趙樹楷

(山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,山西 太原 030012)

建立基于 A rcGIS和Oracle的山西省森林資源管理信息平臺,可以充分利用各類森林資源調(diào)查監(jiān)測成果及其他有關(guān)數(shù)據(jù),為林業(yè)部門提供一個網(wǎng)絡(luò)共享的、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的、數(shù)據(jù)詳實的基礎(chǔ)平臺,為各地實施產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供資源信息數(shù)據(jù)和決策依據(jù),為指導(dǎo)微觀林業(yè)生產(chǎn)實踐提供技術(shù)支撐。對適時監(jiān)測、分析生態(tài)環(huán)境變化動態(tài)和發(fā)展趨勢,科學(xué)規(guī)劃林業(yè)發(fā)展未來,實現(xiàn)高科技支撐的重大生態(tài)建設(shè)規(guī)劃,進(jìn)一步提升各級地方政府對生態(tài)建設(shè)的決策與管理水平有著極為重要的現(xiàn)實意義和歷史意義。

1 系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)思想、原則與目標(biāo)

1.1 指導(dǎo)思想

山西省森林資源管理信息平臺是以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),以“生態(tài)興省”為根本,以加快現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)、保障生態(tài)安全為主題,以森林資源監(jiān)管為主線,立足全省林業(yè)實際,整合現(xiàn)有信息數(shù)據(jù),在統(tǒng)一的環(huán)境下建立起來的。信息平臺的建立可以為林業(yè)工作者分析決策、規(guī)劃設(shè)計和生產(chǎn)作業(yè)提供支撐,以及推進(jìn)科技興林,促進(jìn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 建設(shè)原則

以人為本 ,統(tǒng)籌兼顧,循序漸進(jìn);科技應(yīng)用,科技創(chuàng)新,管理創(chuàng)新;立足實際,著眼大局,服務(wù)生產(chǎn)。

1.3 建設(shè)目標(biāo)

1 )根據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的《數(shù)字林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范》和《森林資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》,結(jié)合山西省實際,整合并將現(xiàn)有森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化,建成基于Oracle的山西省森林資源數(shù)據(jù)庫。

2 )研發(fā)基于 ArcGIS的山西省森林資源管理信息系統(tǒng),實現(xiàn)對全省森林資源的全面動態(tài)管理、分析、統(tǒng)計、查詢與瀏覽、專題制圖與輸出、信息共享與發(fā)布,為宏觀決策、規(guī)劃設(shè)計與生產(chǎn)作業(yè)提供技術(shù)支撐。

2 GIS和數(shù)據(jù)庫方案選擇

2.1 GIS選擇

美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司(Environmental System s Research Institute,Inc.簡稱 ESRI公司)是世界上最大的地理信息系統(tǒng)技術(shù)提供商,致力于為全球各行業(yè)用戶提供先進(jìn)的 GIS技術(shù)和全面的GIS解決方案。他們的 ArcGIS系列軟件以多層次、可擴展、功能強大、開放性強等特點成為中國用戶群體最大、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的GIS技術(shù)平臺。本系統(tǒng)選擇的是A rcGISDesktop,ArcGIS Engine,ArcGISServer和 ArcSDE等軟件。

1 )ArcGIS Desktop(ArcGIS桌面系統(tǒng)):是一系列整合應(yīng)用程序的總稱,包括 ArcMap,A rcCatalog,ArcGlobe,ArcToolbox和ModelBuilder。通過協(xié)調(diào)一致的調(diào)用,可以實現(xiàn)任何從簡單到復(fù)雜的 GIS任務(wù),包括制圖、地理分析、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)管理、可視化和空間處理。

