林业有害生物普查数据管理系统的设计与实现

黄世国，张飞萍，梁光红，卢 彬

(福建农林大学，福建 福州 350002)

林业有害生物普查数据管理系统的设计与实现

黄世国，张飞萍，梁光红，卢 彬

(福建农林大学，福建 福州 350002)

针对福建省林业有害生物普查数据采集和管理困难的问题，在林业有害生物普查技术方案的基础上，提出应用互联网技术和数据库管理技术，实现B/S架构的数据采集和管理。系统基于Eclipse开发平台、Tomcat服务器和MySQL数据库，采用Struts+Spring+Hibernate框架实现了踏查地、标准地调查录入和管理、诱虫灯(引诱剂)调查录入和管理、苗圃(花圃)有害生物调查录入和管理以及种实、果品、花卉、木材及其制品有害生物调查录入和管理等功能。用户通过该系统可以方便地实现野外普查数据的远程采集和管理。

有害生物；管理信息系统；互联网；B/S架构

数据管理技术及互联网技术在林业上应用广泛。丁胜[1]应用ArcGIS Engine技术和Oracle数据库技术开发了广东省生态公益林管理信息系统；刘古月等[2]应用UML建模技术研发工业原料林管理信息系统；李丹等[3]应用现代网络技术、SSH框架技术、AJAX技术与WebService技术，构建基于B/S的黑龙江省造林动态信息统计系统；孟先进[4]为提高信息化管理水平，开发了一套林业工程造林成效评价系统，包括基础数据管理、数据逻辑检查、造林成效评价和评价结果输出等功能。从已研发的系统来看，数据库技术和互联网技术已逐步应用在林业各领域，尤其是在森林经理相关领域。然而，这些技术在森林保护中的应用相对较少。

2014年，福建省为贯彻落实《国家林业局关于开展全国林业有害生物普查工作的通知》(林造发[2014]36号)精神，规范全省林业有害生物普查工作，保质保量完成普查任务，全面掌握本省林业有害生物发生种类、分布和危害的基本情况，出台了《福建省林业有害生物普查技术方案》，为全面系统开展林业有害生物普查工作制定了指导思想，明确了目的意义、时间进度、普查对象和范围，普查方法和技术规范。该方案重点围绕国家林业局的通知制定福建省林业有害生物野外普查的实施方案，与国家林业局的通知精神一致。2016年，国家林业局森林病虫害防治总站开发了林业有害生物防治信息管理系统，通过该系统旨在掌握全国有害生物的动态信息，对指导全国林业有害生物防治具有重要意义。其数据来源不需要具体的踏查地或标准地的地理坐标、调查时间、调查人等信息。福建省的技术方案则旨在方便林业基层单位如何把调查做到位，并进行有效地监督和管理。因此，踏查地、标准地调查记录表等需记录详细的树种、虫害、地理坐标、调查时间、调查人等诸多信息。本系统主要依据福建省的技术方案进行研发，针对基础数据存档以Word文档形式产生，缺乏基于数据库和互联网的数字化数据采集系统，无法对调查数据输入、资料输出进行科学归档与管理。本研究引进数据库技术和互联网技术，实现数据远程采集并以数据库技术实现数据的高效管理，以解决Word文档用于数据管理的不足。

1 系统设计

1.1系统框架

系统分为管理员和普通用户。用户均具有如下功能：修改密码、数据汇总、踏查地调查结果录入和管理、标准地调查结果录入和管理、诱虫灯(引诱剂)调查结果录入和管理、苗圃(花圃)有害生物调查结果录入和管理以及种实、果品、花卉、木材及其制品有害生物调查结果录入和管理。但管理员可添加用户，普通用户无此功能。在此基础上，对普通用户进一步按省、设区市、县(市、区)林业系统的用户分别设置，这类用户主要具有查阅不同区域范围内汇总信息的功能。

踏查地调查结果录入和管理模块的主要功能：录入和管理踏查地调查记录，包含查看所有调查记录、增加一条调查记录、查询3个子模块。

查看所有调查记录的主要功能主要是显示踏查表所有信息；增加一条调查记录，则是输入踏查地的所有信息；查询功能是指可以根据乡镇名称和时间来查询踏查表的所有信息。

图1 系统E-R图

标准地调查结果录入和管理模块、诱虫灯(引诱剂)调查结果录入和管理模块、苗圃(花圃)有害生物调查结果录入和管理模块以及种实、果品、花卉、木材及其制品有害生物调查结果录入和管理模块则是分别显示、增加和查询标准地调查表、诱虫灯(引诱剂)调查表、苗圃(花圃)有害生物调查以及种实、果品、花卉、木材及其制品有害生物调查结果的相关信息。上述所有模块均具有生成Word文档的功能。

