طراحی و پیاده سازی یک سیستم پشتیبانی تصمیم گیری قوی برای استفاده از منابع فضایی دریایی

خلاصه

افزایش فعالیت‌های بهره‌برداری از منابع فضای ساحلی (CSRU) و تأثیر آن‌ها بر محیط‌های ساحلی به عنوان یک استرس‌زای بحرانی منطقه ساحلی شناخته شده است. در نتیجه، نیاز به مدیریت پایدار و معتبر CSRU برجسته شده است. در این مطالعه، یک نمونه اولیه سیستم کمک تصمیم گیری بسیار هوشمند برای CSRU توسعه داده شد. برخلاف سیستم‌های کمک تصمیم ساحلی موجود، این سیستم با هدف مدیریت CSRU، ارائه شبیه‌سازی عددی قابل اعتماد و پویا، تجزیه و تحلیل و تصمیم‌گیری کمکی برای مهندسی ساحلی واقعی بر اساس یک برنامه عددی کاملاً خودکار خود توسعه‌یافته است. این بر اساس معماری توزیع شده چند لایه مبتنی بر Java EE ایجاد شد. کارآمدترین استراتژی ها برای سازماندهی داده های مکانی، برنامه های عددی ساحلی خودکار، و ماژول های ارزیابی تاثیر نشان داده شده است. علاوه بر این، ساخت و ساز یکپارچه آن شامل افزودن یک پروژه ساحلی جدید در صفحه وب، پیش‌بینی عددی آن با یک کلیک اثرات زیست‌محیطی ساحلی، ارزیابی‌های مبتنی بر نتایج عددی و قابلیت‌های تصمیم‌گیری کمک‌شده آن پرداخته می‌شود. این سیستم در دریای نینگبو، چین اعمال شد و سیستم پشتیبانی تصمیم گیری Ningbo CSRU را ایجاد کرد. دو پروژه نشان داده شد: یک پروژه احیا و یک مورد برنامه ریزی خروجی زمینی. نتایج نشان داد که این پروژه ها اثرات مخربی بر محیط های ساحلی محلی داشته اند. بنابراین تصویب این پروژه ها توصیه نمی شد. پیش‌بینی عددی آن با یک کلیک اثرات زیست‌محیطی ساحلی، ارزیابی‌های مبتنی بر نتایج عددی و قابلیت‌های تصمیم‌گیری کمک‌شده آن پرداخته می‌شود. این سیستم در دریای نینگبو، چین اعمال شد و سیستم پشتیبانی تصمیم گیری Ningbo CSRU را ایجاد کرد. دو پروژه نشان داده شد: یک پروژه احیا و یک مورد برنامه ریزی خروجی زمینی. نتایج نشان داد که این پروژه ها اثرات مخربی بر محیط های ساحلی محلی داشته اند. بنابراین تصویب این پروژه ها توصیه نمی شد. پیش‌بینی عددی آن با یک کلیک اثرات زیست‌محیطی ساحلی، ارزیابی‌های مبتنی بر نتایج عددی و قابلیت‌های تصمیم‌گیری کمک‌شده آن پرداخته می‌شود. این سیستم در دریای نینگبو، چین اعمال شد و سیستم پشتیبانی تصمیم گیری Ningbo CSRU را ایجاد کرد. دو پروژه نشان داده شد: یک پروژه احیا و یک مورد برنامه ریزی خروجی زمینی. نتایج نشان داد که این پروژه ها اثرات مخربی بر محیط های ساحلی محلی داشته اند. بنابراین تصویب این پروژه ها توصیه نمی شد. نتایج نشان داد که این پروژه ها اثرات مخربی بر محیط های ساحلی محلی داشته اند. بنابراین تصویب این پروژه ها توصیه نمی شد. نتایج نشان داد که این پروژه ها اثرات مخربی بر محیط های ساحلی محلی داشته اند. بنابراین تصویب این پروژه ها توصیه نمی شد.

کلید واژه ها:

مدیریت ساحلی ; سیستم پشتیبانی تصمیم ; استفاده از منابع فضایی ؛ شبیه سازی عددی خودکار ; اثرات زیست محیطی ساحلی

1. معرفی

افزایش فعالیت های انسانی در مناطق ساحلی نیازمند مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی (ICZM) است. بسیاری از پروتکل ها، رویکردها و ابزارها برای کاربرد ICZM (به عنوان مثال، وانگ و همکاران [ 1 ]، Deboudt و همکاران [ 2 ]، Wheeler و همکاران [ 3 ]، Prem [ 4 ]، Areizage و همکاران [ 5 ]، Rochette و Bille [ 6 ]) از زمانی که اهمیت آن در طول کنفرانس استکهلم در سال 1972 مورد بحث قرار گرفت، توسعه یافته اند [ 7 ، 8 ]. در این میان، Deboudt و همکاران. [ 2] به طور سیستماتیک سه مرحله در توسعه ICZM در فرانسه را تشریح کرد. بسیاری از ابزارهای جدید برای بهبود اجرای استراتژی های ICZM فرانسه از سال 2001 ایجاد شده اند. اخیراً سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سیستم پشتیبانی تصمیم (DSS) بهبود یافته در ICZM ادغام شده اند و بسیاری از سیستم های مدیریت ساحلی با استفاده از روش های مختلف مورد بررسی قرار گرفته اند. کارکرد. یک سیستم ICZM مبتنی بر GIS برای مدیریت انواع مختلف داده‌ها و اطلاعات مربوط به محیط‌های آبی و خشکی و همچنین اشتراک‌گذاری طراحی و ایجاد شده است [ 9 ]. DSS توسعه پایدار منطقه ساحلی گوانگدونگ برای ترویج توسعه هماهنگ اکولوژیکی و اجتماعی در گوانگدونگ، چین ایجاد شده است [ 10]]. رودریگز و همکاران برنامه های GIS را برای خطرات ساحلی، تکامل خط ساحلی و تکامل تپه های شنی ساحلی در مناطق مختلف منطقه ساحلی اسپانیا ارائه کرده است [ 11 ].

