地，是各种生态系统以及生物物种的天然储存库，可以为人类提供生态系统的天然本底。自然保护区是环境影响评价和环境工程评估中所关注的重要敏感保护目标。国务院发布的《自然保护区条例》是环境影响评价必须遵循的法律依据。我国自然保护区数量多、面积大，而且每年自然保护区的面积、数量都在增加。截至2004年12月，我国共建立1999个自然保护区，占地面积180多万平方公里，约占国土面积的14％。在环境影响评价管理工作中，对自然保护区相关数据资料的要求精度高，建立自然保护区基础地理信息数据库系统可以为从事环境影响评价管理工作以及和自然保护区相关工作的单位和人员提供高精度、大比例尺的空间数据和相应的属性数据，为实现自然保护区数据的动态管理和及时更新服务。2002年10月28日由国务院颁布的《中华人民共和国环境影响评价法》中明确指出国家应加强环境影响评价基础数据库和评价指标体系建设，建立必要的环境影响评价信息共享制度，提高环境影响评价的科学性。而目前我国尚未建立适合建设项目环评管理要求的全国统一的自然保护区基础地理信息数据库系统，建立自然保护区基础地理信息数据库系统对提升自然保护区的管理水平、加强环境影响评价及其管理工作都具有重要意义。2.国内外研究现状自然保护区基础地理信息数据库系统是一种与数据库、图像技术相结合的计算机系统，已成为国际上广泛采用的一种生态学研究手段，尤其是应用于自然保护区生物资源的保护和管理。近十几年来，自然保护区信息系统的建设在国内外受到广泛的关注和重视，一些国家相继投入大量的人力物力构建本国的自然保护区信息系统。我国自然保护区信息系统研究已具有一定的基础，但存在着不足之处，所建数据库仅限于数据查询、统计和报表生成工作，而不能进行高层次、智能化的工作；这些数据库大多都不能对数据进行及时更新。另外，数据分散在不同部门，数据管理标准不一致，存贮格式也不尽相容，这给数据交换和共享带来困难，不利于对自然保护区信息的综合管理和决策。迄今为止，尚未见到一个将保护区信息、数据和图像融为一体、开放式的多功能软件系统。23.数据库总体目标和基本内容自然保护区基础数据库建设的总体目标，是通过收集自然保护区总体规划报告和自然保护区科学考察报告中的自然保护区的空间数据和属性数据，参照相应的数据库标准格式建立资料齐全、数据准确、易于维护和更新的“自然保护区基础数据库”。数据库将涵盖全国范围内国家级自然保护区和省级自然保护区空间数据库和属性数据库。自然保护区空间数据库包括自然保护区功能区划、自然保护区土地利用和自然保护区地理位置等。属性数据库主要包括9类自然保护区基本属性信息，它们分别是自然保护区基本信息、自然保护区地理位置、自然保护区自然条件、自然保护区功能区划、自然保护区内国家重点保护动植物、自然保护区内土地利用类型、自然保护区内古生物遗迹、自然保护区内地址遗迹、自然保护区内陆湿地类型、自然保护区概述等。同时利用目前先进的计算机和地理信息技术，使之成为具有实效性的动态数据库，其基本数据可随时补充和更新；同时基础数据库也是面向环境管理部门及评价单位的，界面友好、查询统计分析方便、开放式的数据库系统，并最终达到各自然保护区的基础数据为全社会共享的目的。数据库系统建设基本内容包括4个方面：(1)参考目前国内已有的标准和规范，制定不同类型的自然保护区数据入库格式、技术标准和规范；严格按照制定的规范标准，对各分散在各自然保护区总体规划报告和自然保护区科学考察报告中的数据进行收集整理、系统分析和入库工作。(2)综合最新数据库的设计经验，选择合适的地理信息系统软件(ArcGIS)，完成整个系统的总体设计及相应管理软件的编制，建立系统的图形数据库，将文字资料输入相应的系统资料库，形成多层次、多功能的自然保护区基础数据库。