基于移动GIS的森林资源管理系统方案设计

2015-04-04盛晓婷

山西林业科技 2015年1期

盛晓婷

(山西省林业调查规划院，山西太原030012)

摘要：随着国家林业信息化建设的加快，森林资源管理系统的建设显得日益迫切。针对省、市、县3级森林资源调查管理业务，笔者以移动GIS为基础，以3S技术为支撑，阐述了森林资源管理系统实现的目标，介绍了移动端功能设计、客户端功能设计和数据中心设计的系统总体设计思路与具体实现方法。旨在为森林资源管理提供便利，在提高经济和社会效益方面具有重要的现实意义。

关键词：移动GIS；森林资源；管理系统；移动端；客户端；数据中心

中图分类号：S757.2

收稿日期：2014-12-04

作者简介：盛晓婷(1984—)，女，山西大同人，2012年毕业于西安理工大学，助理工程师。

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

地理信息系统(GIS)是一种管理与分析空间数据的计算机系统，兴起于20世纪60年代，目前已经发展成为一个跨越空间科学、计算机科学、信息科学及自然资源与环境科学等领域较为完善的学科。GIS的基本功能包括数字化输入、查找和更新数据、分析地理数据、输出地理图形等，其中，分析地理数据功能是核心，它包括迭加处理、邻区比较、网络分析、测量统计，根据不同需求建立应用分析模型。笔者所设计的森林资源管理系统是一个以移动GIS为基础，以3S技术为支撑，将林业部门涉及到的各种数据、图形、表格，包括与地理位置有关的空间数据、属性数据、地理底图、资源分布图、专题图、报表、许可证等融合在一起，实现森林资源全方位计算机化管理和分析决策的系统。

1森林资源管理系统

1) 森林资源管理系统包括动物、植物、湿地资源及生物多样性保护信息管理，林政信息管理，造林绿化信息管理等内容。

2) 建成森林资源的立体跟踪监测体系，对野生动植物资源进行实时和动态监测与分析，能够对巡查人员进行监管，落实管辖区域的责任。同时，能够根据需要自动生成各类报表，落实零报告制度。

3) 建立省、市、县3级系统，实现森林资源分布图和表格数据的综合查询、检索和统计。纵向可以与国家林业局进行数据交换和信息共享，横向可以与同省其它相关行业进行数据交换和信息共享。最终形成以省为中枢，各市为纽带，各县区为主体，各林业企、事业单位为基点的信息系统。

2系统总体设计

森林资源管理系统主要分为移动端、客户端和数据中心。数据中心配置设在省厅一级，主要起到数据储存、交换、共享作用；各林业企、事业单位配置为客户端，野外作业人员配置为移动端。通过移动端获取森林资源的管理数据，然后汇总到各个单位的客户端上进行处理，最终通过网络上传到数据中心。

2.1移动端功能设计

1) 实时获取影像、电子地图、矢量地图等信息，用户可以通过图形的显示来实现GPS导航定位；在2G的存储卡上可存储、快速显示3G～5G的遥感图像、卫片或扫描地形图。还可以对多种类型的数据进行叠加显示。

2) 获取GPS信息，并通过GPRS网络或3G网络定期向服务器端发送本设备的GPS信息；直接接收GPS卫星信号，确定用户当前位置，并在遥感图像或扫描地形图上显示出来；以用户当前位置作为起点，可通过多种方式选择目标点(如，样地位置、村庄或乡镇位置等)，对用户进行动态导航。

3) 使用图形、图像模式进行动态导航定位，应用于森林资源一类调查样地的定位与复位，二类管理的林班、小班管理等。

4) 具有 GIS 数据采集、放样、测距等基本功能。

5) 事件处理功能包括事件的管理，事件的分析，现场发现、汇报，包括坐标位置汇报、照片汇报及相关属性汇报。

6) 能够登录到客户端、差分定位数据下载、管理GPS等。

7) 实地面积测量。在接收GPS卫星信号后，实地测量地类、林班、小班面积。面积测量采用GIS图层进行管理，实时显示所测地块，当地块很大时，能多人或同一人进行分段测量，有效处理断电、跨越障碍物等情况；实时显示、查看所测地块的编号、面积及对应的属性信息。测量精度能够满足造林验收、退耕还林、重点植树造林等实际工作对面积测量的需要。

8) 野外测点，坐标校正。可完成野外测点、GPS坐标校正、单点坐标校正和四参数求取等工作。

9) 能够进行一类、二类森林资源调查管理，线状地物、点状地物、面状地物管理及临时样地管理。一类森林资源调查管理时，可将样地作为专题图层加载到遥感图像上，借助导航定位功能，快速进行定位和复位；加载森林资源管理数据，可现场进行属性填写、修改；进行多种类型的文件格式输出等。二类森林资源调查管理时，可在卫片数据或扫描地形图上进行面积计算、距离量算。小班边界也可以在室内GIS软件上勾绘，导入并显示在移动端上，在野外进行检查、修改和编辑；勾绘的林班、小班边界，可通过台式计算机程序自动生成ArcGIS、MapInfo等常用的GIS软件数据格式。

