基于移动GIS的林业有害生物普查信息管理系统研究与应用

刘军，张伟岩，刘侠，张炜尧，迟成刚

(1．本溪县森林病虫害防治检疫站，辽宁 本溪 117100;2．本溪市林业有害生物防治检疫局，辽宁 本溪 117000;3．本溪县林业局，辽宁 本溪 117100;4．国有本溪满族自治县碱厂林场，辽宁 本溪 117100)

林业有害生物普查是一项技术要求高、工作任务重且需要长期持续开展的工作。传统的林业有害生物普查工作量大、费时费力、信息破碎化现象严重，很难对变化因素调查跟踪［1］。随着GPS技术和便携式电脑软硬件技术的发展［2］，基于GIS研发的林业有害生物监测调查信息管理系统将对林业有害生物监测调查的工作方式带来革命性的转变［3］。作者在本溪市林业GIS平台小班图和前期林业有害生物监测调查信息的基础上，研制开发了基于移动GIS的林业有害生物普查信息管理系统。

1 系统结构及技术流程

林业有害生物普查信息管理系统分为PC端的基础信息管理系统、外业调查系统两个部分。

1.1 系统结构依据《全国林业信息化建设纲要》确定的“四横两纵”总体框架，结合林业有害生物普查工作的需求，构建在线林业有害生物普查信息管理系统(图1)。

1.2 技术流程林业有害生物普查技术流程如图2所示，主要包括以下几个方面:1)制订普查对象调查方案，设计踏查线路图，确定普查对象、调查时间、责任人等。2)按责任地段、规定路线进行踏查，调查是否有病虫。3)根据踏查情况填写《林业有害生物踏查记录表》。4)经踏查有病虫的林地，设标准地详查，调查发生、危害情况填写《标准地抽样记录表》，根据国家林业局发布的《LY/T1681-2006林业有害生物发生及成灾标准》中“林业有害生物发生(危害)程度标准”和“林业有害生物成灾标准”及《主要林业有害生物成灾标准》等标准确定病虫情等级和发生面积，填写《林业有害生物标准地调查记录表》。

图1 林业有害生物普查信息管理系统结构

图2 林业有害生物普查技术流程

2 PC端基础信息管理系统

2.1 基础信息维护PC端基础信息维护主要包括林业有害生物信息、植物信息、病虫害与主要寄主植物关联等3个部分。

图3 林业有害生物信息库界面

林业有害生物信息库收录了各类林业有害生物信息数据，包括检疫性有害生物名录、国家危险林业有害生物名录、506种其他林业有害生物名录以及辽宁省重点林业有害生物名录等。系统中所有有害生物信息记录以树状图的形式分类列出(图3)。通过选择对象分类输入关键词检索即可查询对应的有害生物信息记录，并设置本地化信息。

植物信息库按照植物学分类系统规范，列出植物信息。点击植物基础信息维护模块，系统将所有的植物信息记录以树状图的形式分类列出(图4)。

病虫害与主要寄主植物关联可以通过2种方式进行挂接，一是选中寄主植物挂接有害生物，二是选中有害生物挂接该有害生物的寄主植物信息，并可设置关联植物信息及病虫害详细信息，而且可以对植物、有害生物上传附件及图片说明(图5)。

图4 植物信息库界面

图5 病虫害与主要寄主植物关联界面

2.2 踏查路线规划通过踏查线路绘制模块，根据辖区森林分布现状以及县、乡、村道路以及河流绘制踏查线路。踏查路线绘制完成后，录入踏查路线基本信息。包括市、县、乡信息，踏查线路名称，使用年份，调查面积，主要树种面积信息(图6)。

2.3 任务下达通过踏查任务管理模块，以乡镇为单位下达普查任务。将任务包下载到PDA端开始外业调查工作(图7)。

图6 踏查路线规划界面

图7 踏查任务下达界面

3 PDA外业调查系统

普查系统的外业调查，包括踏查及标准地调查。按照相关技术要求对设立的踏查点、标准地进行调查信息的采集。操作流程见图8。

图8 外业调查操作流程

将从普查系统下载的普查任务拷贝到PDA端，可根据存储空间自定义踏查任务存放路径。打开GPS，开始接收卫星信号，等待GPS卫星信号稳定、精度达到调查要求时，打开普查系统外业采集系统，将踏查任务导入本系统，为外业踏查任务调查做准备(图9)。