(3)根据收集整理的基础数据库，对自然保护区的分布、自然保护区的自然条件、自然保护区功能区划、自然保护区内土地利用类型等资料进行综合分析。以此为基础，编制“自然保护区地理位置、分布、功能区划、土地利用等系列图件。（4）自然保护区数据库的网络发布，对自然保护区基础数据库的空间信息和属性信息，通过网络发布系统，实现数据共享，为环境影响评价及其管理工作和自然保护区管理工作单位提供基础数据源。4.自然保护区基础地理信息数据库系统建立的软件平台自然保护区基础地理信息数据库系统建立的软件平台有ArcGIS、GoogleEarth、PHP网络编程语言、DreamWeaver网页设计工具、MySQL数据库、Acess、Excel数据库等。通过ArcGIS、Excel、Acess数据软件平台建立自然保护区空间数据库和属性数据库。通过GoogleEarth、PHP网络编程语言、DreamWeaver网页设计工具、MySQL数据库等软件实现自然保护区数据库的网络发布。5.自然保护区基础数据库资料分类根据各自然保护区提交的自然保护区总体规划报告和自然保护区科学考察报告中现有的数据资料情况，以及考虑到今后数据库资料的扩充和发展，基础数据库资料分为自然保护区空间数据和属性数据。5.1自然保护区空间数据库3自然保护区空间数据库主要包括：自然保护区功能区划、自然保护区土地利用、自然保护区分布等。5.1.1自然保护区功能区划自然保护区功能区划图层主要包括自然保护区功能区划数据，主要分为核心区、缓冲区、实验区，从该矢量图中可直接得到自然保护区的边界范围，功能区划界线，通过和属性库连接还可以查询各功能区的面积大小。5.1.2自然保护区土地利用自然保护区土地利用以国土资源部发布的试行《土地分类》为基础，划分自然保护区内土地利用类型，形成自然保护区矢量图层，可以有效的和全国的土地利用类型分类数据相衔接。5.1.3自然保护区分布自然保护区分布是自然保护区点图层，反映的是自然保护区具体的地理位置，和全国的自然保护区分布状况。5.2自然保护区属性数据库自然保护区属性数据分为9大类型：自然保护区基本信息、自然保护区地理位置、自然保护区自然条件、自然保护区功能区划、自然保护区内国家重点保护动植物、自然保护区内土地利用类型、自然保护区内古生物遗迹、自然保护区内地址遗迹、自然保护区内陆湿地类型以及关于自然保护区详细介绍的电子文档等。基础数据库库结构及设置说明详见附表1。5.2.1自然保护区基本信息自然保护区基本信息以国家环境保护区总局发布的“自然保护区名录”为依据，主要包括：自然保护区名称；自然保护区所属省、自治区、直辖市；自然保护区所属行政区域（县）；自然保护区面积；主要保护对象；保护区类型；保护区级别；保护区始建时间；保护区主管部门等。5.2.2自然保护区地理位置自然保护区地理位置以自然保护区总体规划报告的数据源为基础。主要包括自然保护区所处的经度和纬度。5.2.3自然保护区自然条件自然保护区自然条件数据以自然保护区总体规划报告和自然保护区科学考察报告中的数据源为基础。主要包括：地貌特征、气候类型、年平均降水量、年平均蒸发量、平均海拔、年平均气温、最冷月平均气温、最热月平均气温、年有效积温(≥10℃)、无霜期、年日照时数、土壤类型、植被类型、盛行风向、年平均风速。5.2.4自然保护区功能区划自然保护区功能区划数据以自然保护区总体规划报告和自然保护区科学考察报告的数据为基础。包含的数据有：保护区总面积、核心区面积、核心区比率、缓冲区面积、缓冲区比率、实验区面积、实验区比率。5.2.5国家重点保护动植物4自然保护区内国家重点保护动植物数据以自然保护区总体规划报告和自然保护区科学考察报告的数据源为基础。