全国林业信息化技术指南.doc

全国林业信息化建设技术指南（20082020年）全国林业信息化建设内容广，涉及部门多，协调难度大，是一项十分复杂的系统工程。为从技术层面详细阐明全国林业信息化建设的总体框架、核心内容、关键技术等，确保全国林业信息化建设标准统一、网络互联互通、信息资源共享和效益最大化，特制定本指南。一、总论（一） 总体框架基本构成依据全国林业信息化建设纲要确定的“四横两纵”的总体框架，结合林业实际需要，提出全国林业信息化建设总体框架基本构成和实现方法（见图1）。内外网均按“四横两纵”的总体框架建设。内网基于内网基础设施搭建。外网基于电子政务外网基础设施搭建，同时根据建设需要也可利用互联网基础设施搭建。国家林业局和各省级林业主管部门负责统一建设本级“一站式”门户。应用系统是实现各种服务的关键，分为应用服务和业务应用两个部分。应用服务系统包括资源共享、政务协同、辅助决策和公共服务等服务模式；业务应用系统包括业务类、综合类和公用类应用系统。图1全国林业信息化建设总体框架基本构成应用支撑是实现应用系统各种服务功能的技术关键，为应用系统之间无缝集成提供信息交换服务和业务协同支持。数据库是实现各种服务的数据依据和来源。林业数据库包括专业基础数据库、专题数据库、综合数据库和信息产品库等。基础设施是实现资源共享、政务协同、辅助决策和公共服务的物理平台。标准规范体系、安全与综合管理体系是顺利实现各类服务的保障。两者贯穿于应用系统、数据库和基础设施建设的各个层面。标准规范体系主要是为信息资源共享和服务、政务协同等工作提供技术准则；安全与综合管理体系主要是通过授权管理、数据保密等功能提供安全服务，以及通过信息化组织机构、人才队伍、运行机制建设等提供组织保障。总体框架运用面向服务的体系架构思想，选择主流、开放的架构体系，采用J2EE或DOT NET技术架构，来实现林业信息系统的横向和纵向集成，保障系统良好的开放性和扩展性。（二） 核心技术采用国际先进、成熟、符合主流发展方向的信息技术作为核心技术。同时，根据林业需求开展相关技术的研究和开发。核心技术主要包括以下几个方面。1地理空间信息技术。以“3S”技术为代表的地理空间信息技术，是实现空间数据采集、量测、分析、管理、存储、显示、传播和应用的综合技术，也是林业信息化建设中最基础、最核心的支撑技术。该技术主要是利用GPS高精度定位、遥感信息提取、GIS空间显示、管理和分析，以及时态管理等技术，实现林业资源外业数据采集、林业资源的空间属性一体化管理和更新、林业资源历史数据分析和管理、林业地图三维可视化和无缝多级分辨率浏览等功能。2海量数据管理技术。主要是通过计算机设备集群优化，提高业务逻辑处理效率，以及采用数据挖掘、分布式计算和处理、网格等技术方法，实现林业资源海量数据优化组织和管理。3可视化技术。主要是利用计算机图形学和图像处理技术，将林业资源数据计算或模拟结果形成直观、形象的图形或图像。可视化技术包括平面和三维可视化、虚拟现实、视频等技术。作为林业可持续管理的一种智能化技术，可视化技术必须与森林生长模型以及其他林业预测模型相结合，才能实现森林管理方案的可视化比较和评估、史前森林景观重建和未来森林景观的预测、林业有害生物和森林火灾等灾害影响分析等功能。4信息交换技术。主要是利用元数据技术、XML、Web Services、SOA等具体技术实现数据发现、数据转换、数据管理和数据使用等功能，从而实现跨部门、跨地域、多源异构的信息资源共享和服务，实现多个业务应用系统之间的无缝集成。5模型模拟技术。主要是在森林动态变化分析和林木生长分析工作中，利用计算机技术和数学模型相结合，实现时间和空间尺度的模拟，为林业管理决策提供科学依据。目前模型模拟技术已广泛应用于林分生长量和收获量预估、林火预测等林业管理领域。6安全访问控制技术。主要包括建立防火墙和身份认证、权限控制等技术，各种安全技术相互配合，以保证网络资源不被非法访问和使用。二、内外网（一） 外网1概述。外网是以与互联网逻辑隔离的电子政务外网网络为基础，包含“四横两纵”框架的一个完整体系。外网以公共信息服务为核心，通过统一的对外发布窗口，提供信息公开、内容管理、内容发布、网上办事等服务。在林业信息化基础平台技术体系架构下建设外网门户，有利于提高外网门户公共服务和信息资源共享能力，有利于外网门户的整合。2建设内容。外网门户网站整合。采用统一门户框架技术体系，利用多级跨域站群管理技术，以内容管理系统为基础，综合运用RSS内容聚合、信息共享和呈送、信息抓取和WEB2.0等技术，对各级林业部门网站进行整合，建立统一标准、统一规范的林业门户网站群，实现资源整合，降低运维成本，提升林业门户网站整体水平。遵照国家标准，统筹管理域名，使对外的访问域名简单形象，容易记忆。要以应用集成和流程整合为设计基础，使用户能够快速达到所需服务的入口。合理设置外网网站栏目，加强林业综合信息类、业务信息类、在线服务类、互动交流类等各项公众服务。建立网上政务大厅，实现“一站式”服务。提供信息发布、申请表格下载、在线受理和反馈、业务咨询和投诉、网上调查等功能。