مطالعات منتشر شده در دهه گذشته اثربخشی سیستم های GIS را در مدیریت اطلاعات ساحلی، پایش و پیش بینی محیط زیست ساحلی، هشدار بلایای ساحلی، شیلات ساحلی و بهبود همه جانبه مناطق ساحلی نشان داده است. در مدیریت اطلاعات ساحلی، سیستم یکپارچه مشاهده اقیانوس برای نظارت بر تغییرپذیری آب های ساحلی و مصب رودخانه ها در ایالات متحده ایجاد شد [ 12 ]. در چین، یک سیستم مدیریت داده های مکانی چندمنبعی که توسط دو و همکاران توسعه یافته است. خدمات تجزیه و تحلیل اطلاعات و فناوری هوشمند را برای بررسی و مدیریت مناطق ساحلی و فراساحلی ارائه کرده است [ 13 ]. قرمز ACOMAR Canarias [ 14] یک برنامه معمولی است که در پایش و پیش بینی محیط زیست ساحلی استفاده می شود. هشدار بلایای ساحلی یکی از ویژگی های مهم سیستم مدیریت ساحلی است. داده های فعلی برای ایجاد طرح های اضطراری به منظور به حداقل رساندن خطرات زیست محیطی در نظر گرفته شده است. مدل سازی شبیه سازی داده های توسعه یافته توسط Copeland & Thiam-Yew برای ارزیابی خطرات ناشی از سقوط نفت در خشکی استفاده شده است [ 15 ]. سیستم فاجعه منطقه ساحلی Quanzhou [ 16 ] به نظارت مؤثر و هشدار اولیه در مورد فاجعه دریایی دست یافته است.

در شیلات ساحلی، Riolo [ 17 ] یک GIS ماهیگیری ابتکاری را برای تجزیه و تحلیل و تجسم الگوهای زمانی و مکانی ماهیگیری لانگ لاین در ساموآی آمریکا ایجاد کرد. در چین، کارایی ماهیگیری و توسعه پایدار شیلات در دریای چین جنوبی [ 18 ] از طریق مجموعه پویای اطلاعات شیلات و سیستم تجزیه و تحلیل خودکار بلادرنگ بهبود یافت. با توسعه یک نمونه اولیه، دریای دیجیتال چین، سیستم های مدیریت ساحلی وارد مرحله توسعه جدیدی شدند [ 19 ]. اجرای پلت فرم مدیریت اکوسیستم ساحلی ChongMing Dongtan از طریق شبیه سازی شرایط اکولوژیکی آینده به طور چشمگیری توسعه اقتصادی اجتماعی و اکولوژیکی محلی را ارتقا داد [ 20]. MarineMap، توسعه یافته توسط Merrifield و همکاران. [ 21 ]، به راحتی در طراحی مناطق حفاظت شده دریایی اجرا شد و به طور قابل توجهی به توسعه بیشتر ابزارها و رویکردهای گسترده تر برای برنامه ریزی فضایی ساحلی و دریایی کمک کرد. علاوه بر این، گورملون و همکاران. [ 22 ] یک GIS پویا توسعه داد و هم از داده های جمع آوری و هم از کارگاه های مشارکتی آلاینده برای ترویج ICZM استفاده کرد. بنابراین چنین سیستم هایی در طول اجرای ICZM نقش مهمی ایفا کرده اند.

استفاده از منابع فضایی ساحلی (CSRU) یک جزء مهم بهره برداری و بهره برداری از منابع دریایی است. به طور قابل توجهی به توسعه اقتصادهای دریایی و اجتماعی در مناطق ساحلی کمک می کند. با این حال، تأثیر زیست محیطی فعالیت های CSRU بر اکوسیستم ها و منابع ساحلی را نمی توان نادیده گرفت. فعالیت‌های بلندمدت و در مقیاس بزرگ CSRU باعث تخریب محیط‌های ساحلی در طول زمان شده است. مدیریت پایدار و مؤثر CSRU، به عنوان مؤلفه اصلی ICZM، برای توسعه هماهنگ اقتصادی و حفاظت از محیط زیست در مناطق ساحلی منطقه حیاتی است. پیش از این، مدل‌های عددی ساحلی برای شبیه‌سازی و پیش‌بینی تغییرات در محیط‌های ساحلی ناشی از فعالیت‌های CSRU مورد استفاده قرار گرفتند. با این حال، به دلیل پیچیدگی مدل سازی، اغلب انجام آن حتی برای یک کاربر ماهر دشوار است. متقابلا، تصمیم گیری در مدیریت CSRU تا حد زیادی به گزارش ارزیابی اثرات زیست محیطی دریایی که توسط افراد یا گروه ها تهیه شده است بستگی دارد. تصمیم گیرندگان و ذینفعان قادر به انجام شبیه سازی، تجزیه و تحلیل و ارزیابی تغییرات محیطی دریایی به تنهایی نیستند.

در چین، اهمیت و فوریت ICZM به وضوح در نشست ملی دریایی در سال 2015 بیان شد و الزامات مدیریت و کنترل CSRU برجسته شد. بنابراین، یک سیستم ویژه با کمک تصمیم، با هدف مدیریت CSRU و تصمیم گیری با کمک، باید توسعه یابد. داده های مکانی و غیر مکانی باید برای توصیف وضعیت محیط های ساحلی، همراه با مدل های عددی ساحلی برای شبیه سازی تغییرات در محیط های ساحلی ناشی از فعالیت های CSRU استفاده شود. ما بر توسعه یک سیستم پشتیبانی تصمیم گیری بسیار پیچیده برای استفاده از منابع فضای ساحلی (CSRU-DSS) تمرکز کردیم که به مدیر منطقه ساحلی و تصمیم گیری سهامداران در مدیریت CSRU کمک می کند.

