基于移動(dòng)GIS的森林資源管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

基于移動(dòng)GIS的森林資源管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

盛曉婷

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

摘要：隨著國(guó)家林業(yè)信息化建設(shè)的加快，森林資源管理系統(tǒng)的建設(shè)顯得日益迫切。針對(duì)省、市、縣3級(jí)森林資源調(diào)查管理業(yè)務(wù)，筆者以移動(dòng)GIS為基礎(chǔ)，以3S技術(shù)為支撐，闡述了森林資源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，介紹了移動(dòng)端功能設(shè)計(jì)、客戶端功能設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路與具體實(shí)現(xiàn)方法。旨在為森林資源管理提供便利，在提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)GIS； 森林資源； 管理系統(tǒng)； 移動(dòng)端； 客戶端； 數(shù)據(jù)中心

中圖分類號(hào)：S757.2

收稿日期：2014-12-04

作者簡(jiǎn)介：盛曉婷(1984—)，女，山西大同人，2012年畢業(yè)于西安理工大學(xué)，助理工程師。

Forest Resource Management System Project Design Based on Mobile GIS

Sheng Xiaoting

(ShanxiInstituteofForestryInventoryandPlanning,Taiyuan030012,China)

Abstract：Construction of forest resource management system showed urgent with quicken up of state forest information construction. For forest resource investigation and management in the province, city and county, based on mobile GIS, supported by 3S technology, this paper expounded the goal of forest resource management system, introduced overall system design idea and concrete realization method of the functions design of mobile terminal, client and data center design to provide convenience for forest resource management and had important practical significance of improving the economic and social benefit.

Key words： Mobile GIS; Forest resource; Management system; Mobile terminal; Client; Data center

地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種管理與分析空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，興起于20世紀(jì)60年代，目前已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)跨越空間科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)及自然資源與環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域較為完善的學(xué)科。GIS的基本功能包括數(shù)字化輸入、查找和更新數(shù)據(jù)、分析地理數(shù)據(jù)、輸出地理圖形等，其中，分析地理數(shù)據(jù)功能是核心，它包括迭加處理、鄰區(qū)比較、網(wǎng)絡(luò)分析、測(cè)量統(tǒng)計(jì)，根據(jù)不同需求建立應(yīng)用分析模型。筆者所設(shè)計(jì)的森林資源管理系統(tǒng)是一個(gè)以移動(dòng)GIS為基礎(chǔ)，以3S技術(shù)為支撐，將林業(yè)部門涉及到的各種數(shù)據(jù)、圖形、表格，包括與地理位置有關(guān)的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、地理底圖、資源分布圖、專題圖、報(bào)表、許可證等融合在一起，實(shí)現(xiàn)森林資源全方位計(jì)算機(jī)化管理和分析決策的系統(tǒng)。

1森林資源管理系統(tǒng)

1) 森林資源管理系統(tǒng)包括動(dòng)物、植物、濕地資源及生物多樣性保護(hù)信息管理，林政信息管理，造林綠化信息管理等內(nèi)容。

2) 建成森林資源的立體跟蹤監(jiān)測(cè)體系，對(duì)野生動(dòng)植物資源進(jìn)行實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析，能夠?qū)ρ膊槿藛T進(jìn)行監(jiān)管，落實(shí)管轄區(qū)域的責(zé)任。同時(shí)，能夠根據(jù)需要自動(dòng)生成各類報(bào)表，落實(shí)零報(bào)告制度。

3) 建立省、市、縣3級(jí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)森林資源分布圖和表格數(shù)據(jù)的綜合查詢、檢索和統(tǒng)計(jì)?？v向可以與國(guó)家林業(yè)局進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息共享，橫向可以與同省其它相關(guān)行業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息共享。最終形成以省為中樞，各市為紐帶，各縣區(qū)為主體，各林業(yè)企、事業(yè)單位為基點(diǎn)的信息系統(tǒng)。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

森林資源管理系統(tǒng)主要分為移動(dòng)端、客戶端和數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心配置設(shè)在省廳一級(jí)，主要起到數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、交換、共享作用；各林業(yè)企、事業(yè)單位配置為客戶端，野外作業(yè)人員配置為移動(dòng)端。通過(guò)移動(dòng)端獲取森林資源的管理數(shù)據(jù)，然后匯總到各個(gè)單位的客戶端上進(jìn)行處理，最終通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)中心。

2.1移動(dòng)端功能設(shè)計(jì)

1) 實(shí)時(shí)獲取影像、電子地圖、矢量地圖等信息，用戶可以通過(guò)圖形的顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)GPS導(dǎo)航定位；在2G的存儲(chǔ)卡上可存儲(chǔ)、快速顯示3G～5G的遙感圖像、衛(wèi)片或掃描地形圖。還可以對(duì)多種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加顯示。