要通过文字、图片、音频、视频等各种技术满足公众需要，实现多媒体服务。实现多种终端接入。建设外网门户框架和网站群要确保具有高性能、高稳定和高可扩展性，要易于集成和维护。（二） 内网1概述。内网是以与互联网物理隔离的内网网络为基础，包含“四横两纵”框架的一个完整体系。内网门户建设要以安全和保密为重点，实现内部办公、业务系统的信息资源共享、政务协同和辅助决策等功能。2建设内容。推进网上办公。以“一站式”门户网站为窗口，满足行政管理业务需求，全面实现无纸化办公和网上互动。整合分散、独立的业务系统。以数据库为基础，通过信息交换，实现林业部门内部资源共享、协同办公和林业各个业务系统的互联互通、跨部门行政审批，提高政府办事效率。建立内网审批系统。建立内网办事大厅，实行内部并联审批。内网办公跨部门审批技术涉及应用支撑系统，往往是建设难点，各部门、各单位要根据实际需求进行认真分析和设计。实现全程监察和对审批事项的受理情况、各部门工作情况和办事效率的便捷查询。（三） 关键技术1集成门户技术。主要是使用户通过单一的门户，共享应用系统和信息资源，并对其进行统一的管理。其核心是Portal技术。Portal技术可将已有的信息应用系统集成起来，以统一的方式提供给用户，并可做到流程整合。现在林业应用系统中广泛应用的Portal技术，包括信息门户、协作门户、专业门户、知识门户等技术。2网络隔离技术（GAP技术）。GAP技术是指通过专用硬件，使两个或两个以上的网络在不连通的情况下进行数据安全传输和资源安全共享的技术。要特别关注新一代整机隔离技术。整机隔离不仅突破了网络隔离和硬盘隔离的限制，而且实现了内存的物理隔离，从而实现了计算机内部所有存储部件的完全隔离，安全性得到很大提升。3虚拟专用网技术。虚拟专用网技术可在外网及互联网上建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。在地域偏远的林业基层单位，通过虚拟专用网技术可解决国家电子政务外网无法联通的问题，同时可降低成本。移动用户可用虚拟专用网接入因特网，逐步实现安全无线连接和无线传输数据，还可经济有效地建立外网安全通道和需要安全外联到互联网的通道。4办公自动化技术（OA技术）。办公自动化基于Internet/Intranet技术，目的是改变过去复杂、低效的传统办公方式，实现迅速、全方位的办公和信息处理，提高管理和决策能力。工作流和即时通讯是办公自动化技术的核心。要注重办公自动化新技术与林业行业需求相结合，重点是SOA架构、Web2.0技术、门户技术、移动应用技术、图形化工作流技术、多维知识管理技术、多元化自定义技术、组织权限模型技术、跨平台、跨数据库技术、数据整合技术、应用整合技术等。5协同工作技术（CSCW技术）。主要是借助计算机及其网络技术，使不同地域的群体共同协作完成一项任务。它包括群体工作方式研究和支持群体工作的相关技术研究、应用系统的开发等部分。协同工作技术将计算机技术、网络通信技术、多媒体技术以及林业科学相结合，为林业行业提供了一种新的交流方式。6安全审计技术。利用安全审计技术能够规范上网行为，提高工作效率，防止保密资料外泄。通过可视化技术，分析网络信息系统的实际使用状况，帮助管理者发现潜在威胁，降低人为因素和管理缺失造成的损失。也可从技术角度对IT安全事件进行有效监控，快速对网络安全威胁进行跟踪和处理。三、应用系统（一） 概述林业应用系统主要是通过应用开发组件、工作流组件、目录体系和交换体系等建设，利用应用适配器、消息传输、跨域通信代理等服务，实现跨部门协同作业及信息共享。（二） 体系结构应用系统分为应用服务和业务应用系统两个部分。应用服务系统包括办事类、信息类、政务协同和辅助决策等服务系统。业务应用系统是为各类林业业务工作开发的系统，为各类人员提供业务办公、数据处理、信息产品、信息发布和查询等服务。业务应用系统又分为业务类、综合类和公用类应用系统（图2）。业务应用系统根据各项林业业务具体流程，采用相关的数据信息标准，设计林业业务信息处理流程和应用系统所需功能，采用面向过程、组件和面向服务等架构，进行系统开发建设。（三）主要内容业务应用系统建设以林业部门职能和办公业务流程为依据，同时考虑政府职能改革的需要，实现信息技术与林业业务的融合。1业务类应用系统。按照林业业务管理部门的职能进行建设。通过对林业业务流程的梳理，制定、改进和优化业务信息流程。利用应用支撑，采用空间信息管理技术、数据库技术等建立系统。通过交换体系和目录体系，对公共基础数据和林业专业基础数据进行访问，实现子系统间的衔接，并与基础设施共同实现应用系统的各项功能。优先建设林业资源监管系统、营造林管理系统、林业灾害监控和应急系统。 图2应用系统体系结构图林业资源监管系统主要解决“三个系统一个多样性”资源监管问题，即将“3S”技术、网络技术、数据库技术和林业资源管理业务相结合，通过建设多级用户的应用系统，实现对森林资源、荒漠化土地资源、湿地资源和生物多样性资源各个业务环节的信息采集、处理、查询、分析及汇总等功能，保证林业资源数据更新维护。