福建省古树名木管理信息系统设计和实现

庄晨辉 方艺辉 陈铭潮 邹炳渊

（1 福建省绿化委员会办公室 福建福州350003；2 福建省林业调查规划院 福建福州350003）

古树名木是自然界和前人留下的宝贵遗产、绿色文物和活的化石，是中华民族悠久历史与文化的象征，具有珍贵的历史价值、极高的生态价值、深厚的文化价值、重要的科研价值、丰富的旅游价值和可观的经济价值。

古树名木普查内容包括树木特征、生长状况、立地条件及周边影响生长环境因素、保护现状和建议等方面，同时采用全球定位技术精确定位每棵古树名木的坐标，并拍摄数码照片。因此，在此基础上建立覆盖省、市、县、乡四级网络的古树名木管理信息系统，用信息化手段科学、高效管理古树名木，对于古树名木资源的动态监测、跟踪管理、保护利用及科学研究等有着重要理论意义和实际应用价值。

1 系统设计

1.1 系统设计目标

着力构建一个标准化、规范化、信息化、数据共享的动态信息管理系统，能够更好的适应古树名木信息管理的未来需求。按照“加快林业信息化，带动林业现代化”的总体思路和“统一规划、统一标准、统一制式、统一平台、统一管理”的建设要求，福建省古树名木管理信息系统涉及省、市、县、乡四级行政区域。该系统主要实现以下建设目标：

⑴根据全国绿化委员会办公室最新的《古树名木普查技术规范（修订稿）》，建立全省古树名木的调查因子采集系统；

⑵建立覆盖省、市、县、乡四级用户的系

统管理和办公应用平台；

⑶实现各级行政区域用户的报表数据综

合查询与统计分析；

⑷按福建省古树名木管理信息系统的数据规范要求，建立历史数据逻辑检查、数据过滤和数据割接方案。

1.2 系统设计原则

⑴易用性原则

系统提供清晰、友好、简洁的人机交互界面，灵活、易学易用，便于日常管理和维护。在快速操作和处理突发事件上有较高的时效性，最大限度地减轻操作人员的负担，做到部分业务的自动化处理。

⑵业务完整性原则

对于业务进行中的特殊情况能够做出及时、正确的响应，保证业务数据的完整性。

⑶规范性原则

系统中采用的接口协议、编解码协议、传输协议等符合国家标准、行业标准和国家林业局颁布的技术规范，系统具有良好的兼容性和互联互通性。在系统设计的同时，也为将来的业务流程制定了较为完善的规范，具有较强的实际操作性。

⑷可扩展性原则

根据信息技术与互联网发展迅速、更新换代快的特点，应用环境、系统硬件及软件都将不可避免地被更新或淘汰，系统的可扩展性和版本的兼容性，直接影响着应用系统和用户需求的发展和功能的提升。系统设计应充分考虑未来业务发展的需要，设计时采用系统结构模块化，降低模块间的耦合度，便于系统后期的功能扩展，同时需要充分考虑数据库的兼容性。

⑸安全性原则

由于该系统将为全省各级用户提供古树名木网上数据采集输入、传输和审核审批等功能，因此在系统设计中，既要考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离。从系统方面，设计时必须采用安全、成熟的系统开发框架，具备权限控制、支持身份认证、防暴力破解、防篡改等功能，并提供完善的日志功能，能够记录系统使用人员的关键操作，保证系统应用的安全。同时，还应考虑系统严密、灵活的访问安全控制，功能授权与数据范围授权结合，做到统一身份管理、统一身份认证、统一权限配置、统一访问控制。从硬件方面，系统部署在安全性和稳定性较高的服务器上，有支持容灾备份、网络防火墙等硬件设备的网络环境中，确保系统长期正常运行。

2 系统架构及平台

2.1 软硬件平台

福建省古树名木管理信息系统的基础平台包括部署的操作系统、数据库软件、应用软件。操作系统采用具有很高的安全性、可靠性和实施简易性的 Microsoft Window2003 Server；系统数据库架构采用Microsoft SQL Server 2008 Enterprise ； WEB 服务采用Microsoft IIS 7.0,客户端推荐使用IE8.0 或更高版本。

服务器采用惠普DL580 R02 X3000 4M 2P PRC。

2.2 系统架构

系统体系包括数据访问层、业务逻辑层、中间层、表现层，在分层的设计过程中应遵循面向接口设计的思想，尽量做到高内聚，低耦合的目的。数据访问层主要是对单株古树名木、古树群档案数据以及栅格影像文件的操作层，具体为业务逻辑层或表现层提供数据服务。业务逻辑层主要是针对古树名木业务逻辑处理、调用数据访问以及其它事务处理，基于数据访问层与表现层中间，在数据交换过程中起到承上启下的作用，对于一个可扩展的系统架构，该层尤为关键。中间层是将业务逻辑提取应用服务层，形成瘦客户（Thin Client）结构，这样可以大大降低了客户端负担。将古树名木的应用逻辑单独进行处理，使得用户界面与应用逻辑位于不同的平台上，两者之间的通信协议可以由系统自行定义，如通过XML 或Web Services 将数据共享到林业的其它部门。表现层主要包括用户界面（ UI,User Interface）和用户处理组件，在本系统主要通过同步模型或异步模型实现和用户的交互，接收用户请求或者返回用户请求后的结果展示，它为用户和系统的中间层之间提供了一种通信机制。系统架构如图1所示。