2) 獲取GPS信息，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)或3G網(wǎng)絡(luò)定期向服務(wù)器端發(fā)送本設(shè)備的GPS信息；直接接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，確定用戶當(dāng)前位置，并在遙感圖像或掃描地形圖上顯示出來(lái)；以用戶當(dāng)前位置作為起點(diǎn)，可通過(guò)多種方式選擇目標(biāo)點(diǎn)(如，樣地位置、村莊或鄉(xiāng)鎮(zhèn)位置等)，對(duì)用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)導(dǎo)航。

3) 使用圖形、圖像模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位，應(yīng)用于森林資源一類調(diào)查樣地的定位與復(fù)位，二類管理的林班、小班管理等。

4) 具有 GIS 數(shù)據(jù)采集、放樣、測(cè)距等基本功能。

5) 事件處理功能包括事件的管理，事件的分析，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)、匯報(bào)，包括坐標(biāo)位置匯報(bào)、照片匯報(bào)及相關(guān)屬性匯報(bào)。

6) 能夠登錄到客戶端、差分定位數(shù)據(jù)下載、管理GPS等。

7) 實(shí)地面積測(cè)量。在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)后，實(shí)地測(cè)量地類、林班、小班面積。面積測(cè)量采用GIS圖層進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)顯示所測(cè)地塊，當(dāng)?shù)貕K很大時(shí)，能多人或同一人進(jìn)行分段測(cè)量，有效處理斷電、跨越障礙物等情況；實(shí)時(shí)顯示、查看所測(cè)地塊的編號(hào)、面積及對(duì)應(yīng)的屬性信息。測(cè)量精度能夠滿足造林驗(yàn)收、退耕還林、重點(diǎn)植樹(shù)造林等實(shí)際工作對(duì)面積測(cè)量的需要。

8) 野外測(cè)點(diǎn)，坐標(biāo)校正?？赏瓿梢巴鉁y(cè)點(diǎn)、GPS坐標(biāo)校正、單點(diǎn)坐標(biāo)校正和四參數(shù)求取等工作。

9) 能夠進(jìn)行一類、二類森林資源調(diào)查管理，線狀地物、點(diǎn)狀地物、面狀地物管理及臨時(shí)樣地管理。一類森林資源調(diào)查管理時(shí)，可將樣地作為專題圖層加載到遙感圖像上，借助導(dǎo)航定位功能，快速進(jìn)行定位和復(fù)位；加載森林資源管理數(shù)據(jù)，可現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行屬性填寫(xiě)、修改；進(jìn)行多種類型的文件格式輸出等。二類森林資源調(diào)查管理時(shí)，可在衛(wèi)片數(shù)據(jù)或掃描地形圖上進(jìn)行面積計(jì)算、距離量算。小班邊界也可以在室內(nèi)GIS軟件上勾繪，導(dǎo)入并顯示在移動(dòng)端上，在野外進(jìn)行檢查、修改和編輯；勾繪的林班、小班邊界，可通過(guò)臺(tái)式計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)生成ArcGIS、MapInfo等常用的GIS軟件數(shù)據(jù)格式。

2.2客戶端功能設(shè)計(jì)

1) 圖像顯示、編輯功能。能夠顯示不同分辨率的遙感圖像(SPOT5，ETM+，IKONOS等)、掃描地形圖或傳統(tǒng)矢量地圖，可同時(shí)加載多幅已配準(zhǔn)的掃描地形圖、遙感圖像、衛(wèi)片、矢量專題圖形等；可提供圖像的校正處理、裁切處理，能夠?qū)⑻幚砗蟮挠跋駥?dǎo)入移動(dòng)端。為了在移動(dòng)端上快速、有效地顯示多圖幅、高分辨率的遙感圖像，需事先對(duì)遙感影像按移動(dòng)端屏幕大小進(jìn)行裁切和壓縮處理；定義點(diǎn)、線和面圖層，配置相應(yīng)的屬性庫(kù)模板。設(shè)置圖層的顯示屬性和顯示順序，線、面圖層的混合勾繪和編輯處理，能對(duì)同一地區(qū)的多種柵格圖像和矢量圖形進(jìn)行連續(xù)加載和切換顯示，在遙感圖像或掃描地形圖上可加載各種專題圖層(如，樣地分布、行政區(qū)劃圖、危險(xiǎn)火區(qū)分布等)。借助專題圖層，可查詢各種專題信息，也可以使資源管理的樣地定位更加快捷、方便。

2) 位置監(jiān)控?？梢圆榭疵恳慌_(tái)移動(dòng)端的在線情況和采集數(shù)據(jù)的信息，以箭頭的形式實(shí)時(shí)顯示。

3) 權(quán)限管理。參照組織結(jié)構(gòu)，對(duì)用戶進(jìn)行權(quán)限配置；用戶密碼修改、權(quán)限設(shè)置等。

4) 任務(wù)管理。用戶根據(jù)資源管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)制訂每天(每月)的巡查工作計(jì)劃；可按時(shí)間段查詢、顯示、打印巡查工作計(jì)劃的區(qū)域覆蓋情況。