این مقاله طراحی و اجرای این CSRU-DSS را ارائه می‌کند که بر اساس معماری توزیع‌شده چند لایه ایجاد شده است. این به طور مفصل توضیح می دهد که چگونه سیستم می تواند شبیه سازی عددی پویا، تجزیه و تحلیل، و ارزیابی برای سناریوهای توسعه CSRU بالقوه ارائه دهد. علاوه بر این، یک مطالعه موردی با استفاده از سیستم ارائه شده است.

2. روش ها

2.1. معماری CSRU-DSS

CSRU-DSS بر اساس یک روش مبتنی بر وب GIS ایجاد شد. داده‌های مکانی و غیر مکانی برای نقشه‌برداری استفاده شد و از مدل‌های عددی ساحلی برای پیش‌بینی استفاده شد. از استانداردهای ملی برای تجزیه و تحلیل و ارزیابی با استفاده از نتایج عددی استفاده شد. CSRU-DSS دارای عملکردهای اساسی GIS مشترک ساحلی، مانند مدیریت داده های ساحلی، نمایش، بازیابی، پرس و جو و تجزیه و تحلیل آماری، از طریق ترکیب داده ها در یک پایگاه داده فضایی ساحلی است. علاوه بر این، قادر به انجام یک سری عملکرد برای پاسخ به موقع به تغییرات محیطی ساحلی ناشی از یک پروژه ساحلی جدید است. توابع متمایز شامل مدل سازی خودکار، شبیه سازی عددی، تجزیه و تحلیل، ارزیابی تغییر محیط و تصمیم گیری بهبود یافته است. شکل 1ساختار عملکردی سیستم را نمایش می دهد. یک ماژول عملکردی پویا و یک ماژول عملکردی استاتیک با چندین ماژول فرعی در سیستم طراحی شده است. ماژول ها در ماژول تابع پویا با یکدیگر تعامل دارند. ماژول پیش بینی داده های لازم پروژه را از ماژول مدیریت پروژه به دست می آورد و نتایج عددی را به ماژول ارزیابی ارائه می دهد. اینها برای ماژول تصمیم گیری مورد نیاز هستند. در مقابل، ماژول ها در ماژول تابعی استاتیک مستقل هستند.

در اکثر سیستم‌های کمک تصمیم‌گیری ساحلی، مدل‌های عددی با دامنه محاسباتی ثابت و سیستم شبکه ثابت هستند. با این حال، در یک CSRU-DSS، خط ساحلی تغییر خواهد کرد و مدل‌های عددی برای انطباق با این تغییرات مورد نیاز است. بنابراین، این سیستم باید پویا باشد. با توجه به الزامات فوق، این CSRU-DSS بر روی یک معماری توزیع شده چند لایه مبتنی بر Java EE ایجاد شد ( شکل 2)). لایه I لایه بیان اطلاعات مبتنی بر خدمات نقشه برای کاربران است. این یک رابط کاربری ساده و کاربرپسند برای نمایش نتایج و ارائه عملکردها و خدمات دارد. علاوه بر این، کنترل هایی برای ارسال درخواست ها به لایه دوم اضافه شده است. لایه II لایه منطق تجاری است که به ترتیب شامل یک زیرلایه برنامه وب و یک زیرلایه برنامه کاربردی تجاری است که برنامه های کاربردی وب و برنامه های تجاری را ذخیره می کند. زیرلایه برنامه وب یک درخواست تابع مشتق شده از لایه I را به زیرلایه برنامه تجاری ارائه می دهد. پس از دریافت درخواست تابع از زیرلایه برنامه وب، یک تابع تجاری کامل توسط برنامه های کاربردی تجاری تکمیل می شود. پس از پردازش نتایج به دست آمده از زیر لایه برنامه تجاری، صفحات سرور جاوا (JSP) به صورت پویا توسط برنامه های کاربردی وب تولید می شوند و در لایه I نمایش داده می شوند. علاوه بر این، توابع GIS، مانند مرور و پرس و جو، با استفاده از ArcGIS JavaScript API محقق می شوند. اکثر درخواست‌های تابع، به استثنای تابع شبیه‌سازی هیدرودینامیک و آلاینده در ماژول تابع پویا، در لایه دوم پردازش می‌شوند. لایه III شامل لایه سرویس عددی است که برنامه های عددی خودکار و جزء UDPServer را ذخیره می کند. برنامه‌های عددی خودکار خدمات عددی ارائه می‌دهند که عملکردهای اصلی سیستم را نشان می‌دهند و عملکردهای پیش‌بینی در ماژول تابع پویا تحقق می‌یابند. مؤلفه UDPServer با مؤلفه UDPClient در لایه دوم برای تکمیل دسترسی و کنترل برنامه های عددی همکاری می کند. ارتباطی بین لایه II و لایه III ایجاد شده است. لایه IV لایه داده است. تمام داده های سیستم در اینجا ذخیره می شوند. به درخواست Layer II یا Layer III پاسخ می دهد و خواندن و نوشتن داده ها را کنترل می کند. معماری توزیع شده چند لایه مزیت اصلی Java EE است. دارای ساختار شفاف، قابلیت گسترش، پایداری، قابلیت اطمینان و امنیت است. اکثر ماژول های تابع در لایه II انجام می شوند، در لایه I نمایش داده می شوند و داده ها را در لایه IV به دست می آورند. به طور خاص، ماژول های پیش بینی در هر دو لایه II و لایه III انجام می شود. ثبات، قابلیت اطمینان و امنیت. اکثر ماژول های تابع در لایه II انجام می شوند، در لایه I نمایش داده می شوند و داده ها را در لایه IV به دست می آورند. به طور خاص، ماژول های پیش بینی در هر دو لایه II و لایه III انجام می شود. ثبات، قابلیت اطمینان و امنیت. اکثر ماژول های تابع در لایه II انجام می شوند، در لایه I نمایش داده می شوند و داده ها را در لایه IV به دست می آورند. به طور خاص، ماژول های پیش بینی در هر دو لایه II و لایه III انجام می شود.