图1 系统架构图

3 系统功能设计

3.1 数据库建立

福建省古树名木管理信息系统所涉及的单株古树名木和古树群作为基础数据，通过MS SQL Server 2008 Enterprise 数据库建立相应的数据结构，其中古树名木表字段有：编号、调查年度、调查号、原挂牌号、树种代码、镇代码、村代码、小地名、生长场所、是否名木、权属、管护单位/人、林班、大班、小班、东经、北纬、分布、估测年龄、真实树龄、是否分杈、胸围、地围、树高、东西冠幅、南北冠幅、海拔、坡向、坡度、坡位、土壤名称、紧密程度、生长势、生长环境、现存状态、地上保护现状、养护复壮现状、影响生长环境因素、历史传说或来历、特殊状况描述、鉴定记载、现状建议等字段。古树群表字段有：编号、调查年度、调查号、原挂牌号、主要树种代码、镇代码、村代码、主要树种株数、四至（东至、南至、西至、北至）、林班、大班小班、东经、北纬、面积、古树总株数、平均胸围、平均地为围、平均树高、平均树龄、郁闭度、海拔、坡向、坡度、土壤名称、土壤厚度、下木种类、下木盖度、地被物种类、地被物盖度、目的保护树种、管护单位/人、管护现状、现存经营活动情况、保护建议、备注等字段。

3.2 业务流程设计

福建省古树名名木管理信息系统实行统一规划、统一管理，实现了省、市、县、乡四级联网，数据实时同步、业务审核审批网络化进程加速，业务流程如图2所示。

图2 业务流程图

3.3 系统功能模块

系统的主要功能模块划分遵循每个模块功能单一、接口简单、结构精简的原则，在诸多的建设需求归类整理后，根据能需求分类的方法对目标系统进行划分模块，主要模块分为：

图3 系统功能模块图

3.4 系统部署和应用

福建省古树名木管理信息系统已在全省多个试点县使用。由于系统是基于B/S 架构技术和AJAX 异步传输技术应用，大大降低了客户端载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量。系统在兼顾业务逻辑严密性的同时，UI和用户体验上也经过了多次的验证和完善，使得基层用户在经过短暂的系统使用培训或通过阅读操作教材后，就可以快速入门。系统主界面如图4所示。

图4 系统主界面

4 系统特点及关键技术

福建省古树名木管理信息系统采用微软典型的.NET Framework C#（ASP.NET）+Microsoft SQL Server 2008 三层架构体系，将数据访问、业务规则、逻辑校验等工作放到中间层进行处理。Microsoft.NET Framework 是包含公共语言运行时（CLR）、框架类库（FC）及基类库（BCL）等核心类，支持C#、VB、J#、C++等编程语言的开发。Microsoft.NET Framework 采用预先编译技术，使得代码安全性加强，并通过其提供的应用程序模型及关键技术，可快速方便地增加系统的延展性，系统主要特点有：

（1）系统采用一种创建交互式WEB 应用并且支持异步请求的开发技术，在用户身份认证、卡片校验、唯一性检查、统计报表等方面进行应用，避免重复加载，浪费网络资源，大大提高用户体验；

（2）全程记录每一个棵古树名木从调查建档到灭失或死亡的数据变化过程，在关键节点上做到可查询、可追溯。

（3）结合现代化电子信息技术，实行一树一标牌一二维码，通过二维码技术可以快速地将一棵古树名木的古树编号、所在地、年龄、胸围、地围等重要因子记录在二维码中。

（4）采用固定和自定义相结合的报表模式，将省级林业主管部门的评审验收报表作为固定报表开发原型，通过树种、行政区域以及数据状态进行快速筛选和一键导出；同时可以根据不同用户级别和不同行政区域的需要自定义调查因子并查询或导出到excel，应对灵活多变的场景和用户需要。

5 讨论与展望

福建省古树名木管理信息系统是全省各级林业部门日常管理和保护的信息化平台之一，该系统在建设之前吸取了多级相关部门反映的需求或建议，并对其进行整理和归纳；系统所涉及的功能涵盖了福建省单株古树名木和古树群信息管理的重要业务流程以及多元化的统计报表需求。目前该系统运行稳定、顺畅，有效地提高了林业主管部门的工作效率，同时也解决了以往数据不规范、系统流程滞后、卡片输入准确率不高等诸多问题。

随着WebGIS 技术的长足发展，该系统还可以进一步利用古树名木的位置信息，直观地展示古树名木的空间分布情况，以及空间和属性信息的交互查询，将信息系统进一步提升到WebGIS 系统。

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[2] 郝云峰，王久丽，宋铁英．北京市古树名木网络化管理的研究与开发[J]．农业网络信息,2004，（6）: 18～201．

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