数字林业多系统集成的研究

王赛专，朱颖芳

（中南林业科技大学 理学院，湖南 长沙 410004）

数字林业多系统集成的研究

王赛专，朱颖芳

（中南林业科技大学 理学院，湖南 长沙 410004）

为了实现林业应用系统之间的信息共享，基于数字林业多系统集成的构想，对数字林业多系统集成的内涵、目标、需求等进行了全面的分析，并对其技术架构、逻辑结构、网络拓扑等进行了设计。数字林业多系统集成的研究对加快林业信息化进程具有重要的实际意义。

数字林业；多系统集成；数据共享；数字信息平台

数字林业是指围绕数字地球的整体框架，在可持续发展理论、系统科学、信息科学、管理学等的指导下，利用计算机与网络技术、通信技术、遥感技术、数字化及可视化技术，用地理坐标来表达各类林业信息，并实现标准化数据采集与更新，达到数据共享的过程[1]。

数字林业在国外起步较早，上世纪50年代美国就开始利用计算机进行森林资源数据处理，60年代日本开始利用航片绘制民有森林基本图，80年代以来，信息技术得到了迅速发展，并日益广泛地应用于发达国家的森林资源监测与管理[2]。我国从20世纪80年代初林业部门引入计算机技术起，至今信息技术在林业中的广泛应用，历经30年左右，走过了一段不断探索、不断进步的发展历程，数字林业建设取得了明显成效。在应用系统集成方面，国内外学者在某些领域对系统集成的理论与方法研究较多，但对数字林业多系统集成的研究尚未见报道[3-6]。在数字林业建设的进程中，迫切需要对相对独立的多业务系统进行统一规划，构建数字林业多系统集成平台，以达到资源共享、信息互通的目的。

1 数字林业存在的问题

（1）业务系统建设缺乏统一规划。由于缺乏整体规划，林业部门相继研建的森林资源管理、营造林管理、林政管理、野生动植物管理、森林防火等业务系统之间的建设理念差异比较大，几乎没有实现信息共享与集成应用，难于进行整体的功能拓展。

（2）系统集成度低，缺乏统一的集成框架体系。各业务系统基于不同的技术架构，由不同的技术单位研制，它们的开发语言、数据结构、运行环境均存在不同程度的差别，所提供的业务功能与信息服务也都不尽相同，导致对多系统进行集成时，需研发不同的系统集成接口，工作量大且集成周期长。

（3）数据无法实现共享。因已有的各林业业务系统的数据库相对独立，形成诸多信息孤岛，导致不同的业务部门之间无法共享数据，数据的集中管理与共享应用难以实现，同类数据在不同系统中的版本与格式也不尽相同，数据的更新无法同步进行。

（4）业务流程丞待整合。办公系统、审批系统无法与业务系统进行对接，审批流程化、管理信息化难以实现，离无纸化办公仍有较大差距。

2 数字林业多系统集成的分析

2.1 内涵与目标

数字林业多系统集成包括数据的集成、应用的集成与服务的集成，需要进行集成的核心业务系统包括林政管理、森林资源管理、生态公益林管理、营造林管理、林业有害生物管理、森林防火管理和野生动植物管理等信息系统。从数据、应用与服务等方面来看，数字林业多系统集成为林业信息管理提供了数据共享与交换的统一门户，是一个进行各类应用的一体化集成平台，同时也是一个对内对外的一站式信息服务平台。各类业务数据、应用与服务通过与系统集成平台进行交互，就可实现部门之间的数据共享与交换以及应用整合。数字林业多系统集成的目标：一是建立统一的公共和专题数据库，对数据进行集中管理，以支撑数据共享、交换与应用；二是把业务审批过程与相关的业务系统进行关联，实现图文一体化及三维可视化条件下的辅助决策，并将行业应用整合到统一的集成平台，包括监测预警、政务应用、业务管理与决策支持等；三是通过建立一站式信息服务平台与三维信息展示平台，服务于林业部门、政府及社会。如图1所示：

图1 数字林业多系统集成目标Fig.1 Goals of digital forestry multi-system integration

2.2 数据共享需求

数字林业多系统集成必须支撑多种类、大容量的林业数据共享需求，既有二维数据与三维数据，又有矢量数据与栅格数据，同时支持分布式及集中式的共享服务。

（1）满足数据内容多样化的需求。数据包含基础地理数据、林业专题数据及其它数据。基础地理数据库主要包含多比例尺的全要素数字化地形图，以用于背景底图及空间查询分析，林业专题数据是指与各业务相关的专业空间数据和属性数据，如各类林业专题地图，如图2所示。

图2 数字林业多系统集成数据结构Fig.2 Data structure of digital forestry system integration

（2）满足大容量数据的要求。集成平台发布的三维数据、矢量数据、影像数据等，其数据量都是巨大的，集成平台应该满足TB 级数据的发布与运行。

（3）满足用户与应用的需求。集成平台发布的数据既有作为背景使用的符号化地图、又有可用来进行空间分析的矢量实体数据，同时要素图层的组合与发布应满足大多数用户的需求。