Tomcat برای پیاده سازی و انتشار وب سرویس در سیستم ادغام شده است. صفحات وب عمدتاً توسط فناوری JSP توسعه داده می شوند و عملکردهای GIS آنها از طریق API جاوا اسکریپت سرور ArcGIS به دست می آید. همه ماژول های منطق تجاری توسط Java Servlet یا JavaBean پیاده سازی می شوند. برنامه های عددی خودکار توسط لیانگ و همکاران توسعه داده شد. [ 23 ]. SQL Server برای ذخیره سازی و مدیریت داده ها انتخاب شده است.

2.2. سازماندهی داده های مکانی و خدمات نقشه

منطقه ساحلی یک منطقه پیچیده است که شامل چند سطح، چند عامل و چند میدان است. علاوه بر این، متغیرهای آب ساحلی توزیع زمانی-مکانی را نشان می‌دهند. بنابراین، سازماندهی داده‌های مکانی مناطق ساحلی و ایجاد پایگاه‌های اطلاعاتی مکانی دشوار است. در مورد حاضر، یک رویکرد ژئوآنتولوژی اتخاذ شد و یک مدل مفهومی ژئوآنتولوژی منطقه ساحلی ساخته شد. این ویژگی های معنایی مهمی را برای سازماندهی داده های مکانی در منطقه ساحلی فراهم می کند. از طریق دسته‌بندی داده‌ها، ادغام و حتی بخش‌بندی، کلاس‌های داده‌های مکانی با مفاهیم یا ویژگی‌های مدل مفهومی ژئوآنتولوژی مطابقت دارند. کدگذاری برای ایجاد رابطه نقشه برداری بین مدل مفهومی ژئوآنتولوژی و داده های فضایی منطقه ساحلی با قوانین رمزگذاری یکنواخت استفاده می شود. پایگاه‌های اطلاعاتی فضایی برای منطقه ساحلی با توجه به ساختارهای مفهومی در مدل مفهومی ژئوآنتولوژی ایجاد شده‌اند. یک پایگاه جغرافیایی برای ذخیره سازی داده های مکانی استفاده شد. ArcSDE برای ایجاد ارتباط پایگاه داده بین SQL Server و ArcCatalog استفاده شد. یک تناظر یک به یک بین یک جدول داده در سرور SQL و یک مجموعه ویژگی یا یک کلاس ویژگی در ArcCatalog وجود دارد.شکل 3 ساختار فیزیکی ذخیره سازی پایگاه داده فضایی را نشان می دهد. هفت پایگاه داده فرعی ایجاد شد. خدمات نقشه پس از ایجاد نقشه ها در ArcMap منتشر شد.

2.3. برنامه های عددی ساحلی خودکار و خدمات عددی

برنامه های عددی ساحلی خودکار مبتنی بر وب GIS جزء مهمی از CSRU-DSS هستند. آنها برای پیش بینی به کار گرفته شدند و در لایه III ذخیره می شوند. یک مدل استاتیکی از پیش تعیین شده در سیستم‌های به کمک تصمیم موجود، شبیه‌سازی و تحلیل عددی را برای یک حوزه محاسباتی خاص فراهم می‌کند. بنابراین در صورت تغییر محیط ساحلی، سیستم کار نمی کند. برنامه های خودکار امکان مدل سازی و شبیه سازی پویا را برای اجرای پروژه های ساحلی فراهم می کند. تا به امروز، دو نوع CSRU در CSRU-DSS در نظر گرفته شده است. یک پروژه بازسازی خط ساحلی و یک پروژه خروجی زمینی. پروژه بازسازی خط ساحلی شامل چندین فعالیت CSRU است که منجر به تغییر خط ساحلی مانند احیا، حفاظت از ساحل و ساخت بندر می شود. به این منظور، دو نوع برنامه ساحلی خودکار ایجاد شده است. برنامه هیدرودینامیک رسوب خودکار برای شبیه سازی تغییرات در هیدرودینامیک و شرایط رسوب ناشی از یک پروژه بازسازی خط ساحلی جدید توسعه داده شد. برنامه حمل و نقل خودکار آلاینده برای شبیه سازی حمل و نقل آلاینده برای یک خروجی زمینی جدید طراحی شده است. این برنامه ها در فایل های EXE کامپایل شده و خدمات عددی ارائه می کنند. مفهوم کلی برنامه خودکار به شرح زیر است. این برنامه ها در فایل های EXE کامپایل شده و خدمات عددی ارائه می کنند. مفهوم کلی برنامه خودکار به شرح زیر است. این برنامه ها در فایل های EXE کامپایل شده و خدمات عددی ارائه می کنند. مفهوم کلی برنامه خودکار به شرح زیر است.

