河南省草地资源信息管理系统的设计与实现

卢清国 丁林可 王荣 王喜 赵慧芬

（1.河南省地图院，河南 郑州 450003；2.河南省天地图测绘地理信息有限公司，河南 郑州 450003）

1 引言

草地作为畜牧产业的物质基础、野生动植物的栖息繁殖场所，是我国的重要战略资源，在我国社会、经济、文化、生态保护方面发挥着重要作用[1]。为了促进草地生态信息科学的发展，加快草地资源的数字化进程，河南省开展了草地资源清查工作，综合应用地面调查和空间信息技术，全面查清河南省草地资源的面积、区位、草地类型、草场等级、生态状况、利用现状等，基于ASP.NET 技术和ArcGIS Server 技术构建B/S 多层结构WebGIS 系统的思想，设计了集移动端外业采集、地图浏览、地理信息查询、统计制表、空间分析、空间数据管理等功能于一体的草地资源信息管理系统，为河南省加强草地生态保护建设，促进草地合理开发利用、提高草地精细化管理水平，全面深化生态文明体制改革提供信息基础和决策支持[2]。

图1 框架设计图

2.2 技术路线

在草地资源清查工作实际需要和地区特点的基础上，遵循软件工程的方法，开发河南省草地资源信息管理系统，系统主要技术路线如图2 所示。

2 系统架构和技术路线

2.1 系统架构

根据数据结构、平台应用领域和技术应用的相关要求，草地资源管理系统整体采用四层B/S（Browser/Server）结构，包括客户层、业务逻辑层、服务器层和数据层[3]，共享平台总体框架如图1 所示。

共享用户通过Network发送不同的信息服务请求，经过服务端的Web 服务层、应用服务层和数据层交互操作并返回请求结果，客户终端最终获取服务内容。层与层之间存在交互，但每一层只能与本层所在区位直接相连的上下两层通信，不能跨层交互，保证了系统层次的相对独立性，也便于功能的扩展和bug 的排查修复。

图2 河南省草地资源信息管理系统技术路线

3 数据组织与空间数据分层

系统所包含的数据种类复杂多样，从数据来源看，有草地资源范围及属性数据、外业调查记录数据、草地资源图集图件成果数据、草地专题地图数据、草地清查指标统计数据、基础地理信息数据以及普通的网页及注册用户数据。其中，指标统计数据和专题地图数据是系统功能实现的基础，是系统所有数据组织的重点。

3.1 指标统计数据的组织

草地资源管理系统的指标统计数据来自草地资源清查内外业工作中的汇总、统计和计算，内业以遥感解译、查阅相关资料和分析数据为主，外业以实地踏勘和入户调查为主。

草地清查指标统计数据包括草地资源状况统计数据、生态状况统计数据、利用现况统计数据三类。草地资源状况指标数据主要包括各不同类型、权属、产量、质量分级的草地面积，生态状况专题指标数据包括各不同草地植被盖度、草地退化程度的面积，利用现状指标数据包括不同利用方式（如刈割、放牧和未利用）和不同使用情况（如承包和未承包的面积等）。指标统计数据与省、市、县三级行政区域通过行政区划代码关联，保证数据的兼容性。各类指标数据之间通过设定固定的ID 进行串联，保证各类统计功能的实现和成果的展示。

3.2 专题地图数据的组织与分层

空间数据是草地资源管理系统的数据主体，针对不同的用户需求，包括基础地理数据和专题地图。基础地理信息数据包括河南省县级行政区划和河南省DOM 影像 ，专题地图包括草地类型图、利用状况专题图、质量分级图、植被盖度图、草地退化图、红线图、保护区专题图、功能区专题图和承包专题图等。图层组织顺序如图3 所示。

图3 草地专题地图数据组织与分层

4 数据库建设

一个稳定、高性能的数据库是构建草地资源管理系统的基础和工作重心。按照数据分类，河南省草地资源信息管理系统数据库包括基础地理信息数据库、草地资源空间数据库、指标统计数据库、专题地图数据库、外业调查记录数据库、信息管理数据库6 个子库，具体内容如表1 所示。

数据子库名字 数据形式 内容描述 数据来源基础地理信息数据库 矢量数据 河南省的行政分区 河南省省、市、县级行政区域草地资源空间数据库 矢量数据 草地图斑的空间范围及属性信息经过外业调绘、内业编图的草地图斑空间数据及其属性数据指标统计数据库 文本数据草地的资源状况、生态状况和利用状况三个类别的区域面积及相关的指标统计数据草地清查工作的内外业汇总、计算和统计草地清查工作整理提供的专题图件和地图成果外业调查记录数据库专题地图数据库 矢栅混合数据河南省、各县（市、区）系列草地资源图件、图集和专题地图数据文本数据和多媒体数据样地、样方调查数据和实地草地景观照片河南省草地资源清查外业调查成果信息管理数据库多媒体和文本数据构建网站的Logo 图标、美工图片、用户、注册信息、用户权限以及运行信息等网络资源及开发者编制、用户注册及系统运行等

