（地图学与地理信息系统专业论文）青海省公益林资源管理系统研制与开发.pdf

摘要 生态公益林是指以保护和改善人类生存环境、维持生态平衡、保护生物多样性及满 足人类社会生态需求和可持续发展为主体功能，主要提供公益性的社会性产品或服务的 森林、林木、林地。森林的重要作用越来越受到重视，特别是对森林既是自然资源又是 环境资源的双重属性认识不断深化。在当今加强生态文明建设，实现可持续发展的过程 中，森林的公益效能越来越被充分地体现出来，生态公益林的建设也成为改善生态环境 的重要组成部分。青海省是我国主要江河发源地，其生态状况不仅关系到高原的经济社 会可持续发展，更关系到全国的生态安全。 随着西部大开发战略的实施，国家对西部生态环境的投入日益加大，公益林建设 迎来了前所未有的发展机遇，“数字林业”和林业管理信息化飞速发展，g i s 在林业上的 应用也越来越广泛和深入，但在应用过程中遇到的问题也越来越具体化与专业化，要求 紧紧掌握当前g i s 的最新理论与技术和准确把握当前林业业务管理的需求，并在此基础 上研究开发适合公益林具体业务管理需求的管理系统。2 0 0 9 年初，青海省在2 0 0 4 年森林 资源二类调查的基础上进行全省公益林资源更新和补充调查，并在此基础上最终完成具 有实用性和高效性的公益林资源管理系统，本文就是在此项目的基础上研究完成的。 本文从现有公益林资源信息特点和管理需求出发，以本次森林资源二类调查数据和 各种图面资料( 如地形图、林相图、专题图) 作为信息源，采用d o t n e t 2 0 ，并结合a r c g i s e n g i n e9 2 空间引擎进行了三层结构开发，实现空间、属性数据库，资料和其它数据信 息的统一存储和管理。系统涵盖了公益林资源二类调查、公益林资源动态管理、森林管 护、公益林建设( 造林作业设计) 、检查验收，方便了林业业务单位的数据管理与应用， 综合了林业资源信息采集、动态监测管理和辅助决策服务，具有数字化、虚拟仿真、优 化决策支持和可视化表现等功能。本系统设计具有可扩展性、兼容性的特点，把各个功 能模块划分为不同插件，每个插件完成不同的功能，各个功能插件具有良好的可移植性。 系统具有界面友好、全中文化、功能简化、易学易用等特点，方便基层用户学习和使用。 公益林资源管理系统的建立为公益林管理单位提供了方便、快速、准确、及时、有 效的管理方式，为各层林政的宏观决策管理、指挥、调度、协调工作提供快速、准确的 信息，达到了数字林业的基本要求，为青海公益林管理提供进一步的信息化支持。 【关键字】公益林，n e t2 0 ，a r c e n g i n e9 2 ，管理系统 a b s t r a c t t h en o n - c o m m e r c i a lf o r e s ti st op r o t e c ta n di m p r o v eh u m a nl i v i n ge n v i r o n m e n t , m a i n t a i ne c o l o g i c a lb a l a n c e ，c o n s e r v a t i o no fb i o l o g i c a ld i v e r s i t ya n dt om e e tt h en e e d so f h u m a ns o c i e t ye c o l o g ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta st h em a i nf u n c t i o n ，i sf o r e s t ，t r e e so r w o o d l a n dw h i c hm a i n l yp r o v i d e st h ep u b l i cw e l f a r es o c i a lp r o d u c to rt h es e r v i c e t h ef o r e s t ， w h o s ei m p o r t a n tr o l er e c e i v e sm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n ，i sn o to n l yt h en a t u r a lr e s o u r c eb u t a l s ot h ee n v i r o n m e n tr e s o u r c e ，w h i c hi sr e a l i z e dd e e p l y n o w , i nt h es t r e n g t h e n i n ge c o l o g i c a l c i v i l i z a t i o nc o n s t r u c t i n ga n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p i n gp r o c e s s ，t h ec o m m o n w e a le f f i c i e n c yo f f o r e s ti sr e f l e c t e dm o r ea n dm o r ef u