包含的数据有：国家一级保护植物、国家二级保护植物、国家一级保护动物、国家二级保护动物。5.2.6自然保护区土地利用自然保护区土地利用以各自然保护区规划报告中提交的自然保护区土地利用类型划分为依据，建立自然保护区土地利用属性数据表。该分类系统比国土资源部发布的试行《土地分类》细化，可用来更细致的了解自然保护区的土地利用类型分类。5.2.7古生物遗迹(或地址遗迹)古生物遗迹(或地址遗迹)是古生物遗迹或地址遗迹类型自然保护区所包含的特有的数据，以自然保护区总体规划报告和自然保护区科学考察报告的数据源为基础。包含的数据有：化石类型、化石埋藏形式、产出地层、时代意义、保护级别、地质遗迹、地震遗迹。5.2.8内陆湿地类型内陆湿地类型是内陆湿地类型自然保护区所包含的特有的数据，以自然保护区总体规划报告和自然保护区科学考察报告的数据源为基础。包含的数据有：湿地类型、面积、植物群落。6自然保护区数据库网络发布自然保护区数据库网络发布采用计算机网络技术、GIS技术和数据库技术，该发布系统提供功能完善的多数据源交互一体化的信息查询和信息发布功能。该系统建立了包括自然保护区功能区划和自然保护区基础数据信息等多方面信息数据库发布，不仅提供将自然保护区数据、专题属性数据统一协调的实用的业务管理模式，而且为自然保护区管理和环境影响评价及其管理工作等不同层面的应用提供大量的信息服务。6.1系统技术定位自然保护区数据库网络发布系统是用PHP网络编程语言结合MySQL数据库和DreamWeaver网页设计工具完成的。用户可以通过浏览器直接访问此系统，客户端操作系统可为Windows2000、XP或2003。6.2网络发布的实现过程6.2.1自然保护区图的发布通过GoogleEarth二次开发实现。将ArcGIS处理的自然保护区矢量图添加到GoogleEarth中，在GoogleEarth中双击地标收藏夹中的自然保护区名称，就可以直接浏览到该自然保护区的功能区划、地理位置、三维地形（如图1）等。点击菜单“Tools”-“Measure”，可以计算图上任意两点间的距离（默认单位为英里，其它还有千米、米、厘米、英尺、码等）。GoogleEarth本身带有遥感卫片，和自然保护区矢量图层叠加可以清楚的反映自然保护区的地形地貌状况。5图1GoogleEarth上浏览自然保护区6.2.2自然保护区基础数据库的发布自然保护区基础数据的网络发布是将自然保护区数据网络发布系统嵌套到GoogleEarth中，通过GoogleEarth可以浏览自然保护区相关信息，用户点击GoogleEarth上的自然保护区矢量图，就可以自动弹出包括此自然保护区信息的链接，由此链接可以直接访问自然保护区基础数据库信息系统（如图2）。图2自然保护区基础数据库网络发布图7数据库的数据来源及数据共享原则7.1数据来源与途径一个类型的基础数据库是否具有权威性和有效性，关键看数据库中数据量及数据来源。本系统所提到的基础数据库的建设主要依托申请国家级自然保护区时提交的自然保护区规划报告和自然保护区考察报告的信息资源。67.2数据共享原则基础数据库建成后，目标是服务于全国自然保护区管理部门、环境影响评价及评估部门，实现行业内数据共享。数据共享，并不是将自身的数据全部无偿无条件地贡献出来，数据使用者必须在遵守有关约定的前提下，合理利用已有的科学数据。当然，现今数字化的科学数据及其网络交换的共享规则基本依据，仍然是国家有关科学资料汇交、交换、使用、保密等相关法律法规，同时也要遵守国家有关计算机网络信息发布、交换、保密的法律法规。8结语通过本课题研究建立了自然保护区GIS空间数据库和属性数据库，运用此数据库系统，不但可以从数量上统计出自然保护区的各种数据资料，更能从图上了解全国自然保护区的