李萍艳
广西地图院 广西壮族自治区 南宁 530000
摘要：目前，我国的基础建设迅速，结合ＲS、GPS及无人机技术，以SuperMap为开发平台构建自然保护区GIS(地理信息系统)，该系统实现了空间量算、地图浏览、数据查询以及业务数据集中到一张图上显示、统一编辑、分别调用等功能。经过测试表明:系统安全可靠，界面友好，操作简单易行，可以满足不同层次用户要求。GIS是目前我国林业中应用的最为先进的信息管理系统，在森林资源管理中发挥着巨大的作用。
关键词：自然保护区专题；地图制图；关键技术研究；应用
引言
自然保护区是有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物的天然集中分布区，是山水林田湖草统一治理的关键环节。自然保护区的各项工作均会产生数据，这些数据既是工作的重要依据，也是自然资源大数据体系的重要组成部分。科学合理利用工作产生的数据有利于保护区的精准有效管理，同时也极大的丰富了自然资源“一张图”的内涵。数据空间可视化是数据科学利用的基础，而制作专题地图是实现空间可视化的重要手段。专题地图能够准确直观的表达数据的地理空间分布特征以及内在逻辑，是挖掘数据客观规律的重要工具。专题地图制图技术可概扩为两个方面，一是建立统一的地理空间数据库，二是设计统一的专题地图符号系统。
1 总体结构设计
为了保证自然保护区GIS全面的集成性、开放性、可伸缩性以及从低端到高端的可扩充性，系统的软件体系结构采用业界标准的三层软件体系结构。2017年，保护区充分利用该系统和无人机及其设备，建设了一套森林资源管护无人机系统。总体结构主要由表现层、应用层、应用支撑层、数据层、网络设施层等5个部分组成，同时考虑地名标准规范体系和信息安全体系建设。表现层通过普通PC机或笔记本计算机等终端向保护区工作人员提供用户界面，该层提供良好的人机交互界面和在线帮助功能。应用层即GIS，该系统借助应用支撑层提供的应用服务，建立地名资源管理，数据维护，查询分析等子系统，实现地名业务的数字化。应用支撑层提供了地名管理系统平台、中间件等应用支撑软件，这些支撑软件为系统的开发、部署、应用提供了各项应用支撑，简化了系统实施的过程。数据层是系统数据存储和管理的中心，由基础地理数据库、自然资源数据库、管理设置数据库、多媒体数据库等信息组成的元数据服务层，为上面的应用提供数据支撑服务。基础设施层是系统运行的物质基础，涉及的网络主要包括核心网络、移动通信网、互联网等。系统涉及的硬件主要包括主机服务器、存储备份系统、网络安全设备和机房等。
2 地图符号设计与测试
直观准确的地图符号可增加专题地图表现力，ＧＩＳ软件内置的地图符号难以表达保护区独有的专题特征，应依据专题数据几何特征以及属性特征设计地图符号。主流的专题地图符号设计方案分为栅格地图符号和矢量地图符号。二者在固定比例尺的地图中无差别，但采用ＧＩＳ动态可视化时，栅格地图符号加载效率低，显示卡顿现象明显，为确保自然保护区后续专题数据高效利用，本文采用矢量地图符号方案设计。（１）符号设计。地图符号按几何特征可分为点状符号、线状符号和面状符号。按属性特征，点状符号可分为重点巡查点、监测点、珍稀鸟类３种，共２１个符号；线状符号可分为巡查路线、境界线２种，共３个符号；面状符号即保护区范围及功能区划，共４个符号。因采用天地图作为底图，水系、交通等普通地理要素的符号不必单独设计。点状符号可基于字体文件制作，编辑好符号样式后生成字体库（＊．ｔｔｆ），安装即可使用。线状符号可按标准在现有符号基础上改造而成。面状符号采用简单填充符号设计，配色应符合规范。（２）符号测试。
为测试地图符号是否存在无法渲染、渲染速度慢等问题，并测试在不同比例尺地图中显示情况，在上述５种比例尺条件下，所有地图符号均可渲染，无遗漏现象，但随着比例尺的增大，点符号的渲染时间在延长，由１∶２５００００时的５ｓ增至为１∶１０００的１０．６ｓ，在静态地图中无影响，但应用于动态地图时要优化；在使用天地图数字线划图作底图时，所有符号均可清晰辨识，但当使用遥感影像时，因图面整体偏暗，部分黑色符号辨识较困难，但更换亮度和饱和度较高的颜色会极大提高辨识度。