مرحله 1.: لایه مدل‌سازی پارامترهای محاسبه‌شده لازم را از یک پروژه ساحلی جدید و یک مرز محاسباتی، از جمله داده‌های مکانی و ویژگی‌ها، به دست می‌آورد. آنها به طور خودکار با توجه به اقدامات در صفحه وب سفارشی انجام می شوند. بهترین مدل پس‌زمینه مناسب (BM) از یک بانک مدل حاوی مجموعه‌ای از مدل‌های معتبر و خطوط ساحلی اولیه انتخاب می‌شود. پروژه جدید ساحلی اضافه شده و حوزه محاسباتی ایجاد می شود.
گام 2.: مش محاسباتی به طور خودکار تولید می شود. کیفیت مش با افزودن گره های جدید یا تنظیم موقعیت گره ها در یک شبکه ضعیف پس از ارزیابی طبق قوانین بهبود می یابد. در نهایت، مش الزامات پایداری محاسباتی عددی به دست آمده است.
مرحله 3.: داده‌ها و پارامترهای شبیه‌سازی مربوطه از BM مانند سطح جزر و مد در مرز باز و عمق آب در حوزه محاسباتی استخراج می‌شوند.
مرحله 4.: مدل پروژه آغاز شده و شرایط ساحلی را در چرخه های جزر و مدی شبیه سازی می کند. نتایج شبیه سازی عددی به طور خودکار در طول شبیه سازی خروجی می شود.
مرحله 5.: داده های خط ساحلی و مرز محاسباتی برای ایجاد یک دامنه محاسباتی جدید قبل از اجرای پروژه دوباره خوانده می شوند. مراحل 2 تا 4 برای خروجی نتایج محاسبه شده قبل از پروژه تکرار می شود.

شبیه سازی عددی خودکار قبل و بعد از اجرای یک پروژه ساحلی جدید به منظور مقایسه تغییرات محیطی ساحلی ناشی از پروژه اعمال می شود. مراحل مختلفی در هر فرآیند شامل جمع آوری داده های پروژه، پیش نویس محاسبه شده دامنه، تولید مش محاسبه شده، انتزاع شرایط مرزی اولیه و باز، اجرای برنامه و استخراج نتایج شبیه سازی وجود دارد. عملیات انسانی در کل فرآیند مورد نیاز نیست. این فرآیند به طور مفصل توسط لیانگ و همکاران توضیح داده شد. [ 23 ]؛ علاوه بر این، نویسندگان همچنین کارایی، عقلانیت و استحکام بالای یک برنامه عددی ساحلی خودکار را نشان دادند.

شکل 4 گردش کار خودکار برنامه هیدرودینامیک-رسوب را نشان می دهد. در این گردش کار، اطلاعات اولیه مانند موقعیت، تعداد و نوع پروژه، موقعیت مرز باز و موقعیت بخش منشور جزر و مدی مورد نیاز است. پس از تعریف پروژه جدید در مرورگر وب، اطلاعات پروژه و مرز باز در فایل های TXT ذخیره می شود. تمام اطلاعات لازم برای راه اندازی یک مدل محلی جدید به طور خودکار از این فایل ها به دست می آید. در طول شبیه سازی، نتایج هر ساعت خروجی می شد و در فایل های DAT فرمت شده به صورت متن ذخیره می شد. این فایل های DAT نسبت به فایل های NC قابل خواندن تر هستند.

2.4. ماژول های ارزیابی و خدمات کمک به تصمیم

استانداردهای ملی مرتبط هنگام ارزیابی اثرات یک پروژه ساحلی جدید بر محیط زیست ساحلی استفاده می شود. در استاندارد ملی چین GB/T 29726-2013 (دستورالعمل ارزیابی استراتژیک محیطی برای برنامه‌ریزی احیا در خلیج‌ها)، شاخص جامع هیدرودینامیکی با استفاده از چهار شاخص محاسبه می‌شود: میانگین تغییر سرعت جریان در نقاط نماینده، میانگین تغییر نرخ‌های فرسایش-انباشت، درصد کاهش در منشور جزر و مدی، و درصد کاهش در نرخ تبادل آب. اینها از نتایج محاسبه شده پس از پایداری محاسباتی به دست آمد. سپس مدل ارزیابی اثرات محیطی ساحلی ناشی از پروژه بازسازی خط ساحلی به دست آمد. ارزیابی سریع را می توان به صورت آنلاین طبق این استاندارد تکمیل کرد. مدل دیگر ارزیابی کیفیت آب دریا بر اساس استاندارد ملی چین GB 3097-1997 (استاندارد کیفیت آب دریا) ایجاد شد. این برای ارزیابی کیفیت آب دریا پس از خروجی زمینی جدید استفاده شد. غلظت یک آلاینده تخلیه شده از خروجی از نتایج شبیه سازی به دست آمد. این مدل‌های ارزیابی توسط سرویس‌های جاوا برای ارائه خدمات تصمیم‌گیر پیاده‌سازی شدند.

2.5. ادغام CSRU-DSS

یکی از ویژگی های اصلی CSRU-DSS اتصال ماژول های مختلف و عملکرد آنها در عملکردهای سیستماتیک مانند مدیریت داده های مکانی، پرس و جو از اطلاعات ساحلی و ارزیابی محیط زیست ساحلی CSRU است. یک رویکرد یکپارچه سازی مبتنی بر گردش کار اتخاذ شد. چندین گردش کار در سیستم از جمله روابط فرآیندی بین ماژول ها برای تراکنش ها وجود دارد. ماژول ها و اجزای مختلف در تراکنش های مختلف فراخوانی شدند. به دنبال سازماندهی متوالی آنها، یکپارچه سازی سیستم تکمیل شد. به عنوان مثال، ارزیابی اثرات زیست محیطی به ترتیب زیر انجام شد: پیش نویس پروژه، شبیه سازی عددی، مدیریت نتایج و تجسم، ارزیابی و تصمیم گیری. طی این فرآیند،