营造林管理系统主要解决“林子造在哪里”、“治沙治在哪里”等问题，是实现营造林管理职能的业务管理系统，包括人工造林、飞播造林、封山（沙）育林以及森林经营管理等。通过建立完整的国家、省、市、县级营造林管理系统和采用空间数据分析技术，对造林规划、造林计划、作业设计、进度管理、森林经营、检查验收和统计上报等各环节实行信息化管理。林业灾害监控和应急系统包括森林防火管理、林业有害生物防治、森林公安、野生动物疫源疫病监测管理和沙尘暴防治等业务应用系统。利用该系统对森林火灾、林业有害生物、野生动物疫源疫病、沙尘暴等灾害进行实时监测、预测预报、应急指挥和灾害评估等。通过收集地面监测站、采集站、气象局等相关监测数据，在对历年灾害类型、灾害发生时间、灾害危害程度、气候因素、植被情况、树种类型、地形特征等因素进行综合分析的基础上，建立灾害预测预报模型，形成防灾减灾预测预报决策支持系统。2综合类应用系统。包括综合办公、视频会议等系统。面向林业部门的工作人员，系统应具备办公、事务办理、即时通知、信息查询等功能。系统采用B/S体系结构建设，强化数据踪迹管理，界面简洁、易于操作。在事务处理的各个环节，应加强系统间互动响应，保证办事效率。优先建立林业综合办公系统。林业综合办公系统是服务于林业行政机关日常办公业务的系统，包括文件办理、会议办理、文档管理、日常办公和值班等业务的办理等。文件办理包括公文收发管理。会议管理包括会议议题、会议计划、会议通知、会议纪要等。文档管理包括版本管理、文档操作、多级权限控制等。日常办公包括日程管理、公告、政策法规、短信息等。值班管理包括政务信息以及值班要情的上报及其他辅助功能。综合办公系统还包括行政审批、信息报送、督查督办、资产管理、桌面办公等功能。3公共类应用系统。包括林业执法、政策法规、科技、人事、教育、计划、财务、党务管理、国际交流等系统。通常要求林业管理部门进行专业定制，并与其他林业应用系统相衔接。（四） 关键技术1地理空间信息技术。林业资源监管、营造林管理、森林灾害监控和应急等系统须充分利用地理信息系统和空间数据分析技术，将林业信息落实到山头地块，保证林业管理的实际效果。2过程架构、组件架构和面向服务的架构技术。应用系统由面向过程、组件和面向服务的架构来构建。面向过程的架构实现与过程处理相关的功能。组件架构实现报表、地图、统计和制表等通用基础公用功能。面向服务的架构是建立在各项林业信息服务之上的应用系统技术架构。按照开放互联网标准和协议，对外发布林业信息服务，各应用系统可发现并使用该服务。三种架构相互补充，各有侧重与优势。3定制技术。采用应用支撑、应用系统中的功能构件，根据技术规程，实现信息查询、统计分析、统计报表以及应用系统的定制，提高林业应用系统的通用性，鼓励使用开放源码的软件产品。4数据快速访问技术。通过数据合理组织、建立数据索引等技术方法建立数据库，采用数据缓存等优化数据处理流程，提高数据访问速度。5浏览器/服务器（B/S）的体系结构。针对以林业信息查询、分析、统计等为主的网络用户，采用B/S结构开发相应的应用系统；针对以数据处理为主的用户，采用C/S结构开发相应的应用系统。（五）主要指标应用系统应满足履行职能、处理业务的要求，业务工作信息化程度要达到80%；信息流程要符合业务流程要求；业务数据要符合国家相关数据标准要求；应用系统处理的信息量及精度应满足业务要求；系统访问权限设置应符合职能职责要求。四、应用支撑（一） 概述应用支撑提供应用所需的资源共享、信息交换、业务访问、业务集成、流程控制、安全控制和系统管理等各种基础性和公用性的支撑服务，同时它也是应用系统开发、部署和运行的技术环境。应用支撑具有开放性和扩展性，并能够适应业务需求的动态变化。应用支撑的作用是解决应用系统之间互通、互操作等问题。其基本建设思想是通过采用一致结构、基于标准服务的支撑技术，实现各应用系统之间的互联、互通、互操作及数据共享与集成。应用支撑构建在基础设施之上，从业务流程中提炼出公用的、基础的业务处理功能，形成统一的服务访问接口，为林业应用系统提供业务流程管理、数表模型、基础组件和常用工具软件支撑。（二） 体系结构应用支撑体系包括：业务流程管理、数表模型、基础组件、常用工具软件、目录体系和交换体系等。应将应用支撑体系作为林业信息化建设的主要内容。（三） 主要内容1业务流程管理。以业务为导向，采用业务协同架构作为信息系统的基本支撑环境和基本开发方法规范，以业务建模工具作为信息系统的基本开发维护工具。致力于用户如何设计、建设、维护信息系统，以实现对管理的所有要素进行分析、设计、实施和运作。通过多层次的应用方式，为系统的低耦合性、灵活性带来益处，实现对表现层、逻辑层、数据存储层的分离，使业务功能和流程、界面调整更灵活。通过模型驱动来构架、简化和集成各类业务系统，从根本上提升软件的开发、发布和维护效率，真正实现林业信息化过程中的用户参与、快速开发、快速应用、灵活调整，大幅度提升系统实施和应用的成功率及投入产出比。