2 )ArcGIS Engine:用于創(chuàng)建客戶化 GIS桌面應(yīng)用程序的獨立的嵌入式開發(fā)組件。

3 )A rcGIS Server:包含 GIS服務(wù)器以及為NET和 Java的應(yīng)用程序開發(fā)框架(ADF),是一個發(fā)布企業(yè)級 GIS應(yīng)用程序的綜合平臺,提供了 GIS軟件集中管理、多用戶編輯、創(chuàng)建和配置 NET或Java開發(fā)個性化桌面和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能力?；跒g覽器的訪問方式,在服務(wù)器上實現(xiàn)集中的空間分析,在企業(yè)內(nèi)部發(fā)布高級的 GIS網(wǎng)絡(luò)服務(wù),形成了一套標(biāo)準(zhǔn)的Web GIS服務(wù)。他還包含 ArcSDE空間數(shù)據(jù)管理技術(shù),用于通過多種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來管理基于多用戶和事務(wù)的地理數(shù)據(jù)庫。

4 )A rcSDE(數(shù)據(jù)通路):是 ArcGIS的空間數(shù)據(jù)引擎,在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBM S)中,是存儲和管理多用戶空間數(shù)據(jù)庫的通道。采用客戶 /服務(wù)器體系結(jié)構(gòu),可以提供空間和非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行高效率操作的數(shù)據(jù)庫服務(wù),允許用戶在多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中管理地理信息,實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的無縫連接,使所有的ArcGIS應(yīng)用程序都能夠使用這些數(shù)據(jù),是多用戶 A rcGIS系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。

2.2 數(shù)據(jù)庫選擇

目前,主流數(shù)據(jù)庫大致可分為 3大類:一是大型數(shù)據(jù)庫,如 Oracle,DB2;二是中型數(shù)據(jù)庫,如 SQLServer,Sybase;三是小型數(shù)據(jù)庫,如 MySQL。

本系統(tǒng)選擇 Oracle數(shù)據(jù)庫。Oracle(甲骨文oracle bone inscriptions第 1個單詞)公司是全球最大的信息管理軟件及服務(wù)供應(yīng)商,是首家進(jìn)入中國的世界軟件巨頭。Oracle數(shù)據(jù)庫是世界上最流行的軟件,全球使用率約 60%,該數(shù)據(jù)庫能收集、組織和保護信息,提供高性能、低成本、伸縮性強、安全、實時、可用的商務(wù)智能和協(xié)作。該軟件功能全面,為每個行業(yè)都提供了特定的解決方案。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

3.1 技術(shù)路線

1 )以山西省森林資源數(shù)據(jù)庫為核心,采用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)對空間相關(guān)信息的集成管理。

2 )考慮到林業(yè)信息化所涉及的海量數(shù)據(jù)的管理以及系統(tǒng)的覆蓋面、整體性,系統(tǒng)總體邏輯框架必須嚴(yán)格遵循“數(shù)據(jù)層 /邏輯層 /表現(xiàn)層”的 3層體系結(jié)構(gòu),靈活運行“服務(wù)器 /客戶機 /瀏覽器”的 3種工作模式,實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效管理和部門間的數(shù)據(jù)傳輸、信息共享。

3 )以業(yè)務(wù)流程分析為主導(dǎo),以 A rcGISDesk top和 ArcGIS Engine為基礎(chǔ),采用 A rcGIS Server的NET或Java語言,以C/S結(jié)構(gòu)面向用戶空間數(shù)據(jù)管理與維護,以 B/S結(jié)構(gòu)面向客戶端空間數(shù)據(jù)檢索與應(yīng)用架構(gòu),開發(fā)穩(wěn)定、先進(jìn)、可擴展、易維護的應(yīng)用系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

1 )網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):在森林資源數(shù)據(jù)中心設(shè)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、森林資源專網(wǎng)和安全認(rèn)證系統(tǒng),通過本地局域網(wǎng)、城域網(wǎng)或?qū)＞€(政府專網(wǎng)等)連接省直林業(yè)駐并單位、各國有林管理局和外部單位。

2 )體系結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)層(Oracle數(shù)據(jù)庫)→邏輯層(ArcGIS Server,A rcGIS Engine,A rcSDE)→表現(xiàn)層(A rcGIS Desk top,Web瀏覽器,數(shù)據(jù)查詢分析,空間數(shù)據(jù)管理,數(shù)據(jù)采編分發(fā),數(shù)據(jù)更新維護)。

3 )運行模式:單機模式 (數(shù)據(jù)采集,分析人員)←→ C/S模式(中心數(shù)據(jù)維護,部門或單位數(shù)據(jù)維護)←→數(shù)據(jù)庫←→B/S模式(專線聯(lián)網(wǎng)用戶)。

