滇池湖滨湿地公园景观服务数据库构建研究

陈凡，角媛梅*，李石华，许泉立，陈平，刘歆

1.云南师范大学，云南 昆明 650500

2.云南省基础地理信息中心，云南 昆明 530100

3.昆明市博物馆，云南 昆明 637000

滇池湖滨湿地公园景观服务数据库构建研究

陈凡1，角媛梅1*，李石华2，许泉立1，陈平3，刘歆1

1.云南师范大学，云南 昆明 650500

2.云南省基础地理信息中心，云南 昆明 530100

3.昆明市博物馆，云南 昆明 637000

湿地公园作为湿地景观的重要类型是景观生态学和湿地科学研究的新兴领域。湿地公园景观服务定量研究于湿地的科学保护与有效管理具有重要意义。基于景观生态学理论、景观服务定量研究的数据需求和3S技术，以滇池湖滨湿地公园为例，提出以景观服务为应用导向的湿地公园数据库构建的目标与原则，构建湿地公园数据库概念模型与逻辑结构，并对数据库中各子库进行详细设计，探讨滇池湖滨湿地公园景观服务数据库的潜在应用。

湖滨湿地公园；景观服务；数据库；滇池

引言

湿地是自然界生物多样性最丰富和人类重要的生态系统类型之一[1-2]。受环境变化及人类开发影响，全球湿地生态系统面积日益减少、功能持续下降[2]。中国在 1978-2008年间天然湿地的减少面积达 33%，其中 13% 为湖泊[3]。为应对湿地生态系统系严重退化的现象与后果，2004年国务院办公厅下发《关于加强湿地保护管理的通知》 (国办发 [2004]50 号) ，2005年国家林业局下发《加强湿地公园发展建设有关问题通知》 (林护发[2005]118号)，为中国湿地公园的建设与发展提供政策保障，湿地公园建设得以快速发展[4]。截止 2014年，中国已经批准国家湿地公园试点和城市湿地公园 620 个，湿地公园成为目前国内外生态旅游、湿地及其景观研究领域亟待关注的方向[4-6]。

2000年9月中国编制完成《中国湿地保护行动计划》，为实现湿地定量研究与政府管理手段的信息化，开始湿地数据库的建设[7]。目前国内已建成《中国沼泽湿地》《中国典型湿地时空动态》和《中国湿地科学》等数据库。同时，开展了不同湿地数据库的构建方法、数据库结构和数据分类、采集与管理等方面的研究[7-10]。以上数据库的构建主要以湿地生态系统为对象，包括基础地理信息数据、生态工程数据和生态监测数据等数据类型，较少涉及湿地景观尺度上的人类活动、规划与多媒体等信息数据，对城市湿地公园数据库构建与研究的成果目前也较为缺乏。本文以景观服务与管理为目标，以滇池湖滨湿地公园为研究对象，构建包括人类活动、规划管理等信息的湿地公园数据库，是中国湿地景观定量研究和湿地科研信息化建设研究的重要补充。

1 滇池湖滨湿地公园景观服务数据库建立的必要性

图1 滇池湖滨重要城市湿地公园分布图Fig.1 Distribution of Dianchi Lake Wetland Parks

滇池位于云南省昆明市西南部，至今约有 340 万年历史，流域面积约 2920 km2，为东西窄、南北长的断陷湖泊，包括山地丘陵、冲积平原和滇池三类，其面积分别为总面积的 69.5%、20.2% 和 10.3%，是云南省面积最大的淡水湖泊，中国六大淡水湖之一和富营养化严重的内陆淡水湖泊之一[11]。为保护和恢复滇池湿地生态系统，昆明市于 2008年正式启动环湖生态建设工程，按照《云南省滇池保护条例》以及建设国际知名的高原湖滨生态城市和旅游城市的要求，规划建设环湖湿地公园 21 个，目前已建成 17 个，其中重要的城市湿地公园 11 个 (见图1)[12]。滇池湖滨带湿地公园已成为滇池湿地生态系统的重要组成部分、湿地生态修复与建设的第一道屏障和昆明地区城市旅游发展的热点区域。结合景观生态学、湿地学等相关学科理论和 3S 技术，从景观服务的综合定量评价出发，研究滇池湖滨带湿地公园景观服务数据库的结构、数据构建的主要内容、应用领域及建库的流程与方法，具有以下必要性：(1) 探讨湿地公园景观服务数据库的数据类型、结构和建库方法，为其实施提供理论依据；(2) 为湿地公园生态系统服务和景观服务两个尺度的定量研究提供数据支持；(3) 为未来滇池湖滨带湿地公园的规划与建设的选址、景观的功能空间布局与管理等提供决策依据，从而更好地实现其规划建设的目标；(4) 为生态系统服务及景观服务的综合集成研究提供思路。

图2 滇池湖滨湿地公园景观服务数据库构建的目标层次Fig.2 The target system of the construction of the landscape service database of Dianchi Lake Wetland Park