业务流程管理包括数据建模、系统表单建模、业务流程建模、组织机构建模、业务权限模型、业务统计模型、业务报表模型、GIS管理模型等。根据业务管理需要，对模型及建模进行构架和组合，形成满足不同业务需要的服务功能。2数表模型。在数据库和知识库技术支持下，研究、构造和存储林业基础数据和模型、数据管理模型和应用模型；建立以多元分析技术和数据库技术为基础的模型遴选和构造方法；实现模型的输入、存储、维护、调用等功能，为林业业务应用系统提供数表和模型支持。林业数表模型包括测树模型、生长收获模型、森林资源时空评价模型、森林效益评价模型、灾害预警模型等。3基础组件。基础组件是构建运行平台和系统建设的基础，每个组件具有相应的功能，完成特定的任务。在系统开发或运行时可以通过组件（中间件）的组合调用，完成更加复杂的任务。组件的共享调用，可大大提高系统建设效率，减少系统建设费用。基础组件可分为服务组件、应用组件和展示组件3类。服务组件。包括组织机构建模组件、用户管理组件、业务角色定义组件、资源配置组件等。组织机构建模组件包括机构设置、部门设置、岗位设置和职员设置；用户管理组件在系统中定义各级用户的权限和各种属性；业务角色定义组件根据组织体系的情况设置相应的岗位体系，与工作流系统挂接，对业务流程按照岗位、部门等进行节点操作的定义；资源配置组件对系统的组成元素进行配置，可描述系统内容的层次结构，通过定义资源的分组、分层结构，使资源在导航界面体现时可按配置好的层次管理展现。应用组件。包括工作流引擎、电子表单、通用查询组件、统计报表组件、内容管理系统、3S应用组件等。工作流引擎能方便、快捷地为用户定义出各项工作流程，满足各种事务处理流程的需要；电子表单提供的界面设计器可对表单所包含的页面元素进行动态增减，所有的输入项元素具备基本的验证功能；通用查询组件提供自定义查询条件及反馈结果；统计报表组件实现报表定义、输出、转换、打印等一系列功能，完成报表的条件及格式定义；内容管理系统通过用户方管理员，利用配置模版的方式可以无编码、动态生成各种信息栏目或信息频道；3S应用组件将成熟的3S技术与资源监测、遥感数据处理、GPS测量导航、空间数据管理、分析等结合，开发一系列符合林业信息化技术标准的组件、中间件，为各级应用系统、支撑工具提供调用。展示组件。主要包括门户管理器，具有页面布局、个性化定制等功能。门户管理器是实现门户结构定制、风格定义、布局定义、栏目定义的主要底层支持；通过个性化界面定制，用户可对已有的界面进行栏目调整、自由布局，使之完全符合用户操作习惯。4常用工具软件。包括野外调查、数据采集、数据加工处理、数据质量控制、系统测试等工具软件。野外调查工具软件主要是为林业资源野外调查提供数据采集工具，如PDA野外调查系统；数据采集工具软件主要是为应用系统信息采集和获取提供支撑，包括地图数字化工具、遥感图像处理及信息提取软件等；数据加工处理工具软件主要是为各种数据的处理、加工、分析提供有效支撑；数据质量控制工具软件主要是为数据库建设各个环节提供质量检查、质量控制、质量管理等支撑；系统测试工具软件主要是为系统开发、系统集成、系统应用提供各类监测工具。5信息资源目录体系和交换体系。信息资源目录体系是为发现和定位分散在网络上的各类政务信息资源而建设的信息服务体系。根据业务需求，按照统一的信息资源目录体系标准，对相关林业政务信息资源进行编目，生成林业公共信息资源目录和交换服务目录。交换体系是为消除林业行业部门间、地域间、层级间信息共享困难、信息不一致、信息实时性不强而建设的信息服务体系。它按照林业信息资源交换标准，根据各地林业部门应用系统的需求，科学规划共享信息，为林业部门内的业务应用系统和跨部门的综合应用系统提供信息定向交换服务和信息授权共享服务。功能定位。信息资源目录体系与交换体系是林业信息化资源共享和开发利用的基础设施之一，面向应用，为资源共享、政务协同、公共服务、辅助决策提供与之相对应的支撑功能。相互关系。目录体系和交换体系既相对独立，可独立建设，又相互依赖，可互相提供服务。一方面，通过目录体系建立起的林业信息资源目录及接口，可对林业信息资源进行查询和检索，从而为林业信息交换奠定基础；另一方面，通过交换体系，可对林业信息资源编目进行传送和对信息资源进行访问及获取。应用系统根据需要可以选择目录体系提供的目录服务，或交换体系提供的交换和共享服务，也可选择两个体系提供的所有服务。层次结构。采用集中与分布式相结合的方式进行信息资源目录服务和数据交换服务，其体系主要分为国家、省两级节点，有条件的省份可建立地市节点，实现省、市、县数据交换，如图3所示。在国家级节点存储和提供林业信息资源总目录和国家级数据交换服务，在省级节点存储和提供相关省级林业信息资源分目录和省级交换服务。节点构成。节点主要由服务代理、目录服务与数据交换中心构成。服务代理负责完成目录信息和业务数据的远程发送、接收。目录服务与交换中心作为业务数据的自动转发站，可接收、发送代理发送的业务数据。图4信息资源目录体系与交换体系节点框架图图3信息资源目录体系与交换体系层次结构交换模式。