3.3 系統(tǒng)管理

1 )用戶管理:將用戶分為一般用戶、數(shù)據(jù)管理用戶和系統(tǒng)管理用戶等多種角色,對不同角色的用戶賦予不同的權(quán)限。

2 )訪問控制:對不同角色的用戶設(shè)定不同的操作系統(tǒng)功能模塊權(quán)限,控制用戶對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不同數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行查詢、讀取、修改等各種操作,為系統(tǒng)的正常運行和數(shù)據(jù)安全提供保證。

4 數(shù)據(jù)建庫設(shè)計

4.1 現(xiàn)有數(shù)據(jù)

目前,山西省林業(yè)上已擁有覆蓋全省的多時期、多分辨率的 TM,SPOT5等衛(wèi)星遙感影像,1∶ 10 000航攝影像 ,1∶ 10 000和 1∶ 50 000數(shù)字化地形圖,1∶10 000和 1∶50 000 DEM等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù),以及基于 GIS的全省二類資源、數(shù)字生態(tài)規(guī)劃、荒漠化與沙化土地等專業(yè)數(shù)據(jù)。

4.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的《數(shù)字林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范》和《森林資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》,結(jié)合自身特點,制定山西省森林資源數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,并開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化插件,對所有預(yù)入庫數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

4.3 數(shù)據(jù)建庫、組織與入庫

在 Oracle中建立影像庫(DOM)、高程模型庫 (DEM)、柵格庫 (DRG)、矢量庫 (DLG)、界線庫 (JXK)、路河庫 (LHK)、專題庫 (ZTK)等 ,統(tǒng)一各庫的分類、代碼、內(nèi)容,對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)分類組織,在 ArcCatalog中分別入庫,同時建立森林資源信息元數(shù)據(jù),最終建成山西省森林資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5 系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

根據(jù)山西省森林資源及其數(shù)據(jù)庫建設(shè)現(xiàn)狀,系統(tǒng)功能應(yīng)優(yōu)先設(shè)計邏檢統(tǒng)計、分析規(guī)劃、專題制圖和查詢?yōu)g覽4大模塊。

5.1 邏檢統(tǒng)計模塊

邏檢統(tǒng)計模塊包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、數(shù)據(jù)邏輯檢查、屬性因子修正、資源分類統(tǒng)計、資源匯總統(tǒng)計、種植模型編制。該模塊旨在建立正確的邏輯關(guān)系,對森林資源調(diào)查成果,特別是對小班區(qū)劃中各圖班的屬性因子的正確性進(jìn)行檢查。該模塊可以實現(xiàn)圖表互動,并提供放大、縮小、漫游等功能。

檢查分為加載圖層、啟動邏輯檢查功能、顯示邏輯錯誤、點擊并修改錯誤、正確存儲等幾個步驟,內(nèi)容包括必填因子是否填充、因子之間是否符合邏輯關(guān)系、因子填寫是否符合規(guī)定范圍等。在該模塊中,調(diào)入內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)或直接導(dǎo)入外業(yè)數(shù)據(jù)后,可實施粗檢、細(xì)檢,快速給出錯誤報告,點擊每條錯誤記錄,可以直接在圖上高亮顯示發(fā)生錯誤的小班,利用編輯工具直接修改錯誤圖班的屬性,對發(fā)現(xiàn)錯誤的種植模型可及時進(jìn)行修訂。對修正后的結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計、匯總,可分表單獨統(tǒng)計,也可選擇多表一起統(tǒng)計。

5.2 分析規(guī)劃模塊

分析規(guī)劃模塊包括區(qū)域范圍選擇、屬性查詢選擇、屬性因子編輯、資源定制統(tǒng)計、資源動態(tài)分析、種植模型修訂、造林規(guī)劃設(shè)計、圖表輸出打印。該模塊以森林資源調(diào)查成果為主,兼顧生態(tài)工程等成果,既可以通過網(wǎng)絡(luò)來直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,也可以通過網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)出數(shù)據(jù)到本地后再進(jìn)行處理,統(tǒng)計分析結(jié)果以統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖的形式表達(dá)。統(tǒng)計表包括標(biāo)準(zhǔn)用表和定制表,統(tǒng)計圖包括直方圖、餅圖、百分比圖,可用二維、三維等形式體現(xiàn)。

