基于GIS的海南省自然保护区空间信息管理系统开发开题报告

研究背景：

自然保护区指相关法律建立的以保护生物多样性的环境、地质构造及水资源等自然综合体的核心区域。在自然保护区内，人类的各种活动受到不同程度的限制，以确保一区域内的保护对象保持无人为干预的自然发展状况。自然保护区的设立必须以保护包含某个核心对象为目标，地域为陆地、水体，对象为具有代表性的生态系统、珍稀濒危动物的天然集中分布区、水源涵养区、具有典型代表性地质构造、地质剖面和化石资源等。

自1956年建立第一处自然保护区以来，我国已基本形成类型比较齐全、布局基本合理、功能相对完善的自然保护区体系。

截至2017年底，保护区领域概况如下。

●我国（不含香港、澳门特别行政区和台湾地区，下同）共建立各种类型、不同级别的自然保护区2750个，其中国家级463个。

●自然保护区总面积达到147万平方公里，约占全国陆地面积的14.84%。全国超过90%的陆地自然生态系统都建有代表性的自然保护区，89%的国家重点保护野生动植物种类以及大多数重要自然遗迹在自然保护区内得到保护，部分珍稀濒危物种野外种群逐步恢复。大熊猫野外种群数量达到1800多只，东北虎、东北豹、亚洲象、朱鹮等物种数量明显增加。

●全国自然保护区从业人员35万，其中专职管理人员总计4.5万人（含专业技术人员1.3万人）。国家级自然保护区均已建立相应管理机构，多数已建成管护站点等基础设施。

海南省位于中国的最南端，包括海南岛、中沙、西沙、南沙群岛及其周围的海域，全省陆地总面积3.54万平方公里（其中海南岛陆地面积3.39万平方公里，与台湾岛35,882.6258 平方公里相近），海域面积约200万平方公里，是中国海洋面积最大、陆地面积最小的省，也是中国唯一的省级经济特区以及面积最大的经济特区。海南岛是中国国内的旅游胜地，目前正打造面向世界的国际旅游岛。

根据《海南统计年鉴-2018》，截止到2018年年末海南省有自然保护区49个，其中国家级10个，省级22个；自然保护区面积270.23万公顷，其中国家级15.41万公顷，省级253.40万公顷。

研究目的和意义：

海南繁荣的旅游业极大地促进了当地经济的发展，但同时也给自然环境带来了不小的影响。有关部门很早就认识到了建立自然保护区的重要性，至今已经建立起了近50个大小不一的自然保护区。这时，怎样系统地管理好这些自然保护区，就成为了一个值得研究的问题。目前来看，依托现代计算机技术，建立一个信息化的管理系统，显然是一个很好的选择。

海南作为中国最南端的省级行政区，属于热带海洋性季风气候，拥有丰富的自然资源。以海南的自然保护区作为研究对象，建立一个现代化的自然保护区空间信息管理系统，具有一定的典型性和代表性。可以给其他沿海地区的自然保护区信息化管理提供一个良好的参考。

研究内容：

（1）系统总体设计：本系统将设计为一个在浏览器运行的WEB系统，目标是展示空间信息和属性信息，同时开放有权限要求的信息管理功能。为了方便用户使用，本系统将以三种主要形式呈现信息：地图(最主要)、图文、表格。

（2）系统总体架构：本系统将采用B/S架构即浏览器、服务器架构，浏览器负责绘制视图，服务器对外开放接口(REST服务)，两者通过HTTP协议进行通信，从而实现各种交互操作。需要注意的是，本系统的服务端不仅有数据服务器，还有地图服务器(ArcGIS for Server)，地图服务器同样提供了REST接口，配合ArcGIS API for JavaScript即可在浏览器上绘制地图。

（3）系统具体功能：本系统将实现以下具体功能：①自然保护区总览功能。此功能是系统首页默认的功能。进入系统即展示一张完整的海南省自然保护区分布图，同时用一个列表分类列出所有的分布点，点击相应的列表项即可定位到该自然保护区的具体位置。②自然保护区详细信息查询即管理功能。此功能是对单一自然保护区的信息查询功能，点击地图上一个自然保护区分布点，即弹出一个弹窗，弹窗内通过图文和表格详细介绍该自然保护区的信息（如当前所保护的动植物信息、动植物图片、保护区主管部门信息等等）。拥有权限的用户还可以编辑这些信息，从而做到实时更新系统。③分类筛选及统计功能。此功能是在自然保护区总览功能的基础上开发带有统计分析性质的功能，该功能提供一个筛选器（如筛选所有的国家级自然保护区），筛选过后的自然保护区将会在地图上高亮显示，同时将会在页面上生成一份统计报告。④自然保护区志愿者活动发布与报名功能。拥有相应权限的用户可以在系统中发布最新的志愿者活动，普通用户可以查看到活动详情并填写表格报名，报名信息被存储到后端数据库，管理员查看并选出合适的人选，即可通过报名信息里的联系方式联系志愿者。

研究方法：

（1）可视化方法： 可视化方法是指在原始数据转换为可视化元素后，利用形象直观的表现形式来显示复杂的资源内容，从而加深用户的理解。通过对时空数据进行处理形成散点图、直方图、热力图等图可以让更加简洁明表达其时空变化。

（2）空间聚类分析：空间聚类作为聚类分析的一个研究方向，是指将空间数据集中的对象分成由相似对象组成的类。同类中的对象间具有较高的相似度，而不同类中的对象间差异较大。

研究步骤：

（1）第一步是制作地图数据并发布到ArcGIS for Server服务器。准备的地图数据有自然保护区点图层、自然保护区面图层、海南省面图层、海南各市面图层、海南省界缓冲区图层。在ArcMap中做好配准、标注等工作后，发布到已经在服务器运行的ArcGIS forServer中，这样就可以通过REST接口获取地图服务。

（2）第二步是收集自然保护区的图文信息。通过搜索引擎搜索该自然保护区的动植物图片、文字介绍、视频等等。为上文自然保护区详细信息查询即管理功能做好充足的数据准备。

（3）第三步是设计数据库。数据库共4张表：①用户表，字段为id, username, password, role（角色）；②自然保护区表，字段为id, name, set_uptime（创立时间）,department（主管部门, level（级别）, area（面积）, main（主要保护对象）；③志愿者登记表，字段为id, name, age, career（职业）, contact（联系方式）,time, activity_id（外键，指向活动表）④活动发布表，字段为id, name, user_id（外键，指向用户表）, publish_time（发布日期）, end_time（截止日期）, intro（活动介绍）

（4）第四步是进行系统开发。使用到的主要开发语言和软件：文本编辑器使用VSCode，数据库选用Mysql，后端代码用Java编写并运行到Tomcat服务，前端界面使用ArcGIS API for JavaScript进行地图绘制，表格和图文使用Bootstrap框架协助完成。

（5）对系统进行测试。将开发完成的系统交给学生或者老师试用，这样即是一种黑盒测试，收到反馈之后，再进行改进，直到完成相对完善的系统。

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（1）准备工作阶段，包括查阅资料、实验数据收集（2022.3.11-2022.3.15）。

（2）开题阶段，撰写开题报告（2022.3.16-2022.3.29）。

（3）研究攻坚阶段，主要是开发系统，撰写论文（2022.3.30-2022.5.5）。

（5）论文修改阶段，对前期工作进行修改和完善（2022.5.6-2022.5.17）。

（6）论文答辩准备，制作论文答辩演示文件，参加答辩（2022.5.18-2022.5.31）。