国家级、省级节点内部采用混合模式进行数据交换，即集中交换和分布交换的组合。集中交换模式将信息资源集中存储于共享信息库中，信息资源提供者或使用者通过访问共享信息库实现信息资源交换。对于信息共享程度较高的信息资源，如公共基础数据库、林业基础数据库可采用集中交换模式。分布交换模式将信息资源分别存储于各业务信息库中，信息资源提供者和使用者通过交换节点提供的交换服务实现信息资源的跨部门共享，如森林资源数据、森林防火数据、林业有害生物防治数据采用分布式交换模式，实现一数一源、一源多用，跨部门共享。集中与分布相结合，从而支持多种服务模式。国家级、省级节点之间通过国家林业数据交换中心和省级林业数据交换中心实现数据跨域交换。不同省级节点之间通过国家林业数据交换中心中转实现数据交换。节点框架。节点框架由网络基础设施层、信息资源层、核心服务层、应用系统层、标准规范体系、安全与综合管理体系组成（见图4）。网络基础设施层是信息资源目录体系建设的重要物理平台。信息资源层构建于网络基础设施之上，为核心服务层提供信息资源，主要包括林业数据资源库、数据资源核心元数据库、服务资源元数据库和数据交换共享信息库。核心服务层在整个架构中起承上启下的作用，对下为信息资源层提供实现各项服务的接口，包括访问验证接口、注册接口、发布接口、查询接口，对上为应用层提供进行元数据和目录的编目、注册、发布、查询、维护和数据交换服务。应用系统层主要包括提供资源共享、政务协同、辅助决策、公共服务等功能，目录服务和交换服务为应用系统提供与之对应的支持。标准规范体系包括支撑信息资源目录体系建设的相关标准规范。安全与综合管理体系包括国家关于信息化的相关规范及林业行业安全认证体系。服务模式。从应用系统的角度看，由于跨部门的不同应用对信息共享需求不同，可以分为四类服务模式：资源共享、政务协同、辅助决策、公共服务服务模式，信息资源目录体系与交换体系提供与之相对应的服务接口。（四） 关键技术1标准接口技术。选择有利于信息交换、信息共享和应用系统开发的基础系统软件，按照XML等有关标准，为业务应用系统的开发提供数据接口和运行引擎，实现与现有系统兼容和异构系统环境下的信息共享。开发单位要提供规范的数据应用接口协议，以满足异构系统的数据交换要求。2元数据技术。元数据（Meta Data）是由元数据元素和元数据实体组成，用于描述信息资源等数据的属性，如标题、负责人、出版日期、内容摘要、数据质量等。元数据元素是元数据最基本的信息单元，元数据实体是同类元数据元素的集合。元数据的主要作用是发现与定位信息资源、管理与整合信息资源，它能改进系统有效存储、检索和移动数据的能力；帮助数据生产单位有效地管理和维护数据，建立数据文档；提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径；帮助用户了解数据，对数据是否能满足其需求做出正确判断，并为信息资源综合集成提供支持。3面向服务的应用支撑技术。面向服务架构（SOA）是一种软件系统架构模型，它将系统的每一个功能单元都定义为独立的服务并加以封装，通过良好的接口进行调用。接口采用中立的方式进行定义，屏蔽了底层复杂的基础架构，独立于硬件平台、操作系统和编程语言。这使得异构系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。4ESB即企业服务总线。它是由中间件技术实现并支持SOA的一组基础架构，支持异构环境中的服务、消息以及基于事件的交互，并且具有适当的服务级别和可管理性，消除不同应用之间的技术差异，让不同的应用服务器协调运作，实现了不同服务之间的通信与整合，因此可以作为实施面向服务林业信息化建设的切入点。（五） 主要指标应用支撑应适应林业业务流程的动态变化，要对80%以上的林业应用系统具有应用支撑能力；林业信息资源目录服务的响应速度应小于5秒；信息交换服务能够实现国家和省级数据中心之间在线、分布式信息资源的实时信息交换。五、数据库（一） 概述数据库是林业信息化的重要基础，以采集、交换、汇集等方式将林业监测、规划、管理、生产等各类数据资源，存储和分布在国家和地方各级林业部门的数据结点上，为用户提供信息服务。林业数据类型多样，具有多维、多时序、多尺度等特点。按照数据的形式划分，可分为空间图形数据、业务属性数据以及相关的文档、多媒体数据等；按照数据应用的多样性划分，林业数据包括基础地理数据、林业资源管理数据、林业政务管理数据、林业灾害管理和相应的法律法规数据等类型。林业数据的多维性特点，需要使用虚拟三维技术来描述，这对海量空间数据的管理以及综合应用提出了更高的要求。林业资源要素在不同尺度上表现出不同性质，只有使用多尺度的数据才能满足林业资源管理的业务需求。林业资源是持续变化的，每种变化均以空间数据的更新来体现。在林业资源管理中，经常需要对历史信息进行查询和分析，以提高林业资源决策的合理性和科学性。根据林业资源空间数据的多元性特点，需要将不同类型、格式、内容、尺度、时间以及多维的空间数据综合在统一的空间数据库中管理，并满足各种林业资源管理业务应用的需求。