3. مطالعه موردی

3.1. منطقه مطالعه و تنظیم سیستم

دریای نینگبو در سواحل جنوب شرقی چین واقع شده است و مساحت اقیانوسی آن 8014.89 کیلومتر ^مربع است . خط ساحلی 1579.97 کیلومتری آن از خلیج هانگژو تا خلیج سانمن امتداد دارد ( شکل 5 ). اخیراً، فعالیت های CSRU در نینگبو افزایش یافته است و در نتیجه این منطقه به اقتصاد دریایی پیشرو در استان ژجیانگ چین تبدیل شده است. در نتیجه، محیط ساحلی آن به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار گرفته است و منجر به افزایش تقاضا برای مدیریت CSRU شده است. برای رسیدگی به این موضوع، یک CSRU-DSS برای دریای نینگبو ( شکل 6) بر اساس چارچوب اصلی و ساختار عملکردی که قبلاً توضیح داده شد توسعه داده شد. داده‌های آب ساحلی تاریخی و درجا در پایگاه داده با استفاده از رویکرد ژئوآنتولوژی مدیریت شدند، مجموعه‌های کاملی از بانک‌های مدل برای شبیه‌سازی ایجاد شدند، مدل‌های ارزیابی راه‌اندازی شدند و سایر اجزا در Ningbo-CSRU-DSS به‌دست آمدند. این سیستم عملکردهای آنلاینی مانند نمایش و استعلام اطلاعات اولیه در آب های ساحلی، برنامه ریزی استفاده از دریا، مدیریت پروژه، شبیه سازی عددی، ارزیابی محیط ساحلی و تصمیم گیری را برای مدیران فراهم می کرد. علاوه بر این، می توان یک گزارش کمک تصمیم به صورت آنلاین ایجاد و در قالب یک فایل PDF دانلود کرد. در این بخش،

3.2. سناریوی احیا

پروژه احیای برنامه ریزی شده در منطقه داخلی خلیج Xiangshan در شکل 7 ارائه شده است . ساخت و ساز پروژه مستقیماً به برخی تغییرات در هیدرودینامیک منطقه ای و محیط رسوب منجر خواهد شد. برای ارزیابی این تغییرات و اتخاذ تصمیمات علمی، Ningbo-CSRU-DSS توسط مدیران منطقه ساحلی محلی به کار گرفته شد. همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، کاربران پروژه و پارامترهای محاسباتی مربوطه را در صفحه وب تعریف کردند. موقعیت پروژه را می توان در جعبه متن وارد کرد یا روی نقشه ترسیم کرد. سایر اطلاعات اولیه مانند مبلغ پروژه، مقیاس و فرم ترتیب را می توان از منوی کشویی وارد یا انتخاب کرد. تمام این اطلاعات به طور خودکار در فایل های TXT در پس زمینه انتزاع و ثبت می شوند. اطلاعات شبیه سازی با جزئیات در صفحه وب خروجی شد. پس از تکمیل شبیه سازی، ارزیابی اثرات زیست محیطی به صورت خودکار اجرا شد. یک ارزیابی کلی به دست آمد و نتایج محاسبه شده برای چهار شاخص هیدرودینامیک-رسوب و شاخص جامع در صفحه وب خروجی شد ( شکل 8)). منشور جزر و مدی و نرخ تبادل آب به ترتیب 1.73% و 5.67% کاهش یافتند. تغییر سرعت جریان در حداکثر جزر و مد سیلابی و حداکثر جزر و مد به ترتیب 38.00 و 23.92 سانتی متر بر ثانیه بود. نرخ تبادل رسوب به 0.06 سانتی متر در سال و شاخص جامع محاسبه شده 17.52 بود. به طور کلی، بر اساس استاندارد ملی چین GB/T 29726-2013، تأثیر منفی بر شرایط هیدرودینامیکی و رسوبی وجود داشت. شکل 9منحنی های مسیر جریان های جزر و مدی را قبل و بعد از اجرای پروژه در موقعیتی مجاور پروژه که توسط کاربران تعریف شده است نمایش می دهد. تأثیر آشکاری بر جریان جزر و مدی در این موقعیت وجود داشت. تغییر در محیط ساحلی در هر نقطه را می توان به راحتی به دست آورد. روش های جایگزینی برای پردازش و نمایش داده ها وجود دارد. اینها برای کاربران برای ارزیابی امکان سنجی پروژه و رسیدن به تصمیم نهایی مفید است.

3.3. سناریوی خروجی زمینی

ساخت یک خروجی زمینی در نزدیکی ورودی خلیج Huangdun در خلیج Xiangshan پیشنهاد شد. پارامترهای پروژه با جزئیات در صفحه وب تعریف شد ( شکل 10 ). همانطور که نشان داده شده است، این خروجی در لایه سطحی با دبی 10 متر ^{مکعب قرار داشت}/s. سه پارامتر اصلی آلاینده، نیاز شیمیایی اکسیژن (COD)، نیتروژن معدنی محلول (DIN)، و فسفات معدنی محلول (DIP)، در نظر گرفته شد. غلظت تخلیه آنها به یک استاندارد در استاندارد ملی چین GB 8978-1996 (استاندارد تخلیه فاضلاب یکپارچه) رسیده است. تمام این اطلاعات پروژه در یک فایل TXT ثبت شد تا اطلاعات اولیه برای شبیه سازی عددی خودکار بعدی ارائه شود. این فرآیندها در پس زمینه اجرا می شدند. سپس، برنامه حمل و نقل خودکار آلاینده ها به دنبال اقدامات صفحه انتخاب شد. مشابه فرآیندهای پروژه بازسازی خط ساحلی جدید، ماژول ارزیابی کیفیت آب دریا پس از پایان شبیه سازی به طور خودکار اجرا شد. غلظت های محاسبه شده در ایستگاه های جزر و مد قرمز در خلیج Xiangshan از نتایج شبیه سازی انتزاع شد.شکل 11 ). همانطور که نشان داده شده است، خروجی کیفیت آب دریا را به زیر استاندارد آب دریا منطقه بندی عملکردی دریایی کاهش داد. کیفیت آب دریا در موقعیت های دیگر را می توان بر اساس اقدامات صفحه وب به دست آورد. عبارات چند سبک از نتایج محاسبه شده مانند منحنی های مسیر تغییر آلاینده و نمودارهای کانتور پیاده سازی شدند.