l l y , a n dt h ec o n s t r u c t i o no fp u b l i ce c o l o g i c a lf o r e s th a s b e c o m eav e r yi m p o r t a n tr o l ef o ri m p r o v i n ge c o l o g i c a le n v i r o n m e n t t h eq i n g h a ip r o v i n c ei s t h eb i r t h p l a c eo fc h i n a sm a j o rr i v e r s ，w h o s ee c o l o g i c a lr e g i m ei sr e l a t e dt ot h ee c o n o m i c s o c i e t ys u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to ft h ep l a t e a ua n d t h ec o u n t r y se c o l o g i c a ls e c u r i t y w i t ht h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ew e s t e r nd e v e l o p m e n ts t r a t e g y , t h ei n v e s t m e n tf o rt h e w e s t e r ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n tf r o mt h ec o u n t r yi se n l a r g e dg r a d u a l l y ，t h ec o n s t r u c t i o no f t h ep u b l i cw e l f a r ef o r e s ti sf a c e dw i t hau n p r e c e d e n t e dd e v e l o p m e n to p p o r t u n i t y ，”d i g i t a l f o r e s t r y ”a n dt h ei n f o r m a t i o n - b a s e dm a n a g e m e n to ff o r e s td e v e l o pa tf u l ls p e e d ，a n dt h e u t i l i z a t i o no fg i si nf o r e s ti sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ew i d e s p r e a da n di n - d e p t h ，b u ts o m e d i f f i c u l t i e s ，e n c o u n t e r e di nt h ep r o c e s s ，b e c o m em o r ea n dm o r ec o n c r e t ea n ds p e c i a l i z e d ， w h i c hd e m a n d sg r a s p i n gf i r m l yt h en e w e s tt h e o r ya n dt e c h n o l o g yo fg i sa n ds e i z i n g a c c u r a t e l yt h ec u r r e n tm a n a g e m e n tr e q u i r e m e n t so f t h ef o r e s t , a n dr e s e a r c h i n ga n dd e v e l o p i n g as u i t a b l em a n a g e m e n ts y s t e mf o rt h ec o n c r e t eb u s i n e s sm a n a g e m e n t a tt h eb e g i n n i n go f 2 0 0 9 ，t h eq i n g h a ip r o v i n c ec a r r i e do u tt h ef o r e s t r e s o u r c e sr e n e w a la n ds u p p l e m e n t i n v e s t i g a t i o no ft h ee n t i r ep r o v i n c eo nt h eb a s i so f t h ef o r e s tr e s o u r c ei n v e n t o r yi n2 0 0 4 ，a n d a sar e s u l t , ap r a c t i c a la n de f f i c i e n tr e s o u r c em a n a g e m e n ts y s t e mo fp u b l i cw e l f a r ef