基于北斗单基站CORS服务的梨园精准化管理系统的设计与实现

沈 琼，吴云志，张晓明

安徽农业大学信息与计算机学院，合肥，230031

1 问题的提出

随着信息技术的发展，人工智能和物联网技术正在进入果园古树名木的监控管理领域[1-3]，林果业管理正逐步实现信息化和智能化。

砀山酥梨种质资源省级自然保护区不仅是安徽省重要的自然保护区，更是珍贵经济树种的自然保护区[4-6]。保护区面积达8 892公顷，拥有逾百龄梨树资源4万多棵，且离散分布，保护难度较大。对于大面积的保护区而言，着眼于解决当前逾百龄梨树实时动态监测以及保护工作所面临的各类难题，有效整合和关联地理空间信息，实现保护区主要种质资源管理业务流程的信息化、保护区“家底”数据的可视化，便于多种形式的查询、统计和分析，找出潜藏的问题，对于提高保护区工作的科学化、精细化和现代化管理水平十分必要。

基于北斗单基站CORS服务的梨园精准化管理系统是各种现代化信息技术在砀山县梨园管理系统的集成应用[5]，它面向砀山县酥梨种质资源自然保护区，可促进梨园精准化管理系统项目的开展，提高梨园信息化管理水平，增强梨园管理辅助决策能力，实现保护珍贵古老梨木和提高梨园农业资源利用率的目标。

2 系统设计

利用单基站CORS服务系统精度高、范围广的特点，精确获取实时位置坐标，然后基于Web端服务，与服务器进行数据通信和操作交互，开发出基于单基站CORS服务系统的梨园精准化管理系统(见图1)，实现梨园精准化管理。系统以“农户+树龄+品种”为基本单元，每个单元之间都有唯一编码(id)来实现系统的操作关联,并对操作进行实时记录和管理[7]。采用Google Map和北斗单基站CORS服务技术将梨木的地理位置坐标插入地图内[8]，每颗梨木都拥有属于自己的信息库，包括梨木相关图片、地理位置坐标、树龄、树种、保护单位信息等。

图1 基于北斗单基站CORS服务的梨园精准化管理系统技术路线图

为了方便数据和系统更新及相关参数的修改，系统采用B/S架构，包含数据访问层、应用逻辑层和表现层，并建立了基础地理数据库和业务数据库[9]。数据访问层主要是负责梨园数据的存储、管理和维护。根据砀山县地理面貌和砀山县梨园分布状况，以“农户+树龄+品种”作为划分基本管理单元的依据，收集梨树生长过程的信息，从而方便梨园管理[10]。应用逻辑层的功能是负责解析梨园地理信息数据，对数据进行处理，实现数据显示。表现层的实现基于应用逻辑层，为监管人员、农户、游客等提供管理、查询和浏览等功能。

3 系统组成与功能

基于北斗单基站CORS服务的梨园精准化管理系统根据用户角色(政府监管人员、农户和游客)提供相应的管理、查询和浏览服务。根据梨园保护区管理工作需求，系统分为公共服务、梨园地理信息、梨园环境监测和后台管理四大模块。该系统门户网站模块组成如图2所示。

图2 基于北斗单基站CORS服务的梨园精准化管理系统门户网站模块组成图

(1)公共服务模块。公共服务模块主要介绍砀山县的地理风情面貌、梨园保护区的详情资料、保护区管理机构的组成架构，以及砀山县酥梨自然保护区的梨园精准化管理的全景、实景视频资料。

(2)梨园地理信息模块。该模块主要用来获得所需要的地理数据，并将各种地理要素数据进行整理和预处理[11]，然后进行数据入库和有效的空间数据管理。梨园地理信息系统主要采用Ajax技术[12]，可有效减少用户因为浏览器卡顿而中断操作的可能性[13]。

(3)梨园环境监测模块。该模块主要储存和展示保护区环境检测结果，其中所检测的内容由水指标、土壤因子、大气因子和病虫害因子构成[10，14,15]，辅助农户来管理、保护果木，降低果木受损的概率。

(4)后台管理模块。该模块为用户管理、更新和维护数据资料提供服务。同时，后台管理的账号是根据不同角色分配并注册获得。Web系统中监管人员和农户可通过门户网站不同后台管理入口进入。

4 系统实现

目前，基于北斗单基站CORS服务的梨园精准化管理系统已完全交付砀山县环保部门工作人员，并在砀山县酥梨种质资源自然保护区投入使用。

公共服务模块主要为自然保护区提供线上服务，实现了梨园管理的数字化建设，为管理人员、农户和游客提供监管、管理和查询服务，如图3所示。

图3 公共模块图

梨园地理信息模块主界面直接定位到砀山县，是采用卫星影像图展示，也可以通过对定位位置进行放大、缩小、全图、移动等操作来协助用户更好地了解地理位置，如图4所示。

图4 梨园地理信息模块主界面

数据库中存储砀山所有园区的梨树资源的位置信息坐标，并实现梨树王景区内所有逾百龄梨树中各年龄段分布专题图，可以通过专题图的展示，直观了解到不同树龄梨树的分布情况与比例，梨树树龄与图标成正比，图标会随着树龄的增长而增大，如图5所示。

图5 梨树资源分布图

以柱状图的形式展示梨树王景区、乾隆御植园景区、黄河故道省级现代农业示范核心区梨树当前产量、最高产量和树龄，如图6所示。

图6 景区资源统计图

通过查询功能，可以搜索梨树的基本信息，如输入梨树编号，能够查询出该梨树的所属区域、经纬度、品种、逾百年梨树产量与树龄关系图等，如图7所示。

图7 信息查询显示图

梨园环境监测模块包括：环境监测点布设表、检测规范表。系统主要储存和展示保护区环境检测结果。检测的环境因子有环境空气、地表水、地下水以及土壤，检测项目有PM10、SO2、NO2、pH、BOD5、CODCr、氨氮、溶解氧、总氮、总磷、高锰酸盐指数、氟化物、硝酸盐、硫酸盐氯化物、亚硝酸盐、锌、镍、铅、铜、镉等，如图8所示。

图8 检测结果显示图

后台管理模块是后台管理系统的登录入口，用户可由此进入，对系统信息进行一系列的管理、增添、修改、维护等操作，主要用于维护、更新和管理数据资料。图9为后台管理系统功能展示图。

图9 后台管理模块功能展示图

数字化管理平台的使用给监管人员、农户和游客带来快捷、便利的服务体验，有效提升了砀山梨树资源的监督、管理和宣传工作。

5 结 语

目前，梨园精准化管理系统已经在砀山县投入使用，提升了梨园信息化管理水平和管理辅助决策能力，提高了梨园资源利用率，并取得了用户的一致认可。在使用的过程中，该系统仍存在需要进一步完善的地方，如：进一步提高梨树地理位置坐标定位的准确度，减少推荐后用户距离目标的误差。后期将针对地理位置实时获取精度的问题，在CROS服务技术方面开展更加深入的研究工作来继续完善系统，提升系统应用效果。