4. نتیجه گیری و کار آینده

این مقاله طراحی و پیاده سازی یک CSRU-DSS مبتنی بر وب GIS را ارائه می کند. در مقایسه با سیستم های موجود، استفاده از این سیستم ساده است و می تواند مدیریت فعال و پشتیبانی تصمیم گیری قابل اعتماد را در مدیریت CSRU ارائه دهد.

در طول توسعه سیستم، رویکرد ژئوآنتولوژی برای سازماندهی داده های مکانی به کار گرفته شد. پایگاه های اطلاعاتی فضایی با ساختار مناسب ایجاد شده و خدمات نقشه را ارائه می دهند. برنامه های انتقال خودکار هیدرودینامیک رسوب و آلاینده توسعه یافته و به سیستم منتقل می شود. بنابراین، مدل‌سازی و شبیه‌سازی پویا پس از یک پروژه ساحلی تعریف‌شده توسط صفحه وب قابل دستیابی است. کل فرآیند محاسباتی به صورت خودکار و بدون دخالت دست انجام می شود. برای ارزیابی تأثیر یک پروژه بر محیط ساحلی، از ماژول های ارزیابی استفاده می شود. خدمات قابل اعتماد با کمک تصمیم بر اساس استانداردهای ملی و بر اساس نتایج شبیه سازی انجام می شود. سازماندهی ماژول ها با استفاده از رویکرد یکپارچه سازی گردش کار مورد بررسی قرار می گیرد و عملکردهای سیستماتیک تحقق می یابد. CSRU-DSS در دریای نینگبو، چین اعمال شد، جایی که نقش مهمی در مدیریت CSRU در این منطقه ایفا می‌کند. نشان داده شده است که CSRU-DSS یک ابزار مبتکرانه و عملی با کمک تصمیم برای مدیریت CSRU است.

بهبودهای عملکردی CSRU-DSS در حال حاضر در دست توسعه است. در آینده، سایر برنامه های عددی ساحلی خودکار در سیستم گنجانده خواهد شد. یک برنامه بوم‌شناختی خودکار که قادر به پیش‌بینی تأثیر یک پروژه ساحلی جدید بر محیط‌های اکولوژیکی اقیانوسی است نیز ادغام خواهد شد. علاوه بر این، یک سرویس پروکسی [ 24] برای پشتیبانی تصمیم گیری آنلاین و تجزیه و تحلیل عدم قطعیت فراخوانی خواهد شد. علاوه بر این، مدل‌های ارزیابی جامع در سیستم تعبیه خواهد شد تا ارزیابی جامعی از تأثیر یک پروژه ساحلی ارائه دهد. بنابراین، CSRU-DSS های آینده خدمات بهبود یافته و جامع تری را ارائه خواهند داد. انتظار می‌رود این سیستم در مدیریت بلندمدت ساحلی با پتانسیل سازگاری و اعمال در مناطق ساحلی وسیع‌تر مؤثر باشد.

اختصارات

BM	مدل پس زمینه
CRSU	استفاده از منابع فضایی ساحلی
CSRU-DSS	سیستم پشتیبانی تصمیم گیری در مورد استفاده از منابع فضای ساحلی
GIS	سیستم اطلاعات جغرافیایی
ICZM	مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی
JSP	صفحه سرور جاوا