基础地理信息数据库、草地资源空间数据库、指标统计数据库、专题地图数据库、外业调查记录数据库、信息管理数据库6 个子库分别按照下述原则和方式组织建库。

（1）外业调查记录、指标统计数据及信息管理数据等文本属性数据，直接以二维关系表的形式采用SQLServer2008 数据库进行存储和维护。

（2）基础地理信息、草地资源信息以及专题地图等空间数据，采用空间数据引擎ArcSDE 将属性数据与空间位置数据整合与集成，间接以二维关系表的形式利用SQLServer2008 数据库进行存储和维护[4]。

5 系统功能

基于.NET 技术和ArcGIS Server 技术构建B/S 多层结构WebGIS 系统的思想，设计了具备图件展示、专题地图应用、草地资源信息查询、指标统计数据展示、外业调查记录管理、系统管理和维护功能的河南省草地资源信息管理系统，系统功能结构如图4 所示。

5.1 图件展示

图件展示模块的展示内容为草地资源清查工作图集、图件的扫描成果以及相关的文字说明资料，展示方式分为图件的管理、浏览等。

采用专题栏目结构，按照专题—栏目—图件进行组织。内容由图件图片和文字资料组成，图件图片支持独立查看、下载、放大。每个专题和栏目结合图件制作的背景、意义和目的做详细文字说明。

图4 河南省草地资源信息管理系统功能结构

5.2 专题地图应用

专题地图应用在地图界面完成，应用数据为河南省草地资源系列专题地图，应用方式为草地资源专题地图的管理、浏览、分析和输出等功能。

利用树形结构，按照行政区—专题图类别—专题图进行组织。不同类型的图件可以切换显示并叠加到行政区划矢量等地图上，以系统提供的漫游、放大、缩小、全图、比例尺、透明、定位等工具进行浏览。模块提供了叠置分析和量测分析两种方式，来分析不同草地类型的质量等级。

5.3 草地资源信息查询

草地资源数据查询在地图界面呈现，查询的数据对象是草地斑块数据，查询内容是其空间范围及属性，查询方式主要是属性查询和空间查询。

（1）属性查询 ：可以根据草地类型、采集人、行政区划等多个条件进行查询，查询结果将汇总并在页面上形成列表，其空间分布范围在地图上标注。用户点击查询结果列表，系统会定位到该草地所在位置，并以悬浮窗口展示该块草地的详细属性信息。

（2）空间查询：系统提供圆、线、多边形、矩形等4 种查询方式，点选任意一种方式，在地图显示区内绘制出查询范围后，对话框内就会显示出查询到的图层要素的基本信息。点击查询结果列表，系统会定位到该要素所在位置，并以悬浮窗口展示该要素的属性信息。

草地资源信息查询模块利用电子地图呈现河南省草地资源的空间分布特征，利用统计图表呈现河南省草地资源属性统计特征，通过二者的有机结合、相互补充，用户可快速掌握河南省草地资源的总体情况。 草地资源信息查询功能模块界面如图5 所示。

图5 草地资源信息查询功能模块界面

5.4 指标数据统计

指标数据统计对象为草地清查指标数据，展示内容包括草地资源状况、生态状况、利用现况等统计数据类[5]。

展示方式以柱状图和饼状图为主。柱状图展示，以某一指标（例如国有草地面积）为纵坐标，以三级行政区域（例如省、市、县）为横坐标，展示指标在行政区域内的面积分布。饼状图展示，以某一区域草地总面积为整体（例如郑州市草地总面积），以某一类不同指标的面积为局部（例如国有草地、集体草地），展示不同指标在某一区域的面积占比，草地资源信息

图6 草地资源信息指标统计功能模块界面

7指标统计功能模块界面如图6 所示。

5.5 外业调查记录管理

外业调查记录管理数据对象为河南省草地资源清查外业调查数据表（包括河南省草地清查天然草地样地调查表、河南省草地清查中小草本及小半灌木样方调查表、河南省草地清查灌木及高大草本样方调查表、河南省草地清查非草地地类样地调查表）及外业调查时选取的样地、样方的空间范围。管理功能主要为样地、样方数据的查询、展示、输出和空间定位。

5.6 系统管理功能模块

系统管理模块主要包括用户注册处理、用户信息管理、登录处理、权限管理以及整个系统的数据更新和维护。

（1）用户信息管理主要对注册信息进行编辑更新、增加或删除。

（2）权限管理主要针对数据的保密与公开进行权限分配，以及负责不同用户使用功能的分配。

（3）数据更新与维护对整个系统的各类数据（包括用户数据、外业调查记录数据、指标统计数据、专题地图数据、草地图斑的空间范围及属性信息）进行管理和及时更新。

6 结论

河南省草地资源信息管理系统为河南省草地资源保护、牧草种植和畜牧业发展提供多层次、全方位的分析与研究手段，并对分析的成果进行展示，为河南省饲草饲料站进行重大项目的论证和重要问题的决策分析提供有效的技术支撑，同时也为自然资源清查成果共享和应用提供了一种有效的技术手段，具有很好的社会和经济效益。