辽宁省森林资源年度更新系统设计与实现

孙艳蓉

(辽宁省林业调查规划监测院,辽宁 沈阳 110122)

森林资源年度更新是一个目标多样、不确定因素众多、需要人为决策多的复杂工程，目前多数更新手段仍是人工参与度高，对于计算机的应用仅限于ArcGIS手工操作及在制作相关报表时利用Excel等软件进行计算，工作量大、耗时长，又难以保证统计实时准确，同时人思维的局限性和技术手段落后可能会影响更新结果的准确性和科学性。

本研究的目的主要是将计算机技术、SQL Server数据库技术和ArcGIS技术与森林资源数据年度更新相结合，建立森林资源年度更新及管理平台，为辽宁省省级及各县(市、区)、国有林场等森林经营单位提供数据更新功能和统一的数据管理端。通过森林资源年度更新系统，实现数据更新过程中最大程度的自动化、智能化，大幅提高更新工作的效率和准确性，同时实现了更新工作的规范化、科学化，有利于全省在今后的森林资源年度更新及国家公益林管理等工作中实时满足新技术、新规范等变化需求，同时满足省内各项规划设计、科学研究、林业生产以及政府决策等需求[1]。

1 主要需求分析

1.1 构建标准数据库需求

系统构建森林资源年度更新系统SQL server数据库。数据库结构设计充分兼顾森林资源年度更新、公益林数据管理、青山数据管理、各类统计数据及日常矢量数据分析和处理等工作，构成了一套完整的森林资源信息管理的标准化数据库。

1.2 图形更新需求

实时计算图幅位置关系，实现影像的一键检索和加载，通过近两年度最新遥感影像的双屏对比显示，为小班面、林带、铁路3种数据形式的图形数据的切割合并提供更新依据，并对图形编辑进行严格约束控制，确保图形更新的严谨准确[2]。

1.3 统一标准需求

对森林资源年度更新技术方案及标准进行统一定义：完整性定义、逻辑关系定义、龄组龄级定义、自动取值定义，确保林业数据完整性和准确性。

1.4 林分智能化自然增长需求

系统根据林木和林分自然生长规律，预设了森林生长率和森林生长率模型两种自然更新方案，根据林地实际的生态分区及基本情况，选择适宜的增长方式，实现了林分的智能化自然增长。

1.5 数据转换与生成报表需求

实现年度更新结果与多种数据结构的转换，通过自定义转换规则，可实现与征占用林地、造林核查、采伐设计、森林经营方案辅助设计、青山保护规划管理、生态公益林、森林防火等业务系统的无缝对接。批量自定义并一键生成各类森林资源报表、林地更新报表、国家级公益林报表，满足省级至村级数据管理和规划设计需求[3]。

2 系统的设计原则

2.1 先进性原则

本系统综合集成3s技术，实现年度更新智能化和自动化。不仅能满足档案管理和更新工作的需求，更能为基层的林业生成实际提供信息支撑。

2.2 实用性原则

能够满足国家林业和草原草局要求实现数据库和报表的提交要求，结合辽宁省实际情况，设计各市、县、林场等各类林业工作人员易懂易学、功能齐全、操作方便的友好软件界面。

2.3 可扩展、易维护原则

系统的功能设计以当前执行的国家和辽宁省林地更新方案、森林资源档案管理办法、条例、二类调查技术方案等为依据，随着森林资源的各类规范、标准和管理单位实际情况变化，系统能随时进行修改、更新和扩充，具有可扩展性和可维护性。

3 系统与功能设计

3.1 系统配置

系统配置模块包括选择工作单位、菜单配置、背景设置、刷新功能列表、数据库离线升级功能。选择工作单位功能集成了全省所有县级以上(含县级)单位名称，用户单位可选择本单位名称登陆，避免交叉导致数据库错误。菜单、背景个性化定制，数据库离线升级，保证数据的保密性。

3.2 业务逻辑

业务逻辑模块包括数据字典、数据管理、规则定义等后台数据定义规则，可将省特定字段与国家要求提交字段进行转换并自动进行逻辑检查，并可进行更新，实时满足技术及管理层面新的变化要求。

3.3 林地变更

林地变更模块包括数据管理中心、行政规划调整、图形变更、资源变档表、属性批量调整等功能，可实现使用单位对数据库的提取、边界范围调整、小班属性的单独与批量调整更新，方便实用。

3.4 数据检查

数据检查模块包括属性检查、四旁树调查等，可实现对数据库内168个属性字段的逻辑交叉互查，排除所有逻辑错误，并补充了四旁树的调查更新。

3.5 统计报表

统计报表模块设计了报表定制、森林资源报表、林地变更报表、国家公益林报表等功能，报表齐全并可根据需求对报表进行科学定制与增减，满足国家森林资源管理“一张图”年度更新所有报表需求。森林资源管理“一张图”年度更新报表如图1所示。

图1 森林资源管理“一张图”年度更新报表

3.6 数据工具

模块包括数据压缩、空间数据管理、小班序列表导出、用户管理、数据转换管理等功能。可以满足对全省各单位数据库的科学管理，实现各级小班序列表的导出与转换，方便上下级单位数据库对接。

3.7 自然增长

自然增长模块包括森林的自然更新、增长模型等。系统引入多种数学模型模拟树木生长趋势，制作树木生长率表和树木生长率模型。根据生态分区、目的树种、林龄不同，用合适的模拟方程进行自然生长计算，提高了自然生长结果的科学性和准确性。森林资源管理“一张图”年度森林的自然更新流程如图2所示。

图2 森林资源管理“一张图”年度森林自然更新流程

4 应用与创新

系统能够满足全省森林资源年度更新、数据管理及林业生产实践应用的需要。能实现科学优质高效管理全省森林资源数据信息的目的，不仅能为造林核查、森林抚育、征占用林地可行性研究等基本生产活动提供基础信息服务，也能为生态公益林、青山保护管理、森林灾害防治、自然资源资产审计、生态红线划定等工作提供服务，基本上成为了全省林业工作及政府生态文明建设宏观决策中不可或缺的技术支撑。

4.1 集林地更新、数据管理和生产实际于一体

系统摒弃了传统核对数据表的方法，将空间信息和属性检查关联一体化进行属性确认，保证了确认的准确性，实现了分年度、分用户、分级别管理森林资源，而且更新数据与当地生产实际相结合，满足省级至村级数据管理的需求，已在全省行业内范围内推广使用。

4.2 标准化、高集成的功能模块

系统设计的九大模块功能操作简单人性化，适用于所有林业基层用户。利用该系统可完成资源数据管理、森林资源年度更新、公益林数据管理、青山数据管理、各类统计数据出数及日常矢量数据分析和处理等工作，是目前我省林业资源管理方面功能最全面、设计最先进、应用范围最广的系统软件。

4.3 扩展性强的数据结构

系统除包含森林资源管理的基本因子外，对未来必将进行的森林经营辅助设计、生态效益评价等加以考虑，预留了相应字段，同时保证数据冗余最小，数据库应用效率最高。

4.4 先进工具集设计

系统充分考虑森林资源管理的业务实际和用户需求，设计了诸多实用工具，构成了一个功能强大的工具集合，如遥感影像一键加载、双屏显示、资源变档表批量更新、三类作业设计图导入与自动配准、小班智能自动编号、一键找回变化前小班等功能。

4.5 数据质量控制网络

系统设计了标准化数据导入接口、属性因子可编辑状态控制、图形分割最小面积控制、图形合并条件控制、空间叠加分析过程中的精准面积平差、域值控制、数据图形和属性检查、自动取值、统计表内及表间关系检查等质量控制模块，形成了从数据进入系统、数据编辑、成果生成全过程的质量控制网络[4]。

4.6 数据交换共享机制

系统普遍应用于县级基层林业单位，通过林业生成实际对数据进行实施更新，将县级提交数据进行省级汇总，然后将省级数据与国家数据对接，实现县、省、国家的三层纵向对接。系统设计了数据转换管理模块，通过自定义转换规则，可实现与征占用林地、造林核查、采伐设计、森林经营方案辅助设计、青山保护规划管理、生态公益林、森林防火等业务系统的无缝对接。

4.7 可自定义的报表设计功能

系统设计了报表定制模块，已实现林地更新、林地保护规划、森林资源现状及动态变化、青山保护管理、国家公益林等多种业务类型报表的自定义，未来还可以根据需求不断增加相应统计功能。

5 结 语

系统开发符合国家“智慧林业”顶层设计要求，同时严格执行辽宁省林业有关“智慧林业”总体设计和相关地方技术规程，是一款功能全面且具有广泛应用前景的林业信息化管理系统。本系统能够满足辽宁省森林资源管理和年度更新等实际工作需求，具有安全保密性强、标准化程度高、设计先进实用、开放可扩充、界面友好、继承性好等特点[5]。不但在目前的森林资源管理工作中广泛应用，也将会在未来较长一段时间内发挥其重要作用。本系统既能满足林地年度更新业务需求，又能全面管理森林资源信息。我省各市、县级用户普遍认为系统设计科学、操作便捷、运行流畅、功能强大、应用广泛。此外，系统集林地更新、数据管理与生产实际于一体，三者之间既能联系起来完成林地更新工作，又能相互独立应对不同的工作需求，可成为林业规划设计工作基础数据管理软件，具有非常好的应用前景。系统设计目前是c/s模式，随着互联网+、云计算、大数据技术等的发展，今后目标是研发b/s与强大后台管理相结合的模式，更好地实现林草资源的智慧管理和相关信息的智能服务，为林草生产实践和宏观决策提供更加科学高效的全方位资源信息支撑。