5) 事件管理。實(shí)時(shí)接收移動(dòng)端發(fā)送回來(lái)的事故事件，對(duì)事件進(jìn)行分類，主要回傳信息一般包括：GPS位置信息、事故現(xiàn)場(chǎng)取證照片、事件相關(guān)屬性信息等內(nèi)容，并及時(shí)匯報(bào)給相關(guān)部門。

6) 日志管理。記錄移動(dòng)設(shè)備接入用戶的數(shù)據(jù)上傳和下載記錄；記錄用戶的登錄、退出時(shí)間；記錄用戶的登錄狀態(tài)和每臺(tái)移動(dòng)端的在線情況。

7) 統(tǒng)計(jì)查詢功能。以統(tǒng)計(jì)報(bào)表的形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在圖形上點(diǎn)擊每一塊采集的數(shù)據(jù)即可顯示坐標(biāo)、圖片、屬性信息。

8) 分析和應(yīng)急事件管理。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)可以做出相應(yīng)的分析，如，違法分析、管線腐蝕情況等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急事件的管理。

9) 圖上距離和面積測(cè)量。在已經(jīng)校準(zhǔn)的遙感圖像或掃描地形圖上計(jì)算任一地塊的面積和任一線段的長(zhǎng)度。

10) 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。通過(guò)GPS差分定位，獲得地面控制點(diǎn)(特征點(diǎn))的精確坐標(biāo)，并在野外完成參數(shù)的求取?？赏瓿蒞GS-84坐標(biāo)、北京54坐標(biāo)、國(guó)家80坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換。

2.3數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)可分為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、服務(wù)器建設(shè)、存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)、軟件系統(tǒng)建設(shè)等方面。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要考慮各個(gè)下屬單位間相互連接的廣域網(wǎng)建設(shè)，Internet互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)、接入，網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性及網(wǎng)絡(luò)管理等方面；服務(wù)器建設(shè)總體上可分為基礎(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)器(DNS服務(wù)器、目錄服務(wù)器、防火墻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器等)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器(提供各種功能應(yīng)用)等；存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)是重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容之一，應(yīng)考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性、安全性、訪問(wèn)效率及可擴(kuò)展性等；軟件系統(tǒng)建設(shè)是在網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上開(kāi)展對(duì)外服務(wù)，主要包括Web系統(tǒng)、Email系統(tǒng)、安全系統(tǒng)及各類用戶服務(wù)系統(tǒng)等。

目前，數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)主要采用面向服務(wù)架構(gòu)方案，即應(yīng)用軟件由相互獨(dú)立、松耦合的服務(wù)構(gòu)成，而不是由接口要求嚴(yán)格、變更復(fù)雜、復(fù)用性差的緊耦合組件構(gòu)成，后者已經(jīng)被證明是一種效率較低的資源調(diào)用方式。

林業(yè)部門業(yè)務(wù)的特點(diǎn)之一是不需要超級(jí)計(jì)算的運(yùn)算和存儲(chǔ)功能。因此，數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)時(shí)需要將計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)雙網(wǎng)合一。使用太網(wǎng)(Data Center Ethernet，DCE)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的一體化，DCE技術(shù)能夠整合已有的資源，如，存儲(chǔ)交換網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等。DCE技術(shù)的整合化、虛擬化和自動(dòng)化是在達(dá)到同等業(yè)務(wù)能力要求下，實(shí)現(xiàn)高效率利用硬件資源、減少硬件總投入、節(jié)約維護(hù)管理成本等方面的最佳途徑。數(shù)據(jù)和系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化是數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和資源整合的保障，其中采用元數(shù)據(jù)管理技術(shù)來(lái)描述所存儲(chǔ)信息的種類、來(lái)源、類型、編碼、存儲(chǔ)位置，顯示其它信息和相關(guān)業(yè)務(wù)的關(guān)系以及數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)規(guī)則。

3系統(tǒng)建立過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題

由于森林資源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)種類多、信息量大，數(shù)據(jù)組織的好壞是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題。

1) 數(shù)據(jù)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(包括數(shù)據(jù)分層標(biāo)準(zhǔn))和規(guī)范，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)支持多種軟件系統(tǒng)，滿足地形三維顯示、重要信息查詢統(tǒng)計(jì)等分析功能。

2) 各森林專業(yè)數(shù)據(jù)(如動(dòng)物分布、濕地資源圖、消防設(shè)施分布圖等)設(shè)計(jì)為不同數(shù)據(jù)層，每層涵蓋特有的屬性，可以根據(jù)各數(shù)據(jù)層上不同要素的空間位置及其屬性進(jìn)行專業(yè)查詢、統(tǒng)計(jì)、歷史數(shù)據(jù)對(duì)比、變更分析及其它專業(yè)分析功能。

3) 可以建立各專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，如，森林資源專題地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、法規(guī)庫(kù)、卷案庫(kù)等，通過(guò)權(quán)限設(shè)置來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)更新等目的。

4) 系統(tǒng)建立的關(guān)鍵問(wèn)題是在實(shí)際需求的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)和功能。

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