o r e s tw i l l b ef i n a l l yc o m p l e t e d ，w h i c hi st h es t u d yb a s i so ft h ep a p e r i nt h i sp a p e r , b e g i n n i n gw i t ht h ee x i s t i n gi n f o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dm a n a g e m e n t r e q u i r e m e n t so f t h ep u b l i cw e l f a r ef o r e s t ，t a k i n gt h ec u r r e n tf o r e s tr e s o u r c e si n v e s t i g a t i o nd a t a a n dav a r i e t yo fm a pm a t e r i a l s ，s u c ha st o p o g r a p h i cd i a g r a m ，s t o c k - m a pa n ds p e c i a lc h a r t ，a sa i n f o r m a t i o ns o u r c e ，u s i n g n e t2 0a n da r c g i se n g i n es p a t i a le n g i n et om a k eat h r e e - t i e r 咖c 眦o fd e v e l o p m e n t , s p a t i a ld a t a ，a t t r i b u t ed a t aa n do t h e rd a t ai n f o r m a t i o nc o u l db e s t o r e da n dm a n a g e db yau n i t i v em e t h o d t h es y s t e m ，w h i c hf a c i l i t a t e st h eb a s i cf o r e s t o r g a n i z a t i o n sa b i l i t yt om a n a g ea n du t i l i z ef o r e s tr e s o u r c ei n f o r m a t i o n ，c o v e r st h ef o r e s t r e s o u r c ei n v e n t o r y ，t h ep u b l i cw e l f a r ef o r e s tr e s o u r c e sd y n a m i cm a n a g e m e n t ，t h ef o r e s t w a t c h i n g a n d g u a r d i n gm a n a g e m e n t , t h ep u b l i c w e l f a r ef o r e s tc o n s t r u c t i o n m a n a g e m e n t ( a f f o r e s t a t i o nd e s i g n ) a n dt h ei n s p e c t i o na n da c c e p t a n c eo ff o r e s t ，i n t e g r a t e s f o r e s tr e s o u r c ei n f o r m a t i o nc o l l e c t i n g ，d y n a m i cm o n i t o r i n ga n dm a n a g i n g ，d e c i s i o ns u p p o r t s e r v i c e s ，w i t hs o m ef u n c t i o n ss u c h a s d i g i t i z i n g ，v i r t u a ls i m u l a t i n g ，o p t i m i z e d d e c i s i o n - m a k i n gs u p p o r ta n dv i s u a l i z a t i o np e r f o r m a n c ea n ds oo n t h i ss y s t e m ，w h i c hd i v i d e s f u n c t i o n a lm o d u l e si n t od i f f e r e n tt r a n s p l a n t a b l ep l u g i n st op e r f o r md i f f e r e n tf u n c t i o n s ，i s s c a l a b l ea n dc o m p a t i b l ei nc h a r a c t e r b e c a u s et h es y s t e mh a ss o m ed i s t i n c tf e a t u r e ss u c ha