3 数字林业多系统集成的设计

3.1 指导思想和设计原则

数字林业多系统集成的指导思想是适应林业管理的体制要求和行业特点，树立科学发展观，坚持科技创新，按照“统筹规划，政府主导；统一标准，联合建设；互联互通，资源共享”的指导方针，高起点、高标准、高要求，积极采用信息技术发展与应用的新思想、新技术、新方法，集中人力、财力和物力，分期分批逐步进行，实现林业管理和服务的数字化、网络化、可视化、智能化。数字林业多系统集成是一项复杂的系统工程，系统设计时以需求为牵引，遵循整体性、标准化和先进性、易扩展性和可维护性、安全性和保密性、方便使用性、高性能和稳定性等一系列原则，做到系统的一体化设计和信息资源的集成化管理。

3.2 技术架构

为了完成多系统集成的建设目标，需要将多种技术融为一体，在考虑对不同技术进行集成的同时，也要考虑不同业务以及不同功能间的集成。系统集成框架基于SOA（Service-oriented Architecture，面向服务的软件架构）理论[7-8]，采用“微内核＋插件＋单点登录”的集成结构，将必要的系统功能封装成为系统的内核，其余功能可根据系统的扩展接口规则，以插件的方式提供。其它大部分的业务可采用系统业务定制平台开发并形成插件，并由系统框架对插件进行整合[9]，降低组件间的耦合度的同时，在更高层次上实现软件的复用。通过单点登录的方式对相对独立的业务系统进行整合，并在系统内部建立起统一的登录验证机制。

3.3 逻辑结构框架

数字林业多系统集成要建立统一的数字林业数据库，以电子政务基础平台和信息共享平台为支撑，搭建业务审批系统以及林业业务系统，业务的审批过程与林业业务系统相关联，并实现图文一体化以及三维可视化条件下的辅助决策支持，并整合现有系统，且实现单点登录，构建起统一的数字林业大平台[10]。多系统集成的逻辑结构框架如图3所示。

图3 数字林业多系统集成的逻辑结构框架Fig.3 Logical structure framework of digital forestry multi-system integration

（1）基础支撑层。数字林业多系统集成的基础支撑层包括网络环境与软硬件环境。

（2）数据资源层。包括基础地理数据、林业专题数据、高程数据等，及在数据处理过程中产生的临时数据与交换数据。

（3）应用支撑层。主要包括多系统集成平台[11]与应用系统业务定制平台。

（4）业务应用层。包括各类业务系统、办公OA系统与网上审批系统。

（5）公共服务层。以林业公共信息服务平台门户系统为统一访问界面，通过调用系统集成平台所提供的数据和功能接口服务，对集成平台中的数据资源以及基于这些数据资源而开发的各种服务进行展示。

3.4 业务系统设计

利用多系统集成框架中提供的业务（应用）定制平台[12]，可快速构建满足不同需求的各类业务系统，同时能保证系统风格的一致性和系统功能的有效重用，仅需重点关注业务系统某些特殊功能的开发与业务系统的数据库设计。业务系统主要提供功能服务，并在遵循各种业务规则的基础上，将业务功能服务嵌入至相应审批系统的各个审批环节中，而审批系统主要提供表格化审批的过程流转，同时将业务审批数据存储在系统集成平台的数据库中，并将业务环节所形成的各类业务数据存储在各自的业务数据库中，如图4所示。

图4 业务系统与其它系统的交互Fig.4 Interaction among application systems and other systems

3.5 网络拓扑结构

数字林业多系统集成平台中的物理网络系统依照电子政务构架中的“三网”来进行建设，包括政府机关的办公业务网、政府其它部门的办公业务资源网及公众信息网。林业局内办公网采用两层网络结构，其拓扑结构如图5所示。在林业局及其分局分别建设各自的局域网络，通过租用物理光纤，利用千兆以太网技术将林业局及其分局进行连接，构建一个千兆主干、百兆桌面接入的大型园区网络，为全局范围内信息交换与资源共享提供基础信息平台。

4 结束语

(1) 为了实现林业应用系统之间的信息共享，加快林业信息化进程，基于数字林业多系统集成的构想，对数字林业多系统集成的内涵与目标、共享需求等进行了研究与分析，然后对数字林业多系统集成的技术构架、逻辑结构、网络拓扑等进行了分析与设计。

(2) 数字林业多系统集成以各类业务整合，管理流程、业务流程、信息流程重构为基础，以数据库建设、多系统集成为手段，创建信息资源与应用共享的智慧林业为目标，构建网络互联、信息互通的林业信息共享平台，以实现林业管理的信息化、规范化、科学化、智能化和精细化。

图5 网络拓扑结构Fig.5 Network topology structure

(3) 数字林业多系统集成是一个涉及信息的集成、知识的集成、技术的集成、人的集成、组织管理的集成的复杂的系统工程，随着信息技术的不断发展以及应用的不断深入，林业信息化建设也将迈上更新更高的台阶。

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Research on multi-system integration of digital forestry

WANG Sai-zhuan, ZHU Ying-fang
(School of Sciences, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

Ιn order to realize the information sharing among forestry application systems，based on the conception of multi-system Ιntegration of Digital forestry，the connotation, target, demand of Multi-system Ιntegration of Digital Forestry were comprehensively analyzed，and the technical architecture, logical structure, network topology were designed. The researches on Multi-system Ιntegration of Digital Forestry will play an important practical role in accelerating forestry informatization in China.

digital forestry; multi-system integration; data sharing; digital information platform

S77

A

1673-923X(2013)12-0086-05

2013-06-28

湖南省科技计划重点项目（2010NK2004），广州数字林业项目（GZΙT2010-ZB0533）资助

王赛专(1977-)，女，湖南桃江人，硕士，主要研究方向：林业生态工程、林业信息工程

[本文编校：吴 彬 ]