（二） 体系结构数 据 库 类 型数据库管理及共享基础地理数 据 库1：400万基础地理数据库国家级1：100万基础地理数据库国家级1：25 万基础地理数据库国家级、省级1：5 万基础地理数据库国家级、省级、市级、县级1：1万基础地理数据库省级、市级、县级相关更大尺度数据库县级遥感影像数 据 库30米以上分辨率遥感数据库国家级15-30米分辨率遥感数据库国家级、省级2.5-15米分辨率遥感数据库国家级、省级、市级小于2.5米高分辨率遥感数据库国家级、省级、市级、县级数据库是整个林业信息化建设的重要组成部分，基于基础设施提供的数据库管理运行环境进行管理，在林业信息化建设标准规范体系、安全与综合管理体系的支撑下，数据库通过应用支撑层为应用系统提供数据服务。根据林业应用和服务特点，林业数据库分为公共基础数据库、林业基础数据库、林业专题数据库、林业综合数据库和林业信息产品库。数据库与基础设施、应用服务、标准规范体系、安全与综合管理体系的关系见图5。图5数据库体系结构图公共基础数据反映各类自然、社会、经济信息，是林业基础共享数据；林业基础数据反映林业经营对象的基础信息，提供林业资源的现状及变化信息；林业专题数据是各业务部门应用系统直接相关的数据；林业综合数据是在基础数据库和各类专题数据库基础上进行整合、集成生成的数据；林业信息产品是根据用户需要制作的，可直接为最终用户服务。（三） 主要内容1公共基础数据库。包括基础地理、遥感影像、社会经济、气象等数据库。基础地理数据库包括：各种比例尺数字化地形图、DEM数据；省、市、县多级比例尺的行政区划图、交通道路、水系、城镇居民点、独立建筑物等数据；多级比例尺的土壤数据等。遥感影像数据库包括多源、多时相、多分辨率海量遥感数据。社会经济数据库包括人口、经济产值等数据库。气象数据数 据 库 类 型数据生产数据管理及共享森林资源数 据 库森林资源连续清查数据库国家级、省级国家级森林资源规划设计调查数据库县级省级、国家级林业宗地数据库县级省级、国家级生态公益林数据库县级、省级省级、国家级商品林数据库县级省级、国家级作业设计调查数据库县级省级、国家级作业设计检查数据库县级省级、国家级森林资源分布数据库县级、市级、省级、国家级县级、市级、省级、国家级森林生态定位监测数据库国家级国家级古树名木数据库县级、市级省级、国家级竹藤花卉数据库省级省级荒漠化和沙化土地资源数 据 库荒漠化监测数据库省级国家级沙化监测数据库省级国家级石漠化监测数据库省级国家级湿地资源数 据 库湿地资源监测数据库省级国家级生物多样性资源数据库野生动植物资源调查数据库省级国家级自然保护区数据库省级国家级库包括温度、湿度、降雨量，极端最高、最低温度、年积温等分布数据等。公共基础数据库中的数据主要来源于国家权威的专业部门，国家和地方根据不同管理层次的需求，建立不同空间尺度的公共基础数据库。通常情况下，数据库由各级林业部门统一建立、维护和分配应用权限（见表1）。2林业基础数据库。包括森林、荒漠化、湿地及生物多样性资源等数据库。国家和地方根据不同管理层次的需求，建立相应的林业基础数据库，各业务部门在此基础上开展相应业务应用（见表2）。森林资源数据库包括森林资源清查数据、森林资源规划设计调查数据、作业设计调查数据、年度核查数据、林地林权数据、资源利用数据、古树名木数据以及其他标准、文档、技术规程数据等。表1公共基础数据库表荒漠化和沙化土地数据库包括荒漠化和沙化土地类型数据、全国荒漠化气候类型数据、全国沙尘暴监测数据以及其他标准、文档、技术规程数据等。湿地资源数据库包括湿地调查和监测、湿地标准、湿地GEF项目运作过程、湿地履约数据等。生物多样性数据库包括保护区数据、重点工程、专项调查、野生动植物、全国自然保护区分布以及其他标准、文档、技术规程数据等。3林业专题数据库。分为森林资源管理、森林培育和生态建设、灾害监控与应急、林业产业、林业科技等数据库。各级业务部门根据需要建立相应的专题数据库，并负责管理和更新维护。要通过梳理业务管理及业务数据之间的关系，确保数据更新与业务应用的结合，在处理业务的同时实现更新维护专题数据。专题数据由业务部门负责应用权限的分配。表2林业基础数据库表数据库类型数据生产数据管理及共享森 林 资源 管 理数 据 库伐区作业设计数据库县级省级采伐限额执行检查数据库省级省级、国家级征占用林地数据库县级省级、国家级生态公益林管护数据库县级省级、国家级森林培育及 生 态工程建设数 据 库造林作业设计数据库县级省级营造林实绩综合核查数据库省级省级、国家级天然林资源保护工程数据库县级省级、国家级退耕还林数据库省级国家级京津风沙源治理工程数据库省级国家级种苗数据库省级国家级灾害监控与 应 急数 据 库森林防火数据库县级省级、国家级林业有害生物数据库县级省级、国家级沙尘暴监测数据库省级国家级相关其他灾害数据库省级国家级综合办公数 据 库林业审核审批数据库县级、市级、省级、国家级省级、国家级办公文档数据库县级、市级、省级、国家级省级、国家级视频会议图像数据库省级、国家级省级、国家级林业产业数 据 库林业市场数据库县级、市级、省级、国家级省级、国家级林产品交易数据库县级、市级、省级、国家级省级、国家级价格行情数据库县级、市级、省级、国家级省级、国家级林业科技数 据 库林业科技成果数据库县级、市级、省级、国家级县级、市级、省级、国家级林业实用技术数据库县级、市级、省级、国家级县级、市级、省级、国家级林业专家数据库县级、市级、省级、国家级县级、市级、省级、国家级森林培育和生态建设数据库包括造林营林、林木种苗和天然林资源保护、退耕还林、京津风沙源治理等各类生态工程建设数据。