s f r i e n d l yi n t e r f a c e ，e n t i r e l yl o c a l i z a t i o n ，s i m p l i f i c a t i o no ff u n c t i o n ，f a s tf a m i l i a r i t y , i tf a c i l i t a t e s h i g h l yg r a s s r o o t su s e r s t ol e a r na n du s e a l li na l l ，t h ep u b l i cw e l f a r ef o r e s tr e s o u r c em a n a g e m e n ts y s t e mp r o v i d e sac o n v e n i e n t ， f a s t ，a c c u r a t e ，t i m e l ya n de f f e c t i v em a n a g e m e n ta n do f f e r sr a p i da n dp r e c i s ei n f o r m a t i o n r e d o u n d i n gt og r o s sd e c i s i o n - m a k i n g ，d i r e c t i n g ，c o o r & n a t i n gf o ra d m i n i s t r a t i v eo r g a n i z a t i o n s ， s oi ta c h i e v e st h eb a s i cr e q u i r e m e n t so fd i g i t a lf o r e s t r ya n da f f o r d sf u r t h e ri n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts u p p o r tf o rt h eq i n g h a ip u b l i cw e l f a r ef o r e s t k e y w o r d s n o n - c o m m e r c i a lf o r e s t ，n e t2 0 ，a r c e n g i n e9 2 ，m a n a g e m e n ts y s t e m 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学 位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。 学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保 证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北 大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：蝗硅! 垫指导教师签名：仑娶墨i 羔 2 9f p 年b 月i 7 日 16f o 年g 月i 专日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：、匕建闺 2 0 o 年6 月，7 日 西北大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 在1 9 9 4 年国务院批准的中国2 1 世纪人口、环境与发展白皮书中提出国家级可 持续发展战略，认为可持续的生态文明将会成为2 1 世纪人类社会发展的主旋律。林业 是经济和社会可持续发展的重要基础，是生态文明建设最根本、最长期的措施，林业是 生态建设的主体，是一项极其重要的基础产业和公益事业。当前在社会主义市场经济 条件下，要满足社会对生态保护建设和提供林产品的双重要求，林业就必须通过实施分 类经营，实现建立完备的林业生态体系和发达的林业产业体系的建设目标，并据此构建 新型林业政策、机制和发展模式乜1 。生态公益林( n o n - c o m m e r c i a lf o r e s t ，n c f ) 是以保护 和改善人类生存环境、维持生态平衡、保存种质资源、科学实验、森林旅游、国土保安 等需要为主要经营目的的森林、林木、林地，包括防护林和特种用途林，按事权等级划 分为国家公益林( 地) 和地方公益林( 地) 1 ，生态公益林是生态体系和林业产业体系的重 要组成部分。如何管理好生态公益林关系着林业的可持续发展，关系到实现经济社会又 好又快的发展，因此加强生态公益林科学化管理是林业可持续发展的一个重要任务。而 g i s 强大的空间数据管理能力可以为生态公益林科学管理提供强有力的工具和优质高效 的服务，如利用g i s 的空间分析和统计功能，可根据不同的因子对生态公益林质量进行 各种评价及将评价结果直观生动地呈现给生态公益林管理者，为生态公益林管理、规划、 决策提供科学依据。此外，利用g i s 的空间数据更新功能，可以对生态公益林的林种变 化、地类变化等进行动态跟踪监测，可对公益林建设进展和现状及时了解和实现生态公 益林建设质量的动态监测及评价，因此建立完备的生态公益林信息管理系统对提高生态 公益林科学管理能力和实现生态公益林的可持续建设具有重要意义。 