منابع

وانگ، جی جی. سو، FZ; ژو، CH; یانگ، XM; Du، YY; چن، XF در مورد اثرات مکان ساحلی و سیاست مدیریت بر تغییرات کاربری اراضی در منطقه ساحلی: مطالعه موردی منطقه ساحلی طلایی در شهرستان چانگلی. Geogr. Res. 2005 ، 24 ، 520-526. [ Google Scholar ]
دیبود، پی. داوین، جی. Lozachmeur, O. تحولات اخیر در مدیریت مناطق ساحلی در فرانسه: گذار به سمت مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی (1973-2007). ساحل اقیانوس. مدیریت 2008 ، 51 ، 212-228. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ویلر، پی. پیترسون، جی. بررسی دیدگاه‌های ذینفعان در مورد اطلاعات مکانی و استفاده از فن‌آوری فعال برای ICZM: مطالعه موردی از ویکتوریا، استرالیا. ساحل. مدیریت 2010 ، 38 ، 1-21. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Prem, M. برنامه اقدام برای اجرای پروتکل ICZM برای مدیترانه. در مجموعه مقالات دهمین کنفرانس بین المللی محیط زیست ساحلی مدیترانه، رودس، یونان، 25-29 اکتبر 2011; صص 81-91.
آریزاگا، ج. سانو، م. مدینه، ر. Juanes، J. یک رویکرد روش شناختی برای ارزیابی پیشرفت و مشارکت عمومی در ICZM: مورد منطقه کانتابریا، اسپانیا. ساحل اقیانوس. مدیریت 2012 ، 59 ، 63-76. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
روشت، جی. پروتکل های بیل، R. ICZM به کنوانسیون های منطقه ای دریاها: چه؟ چرا؟ چگونه؟ مارس سیاست 2012 ، 36 ، 977-984. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
UNEP. بیانیه استکهلم در مورد محیط زیست انسانی در مجموعه مقالات کنفرانس سازمان ملل متحد در مورد محیط زیست انسانی، استکهلم، سوئد، 5-16 ژوئن 1972.
جووردانو، ال. آلبریکو، آی. فرارو، ال. مارسلا، ای. لیرر، اف. Di Fiore, V. ابزاری جدید برای ارتقای پایداری مناطق ساحلی. مورد دشت سله، جنوب ایتالیا. رند. Lincei-Sci. فیس E Nat. 2013 ، 24 ، 113-126. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Alkan، RM; Seker، DZ; دمیرل، اچ. کالکان، ی. کبدسلی، س. طراحی یک سیستم اطلاعاتی برای حمایت از مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی (ICZM) – مطالعه موردی. فرسنیوس محیط. گاو نر 2006 ، 15 ، 829-834. [ Google Scholar ]
Xiong، YZ; ژانگ، من؛ شیا، بی. Zhang، ZD مطالعه در مورد ساخت سیستم پشتیبانی تصمیم گیری توسعه پایدار منطقه ساحلی گوانگدونگ. در مجموعه مقالات ژئوانفورماتیک 2008 و کنفرانس مشترک GIS و محیط ساخته شده: نظارت و ارزیابی منابع طبیعی و محیط زیست، گوانگژو، چین، 28-29 ژوئن 2008.
رودریگز، آی. مونتویا، آی. سانچز، ام جی; Carreño، F. سیستم های اطلاعات جغرافیایی به کار گرفته شده در مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی. ژئومورفولوژی 2009 ، 107 ، 100-105. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
پورتر، دی. کوچک، تی. سفید، دی. فلچر، ام. نورمن، ای. سواین، دی. فریدمن، جی. مدیریت داده ها در حمایت از نظارت محیطی، تحقیقات و مدیریت ساحلی. جی. ساحل. Res. 2004 ، 45 ، 9-16. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Du، YY; وانگ، جی جی. وانگ، زی؛ Yang, XM ساخت و اجرای سیستم مدیریت داده های مکانی چند منبعی منطقه ساحلی و فراساحلی چین. Acta Oceanol. گناه 2004 ، 23 ، 97-108. [ Google Scholar ]
باررا، سی. روئدا، ام جی; لیناس، او. آزودو، ای بی. Gelodo، MD شبکه نظارت بر زمان واقعی در منطقه ماکارونزی به عنوان کمک به پانل مشاهدات اقیانوس ساحلی (COOP). جی. اوپر. اقیانوسگر. 2008 ، 1 ، 59-69. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کوپلند، جی. تیام-یو، دبلیو. مدل سازی همسان سازی داده های فعلی برای برنامه ریزی احتمالی نشت نفت. محیط زیست مدل. نرم افزار 2006 ، 21 ، 142-155. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
یانگ، جی. تحقیق در مورد فاجعه منطقه ساحلی و سیستم پیشگیری و کاهش فاجعه در کوانژو . دانشگاه جنوب غربی: چونگ کینگ، چین، 2007. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
Riolo، F. یک سیستم اطلاعات جغرافیایی برای مدیریت شیلات در ساموآی آمریکا. محیط زیست مدل. نرم افزار 2006 ، 21 ، 1025-1041. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Yan, YR; وانگ، اف. Guo، XY; فنگ، بی. Lu, HS تحقیق و توسعه مجموعه پویای اطلاعات شیلات دریای چین جنوبی و سیستم تجزیه و تحلیل خودکار بیدرنگ مبتنی بر GPS، GIS و ادغام RS. جی. فیش. چین 2014 ، 38 ، 748-758. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
سو، اف. Du، YY; پی، ایکس. یانگ، XM; Zhou، CH ساخت دریای دیجیتال چین با مبدأ خط ساحلی. Geo-Inf. علمی 2006 ، 8 ، 12-15. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
Zhu، YL طراحی و توسعه پلت فرم مدیریت اکوسیستم ساحلی ChongMing Dongtan ; دانشگاه عادی شرق چین: شانگهای، چین، 2011. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
مریفیلد، ام اس؛ مک کلینتاک، دبلیو. برت، سی. فاکس، ای. سرپا، پ. استاین بک، سی. Gleason، M. MarineMap: یک پلت فرم مبتنی بر وب برای برنامه ریزی مشترک مناطق حفاظت شده دریایی. ساحل اقیانوس. مدیریت 2013 ، 74 ، 67-76. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
گورملون، اف. لو گویادر، دی. Fontenelle، G. یک GIS پویا به عنوان یک ابزار کارآمد برای مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2014 ، 3 ، 391-407. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
لیانگ، اس ایکس؛ زی، جی. Sun، ZC; Lu، YP; لیو، جی اس. Xiong، W. توسعه یک سیستم مدیریت ساحلی منطقه ای با کمک تصمیم گیری. بخش A: ایجاد یک برنامه شبیه سازی عددی خودکار. ساحل اقیانوس. مدیریت 2014 ، 96 ، 173-180. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Sun، AY; میراندا، آر.ام. Xu, X. توسعه چند متامدل برای حمایت از مدیریت کیفیت آب های سطحی و تصمیم گیری. محیط زیست علوم زمین 2015 ، 73 ، 423-434. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]

شکل 1. ماژول های عملکردی CSRU-DSS.

شکل 2. نقشه ساختار CSRU-DSS.

شکل 3. ساختار ذخیره سازی فیزیکی پایگاه داده فضایی منطقه ساحلی.

شکل 4. گردش کار برنامه هیدرودینامیک-رسوب خودکار.

شکل 5. نقشه دریای نینگبو و مناطق مجاور آن.

شکل 6. صفحه وب اصلی Ningbo-CSRU-DSS در یک مرورگر.

شکل 7. پروژه احیای جدید که در بخشی از صفحه وب تعریف شده است.

شکل 8. نتایج ارزیابی اثرات زیست محیطی ساحلی در صفحه وب نمایش داده شده است.

شکل 9. منحنی جریان جریان جزر و مدی قبل و بعد از پروژه در یک نقطه مشخص در صفحه وب. فیلدهای جزر و مدی قبل و بعد از پروژه نمایش داده می شوند. بردار جریان قبل از اجرای پروژه به رنگ قرمز و بردار پس از اجرای پروژه به رنگ آبی است.

شکل 10. خروجی زمینی جدید که در بخشی از صفحه وب تعریف شده است.

شکل 11. نتایج ارزیابی تاثیر کیفیت آب دریا در صفحه وب نمایش داده شده است.

© 2016 توسط نویسندگان؛ دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (CC-BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) توزیع شده است.

;کاربردهای GIS مقالات

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب