“两区”划定信息管理平台构建

2020-08-26李子杰孟源思蒋浩永郭国平马友华

安徽科技学院学报 2020年3期

李子杰，孟源思，蒋浩永，郭国平，祖娟，马友华*

(1.安徽农业大学，安徽合肥 230000; 2.明光市土壤肥料工作站，安徽明光 239400;3.天津市津典工程勘测有限公司，天津 300000; 4.合肥市山景信息科技有限公司，安徽合肥 230000)

为了推进农业的改革发展，实现粮食的丰收，对重要农产品的生产尤为注重，生产能力也是不断增加提升[1]。但是，随着工业化的逐步发展，为了实现更加精细化的管理，中央在2017年一号文件《关于深入推进农业供给侧结构性改革[2]，加快培育农业农村发展新动能的若干意见》中提出“在主要功能区规划和优质农产品分布的基础上[3]，科学合理地划定水稻、小麦、玉米的粮食生产功能区和大豆、棉花、油菜、甘蔗、天然橡胶等保护区。”为了将“两区”划定后形成的大量数据信息进行精准管理，对农业资源进行合理利用，促进农业资源与区域经济协调发展[4]。建立针对“两区”的信息管理平台，能够有效解决这些问题。

当前，在“互联网+”的背景下[5]，利用大数据来进行数据库建设，建立相应的信息管理平台已经成了各行各业精细化管理数据的趋势。以云浮市为例，王俊等[6]利用GIS技术建立了地理信息平台，协调主要功能区规划，城市总体规划和土地利用总体规划。方磊[7]为了茶产业农村合作社更好推广市场建立与客户间的联系，推动山区茶产业农村合作社运营管理信息化程度的提升，建立了茶产业农村合作社信息平台。张胜军等[8]总结分析了关于农村信息和农产品的四个平台的建设，针对农产品电子商务综合平台提出了可行措施。王利军等[9]构建的农情遥感信息服务与野外监测云平台，实现农情遥感产品数据动态可视化空间展示、统计分析与野外数据采集，为辅助遥感影像解译和农业部门相关决策制定提供了技术支持。

明光市位于安徽省东北部的边缘，北侧是江淮分水岭[10]，2017年农作物的播种面积为196.3万亩，农业资源丰富，被列为“两区”划定的示范城市，本文以明光市为例，对设计与实现“两区”数据的精细化管理、直观化地展示和合理化应用建立相应的信息管理平台进行研究。

1 设计目标

实现所有“两区”数据存档，卡片建设，图像存储，信息化和精准化管理，建立“两区”划定信息管理平台，作为明光市“两区”划定的核心系统，信息系统平台需要高可靠性，易扩展，易维护的特点，平台注重先进性和实用性的统一。该信息平台采用门户Portal和GIS的结合[11]，其核心通过WebService方式将位于不同位置和GIS平台提供的服务注册到一个统一的访问站点，使用元数据(MetaData)来描述这些数据，方便用户对GIS数据的分类搜索，通过门户数据用户可以搜索查询需要的数据和功能服务。这样，一方面“两区”中大量的空间数据就可以共享和使用，另一方面也增强了数据的保密性。

2 “两区”划定信息管理平台总体设计

“两区”划定信息管理平台作为明光两区划定的核心系统，是以GIS平台为支撑，它基于已经收集的“两区”信息建立了基础地理空间数据库及属性数据库。实现了地图浏览、信息查询、数据编辑、空间分析和地图服务等功能，总体架构如图1。

图1 系统框架

2.1 系统关键技术

2.1.1 JAVA语言信息平台的设计和开发采用了JAVA和XML相结合的技术[12]，这是由于Java的平台无关特性以及XML在数据表示和数据传输方面的优势。Java和XML的结合提供了构建三层应用程序的最佳方式，以确保系统跨平台运行并可在Windows或其他主流操作系统下运行。它具有平台独立性，面向对象技术，动态性和安全性的特点。

2.1.2 J2EE框架使用J2EE框架[13]是考虑系统的跨平台性和未来可移植性，考虑系统可以与其他业务子系统很好地集成，并根据J2EE中间件规范开发平台，采用标准的中间件J2EE平台集成，并支持XML标准的数据交换和数据导出。同时，它还为EJB，Java Servlets API，JSP和XML技术提供全面支持，可以将平台与其他分布式应用程序系统集成。因此，J2EE是一个更理想的集成平台和规范。

2.1.3 WebService技术用于数据互连和互操作性的Web服务是提供可以通过Web调用到外部世界的API[14]的一个或一组应用程序。Web服务的主要目标是基于现有的异构平台构建独立于平台且与语言无关的通用技术层，不同平台上的应用程序间的相互连接和集成依赖于此技术层来完成。图2显示了这些操作提供的组件以及它们之间的交互。

图2 WebService操作与组件的交互

2.1.4 SuperMap SDX+空间引擎技术采用SuperMap SDX+[15]与现有资源融合无缝集成，作为SuperMap的空间引擎技术，SuperMap SDX+提供了一种访问机制(或模式)，用于访问存储在不同引擎中的数据，包括数据库引擎，文件引擎和Web引擎等。

作为SuperMap GIS软件数据模型的重要部分，SuperMap SDX+采用了空间数据存储技术、空间索引技术和数据查询技术，三种技术的综合运用实现了具有“空间-属性数据一体化”、“矢量-栅格数据一体化”和“空间信息-业务信息一体化”的集成式空间数据引擎技术，这对于GIS工程或者桌面应用等都是较为理想的选择。

2.1.5 矢量切片技术矢量切片技术[16]是一种紧凑的二进制格式，用于使用协议缓冲区(Protocol Buffers)技术进行数据传输。在地图渲染时，使用一系列存储的内部数据映射矢量切片。组织成矢量切片(例如道路，水，区域)的图层每个都具有包含几何图形和变量属性(例如名称，类型等)的独立元素。一般来说，矢量数据被分为金字塔形式的描述性文件，如栅格切片，以GeoJson格式或以自定义格式(如pbf)组织，然后根据前端请求不同的矢量切片数据用于Web绘图，显示需求。

文章中针对明光市大户信息查询，采用了土地确权数据，图斑细碎，采用矢量切片技术能友好地解决该问题。

3 “两区”划定信息管理平台系统实现

“两区”划定信息管理平台主要分为三个模块：“两区地图”“统计分析”“数据维护”。系统主界面主要展示了明光市各乡镇分布情况及“两区”划定中“粮食生产功能区”及“重要农产品生产保护区”所占面积。细化展示了每个区域中主要作物水稻、玉米、小麦、大豆、油菜的种植面积。系统主界面如图3所示。

图3 系统主界面

3.1 “两区”地图模块

通过GIS可视化的方式展示明光市粮食生产功能区和重要农产品生产保护区的分布图，用户可以方便地在地图上进行放大、缩小、平移、和查询地块等操作。包括作物分布图、土壤养分与施肥图、数字农场分布图、高标准农田分布图、耕地质量等级分布图、农业社会化服务分布图。

其中作物分布图以明光市行政区划图为底图，可以在宏观上直接看出“两区”的分布范围和面积查询，也可放大后查询到行政区域代码、名称，作物类型，经营主体类型等基本信息以及“两区”地块、片块的代码、名称和“两区”地块面积、划分类型等“两区”信息。其中“两区”中的作物类型一共包括小麦、水稻、小麦玉米复种、小麦大豆复种、水稻小麦复种、水稻油菜籽复种共六种作物类型，可以根据相关图例进行查询。查询方式也分为搜索具体乡镇和漫游放大地图直接点选两种查询方式。作物分布图如图4所示。

图4 作物分布

(1)土壤养分与施肥图是以农业部发布的《耕地质量等级》(GB/T33469-2016)为标准进行的耕地质量评价，将明光市“两区”范围内耕地分为一到五等地，可以查询两区范围内的有关地块所在区域、耕地质量等级、土壤养分、土壤属性、施肥配方等信息。

(2)数字农场分布图是以土壤养分与施肥图为底图，叠加明光市数字农场图斑，可查询数字农场所在区域、农场主信息、种植面积，土壤属性、土壤养分及施肥配方等信息。

(3)高标准农田分布图是基于《高标准农田建设通则》(GB/T30600-2014)和《高标准农田建设评价规范》(GB/T33130-2016)对明光市“两区”范围类的耕地划分成高标准农田和非高标准农田。同样可以查询其地块的基本信息和“两区”信息。

(4)耕地质量等级分布图是根据国土部颁布的《农用地质量分等规程》(GB/T28407-2012)标准对农用地进行等级划分，分为一到十等地，通过点击地块可以查询其地块的基本信息和“两区”信息。

(5)农业社会化服务分图主要是点位分布的展示，主要包括“两区”标志牌、益农信息社、农业物联网、育秧工厂、农资经营点共五种点位的分布图。点位是以高德地图为底图的2D平面图和三维卫星影像图，可通过点击点位查询点位的基本信息，照片及VR实景。

3.2 统计分析模块

“两区”划定信息管理平台的统计分析可按照市、乡镇、村三级统计，以表格、折线图、直方图和饼状图的形式展示统计分析的“两区”数据，可统计其面积总数，所占比例，了解地块的相关情况。统计分析内容包括“两区”作物面积统计、“两区”地块数量统计、“两区”地块面积统计、“两区”经营主体面积统计、“两区”面积分布统计、“两区”片块数量统计、“两区”不同地类面积统计，基本农田面积统计。可以根据用户的需求选择合适的显示方式并实现导出功能，方便用户直接使用。其中如“两区”作物面积统计，可通过搜索框选择明光全市、各乡镇、各行政村三级统计。也可选择性显示小麦、水稻、小麦大豆复种等作物类型，统计不同作物类型的面积分布情况。有表格、叠置柱状图、分类柱状图、折线图等不同显示效果，也可导出图片格式，方便用户使用。“两区”作物面积统计如图5所示。