青海公益林主要分布在海拔2 2 0 0 m - - - 4 5 0 0 m 之间，是青海寒温性针叶林带主要分布 区，具有地理位置的特殊性、原始古老的自然性、高原生态的边缘性、物种的稀有性、 生态的典型性、生态系统的脆弱性、保护的必要性和科学研究的重要性等特征，形成了 高原独特的森林、灌丛景观，堪称世界之最。青海省是我国主要江河发源地，被誉为“中 华水塔”，其生态状况不仅关系到高原地区的经济社会可持续发展，更关系到全国的生 态安全，是重要的生态源，也是重要的生命源。分布在这一区域的森林植被，发挥着保 持水土、涵养水源、防风固沙等重要生态功能，维护着江河安澜畅流，是江河的重要生 第一章绪论 态屏障，也是构建全国生态安全的重要一环h 5 1 。2 0 0 4 年初青海省组织开展了生态公益 林区划界定及二类调查工作，利用3 s 技术摸清了全省森林资源情况并为申报国家生态 公益林打下了基础。2 0 0 8 年青海提出了以“保护生态环境、发展生态经济、培育生态文 化”为主要内容的“生态立省”战略，其实施是保护与建设高原生态系统的重要举措， 不仅关系到高原的经济社会可持续发展，更关系到全国的生态安全1 。近年来青海林业 工作紧紧围绕“生态立省”战略，以建设生态文明作为工作的总目标，把发展高原现代 林业作为工作的总任务，把促进科学发展作为工作的总要求，不断寻找工作的切入点和 着力点，力争破解制约林业发展的难题，全面推进青海林业又好又快发展。2 0 0 9 年年初， 国家林业局与青海省人民政府签署林业合作备忘录，双方共同加强青海生态建设、改善 青海生态状况h 1 。在新的林业发展时期，需要用新的思想谋划发展，建立和完善生态公益 林保护和建设的具体办法和措施，提高森林资源质量，为此青海省于2 0 0 9 年在2 0 0 4 年森 林二类调查的基础上开展公益林资源更新和补充调查，建设实用的和高效的公益林资源 管理系统，提高青海省林业现代化管理水平，为公益林科学经营管理和全省林业生态建 设等提供依据，促进生态文明和经济社会共同发展。 1 2 研究意义 森林资源管理是实现森林资源保护、合理利用、持续发展的有效手段随1 ，对其管理 不当，势必导致资源不清，造成林业决策的失误和发展规划的失实阳1 。利用地理信息系 统技术可以对公益林资源进行调查、管理及其动态变化监测，是公益林资源现代化管理 的一个重要方面。将地理信息系统应用到森林资源管理中，将有效推动森林资源保护和 营林生产等林业生产各个环节的信息化进程，加速森林资源管理的科学化、信息化进程， 进而提高林业管理的现代化水平n 叫。利用g i s 技术管理主要是对公益林空间信息和非空 间信息综合管理，实现公益林信息化管理。公益林资源管理信息就是与公益林资源管理 活动有关的可以反映资源现状、变化及业务管理活动的一切数据，它们是公益林信息化 管理的基础，是公益林业务管理工作的依据，是构成公益林资源管理信息系统的最主要 因素和管理对象。公益林资源管理信息除了具有所有信息的基本特征外还具有容量大、 数据来源广、类型多、动态化等独有的特征。 本次开发的公益林信息管理系统充分考虑了林业资源管理信息领域的区域化、多层 次的动态变化特征，允许存储多种性质的数据、易于读取、实现各种分析处理，并具有 西北大学硕：t 学位论文 判断辅助决策能力，促进青海省公益林资源的信息化管理，为公益林业务管理活动提供 数据、信息和决策支持，支持的主要管理活动如下： 公益林小班管理，公益林小班是系统基础数据和主要管理对象。在数据录入方 面，可以直接读入以e x c e l 格式存储的小班数据，也可以以卡片或表格方式形式的友好 界面录入。在数据管理方面，可对小班数据进行逻辑检查，如结构检查、i d 号检查、数 据有效性检查等，还提供小班数据的查找、删除、恢复、更新、排序等功能。极大地提高 公益林小班数据的准确性和管理效率。 公益林资源监测，可以定期对重点公益林的造林更新、补植补栽、基础设施、 公益林生态状况等进行监测，为公益林管理决策和系统数据更新提供数据支持。 系统数据更新，在已有数据的基础上，通过对造林更新、资源消耗、生态状况 等监测数据对系统数据进行更新，解决数据更新困难，数据缺乏空间分布信息，现势性 差，录入工作量大等一系列问题。 信息查询，提供方便高效、灵活多样的查询方式。对重点公益林小班可进行任 意字段组合条件的标准s q l 查询，查询结果表现为图形要素记录、e x c e l 表、统计图、x m l 等多种形式。 数据统计，公益林数据庞大，各种业务表格繁杂，系统根据实际业务需要，可以 快速统计和输出各类公益林报表，并能进行统计结果检查，保证统计报表的准确性，统计 结果可直接输出为实际业务管理所需要的材料。 集成了地理信息技术的公益林管理系统可以提高公益林资源信息的可靠性、预见性 和准确性，可以大大提高公益林管理效率和综合管理水平，为实现公益林资源管理信息 化，对解决基层林业单位的实际业务需要具有重大作用，也将为青海省的数字林业建设 提供有力支持，满足林业生态工程建设和实现林业可持续发展的需要。 1 3 研究现状 g i s 是集地理学、遥感技术、空间科学、计算机科学以及管理科学为一体的- - n 综 合学科，它起源于加拿大的土地应用。随着计算机软硬件的发展，g i s 的应用越来越广， 在林业领域中的应用发展也非常迅速。利用g i s 技术能快速、准确地获取多种组合形式 的林业资源统计数据，清晰直观地表现数据之间的联系和发展趋势，实现数据可视化以 及空间地理分析与实际应用的集成1 ，为森林资源管理从单纯属性信息管理走向综合全 第一章绪论 面的管理提供了一个新的方式u 刭。国际上g i s 在林业上的应用起步早，目前研究和应用 均处于领先地位。国外林业工作者已经广泛利用g i s 的功能对林业各种活动进行规划， 为资源管理、环境变化监测、综合评价决策等服务n 割。美国自上世纪7 0 年代就开始林 业管理上应用多种自动化信息系统，至上世纪8 0 年代初形成全国性管理系统n 引，广泛 应用于森林资源监测、森林资源评价、森林资源面积和蓄积调查等领域n5 1 ，进入9 0 年 代开始出现各种专项应用系统，如爱德华州姚a t c h 公司研制了基于g i s 的森林经 营系统、林务局的森林规划软件f o r p l a n 、乔治亚大学应用采伐系统模拟软件h s s 、 麻省理工学院林业科学系研建的森林蓄积量监测信息系统( f o r e s tm o n i t o r i n gi n v e n t o r y a n di n f o r m a t i o ns y s t e m ) 和e d f v s 森林资源智能信息管理系统等n 引。加拿大林业部 门上世纪九十年代就开始建立了“国家林业信息系统”，实现了森林资源监测，综合统 计报表等功能幢引；加拿大森林资源数据库系统c f r d s 可以支持森林经营设计，研制 了用于对采运作业时间项目的设计和实施的“计算机辅助作业时间研究系统川1 副以及魁 北克的“计算机林火管理系统”和加拿大资源与环境管理系统开发有限公司开发的“林 火管理系统”等，均代表了当时的最新技术乜2 1 。在日本，上世纪6 0 年代初就开始利用 航片对森林基本图和地形图进行修正，到上世纪8 0 年代部分县( 营林局) 建立了支持g i s 的森林资源数据库管理系统瞻副。欧洲各国g i s 的开发应用发展也很快，德国建立的“森 林资源动态监测系统”，利用计算机五级网络，在林场基层对未来采伐林分借助生长模 型进行生长预测、数据更新、收集进入成林的林分，以获得年度森林资源动态数据晗引； 在俄罗斯，森林资源研究中心把数据通信与计算机技术结合起来，形成了数据库和大地 信息系统及p c 系统为核心的信息处理系统，包括森林资源数据库及专题显示，利用通 信技术，实现森林火灾的预防心副。总之，国外g i s 技术的普遍化和深层次化应用，在林 业系统部门的森林资源清查与监测、经营管理、决策支持中发挥了极其重要的作用，并 在精准林业方面取得了重大成果引。 我国的g i s 研究起步较晚，但发展势头颇为迅猛，g i s 的应用已深入到很多领域。 在林业方面，g i s 对森林资源经营和管理领域的应用起步较晚，系统的应用研究始于上 世纪7 0 年代末8 0 年代初，一方面是进行遥感图像处理和科学计算的实验研究，另一方 面有计划地在森林资源调查规划系统引进计算机技术，提高森林资源信息处理的速度 n 引，如徐冠华等在中型机上研建了“遥感信息处理系统”，用它进行森林数量分类、编 制林分数量化蓄积表等工作，推动了遥感信息技术的普及乜副。从上世纪8 0 年代中期开 西北大学硕士学位论文 始，森林资源数据处理与分析的方法与手段发生了很大的变化，主要是利用f o x b a s e 等软件建立森林资源档案数据库管理系统，森林资源管理从科学计算、统计汇总开始逐 步向综合和系统管理方向发展矧。进入上世纪9 0 年代，逐步由单纯利用关系数据库 进行森林资源管理向将g i s 与数据库结合使用的方向转变，国家林业局已组织有关科研 设计部门对g i s 各方面进行引进、消化、吸收和开发适合我国林业实际应用的g i s ，如 在二类调查数据的基础上研制了森林资源小班档案管理系统陟3 ；可以进行森林资源档 案管理和数据更新的森林资源信息处理自动化系统副；应用于林火信息管理及森林防火 工作的林火管理信息系统b 茸蛐以及一些自主研发的林业管理系引舢7 1 。上世纪九十年代 末，美国副总统戈尔提出了“数字地球”后，我国随即提出“数字中国战略随驯，并 于2 0 0 0 年率先提出“数字林业”概念，被明确为“系统地获取、融合、分析和应用数 字信息来支持可持续森林经营管理的科学、技术和艺术川删。随即“数字林业”被国家 林业局确定为“十五”期间重大科技项目，旨在通过数字化的手段再现林业的真实状 况，有两方面的意义：一是基于3 s 技术的林业信息数字化；二是对这些数字信息的储 存、处理、传输和应用h 。林业资源管理开始迈向一个新的里程，在基层林业g i s 的建 设方面也有一定的成果m ，矧，各地的林业部门建立了许多基于m o 或m a p x 控件的森 林资源信息管理系统，如帽儿山林场森林资源信息管理系统将地理信息系统软件 a r c v i e w 应用于森林资源数据管理中，初步实现了资源数据计算机管理的可视化；在 v b 环境下利用m o 控件开发的广东省林火监测地理信息系统，实现林火信息和地理空 间信息的结合为森林火灾的扑救工作起到辅助决策作用h 引；基于m o 控件的石林县森林 资源管理信息系统建立了基于小班尺度的森林资源管理、监测和分析平台等哺1 ，但这些 系统由于m o 或m a p x 控件已有替代产品无法更新满足现今业务需求。