灾害监控与应急数据库包括森林防火、林业有害生物防治、沙尘暴监测等数据。综合办公数据库包括各类林业审核审批、视频会议、办公文档、公文流转等数据。林业产业数据库包括林业市场、各类林产品交易、价格行情等数据。林业科技数据库包括科技成果、林业实用技术、科技专家等数据（见表3）。4林业综合数据库。包括综合分析、综合评价、综合决策、综合预测、林业区划、林业规划等数据。根据领导决策和综合分析的需要，各级林业数据维护和管理支撑单位负责本级综合数据库的建立、维护和应用权限分配（表4）。5林业信息产品库。信息产品是根据用户需要，依据林业资源信息产品标准生产的产品类型，信息产品库可直接为最终用数据库类型数据生产数据管理及共享林业区划数 据 库国家级林业区划数据库国家省级、国家级省级林业区划数据库省级省级、国家级市级林业区划数据库市级县级、市级、省级县级林业区划数据库县级县级、市级、省级综合预测数 据 库国家级综合预测数据库国家国家级省级综合预测数据库省级省级、国家级市级综合预测数据库市级市级、省级县级综合预测数据库县级县级、市级综合评价数 据 库国家级综合评价数据库国家省级、国家级省级综合评价数据库省级省级、国家级市级综合评价数据库市级市级、省级县级综合评价数据库县级县级、市级户服务，包括制图产品、数据产品、信息服务产品、信息应用产品。根据公共应用与服务的需要，生产相应的信息产品。各级林业数据维护和管理支撑单位，负责本级信息产品库的建立、维护和应用权限分配。（四） 关键技术采用空间数据库技术，实现空间数据和非空间数据的一体化管理；采用分布式管理技术，实现不同数据格式、服务器、类型的空间数据的无缝集成；进行数据标准化改造，将不同尺度的空间数据进行综合管理，实现不同投影坐标空间数据的一体化管理；采用历史数据库技术，实现不同时期林业资源空间数据的综合管理。表3林业专题数据库表图6 数据库规范化标准化改造流程表4 林业综合数据库表1数据采集与更新。包括遥感信息获取技术、GPS及移动调查技术、GIS矢量化技术和视频监控技术，通常根据不同层次的信息需求选择相应技术。根据林业业务需要选择和确定相应的数据采集频度、数据更新模式、数据采集更新方法。数据采集频度。按使用频度和时效性要求，林业数据采集分为实时采集、定期采集、不定期采集3类。实时采集用于时效性要求高的林业业务管理，如森林防火、林业有害生物、沙尘暴监测等。定期采集用于正常的林业业务管理，通常具有固定的更新周期，如森林资源、荒漠化和沙化、湿地、生物多样性监测等。不定期采集是根据特定需要而进行的数据采集。数据更新模式。分为手工直接修改更新、现有资料数字化更新、业务流程更新和联动全自动数据变更等模式。手工直接修改更新对于需要变更的信息，提供了手动更改功能。现有资料数字化更新通过对现有资料进行数字化，确定数字化标准，确保数据与建库的数据有统一的标准。业务流程更新是由业务驱动完成的更新。联动全自动数据变更需要数据管理人员、外业测量人员、业务管理人员紧密配合，严格按照操作流程来完成。对于要变更的数据需要自动保留历史记录，保留操作日志。数据采集方法。包括外业调查、资料收集、矢量化、遥感信息获取和视频监控等方法。2数据库规范化与标准化改造。现有数据资源的标准化、规范化改造是建立分布式数据共享的基础。主要工作内容见图6。数据库系统选择。考虑到系统的稳定性和安全性、数据的安全性和一致性、网络通信要求以及支持一定数量的并发访问，采用客户机/服务器体系结构。数据标准化改造。数据符合一定的标准和规范是信息能够共享的必备条件。标准化要按照已有国家标准、行业标准进行，若无国家标准和行业标准，可参照国际标准进行；既无国家标准和行业标准，也无相应国际标准，可研究制定内部遵循的暂定标准。暂行标准应有利于信息共享与集成分析，主要包括数据分类与编码、空间数据配准、数据转换、数据库结构改造。数据质量控制。数据质量控制的主要目的是提高数据质量，最后要完成数据质量报告，数据的质量情况应体现在元数据中。为提高数据质量，使数据库有较高的应用价值，必须制定一套数据质量控制方法，各单位据此对入库的数据进行质量控制，主要包括数据精度、逻辑一致性、数据完整性、数据时间性与更新。数据汇交。数据改造及元数据编写完成后，要划分出集中共享、无偿共享与有偿服务的数据，并确定用户级别，汇交到相应数据中心。3一体化数据库集成管理。