楊玉珍 于利濤

(山東黃河三角洲保護(hù)與發(fā)展研究中心，山東 東營 257091)

2009年11月，國務(wù)院正式批復(fù)《關(guān)于黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，黃河三角洲從此被正式納入“國家戰(zhàn)略”。黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)(以下稱黃三角經(jīng)濟區(qū))陸域總面積2.65萬km2，－15m 以上海域總面積約1.6萬km2，海岸線長745km，最大陸域縱深159km，屬于典型的河口海岸帶沖積平原。該區(qū)域內(nèi)包括東營、濱州兩個完整市，以及德州、淄博、濰坊和煙臺四市的部分地域，總?cè)丝?96萬。按照國家政策性批復(fù)要求，全面推進(jìn)黃三角經(jīng)濟區(qū)科學(xué)發(fā)展，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)多類發(fā)展要素的治理與整合，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境的適時調(diào)控與評價，建立相應(yīng)的科技創(chuàng)新基礎(chǔ)條件平臺是非常必要的。

一、基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)的基本涵義與流程

充分應(yīng)用信息、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代科技手段，以采集地學(xué)領(lǐng)域及其相關(guān)學(xué)科專業(yè)信息資源為基礎(chǔ)，綜合集成影響區(qū)域發(fā)展的眾多科技因素，轉(zhuǎn)化為多元的海量數(shù)據(jù)予以融合與存儲，推進(jìn)多類已有或在研科技項目信息數(shù)據(jù)與多類科技文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)科技數(shù)據(jù)、自然科技資源的匯聚與整合，形成開放共享的信息數(shù)據(jù)庫平臺。建立健全平臺運行服務(wù)的評價體系、管理模式與支持方式，實現(xiàn)建設(shè)進(jìn)程內(nèi)各類優(yōu)質(zhì)資源的銜接與互動，進(jìn)而面向區(qū)域發(fā)展和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的需求，完善技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)體系，最終建成一個為支撐黃三角經(jīng)濟區(qū)發(fā)展建設(shè)提供科技創(chuàng)新服務(wù)的基礎(chǔ)條件平臺。

二、基礎(chǔ)條件平臺的主要功能

(一)以貫徹科學(xué)發(fā)展觀為方向的區(qū)域性應(yīng)用平臺

大地是人類的搖籃，也是人與多樣性生物群體和諧共生的家園。要樹立信息數(shù)據(jù)平臺是為改善地球環(huán)境服務(wù)的總體信念，以更好地支持其覆蓋區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。由于黃河三角洲“自然資源豐富而生態(tài)環(huán)境較為脆弱”，應(yīng)按照這一特定區(qū)域空間的資源稟賦及其自然屬性，采取開發(fā)與保護(hù)并重的建設(shè)原則。在構(gòu)成黃河三角洲自然環(huán)境的要素中，水資源問題更為重要。這里除了擁有號稱我國第二條大河的黃河之外，同時還有輻輳于渤海灣和萊州灣的漳衛(wèi)新河、馬頰河、徒駭河、刁口河、支脈河、小清河、白浪河、濰河、膠萊河等系列河流，它們與黃河多條流路的擺動行水共同沉積、侵潤形成了我國東部沿海最廣闊、最年輕、最完整的濕地生態(tài)系統(tǒng)，其中的萊州灣及其潮間帶，是一片咸淡水交匯、宜于多樣性海洋生物繁衍、孵育的淺海濕地，加上地形、緯度、光照、水汽循環(huán)共同作用下的氣候資源，長期發(fā)揮著調(diào)節(jié)地球生態(tài)和優(yōu)化人居與發(fā)展環(huán)境的重要作用。因此，當(dāng)我們著力建設(shè)一個高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的同時，必須摒棄過去那種重發(fā)展、輕保護(hù)，重速度、輕質(zhì)量的傳統(tǒng)思維模式，建立起一個能夠勝任于支撐現(xiàn)代發(fā)展理念，并能有效推進(jìn)高效、生態(tài)這一兩難抉擇融合為統(tǒng)一科學(xué)發(fā)展目標(biāo)的科技創(chuàng)新基礎(chǔ)條件平臺。該平臺的數(shù)據(jù)收集應(yīng)涵蓋黃河三角洲發(fā)育演變格局，河、海、陸、氣全方位生態(tài)信息以及包括自然、經(jīng)濟、社會多領(lǐng)域的科技成果與統(tǒng)計數(shù)據(jù)，形成可與國家相關(guān)平臺相連接而又獨具黃三角區(qū)域特色的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。①汪小欽、王欽敏:《黃河三角洲土地利用/土地覆蓋區(qū)域分異》，《自然資源學(xué)報》2006年第2 期。

(二)以“3S”技術(shù)為核心的數(shù)字化集成平臺

黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)是一個包括兩個完整地級市、4個地級市的局部區(qū)域，計19個區(qū)、市、縣的集合群體，政區(qū)類別多樣，地域結(jié)構(gòu)迥異，信息交流不暢。要實現(xiàn)這一宏觀區(qū)域的統(tǒng)籌規(guī)劃、保護(hù)與開發(fā)，最有效的途徑就是應(yīng)用“3S”技術(shù)，盡快提高對區(qū)域資源環(huán)境的認(rèn)知深度與分析能力。3S 技術(shù)是遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計算機技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的的現(xiàn)代信息技術(shù)。為此，基礎(chǔ)條件平臺應(yīng)購買和收集經(jīng)濟區(qū)內(nèi)各類遙感影像以及我國資源衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星數(shù)據(jù)，結(jié)合野外GPS 定位觀測、光譜測量、土壤與植被采樣分析，對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯分析，完成經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)按年份、地域的遙感分類制圖，經(jīng)過多源數(shù)據(jù)融合形成強大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持條件。開發(fā)與構(gòu)建黃河三角洲經(jīng)濟區(qū)生態(tài)環(huán)境演變、海洋動力環(huán)境、黃河口水沙運移、海岸帶沉積與侵蝕、水資源配送及生態(tài)響應(yīng)、水鹽運移與土壤鹽漬化預(yù)測預(yù)報、改堿工程效益評價、國土治理項目的論證與策劃等多種應(yīng)用模型，形成情景模擬分析和可視化表達(dá)手段，為保障國家和區(qū)域的生態(tài)安全監(jiān)測、經(jīng)濟環(huán)境評價等發(fā)揮積極的作用。②左偉、周慧珍、王橋:《區(qū)域生態(tài)安全評價指標(biāo)體系選取的概念框架研究》，《土壤》2003年第1 期。

(三)以強大數(shù)據(jù)庫為內(nèi)容的資源共享平臺

由于近代黃河三角洲區(qū)域是一個研究河口沉積、陸地淤蝕和自然生態(tài)演進(jìn)的天然大模型，近30 多年來國內(nèi)乃至國際的眾多科研機構(gòu)，均在該區(qū)域開展了科考研究工作，取得了豐碩成果。基礎(chǔ)條件平臺應(yīng)整合、收集以上眾多成果所獲取的多元數(shù)據(jù)，定期開展整個高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的數(shù)據(jù)采集與項目調(diào)研活動，設(shè)計能夠支持海量數(shù)據(jù)集成管理的存儲模型。應(yīng)用“3S”數(shù)字化集成技術(shù)、多分辨率影像無縫合成技術(shù)、空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)一體化存儲技術(shù)等，建立基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)庫、遙感影像及景觀信息數(shù)據(jù)庫、土地動態(tài)變遷數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)礦產(chǎn)與環(huán)境災(zāi)害數(shù)據(jù)庫、水文氣象數(shù)據(jù)庫、生態(tài)環(huán)境演變數(shù)據(jù)庫、社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫等，形成多類型專題數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)庫。構(gòu)建數(shù)據(jù)檢索機制與動態(tài)更新機制相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)、類型迥異且又極易散佚的數(shù)據(jù)源提供一個同種軟件下無障礙存儲與運行的操作平臺，推進(jìn)數(shù)據(jù)庫的集群化管理，努力實現(xiàn)科研機構(gòu)、決策部門及社會廣大用戶的資源共享。

(四)向更深廣領(lǐng)域拓展的輔助決策支持平臺

所謂深廣領(lǐng)域拓展，一方面是指平臺應(yīng)用專業(yè)領(lǐng)域的拓展，即由開發(fā)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)模型、主要揭示自然演進(jìn)與生態(tài)響應(yīng)的客觀規(guī)律，向著經(jīng)濟、社會、文化發(fā)展的需求領(lǐng)域拓展。圍繞新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、循環(huán)經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)鏈接、生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合、工藝流程的運籌設(shè)計、大型項目的策劃創(chuàng)意等提供服務(wù)。針對關(guān)系經(jīng)濟區(qū)發(fā)展的重大建設(shè)工程及其環(huán)境影響等專項事件，研究開發(fā)和建立多維影像演示系統(tǒng)，為各級決策提供服務(wù)。另一方面的拓展是指平臺覆蓋地域范圍的拓展。市場經(jīng)濟的發(fā)展變化本來沒有固定的邊界，設(shè)定區(qū)域經(jīng)濟的初衷就是要打破行政分割的界限，實現(xiàn)規(guī)劃范圍內(nèi)生長要素的培育與調(diào)控，推動一體化發(fā)展。山東省列入國家戰(zhàn)略的“黃”、“藍(lán)”(另一列入“國家戰(zhàn)略”的山東半島藍(lán)色經(jīng)濟區(qū))兩個經(jīng)濟區(qū)既有銜接又有重合，連帶關(guān)系緊密，所以平臺在初創(chuàng)階段即應(yīng)將其覆蓋范圍向“藍(lán)”區(qū)延伸。就全國經(jīng)濟發(fā)展的布局看，黃三角經(jīng)濟區(qū)剛剛進(jìn)入培植階段，其發(fā)展規(guī)模與影響在相當(dāng)一個時期內(nèi)難以同珠三角、長三角等大經(jīng)濟區(qū)比肩。黃三角經(jīng)濟區(qū)的遠(yuǎn)景范圍必將突破省界而向西部輻射拓展。因此，平臺的創(chuàng)建應(yīng)具備開放思維，在功能框架設(shè)計上要留有更廣闊的時空區(qū)間，從而通過構(gòu)建科技資源調(diào)查的長效機制，實現(xiàn)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的長期積累和數(shù)據(jù)庫的集群運作，為將來國家調(diào)控大區(qū)發(fā)展布局提供輔助決策支持。

三、基礎(chǔ)條件平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計

(一)平臺的基礎(chǔ)性能要求

基礎(chǔ)條件平臺是一項強力支撐研發(fā)創(chuàng)新服務(wù)的能力建設(shè)。從信息流的視角看，其基本性能可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)組織管理與建模分析、信息共享與發(fā)布等幾個部分。①楊玉珍、劉高煥、劉慶生等:《黃河三角洲生態(tài)與資源數(shù)字化集成研究》，黃河水利出版社2004年版，第253－268頁。如圖1 所示:

圖1 黃河三角洲基礎(chǔ)條件平臺基本性能示意圖

(二)平臺的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

基礎(chǔ)條件平臺的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計可以概括為:以系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫為核心，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)施行管理、維護(hù)與數(shù)據(jù)更新功能，系統(tǒng)軟件和硬件為內(nèi)外殼，應(yīng)用人員與組織機構(gòu)為多級用戶的邏輯結(jié)構(gòu)范式(見圖2)。

圖2 平臺的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖

1.核心部位的數(shù)據(jù)庫。按類型分為地理矢量數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫、專題圖件及遙感影像圖片數(shù)據(jù)庫、綜合數(shù)據(jù)庫等六大部分。

①地理矢量數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫主要用來存儲基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫中除遙感影像和DEM 以外的所有數(shù)據(jù)，是生態(tài)系統(tǒng)研究的背景數(shù)據(jù)。

②專題數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫主要存儲多種類別的行業(yè)專題數(shù)據(jù)并將其分類編目，以利于專題數(shù)據(jù)的查詢、檢索和使用。

③社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫主要存儲統(tǒng)計、文字?jǐn)?shù)據(jù)，適用于RDBMS 獨立管理使用，經(jīng)聯(lián)接并且進(jìn)行空間定位后，可與地理矢量數(shù)據(jù)庫組合使用。

④專題圖件及遙感影像、圖片數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫是綜合數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)量最大，占用空間最多的子數(shù)據(jù)庫，主要存儲一些柵格類型數(shù)據(jù)，如掃描的專題圖件和照片，數(shù)碼相機拍攝的數(shù)碼照片和遙感影像。針對有位置關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)還應(yīng)編繪索引圖，建立詳細(xì)的索引表，以實現(xiàn)屬性和空間的雙向查詢。

⑤文檔數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫主要存儲文檔類型的數(shù)據(jù)，如word 格式、txt 格式。該數(shù)據(jù)庫將收集黃河三角洲市、區(qū)、縣多層級的文字性介紹文檔，如自然概貌、資源狀況、氣候特點，以及研究論文文獻(xiàn)資料，相關(guān)研究項目等。

⑥綜合數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫存儲較為零散的數(shù)據(jù)及所有數(shù)據(jù)庫的相關(guān)信息，如索引表、索引圖、臺站信息、元數(shù)據(jù)等。充分利用GIS 的空間分析和統(tǒng)計功能進(jìn)行數(shù)據(jù)的生成和模型的構(gòu)建?？刹捎们度胧郊赡Ｊ?，選用當(dāng)前最為流行的大型GIS 軟件ArcGIS，系統(tǒng)開發(fā)語言采用VB 與ArcObject 相結(jié)合的方式，并運用Geodatabase 數(shù)據(jù)庫管理屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，對于柵格和文本數(shù)據(jù)則采用文件方式管理。還可以在數(shù)據(jù)庫的管理界面上一目了然地看到數(shù)據(jù)庫的整體構(gòu)成，使得系統(tǒng)界面更直觀、更友好，更符合用戶的思維習(xí)慣。

2.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

①綜合管理系統(tǒng)。主要是處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)維護(hù)以及與數(shù)據(jù)庫安全相關(guān)的用戶管理等。②查詢系統(tǒng)。按空間查詢，如按行政區(qū)劃或任意多邊形查詢;按時間查詢，如按年份按時段等;按屬性查詢等。③信息資源共享與服務(wù)。進(jìn)行廣泛的數(shù)據(jù)支持與合作，建立聯(lián)邦式、戰(zhàn)略伙伴式的數(shù)據(jù)庫合作群體，最大限度地為用戶提供一體化數(shù)據(jù)與信息服務(wù)。④輔助決策支持系統(tǒng)。綜合運用已構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型對多要素的時空變化過程進(jìn)行分析，為黃三角經(jīng)濟區(qū)及分項戰(zhàn)略的實施及政府決策提供指導(dǎo)和服務(wù)。

3.內(nèi)外殼系統(tǒng)硬件、軟件配置與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。

①系統(tǒng)硬件配置。采用HA 結(jié)構(gòu)的專用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)交換機、網(wǎng)管工作站、應(yīng)用服務(wù)器、硬件防火墻等。在系統(tǒng)平臺中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器處于核心地位，采用HA 體系結(jié)構(gòu)并配置豪威硬盤陣列，可存儲數(shù)據(jù)10TB;以Cisco6509 交換機為核心，建立千兆的高速局域網(wǎng)系統(tǒng)，以Cisco3640 為路由器，完成數(shù)據(jù)中心對外的數(shù)據(jù)通訊;應(yīng)用服務(wù)器和WWW 服務(wù)器采用兩臺DELL PowerEdge 6600 服務(wù)器，承擔(dān)海量用戶信息的處理工作;硬件防火墻使用中網(wǎng)防火墻系統(tǒng)，可實現(xiàn)包過濾、端口號過濾和地址轉(zhuǎn)換功能，有效隔離內(nèi)部網(wǎng)信息的外傳，防止內(nèi)部信息的外泄，從而為網(wǎng)絡(luò)安全及計費、審計提供強大的功能支持。另外，還需配備掃描儀、繪圖儀以及高檔微機等。

②系統(tǒng)軟件配置。軟件配置主要包括選定操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件、GIS 軟件和圖像處理軟件四個方面。操作系統(tǒng)采用當(dāng)前最為流行的具有良好圖形用戶界面的Windows XP 或是Windows7 系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件采用當(dāng)前國內(nèi)最為廣泛應(yīng)用的Oracle 數(shù)據(jù)庫。地理信息系統(tǒng)軟件的選擇，根據(jù)目前軟件產(chǎn)品的發(fā)展趨勢和潛力，采用新一代平臺產(chǎn)品系列——ArcGIS 系列軟件。圖像處理軟件選用專業(yè)處理遙感影像的最佳軟件ERDAS 軟件。

③系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。包括局域網(wǎng)絡(luò)方案和廣域網(wǎng)絡(luò)方案。局域網(wǎng)絡(luò)方案:系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測信息應(yīng)用客戶系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連接，可直接通過內(nèi)部局域網(wǎng)實現(xiàn)，而且在軟件結(jié)構(gòu)上也可以通過Oracle 的C/S(Client/Server)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)客戶端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間的信息傳輸。廣域網(wǎng)絡(luò)方案:ArcIMS 是ESRI 的第二代WebGIS 產(chǎn)品。用戶的空間數(shù)據(jù)和應(yīng)用可通過ArcIMS 在Intranet/Internet 環(huán)境中進(jìn)行發(fā)布和共享。ArcIMS 提供用戶在服務(wù)器端可選的影像方式或矢量數(shù)據(jù)流方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布?？蛻舳擞脩敉ㄟ^工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通用瀏覽器即可對ArcIMS 服務(wù)站點進(jìn)行訪問和交互操作。ArcIMS 支持包括Servlet、ColdFusion、ASP 等多種Web Server 端技術(shù)，同時開發(fā)有望成為未來Internet 環(huán)境中GIS 通用語言ArcXML，為空間數(shù)據(jù)跨廠商、跨平臺的廣泛交流和共享打下了堅實的基礎(chǔ)。

4.平臺操作層面的組織機構(gòu)和應(yīng)用人員。

平臺組織管理機構(gòu)的人員配備要本著“少而精”的原則，擇優(yōu)錄用責(zé)任心強、專業(yè)技術(shù)過硬的人才。為方便應(yīng)用人員操作，及易于管理和更新，在系統(tǒng)機構(gòu)、應(yīng)用功能設(shè)計與開發(fā)方面，既要符合項目框架要求，又要考慮信息收集、處理、查詢過程中操作人員的實際境況，充分注意平臺設(shè)計風(fēng)格的統(tǒng)一性、界面的友好性、功能的完善性、系統(tǒng)的可維護(hù)性和可拓展性等問題。

四、基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)的措施與途徑

優(yōu)化與整合已有的科研成果，夯實平臺基礎(chǔ)，努力實現(xiàn)與科研院所的聯(lián)合共建，利用在研的合作項目加快基礎(chǔ)平臺建設(shè)，以資源支持和信息共享，促進(jìn)數(shù)據(jù)庫的不斷擴容與更新，不斷強化對社會廣大用戶和政府決策的服務(wù)功能，切實推進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)化和黃河三角洲經(jīng)濟區(qū)科技創(chuàng)新平臺建設(shè)的國際化進(jìn)程。