随着g i s 软件开 发技术的发展，一些知名g i s 软件厂商纷纷推出各自软件开发包( s d k ) ，国内在这些 g i s 软件平台上进行二次开发出许多林业信息相关管理系统，如林辉、余建军利用应用 a r c g i s 二次开发的森林防火地理信息系统提供了强大的编辑、查询、制图功能，并实现 了三维模拟，具有直观、可视性强等特点h 副；秦琳在m a p g i s 平台上建立的林业地理信 息系统，使得生态和森林资源环境监测和管理的可视化成为可能，将林业的管理水平提 升到动态跟踪管理的新阶段h 6 ；娄全胜等利用m a p x t r e m e 组件建立的县级林业专题地 理信息系统系统，满足了林业部门对森林资源信息的存储、管理、信息的传输h 。这些 系统基本上是采用面向对象语言或v b 和c o m 组件形式开发，无法解决“d l lh e l l ” 第一章绪论 问题，系统很难更新或扩展，无法适应林业的现代化和林业的可持续发展的需要。 目前g i s 应用领域正面临着一个从行业级、专业化应用到大众化应用转变过程，随着 g i s 大众化应用的不断深入，g i s 软件系统开发必须充分考虑适应各种各样不断衍生的应 用需要的难题m 1 。林业上的g i s 应用亦是如此，为促进林业的现代化和林业的可持续发展， 国家林业局在全国林业信息化建设纲要提出继续扩大森林管理系统的建设，公益林 地理信息系统是林业现代化建设的重要组成部分，公益林管理系统设计以往只是为了便于 公益林档案管理、统计或某些专项应用，在设计上并没有考虑公益林随着现代林业发展的 业务变化，无法进行扩展不能满足现代公益林管理的需要。 1 4 研究内容和论文组织结构 本文以青海公益林资源相关信息为研究对象，针对青海公益林管理当前存在的问题， 对青海公益林资源信息化管理进行较系统的研究，结合g i s 技术和数据库相关技术，在n e t 2 0 和a r c g i s9 2 的基础上，应用各种开发思想建立了公益林资源管理系统，使之具有结构 完整性、操作友好性、应用稳定性、技术前瞻性、数据兼容性、系统伸缩性等特点，系统 使用p e r s o n a lg e o d a t a b a s e 模型统一组织空间数据和非空间数据，可以展示公益林资源空间 分布情况和其时间动态变化，进行管护及设施管理和公益林建设管理等，为公益林资源的 有效管理提供辅助决策，成为公益林资源信息管理的有力工具和现代化建设的实现手段。 本文组织结构如下： 第一章绪论，主要就青海省公益林信息管理系统研发背景、目的和意义以及论文内容 进行简单介绍。 第二章关键技术，主要介绍系统开发中使用的主要技术，如n e t2 0 、a r c e n g i n e 9 2 、 反射与委托、设计模式以及a d o n e t2 0 等。 第三章青海省公益林管理系统的总体设计，主要介绍系统的目的、要求以及数据库架 构设计等。 第四章系统空间数据管理功能设计与实现，详细介绍如何运用a r c e n g i n e9 2 实现系 统的空间数据管理功能，包括公益林小班管理、公益林建设管理和管护管理等功能。 第六章非空间数据管理功能设计与实现，详细介绍如何实现运用a d o n e t2 0 技术 操作数据库，进行数据统计，生成需要的报表等功能。 结论与展望，主要分析系统的一些成果和不足之处，并对系统的下一步发展进行展望。 西北大学硕士学位论文 2 1 n e t2 0f r a m e w o r k 第二童系统研发关键技术 n e tf r a m e w o r k 为应用程序开发提供一组核心功能，它提供在托管环境中运行代 码所需的服务和一系列功能，提供一个运行多种类型应用程序的托管环境。n e t f r a m e w o r k 可以用于w i n d o w s 应用程序、w e b 应用程序、控制台应用程序和智能设备 应用程序的平台。青海省公益林信息管理系统采用n e tf r a m e w o r k 作为开发平台，它主 要由公共语言运行时( c o m m o nl a n g u a g er u n f i m e ，c l r ) 和f r a m e w o r k 类库( f r a m e w o r k c l a s sl i b r a r y , f c l ) 组成。 2 1 1c l r c l r 是一个可以由多种不同编程语言使用的运行库1 5 0 1 ，其特性是可以由面向它的 所有语言支持，是微软对运行环境的实现。运行环境也常称为公共语言基础结构 ( c o m m o nl a n g u a g ei n f r a s t r u c t u r e ，c l i ) ，实质上是国际信息和电信标准组织e c m a 定义的 e c m a 3 3 5 标准，它定义了可执行代码和运行环境的规科5 1 1 。c l i 的核心组成部分是通 用类型系统( c o m m o nt y p es y s t e m ，c t s ) ，定义了多种编程语言所支持的类型和操作方 式。