該模塊可以對兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的圖形和數(shù)據(jù)對比,從而分析其變化態(tài)勢?？筛鶕?jù)立地條件等相關(guān)因子對現(xiàn)有班塊進(jìn)行快捷的造林設(shè)計,并直觀地顯示于圖面,輸出與打印;也可依據(jù)條件選擇 1個～n個班塊進(jìn)行快捷的造林規(guī)劃,甚至可以選定一個范圍(包括對某一線性地物兩側(cè)一定范圍)進(jìn)行相關(guān)造林規(guī)劃,并可依據(jù)規(guī)劃情況進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計輸出。可在規(guī)劃期間對種植模型進(jìn)行修改和增補,導(dǎo)出和導(dǎo)入已有模型。

5.3 專題制圖模塊

專題制圖模塊包括色譜圖素設(shè)定、專圖自動生成、專圖定制生成、專圖輸出打印。該模塊可以按照已定圖素標(biāo)準(zhǔn)傻瓜式操作,自動生成各類專題用圖,也可根據(jù)特殊情況自定義生成相關(guān)專題圖,并打印輸出。

5.4 查詢?yōu)g覽模塊

查詢?yōu)g覽模塊包括數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽、圖形查詢?yōu)g覽、表書查詢?yōu)g覽、資源適時統(tǒng)計、結(jié)果輸出打印。該模塊通過內(nèi)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò),分權(quán)限在Web界面提供數(shù)據(jù)集成、地圖查詢、空間分析、專業(yè)制圖和專題應(yīng)用等功能。直接對森林資源數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)的查詢和瀏覽,包括各類專題圖、表、文本,并可在矢量圖面上進(jìn)行自定義查詢和統(tǒng)計。

6 系統(tǒng)應(yīng)用展望

1 )可以及時維護、更新林業(yè)調(diào)查區(qū)劃、資源成果等數(shù)據(jù),實時對選定區(qū)域進(jìn)行邏輯檢查修正和多種統(tǒng)計分析。

2 )隨著國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展,可以及時修改區(qū)域發(fā)展規(guī)劃,根據(jù)立地條件等相關(guān)因子對相應(yīng)地塊進(jìn)行快捷的造林模式設(shè)計和作業(yè)設(shè)計,并及時獲得規(guī)劃數(shù)據(jù)、圖表。

3 )可依據(jù)年度數(shù)據(jù)對各項生態(tài)工程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和分析,變單一工程管理為綜合管理,為宏觀分析和決策提供現(xiàn)實依據(jù),提升林業(yè)工程管理水平。

4 )可直接利用各類調(diào)查監(jiān)測和規(guī)劃數(shù)據(jù)或年度更新數(shù)據(jù)編制、輸出各種通用圖、專題圖,并可進(jìn)行現(xiàn)時的內(nèi)容添加,盡可能地滿足生產(chǎn)應(yīng)用。

5 )可通過設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限,及時查看、瀏覽、輸出相關(guān)的資源數(shù)據(jù)和圖文信息。

7 結(jié)語

經(jīng)過幾年的研究和開發(fā),山西省森林資源管理信息系統(tǒng)已初步成型,部分模塊已在山西省二類調(diào)查、數(shù)字生態(tài)規(guī)劃、公益林鑒定、造林綠化、礦區(qū)植被恢復(fù)等工作中得到了廣泛應(yīng)用。但還需在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步補充、完善林權(quán)改革、森林防火、荒漠化和沙化監(jiān)測、征占用林地、采伐運輸、數(shù)據(jù)更新與維護等方面的內(nèi)容,使該系統(tǒng)真正成為山西省森林資源管理的信息平臺,為建設(shè)現(xiàn)代林業(yè)、實施生態(tài)興省大戰(zhàn)略發(fā)揮作用。

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[2] 馬勁松.地理信息系統(tǒng)概論 [M].北京:高等教育出版社,2008.

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