3 数据库设计
系统中使用了管理空间数据的ＡｒｃＳｄｅ数据库和存储属性数据的ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ数据库。众所周知，ＡｒｃＳＤＥ是ＡｒｃＧＩＳ与关系数据库之间的ＧＩＳ通道。它允许用户在多种数据管理系统中管理地理信息，并使所有的ＡｒｃＧＩＳ应用程序都能够使用这些数据。ＡｒｃＳＤＥ是多用户ＡｒｃＧＩＳ系统的一个关键部件。它为ＤＢＭＳ提供了一个开放的接口，允许ＡｒｃＧＩＳ在多种数据库平台上管理地理信息。这些平台包括Ｏｒａｃｌｅ、Ｏｒａｃｌｅ ｗｉｔｈ Ｓｐａｔｉａｌ／Ｌｏ－ｃａｔｏｒ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ、ＩＢＭ ＤＢ２和Ｉｎ－ｆｏｒｍｉｘ。如果你的ＡｒｃＧＩＳ需要使用一个可以被大量用户同步访问并编辑的大型数据库，ＡｒｃＳＤＥ为你提供必要的功能。通过ＡｒｃＳＤＥ，你的ＡｒｃＧＩＳ可以在ＤＢＭＳ中轻而易举地管理一个共享的、多用户的空间数据库，系统中的图层数据最终都会被管理在ＡｒｃＳｄｅ中，方便图层版本更新，ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ中主要存储了自然保护区的基本属性信息，以便管理属性数据的查看、更新和删除操作。下列表格中列出系统关键表格。
4 森林资源管护无人机系统
本系统利用保护区原有的GIS平台，以Visu-alC++6．0为开发工具，嵌入MapX地图控件，在集成GIS信息、GPS经度、纬度和无人机速度、航向、姿态等信息的基础上，开发出功能完善、直观、操作方便的无人机地面站测控系统，完成了对无人机的实时监控、定位以及高清数字图像的传输，实现了快速刷新地图、航迹回放、按照航向角进行旋转、显示当前飞行位置及故障闪烁灯功能。系统由地面站和机载部分两部分组成，通过无线通信相连。地面站由电台、调制解调器、PC机三部分组成。电台用来接收机载电台发出的数据;调制解调器完成对所收到的数据报的检波工作，并按照协议通过ＲS232串口将数据传给PC机；PC机根据收到的姿态数据在电子地图上实时显示无人机的位置与航迹。机载部分由GPS接收芯片、调制解调器及电台组成。GPS接收芯片接收C/A码，调制解调器用来控制GPS接收机的数据采集，并将数字信息转换成模拟信号通过电台发往主控中心。保护区应用大疆经纬M600Pro型六旋翼无人机及禅思ZenmuseZ30(30倍变焦镜头)相机、禅思XT热成像相机等相应配件。其具有便携性、易用性、广泛性、稳定性及支持众多的应用程序等特点，能够满足保护区森林资源管护的工作要求。
结语
本文在分析自然保护区数据特点，总结专题地图制图技术要点的基础上，提出自然保护区专题地图制图关键技术，以保护区管理业务为导向，构建了专题ＧＩＳ数据库，设计了具有自然保护区特色的地图符号，创新性的提出了地图符号测试方法，设计了便于高效制图的制图模板，并在辽宁蛇岛老铁山国家级自然保护区选取保护区范围及功能区划、珍稀鸟类分布两个专题进行应用实证。结果表明，本文提出的关键技术合理可行，能够为自然保护区数据空间可视化和科学利用提供支持，并且地图数据分析结果为自然保护区精细化管理提供了参考。未来应进一步加强空间数据的采集，如采用“国土调查云”平台搜集各类数据，构建更加完善的专题数据库，为自然保护区智慧化管理提供丰富的数据资源。
参考文献
［１］国务院．中华人民共和国自然保护区条例［Ｒ］．北京：国务院，２０１７．
［２］吴月辉．统筹推进山水林田湖草系统治理［Ｎ］．人民日报，２０２０－０５－１４（０１）．
［３］徐嘉婧．基于ＷｅｂＧＩＳ的自然保护区管理系统［Ｄ］．武汉：中南民族大学，２０１８．