与c t s 密切相关的是公共语言规范( c o m m o nl a n g u a g es p e c i f i c a t i o n ) ，定义了各种 编程语言互操作的规则，描述了编译器要实现的特性，使各种编程语言能够良好地集成。 c l r 是围绕类型展开的，通过类型可以为应用程序提供特定的功能，可以与其它类 型或其他编程语言代码进行沟通，c l s 是微软为其制定的正是规范。c t s 规定一个类型 可以包含零个或者多个成员、指定了类型成员访问范围和访问规则以及对类型继承、从 载、对象生成期等进行管理的规则1 5 2 。c t s 规定所有类型最初必须从与定义的 s y s t e m o b j e c t 类型继承，也就是说o b j e c t 是其他所有类型的根，从而保证了每个类型实 例都有一个基本的操作集，如比较两个对象实例的相等性、获取实例的哈希码、获取实 例的真正对象类型等。正因为有了c t s ，当特定语言的程序代码编译生成程序集时，编 译器就可将语言特有的语法映射为中间语言( i n t e r m e d i a t el a n g u a g e ，i l 卜t l r 与各种 编程语言交流的语言。 2 1 2f c l 虽然c l r 是面向执行环境，但在现实具体开发时它必须辅以一组同样强大的库 第二章系统研发关键技术 f r a m e w o r k 类库( f c l ) l 5 3 】。f c l 也称作基类库( b c l ) ，是支持n e tf r a m e w o r k 编程类 型的集合，是公共语言运行库紧密集成的可重用的类型集合，即一系列d l l 程序集的 统称。类库分级组成庞大的功能集，每个d l l 都包含一组相关的类型，每个类型提供 某些特定功能。应用程序开发人员利用这些程序集就可创建对应的应用程序。在n e t 平台上的程序代码，都不是直接编译成机器码，而是生成中间代码在c l r 上运行。无 论使用哪种编程语言，它们使用的类库都是f c l ，据此net 实现了多种编程语言的 无缝集成。f c l 包括集合、字符串、数据、图像、线程等从输入输出到数据访问的各个 方面，它提供了一个统一的、面向对象的、层次化的、可扩展的编程范式，可以加快和 优化开发过程，并可访问系统功能，极大提高了软件开发效率。 2 2a r c e n g i n e9 2 2 2 1a r c o b j e c t s ( a o ) 与a r c e n g i n e ( a e ) a o 是美国e s r i ( e n v i r o n m e n t a ls y s t e m sr e s e a r c hi n s t i t u t e ，i n c ) 公司提供的一个g i s 技术框架，它是基于m i c r o s o f t 的c o m 技术开发的一套c o m 组件对象集，这个组件集 提供了几乎全部的底层g i s 功能，就连a r c g i s 软件本身都是使用a o 的组件开发出来 的【5 4 1 。a o 可以用于包括n e t 的多个软件开发环境中，软件开发人员可以在自己熟悉的 开发环境中利用a o 开发实际g i s 业务应用。 a e 是a o 组件跨平台应用的核心集合，它提供多种开发的接口可以适应n e t 、 j a v a 、v b 和c + + 等开发环境，它是一套完备的嵌入式g i s 组件库和工具库，开发者可 以使用这些组件来开发定制各种g i s 应用程序，包括从简单的地图浏览到各种定制的 g i s 编辑程序，这些应用程序可以脱离a r c g i sd e s k t o p 独立运行。a r c g i se n g i n e 是为 编程人员开发客户端应用程序的组件包，它全面包含了组件式g i s 的类库，a r c g i s e n g i n e 可以用来开发多种g i s 应用程序并且可以将g i s 功能集成到所有的应用当中【5 5 1 。 使用a e 开发人员可以将g i s 的功能融合到许多的应用程序中，甚至可以将其集成到其 它的g i s 应用解决方案中。 a e 组件库在逻辑上可以分为以下5 个部分【5 6 】： 西北大学硕士学位论文 图2 1a r c g i se n g i n e 组件库分类 b a s es e r v i c e s 包含几乎所有g i s 应用程序都需要调用的最核心的a o 组件，如 f e a t u r eg e o m e t r ya n dd i s p l a y 等。 d a t a a c c e s s 包含访问各种矢量或栅格数据组件。 m a pp r e s e n t a t i o n 包含制图表达相关组件。 d e v e l o p e rc o m p o n e n t s 包含许多适于快速开发的界面控件，极大简化二次开发。 e x t e n s i o n s 作为a e 标准版的扩展，包含许多高级功能，需要特定的l i c e n s e 。 2 2 2a e 与n e t 运行在n e tc l r 上的代码称为托管代码，