2 滇池湖滨湿地公园景观服务数据库构建的目标与原则

湿地具有干扰调节、大气调节、水文调节、水供应、废物处理、生物栖息地、文化和休闲娱乐等方面的生态系统服务价值, 决定了滇池湿地公园在生态保护、观光休闲、科普教育和科学研究方面的景观服务功能[5,13-14]。因此，滇池湿地公园景观服务数据库构建的目标分为科学研究、景观功能的管理与优化和决策支持三个层次 (见图2)。科学研究是首要目标和实现其它两个目标的基础，此目标的主要内容是湿地数据库数据分类和具体数据内容构建的依据。依据生态系统服务与景观服务的相互关系原理和滇池湖滨湿地公园景观服务功能的主要类型，科学研究目标中景观服务功能定量与综合评价分为生态系统和景观两个尺度，研究内容包括景观分类、景观格局与变化、生态系统服务定量评价、景观多种功能的综合评价、旅游资源的时空分布、人类活动信息表征、湿地公园规划和景观绩效[15-17]。

考虑数据库构建的目标和可持续性，滇池湿地公园数据库的构建应遵循完整性、精确性、层次性、动态性和适用性原则。首先，湿地公园数据库的构建应在数据内容上体现人类规划、旅游等活动信息数据的建设，补充已有建研湿地数据类型的不足。其次，数据采集处理要遵循相关技术规范，在制定各类数据采集标准格式，并对具体数据精度进行规定的前提下进行；减少数字化数据编辑、数据转换等过程中的误差，保证数据的精度。再次，数据库结构、内容的设计与编辑要考虑应用目标，做到数据库结构逻辑与层次清晰；数据库结构设计考虑数据的实时动态更新，留有足够的发展空间，实现结构设计与内容的可扩展性，以便日益完善。最后，数据查询功能要简明易懂、便于操作。

3 滇池湖滨湿地公园景观服务数据库的构建

3.1 数据库结构设计

依据数据库的应用目标和数据库构建的原则，滇池湖滨湿地公园景观服务数据库设计首先是对分库内容数据的分类，在每类数据中再分层，建立数据集和要素类，总体逻辑结构为：总库-分库-逻辑层-物理层(图3)。分库由基础地理信息数据、专题数据和多媒体数据构成；逻辑层是分类数据的系统构成，对应了分类数据的具体表示；物理层体现了适合数据传输需要的要素。

图3 滇池湖滨湿地公园景观服务数据库概念结构模型Fig.3 Conceptual structure model of landscape service database of Dianchi Lake wetland park

3.2 数据内容

湿地公园数据具有类型多、内容复杂的特征，各个分库数据的具体内容包括：(1) 基础地理信息数据，由大地测量数据、数字线划图数据、数字高程模型数据、数字栅格地图数据和数字正射影像数据组成，反映湿地公园的区划、地形、土地覆盖、气象、土壤和水文等信息[17]；(2) 专业数据包括湿地公园规划与建设、湿地公园生态环境和旅游信息数据，同时加入了湿地与湿地公园的保护、开发与建设的法律、法规和条文数据；(3) 多媒体数据包括了湿地公园景观、物种的影像和视频数据 (表1)。

表1 分类数据的主要内容Table 1 The content of the classi fication data

3.3 数据库构建的方法与技术

3.3.1 数据的收集

湿地公园数据类型包括图形数据资料收集、遥感影像和多媒体数据。图数据有基础图像数据、专题空间数据和相应的属性数据，数据来源包括：1) 野外调查；2) 经济统计数据包括 2010-2016《昆明统计年鉴》、2010-2016《昆明市国民经济和社会发展统计报告》；3) 规划数据包括《滇池高原湿地保护区总体规划 (2009)》、《昆明环滇池旅游圈总体规划》、昆明市1：5 万比例尺地形图、昆明市行政区划图、昆明市土地利用现状图和各湿地公园总体规划与详细规划图等。通过以上数据来源可获得：滇池湿地公园区位、地形与行政区划图，公园内植被的种类和公园的基本情况以及变化情况，公园区位、绿地面积以及绿地覆盖指标数据。遥感影像通过 2016年的 SPOT-5 卫星图像 (光谱空间分辨率 10 米，色波段为 2.5 米)，可采集植被类型、作物长势、地物类型、生物量、水中生物的含量、植物含水量及土壤湿度；农林调查与规划，城市规划和较大比例尺专题制图。游客信息数据可通过景区前侧系统、智慧设施和智能终端获取[18]。多媒体数据，可采用相关网站、实地拍摄和公众参与方式获取。