通过选择专业调查-踏查调查模块，选择要调查乡镇的任务包，开始这个任务对应区域的踏查调查。例如:东营房乡踏查任务20140902(图10)。

选择任务后，可以看到当前任务的基本信息和踏查路线详情。1个踏查任务可能包含多条踏查路线，选择踏查路线列表中的某条路线，点击【树种查看】可以查看关联到当前踏查路线上的树种，点击【路线查看】可以查看当前踏查路线在地图上的位置和路线图。在踏查路线图上，以蓝色高亮显示当前的踏查路线(图11)。

图9 踏查任务导入

图10 踏查任务选择

图11 踏查任务基本信息

根据踏查调查实际情况，进入踏查点信息采集，系统可对踏查点进行新增、修改和删除操作。新增踏查点:按照踏查点调查因子，填写踏查点详细信息，分别填写踏查点名称，经度、纬度、海拔(点击因子右边的值，自动从GPS获取信息填写)、林分组成、寄生树种(字典项)、有害生物种类(可根据不同树种进行可变的配置)、危害部位、是否设立标准地(如果设立标准地则要进行标准地调查)，填写完点击确定，在地图上自动根据当前经纬度生成1个踏查点图形。

进入标准地调查界面，并填写标准地基本信息，经度、纬度、海拔自动从GPS获取。标准地信息调查是调查当前标准地的危害生物及危害程度、危害部位、危害生物来源信息以及危害生物的数值。填写危害统计单位后，可以填写危害数值因子。危害数值是对当前标准地树木的危害情况的抽样调查，至少填写30条信息。这30条信息的算术平均数填写标准地的整体危害数值。填写标准地抽样调查的危害数值，完成当前路线的1个踏查点的标准地调查(图12)。完成本地区全部调查任务通过导出界面，将调查数据导出，上传PC端进行统计汇总。

图12 踏查数据录入

4 系统运行环境

4.1 后台系统运行环境服务器硬件环境:Dell R720 4颗Xeon E5-2609，32G内存，2T存储;操作系统:Windows Server 2008;数据库软件:MySQL;GIS平台软件:MAPZONE SERVER;WEB服务器软件:Tomcat 6．5。

4.2 移动端系统运行环境移动端硬件环境:致胜PDA GeoHT530+，内存512M，存储8G;操作系统:Windows Mobile 6．1;数据库软件:MAPZONE ZDB数据库;GIS平台软件:MAPZONE Mobile。

5 结论

林业有害生物普查信息管理系统通过内业信息维护和任务规划，外业数据调查，及时更新数据库，实现了林业有害生物普查内、外业一体化。移动端通过录入实时控制和检查，降低出错率，确保外业调查质量，提高外业调查效率，实现林业有害生物普查工作电子化，业务工作无纸化。基于实时数据库实现一键式普查统计报表、专题图制作，为林业有害生物普查成果生成提供便捷的手段。

随着计算机技术的发展，相关信息系统将极大地提升普查信息的应用价值，及时准确地掌握林业有害生物的发生发展规律，科学地为林业经营者提供控制林业有害生物的技术服务［4］。

目前本系统在本溪县和桓仁县全面开展应用，为林业有害生物普查工作开展提供了科学和有效的技术手段，满足了林业有害生物普查工作的要求。

［1］ 陈静娟．PDA技术在荒漠化监测中的应用［J］．内蒙古林业调查设计，2010，33(4):52-53．

［2］ 武守忠，高灵旺，施大钊，等．基于PDA的草原鼠害数据采集系统的开发［J］．草地学报，2007，15(6):550-555．

［3］ 刘敏，罗贤坤．基于GIS＆GPS的林业有害生物监测调查信息采录系统［J］．湖南林业科技，2011，38(1):53-56．

［4］ 欧阳建权．基于PDA农业专家系统的原理和实现［D］．湘潭:湘潭大学，2001:1-85．