用户模块的主要功能是管理用户，包括增加用户、查看用户和修改密码3个模块。

1.2数据库设计

根据上述模块的功能分析得出本系统主要存在城市代码、踏查地调查、踏查地调查细节、标准地调查、标准地调查细节、诱虫灯(引诱剂)调查、诱虫灯(引诱剂)调查细节、苗圃(花圃)有害生物调查、苗圃(花圃)有害生物调查细节、种实、果品、花卉、木材及其制品有害生物调查、种实、果品、花卉、木材及其制品有害生物调查细节以及用户等实体(图1)。

每个实体以及对应的联系转换成具体关系模式，其关系模式名称及其属性见表1。

表1 系统关系模式

2 系统功能

2.1系统导航功能

通过不同用户名登录系统后，出现图2所示内容。不同类型的用户具有不同的操作权限。管理员用户具有添加用户等功能，一般用户不具有该功能。

图2 用户管理功能

导航菜单栏与用户管理功能在同一人机界面，见图3。单击不同的菜单栏进入不同的功能管理模块。例如，单击踏查地调查进入踏查地调查相关的管理模块(图4)，单击标准地调查进入标准地调查模块。

图3 导航菜单栏

图4 导航栏踏查地调查记录点击效果图

2.2踏查地调查记录管理模块

单击图4中查看所有记录按钮显示图5所示结果，即显示出数据库存储的所有踏查地调查记录，这些记录按调查时间由近到远排序，如一页容纳不下则可以翻页。同时，可以通过单击修改链接对数据进行修改，也可以通过单击删除按钮删除踏查地记录。

单击图5的导出按钮则在服务端生成踏查地调查记录的Word文档。

图5 踏查地调查记录管理

单击增加一条记录按钮显示图6所示界面，按界面内表格所列内容输入相关数据。其中省、市、县可直接输入或者选择后按确认按钮生成县代码。

图6 踏查地调查数据输入

进一步输入踏查地调查详细信息，则单击图6中的增加一行按钮，可以输入经纬度、林分组成、有害生物等诸多信息。如某些踏查记录需进一步设置标准地，则选中是否设置标准地复选框。填写完单击提交按钮，将输入数据提交到后台，并保存到数据库中。

单击查询按钮显示图7所示人机交互界面。在该界面中，有3个查询条件供选择，其中乡镇名称必须填写，起始时间和结束时间可选填，对起始时间和结束时间系统自动验证，以保证不冲突。设置完查询条件后点击查询按钮会显示出符合条件的调查记录。

图7 踏查地调查记录查询

2.3其它调查记录管理模块

标准地调查结果录入和管理模块、诱虫灯(引诱剂)调查结果录入和管理模块、苗圃(花圃)有害生物调查结果录入和管理模块以及种实、果品、花卉、木材及其制品有害生物调查结果录入和管理模块可由图4所示的导航菜单栏进入相应模块，然后依据弹出的各模块人机交互界面进行相关操作。

2.4与林业有害生物防治信息管理系统的对接

在踏查地调查记录管理模块中，当踏查地调查记录中有害生物及寄主植物确定时，利用林业有害生物防治信息管理系统导出树种和虫害数据的Excel表格，在系统中应用SQL语言读取Excel中的数据并在网页上以下拉框形式加以选择即可。

当填写林业有害生物防治信息管理系统中普查管理模块中的信息时，需用到系统中管理的数据。通过本系统和林业有害生物防治信息管理系统在数据库层次建立联系。如图8所示，在普查管理中，其虫害发生范围在数据库层次将本系统的标准地查询结果导入即可发生。其它如树种等均可采取此种处理方式。如未受到本研发的系统支持，要填入上述信息，则只能通过人工方式一张一张翻阅纸质调查表格并汇总才能得到虫害发生范围等信息，费时费力。同时，当对上报到林业有害生物防治信息管理系统中的相关数据存在疑问时，由本系统可以迅速查找相关的标准地调查记录，从而可以现场调查确认。

图8 林业有害生物防治管理系统

3 实现技术

本系统以Eclipse为开发工具和编译环境、Tomcat为服务器环境、MySQL为数据库环境，采用了Struts+Spring+Hibernate框架，其中Struts 2实现了基于java EE Web程序的MVC设计模式的应用框架[5-6]；Spring则通过分层架构解决企业应用程序开发复杂性问题，为 J2EE 应用程序开发提供集成的框架[7-8]；Hibernate提供对象-关系持久化和查询服务，可以使程序员依据面向对象的原理开发持久化类，实现对象之间的关联、继承、多态、组合、集合等[9-10]。同时也采用了Bootstrap和FreeMarker技术。Bootstrap是基于 HTML、CSS、JAVASCRIPT 的CSS/HTML框架，提供了优雅的HTML和CSS规范，简洁灵活，使得 Web 开发更加快捷[11]。FreeMarker是模板引擎组件，可以嵌入到开发产品中，可依据模板和更新数据生成输出文本(HTML网页、电子邮件、配置文件、源代码等)[12]。