3.3.2 数据分析与处理

遥感影像数据的处理流程包括，将文档对象模型 (DOM) 数字正摄影像转换到指定坐标系下，进行内业影像判读；利用 GPS 开展野外调查，对主要图斑进行核实，修改预判读中的错误内容。结合遥感分析软件 ERDAS9.2 与地理信息平台 ArcGIS 10.2 软件技术，可实现遥感信息数据的下载、校正、解译与提取，地形图、资源分布图与规划图等专题图的制作。属性数据与空间图形数据的连接方法是，对应空间数据的内容属性需求，按图形将属性数据逐个输入EXCEL 表格中，然后通过关键字段连接到图形上，或通过 MAPGIS 数据编辑功能进行连接[19]。

3.3.2 数据库管理

地理信息系统 (GIS) 作为一种计算机技术，具有强大的空间数据查询、空间综合分析和可视化功能[17]。滇池湿地数据库建设过程中，GIS 技术的使用包括基础空间数据质量的控制、空间数据的矢量化、属性数据录入、建立拓扑关系、数据库的生成和管理维护，具体包括：(1) 通过 MapGIS 实现 DOM 数据质量的控制、建立拓扑关系，修正关系外业调查后最初数字化数据，添加新增地物和确定图斑类型等，拼接分幅无误的邻接图形成一体化 GIS 数据；(2) ArcGIS进行建立图幅索引和数据字典；(3) 通过 GIS 平移、放大、缩小、全图、刷新和测距等基本功能，实现数据查询、加载影像图、动态绘制标注和自定义图片等，地图应用、搜索与统计功能可实现数据的编辑与管理，利用 GIS 权限管理功能，可实现数据库数据访问权限的管理。

4 结论与讨论

滇池湿地公园景观服务数据库的构建研究包括以下结论：(1) 数据库的总体目标包括科学研究、管理和决策支持等方面；(2) 总体结构设计包括总库-分库-逻辑层-物理层四个层次，其中分库中的专业数据库和多媒体数据库包括公园规划、生态环境、旅游信息和动态影音等数据类型，结合基础地理信息分库的数据可直接应用于景观服务功能的定量研究和湿地公园景观管理；(3) 从分库、主题数据和具体数据三个层次对收集数据进行了分类和列表详述，可更好地实现数据管理与便捷使用。

以多目标应用为目的构建湿地公园数据库，相较于传统的湿地数据库有着更加广泛的应用领域，可通过在线和离线共享方式服务于科研部门与各级政府管理部门，也可服务于自然教育、旅游等商业运营机构。本数据库的设计虽然已经考虑了人类活动和现代多媒体信息数据的收集，但还缺乏此类数据收集方法与途径的深入探讨。未来研究应该融入大数据的时代背景，结合互联网、物联网与云计算等技术，将移动智能终端、移动通讯位置数据、交通传感数据、数字调研平台产生数据和公众参与平台生成的数据应用到湿地景观服务数据库建设中。

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Study on the Construction of Landscape Service Database of Dianchi Lake Wetland Park

Chen Fan1, Jiao Yuanmei1,2,3*, Li Shihu2, Xu Quanli1, Chen Pin3, Liu Xin1
1.Yunnan Normal University, Kunming, Yunnan 650500, China
2.Yunnan Provincial Geomatics, Kunming, Yunnan 530100, China 3.Kunming Museum 637000, Kunming, Yunnan 637000, China

As an signi ficant type of wetland landscape, wetland park is an emerging research in the field of landscape ecology and wetland science.The construction of wetland park databases of landscape service will be of great signi ficance to protecting and managing wetlands scienti fically and effectively.Taking the wetland park of Dianchi Lake as example, based on landscape ecology theory, landscape service data requirements, and 3S technology, this paper constructed concept model and logic structure of landscape service database of wetland park according to the goal and principle proposed.Furthermore, the content of each subcategories and the potential application of the database is detailed and explored .

Wetland park; landscape services; database; Dianchi lake

10.11871/j.issn.1674-9480.2017.03.009

国家自然科学基金 “哈尼梯田景观结构-水文连接度与世界遗产区保护研究”(41271203 )；国家自然科学基金“哈尼梯田遗产区聚落景观快速变化机制与景区化过程及保护” (41761115)

*通讯作者：角媛梅 (ymjiao@sina.com)

2017年2月15日

陈 凡：云南师范大学，讲师，研究方向为景观规划与大数据应用，景观服务定量评价。

E-mail:10424614@qq.com

角媛梅：云南师范大学，教授，博士生导师，主要研究方向为景观生态学研究。

E-mail:670062770@qq.com

李石华：云南省基础地理信息中心，副总工，主要研究方向为资源环境遥感。

E-mail:lsh8010@163.com

许泉立：云南师范大学，副教授，主要研究方向为GIS 应用、开发与建模。

E-mail:go2happiness@163.com

陈 平：昆明市博物馆工艺美术师，主要研究方向为景观规划与设计。

E-mail:1193713835@qq.com

刘 歆：云南师范大学，硕士研究生，主要研究方向为景观生态学。

E-mail:liuxin.geo@outlook.com