采用面向空间实体的数据模型、分布式数据库管理技术，研究混合索引、多分辨率索引等关键技术，实现海量空间数据库的无缝存储和高效管理，建立面向对象的数据模型和图形矢量库、影像栅格库一体化的数据结构，实现后台对数据库的标准规范的定义和管理、元数据管理、交换管理、任务管理和日常安全管理等功能，实现多级、多比例尺、多尺度的TB级海量空间数据的存储和管理，为系统的高效、稳定运行创造良好的环境，最后实现空间数据和非空间数据一体化管理、多源数据的一体化集成、多尺度空间数据的一体化集成管理、历史空间数据的有效管理。空间数据和非空间数据的一体化。基于关系数据库或者对象关系数据库的空间数据管理方式（空间数据库），具有海量数据管理能力、多用户并发控制、严格的权限管理、空间信息与属性信息一体化存储等许多优点。采用关系数据库或对象关系数据库管理空间数据，利用SQL语言对空间与非空间数据进行各项数据库操作，同时可以利用关系数据库的海量数据管理、事务处理、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能，使空间数据与非空间数据一体化集成。空间数据库技术的核心，是通过空间数据库引擎存取空间数据库中的数据。选用大型通用关系型数据库系统，优先选择支持XML和GIS的关系型数据库平台。数据库系统选型必须满足安全可靠、可扩展、跨平台、易操作。 多源数据的一体化集成。多空间数据服务器应用的一体化集成技术，主要是通过元数据管理器将不同服务器组成一个虚拟的空间数据服务站点，通过元数据管理器实现不同空间数据服务器的集成管理，使系统管理、数据备份、系统安全得到有效保障，从而实现空间数据的分布式存储和集中化管理，满足大规模空间数据库应用系统建设的需要。多分辨率影像数据集成技术，主要是通过建立历年航空、卫星遥感影像数据库，并采用多源数据无缝集成技术与矢量栅格数据复合、融合技术，提取林业资源矢量数据，更新数据库。利用离散小波变换对图像进行压缩、拼接和镶嵌，通过局部转换，使图像内部任何一部分都具有一致的分辨率和非常好的图像质量，同时实现了与矢量空间数据的叠加和快速还原显示以及数据库方式存储和管理，对矢量和影像的一体化存储具有很好的支持。多尺度空间数据的一体化集成管理。这是林业资源空间数据管理和应用的一个重要方面。理想的多尺度空间数据一体化管理模式是在林业资源空间数据库中保存大比例尺的空间，而对于小比例尺的空间数据采用计算机自动逐级综合的方式获得。将不同尺度的林业资源空间数据分别按照各自的分层和编码保存在空间数据库中，实现不同尺度空间数据的叠加和按不同比例尺范围显示。历史空间数据的管理。由于林业信息从时间、空间上都不断发生变更，林业信息系统必须记录和实现这些变更，这决定了林业资源空间数据库必须强调历史数据的管理与应用。特别是林地历史数据的回溯、土地动态监测等，都需要解决历史数据的管理问题，从而可以将实体的变迁状态和变迁轨迹记录下来。4数据库管理部署。根据各级应用需求和管理特点，整个林业数据库分为国家级数据库和地方数据库。数据库管理模式为集中与分布相结合的模式。国家级数据库部署在国家级数据中心，与各省级数据库可进行数据交换与共享。各省级数据库的管理，根据地方实际情况，可采用省级托管集中式管理模式或省、市、县分级管理的集中与分布相结合的模式。按照采用分布式管理的原则，避免负载沉重和单点故障问题，选择做双机热备或双机负载均衡。数据库具体部署见图7。数据库数据存储。根据业务需要和业务管理特点，建立各自的林业数据中心或分中心，有条件的市、县可建立相应的数据中心。采用分布式存储方式，数据存储在国家、省、市、县等数据中心结点上，各级同步保留本地数据。图7数据库部署模式数据库管理。数据库按国家、省、市、县进行分级管理。根据各地不同的网络环境，采用共享交换体系将需要修改的数据汇集上一级，最终到达数据处理站，经过数据审核修改后入库。数据库数据调用。根据管理特点，利用目录体系和交换体系，国家、省、市、县级林业部门建立和分配各级数据应用权限，各级数据库管理员都享有对本地范围数据管理的最高权限。数据库中数据存储应有适当冗余，大量数据的本地调用有助于提高数据的调用速度、优化数据库的性能、增强业务系统的可靠性，同时将对数据库起到异地备份的效果。5数据库维护。数据库维护管理是依托各级数据中心对数据进行管理、维护、更新等，确保数据库现时性和数据服务的需要，为林业数据资源共享、政务协同、辅助决策、公共服务奠定基础。数据中心具有数据维护职责，根据需要国家和地方可分别设立数据维护中心和数据应用中心。数据维护中心负责数据的采集、整理、整合、更新。数据应用中心负责数据使用授权、数据分析、数据发布及数据仓库的维护等。数据库维护功能见图8。（五） 主要指标1数据库建设主要目标。2010年建成国家级林业基础数据库、公共基础数据库；2015年建成国家级林业专题数据库，建立80%以上省级林业基础数据库、公共基础数据库，完成林业重点县、重点企业林业基础数据库、公共基础数据库建设。 2数据质量控制主要指标。重点是属性数据、空间数据的指标。属性数据、空间数据必须准确关联并达到各自的精度要求，主要精度指标如下：图8数据库维护功能图属性数据。描