2.2客户端功能设计

1) 图像显示、编辑功能。能够显示不同分辨率的遥感图像(SPOT5，ETM+，IKONOS等)、扫描地形图或传统矢量地图，可同时加载多幅已配准的扫描地形图、遥感图像、卫片、矢量专题图形等；可提供图像的校正处理、裁切处理，能够将处理后的影像导入移动端。为了在移动端上快速、有效地显示多图幅、高分辨率的遥感图像，需事先对遥感影像按移动端屏幕大小进行裁切和压缩处理；定义点、线和面图层，配置相应的属性库模板。设置图层的显示属性和显示顺序，线、面图层的混合勾绘和编辑处理，能对同一地区的多种栅格图像和矢量图形进行连续加载和切换显示，在遥感图像或扫描地形图上可加载各种专题图层(如，样地分布、行政区划图、危险火区分布等)。借助专题图层，可查询各种专题信息，也可以使资源管理的样地定位更加快捷、方便。

2) 位置监控。可以查看每一台移动端的在线情况和采集数据的信息，以箭头的形式实时显示。

3) 权限管理。参照组织结构，对用户进行权限配置；用户密码修改、权限设置等。

4) 任务管理。用户根据资源管理网络系统制订每天(每月)的巡查工作计划；可按时间段查询、显示、打印巡查工作计划的区域覆盖情况。

5) 事件管理。实时接收移动端发送回来的事故事件，对事件进行分类，主要回传信息一般包括：GPS位置信息、事故现场取证照片、事件相关属性信息等内容，并及时汇报给相关部门。

6) 日志管理。记录移动设备接入用户的数据上传和下载记录；记录用户的登录、退出时间；记录用户的登录状态和每台移动端的在线情况。

7) 统计查询功能。以统计报表的形式进行统计，在图形上点击每一块采集的数据即可显示坐标、图片、属性信息。

8) 分析和应急事件管理。根据采集的数据可以做出相应的分析，如，违法分析、管线腐蚀情况等，进而实现应急事件的管理。

9) 图上距离和面积测量。在已经校准的遥感图像或扫描地形图上计算任一地块的面积和任一线段的长度。

10) 坐标转换。通过GPS差分定位，获得地面控制点(特征点)的精确坐标，并在野外完成参数的求取。可完成WGS-84坐标、北京54坐标、国家80坐标之间的相互转换。

2.3数据中心设计

数据中心的建设可分为网络建设、服务器建设、存储系统建设、软件系统建设等方面。网络建设主要考虑各个下属单位间相互连接的广域网建设，Internet互联网的建设、接入，网络的安全性、可靠性及网络管理等方面；服务器建设总体上可分为基础系统服务器(DNS服务器、目录服务器、防火墙服务器、网络管理服务器等)、数据库服务器和应用系统服务器(提供各种功能应用)等；存储系统建设是重点建设内容之一，应考虑数据存储的可靠性、安全性、访问效率及可扩展性等；软件系统建设是在网络、服务器和存储系统建设的基础上开展对外服务，主要包括Web系统、Email系统、安全系统及各类用户服务系统等。

目前，数据中心设计主要采用面向服务架构方案，即应用软件由相互独立、松耦合的服务构成，而不是由接口要求严格、变更复杂、复用性差的紧耦合组件构成，后者已经被证明是一种效率较低的资源调用方式。

林业部门业务的特点之一是不需要超级计算的运算和存储功能。因此，数据中心设计时需要将计算机的存储网络和数据网络双网合一。使用太网(Data Center Ethernet，DCE)技术可实现存储网络和数据网络的一体化，DCE技术能够整合已有的资源，如，存储交换网络、数据局域网、数据计算网络等。DCE技术的整合化、虚拟化和自动化是在达到同等业务能力要求下，实现高效率利用硬件资源、减少硬件总投入、节约维护管理成本等方面的最佳途径。数据和系统接口的标准化是数据中心实现数据共享和资源整合的保障，其中采用元数据管理技术来描述所存储信息的种类、来源、类型、编码、存储位置，显示其它信息和相关业务的关系以及数据的业务规则。

3系统建立过程中应注意的问题

由于森林资源管理系统的数据种类多、信息量大，数据组织的好坏是系统成败的关键。进行数据设计时，应注意以下几方面的问题。

1) 数据应符合国家标准(包括数据分层标准)和规范，数据结构应支持多种软件系统，满足地形三维显示、重要信息查询统计等分析功能。

2) 各森林专业数据(如动物分布、湿地资源图、消防设施分布图等)设计为不同数据层，每层涵盖特有的属性，可以根据各数据层上不同要素的空间位置及其属性进行专业查询、统计、历史数据对比、变更分析及其它专业分析功能。

3) 可以建立各专业数据库对数据进行管理，如，森林资源专题地图数据库、法规库、卷案库等，通过权限设置来达到数据管理、数据更新等目的。

4) 系统建立的关键问题是在实际需求的基础上开发出相应的应用系统和功能。

参考文献:

[1]车腾腾,冯益明,吴春争.“3S”技术在精准林业中的应用[J].绿色科技,2010(10):158-162.

[2]蒋启国,许斌,许定富.GIS在国内林业监测和管理中的应用综述[J].内江师范学院学报,2012,27(4):56-60.

[3]刘祖军,刘健,余坤勇，等.基于RS和GIS的森林火险区划[J].福建农林大学学报,2008,37(6):606-609.

[4]王生.论GIS软件在林业制图中的应用与发展[J].林业调查规划,2008,33(2):30-33.

[5]孙毓,郎奎建.GIS在森林资源管理中的应用[J].林业科技,2005,30(5):16-17.