系统采用B/S架构，在应用部署时，需在服务器上安装JDK、Tomcat、MySQL数据库，然后分别进行JDK环境变量配置、Tomcat配置、数据库配置等。在数据和数据库安全保障方面，应用了防止SQL注入技术，并采取MD5算法对数据进行加密等措施。

4 小结

数据管理技术和互联网技术在森林经理学科得到广泛应用，但在森林保护学科的应用较缺乏。本研究针对上述问题，采用Struts+Spring+Hibernate框架，以Eclipse为开发平台，以Tomcat为服务器，以MySQL为后台数据库，开发了福建省林业有害生物调查数据管理系统，实现了踏查地调查录入和管理、标准地调查录入和管理、诱虫灯(引诱剂)调查录入和管理、苗圃(花圃)有害生物调查录入和管理以及种实、果品、花卉、木材及其制品有害生物调查录入和管理等功能。与林业有害生物普查技术方案通过纸质Word表格记录和管理有害生物普查数据相比，通过本系统可以实现用智能手机或电脑远程输入数据并上传到服务器，然后利用数据库技术远程管理普查数据。同时，我们的系统重点关注林业有害生物野外普查数据的管理如踏查地均含有地理坐标信息，而林业有害生物防治信息管理系统不具备此类信息，当上报数据如有问题时，无法返回现场重新考核。因此，本系统可以有效对接林业有害生物防治信息管理系统，可以为有害生物普查数据收集和管理提供有效帮助，也扩大了数据管理技术和互联网技术的应用领域。

[1]丁胜.广东省生态公益林管理信息系统的研制与开发[J].林业调查规划，2012，37(1)：34-36.

[2]刘古月，唐代生.UML建模方法在工业原料林管理信息系统开发中的应用[J].四川林勘设计，2009(2)：69-72.

[3]李丹，梁志强.黑龙江省造林动态信息统计系统的研究与实现[J].东北林业大学学报，2012，40(8)：150-152.

[4]孟先进.广东省林业工程造林成效评价系统的研究与实现[J].林业调查规划，2014，39(4)：120-124.

[5]马向林，赵林强.Struts2开发从基础到应用[M].北京：清华大学出版社，2014.

[6]王建国.Struts2框架应用开发教程[M].北京：清华大学出版社，2012.

[7]Mert C，Kenan S.spring入门经典[M].王净，范园芳，田洪，译.北京：清华大学出版社，2015.

[8]Craig W.spring实战[M].耿渊，张卫滨，译.北京：人民邮电出版社，2013.

[9]Christian B，Gavin K.hibernate实战[M].杨春花，彭永康，俞黎敏，译.北京：人民邮电出版社，2008.

[10]Dave M，Jeff L.hibernate基础教程[M].陈建瓯，译.北京：人民邮电出版社，2008.

[11]David C，Ian W.Bootstrap实战[M].李松峰，译.北京：人民邮电出版社，2015.

[12]Freemarker.org.Freemarker Programmer′s Guide[M/OL].[2017-04-08].http：//freemarker.org/docs/pgui.html.

DesignandImplementationofForestPestsSurveyDataManagementSystem

HUANGShiguo，ZHANGFeiping，LIANGGuanghong，LUBin

(FujianAgricultureandForestryUniversity，Fuzhou350002，Fujian，China)

This paper intends to address the problem of forest pests survey data collection and management in Fujian Province.Therefore，data collection and management based on B/S framework is implemented by using internet techniques and database management techniques followed the proposal of forest pests survey in the province.The system is developed in the Struts+Spring+Hibernate framework，with Eclipse developing platform，Tomcat server，MySQL database.It realized functions of field investigation records date entry and management，standards investigation records date entry and management，trap lamp investigation records date entry and management，nursery investigation records date entry and management，kind of seed，fruit，flowers，wood and its products date entry and management and so on.Users can collect and manage data from field investigation remotely and easily.

pests；information management system；internet；B/S framework

10.13428/j.cnki.fjlk.2017.03.024

2017-02-21；

： 2017-05-21

国家林业公益性行业科研专项(201304401)

黄世国(1973—)，男，福建闽清人，福建农林大学教授，博士，从事农业及林业计算机应用。E-mail：fjhsg25@126.com。

张飞萍，福建农林大学教授。E-mail：fpzhang1@163.com。

S763

： A

： 1002-7351(2017)03-0118-06