（森林经理学专业论文）县级森林资源信息管理系统的研制与应用.pdf

摘要 县级森林资源管理信息系统是现代化森林资源经营管理的重要工具，是“数字 林业”在县级采集标准规范数据的一种必要工具。近年来，森林资源管理信息系 统方面的研究及研制的森林资源管理信息系统软件为建立通用的县级森林资源管 理信息系统提供了坚实的理论基础和方法，推动了我国森林资源信息化管理水平。 但是，系统往往单项开发比较多，集成化程度不高：数据库整合性差、利用率低， 缺少统一的标准，数据不规范，没有严格的编码，这样造成了森林资源信息分散， 信息共享难以实现：没有标准的建模语言建立完备的系统设计模型；系统仅限于 图形和属性的管理查询及图象输出，没有深入研究空间分析模型、决策模型在森 林资源信息管理应用。 针对以上森林资源管理信息系统状况，本文探讨了建立县级森林资源信息管 理系统的方法和技术，利用面向对象技术及其标准的可视化建模语u m l ，结合第三 代地理数据模型g e o d a t a b a s e ，建成了基于s q l s e n ，e r 县级森林资源地理信息数据 库。在此基础上，用e s r i 公司推出强大的a r c e n g i n e 构建森林资源信息管理系统， 能够脱离a r c g i s 平台，该系统功能强大，包括森林资源信息查询、拓扑编辑、 报表统计、专题图生成、三维可视化、属性数据逻辑检查、修改、小班注记，输 出与打印以及森林资源信息管理、森林生态、森林防火、林地监测、规划设计等。 本文通过对县级森林资源信息管理系统的构建及应用研究，必将使森林资源 监测、清查到数据整理以及森林资源的可持续发展的规划制订和合理利用变得快 速、精确、科学，为实现数字化林业奠定坚实的基础。 关键词：森林资源信息管理系统：数字林业；标准与规范；u m l ；地理数据库 a r c e n g i n e t h es t u d i e so ne s ta _ b l i s h m e n t 柚da p p l i c a t i o no ff o r e s tr e s o u r c em a n a g e m e n i n f b m l a t i o ns y s t e mf o rc o u n t r y a b s t r a c t f o r e s tr e s o u r c em a l l a g e m e ni n f 0 舳a t i o ns y s t e mf o rc o u n t r yi st h ei m p o n a n tt o o l f o rm o d e mf o r e s tr e s o u r c e sm a n a g e m e n ta n di ti sak i n do fe s s e n t i a lt o o lo f ”d i g i t a l f o r e s t ”i nt h ec o u n t yl e v e lg a t h e r i n gs t a l l d a r dd a t a t h er e s e a r c ha b o u tt h et l o r c s t r e s o u r c e sm a n a g e m e n ti n f o r r n a t i o ns y s t e ma i l dt h ed e v e l o p m e n ti nf o r e s tr e s o u r c e s m a n a g e m e mi n f 0 肌a t i o ns y s t e ms o m 相他h a v ep m v i d e dt h es o l i dr a “o n a l ea 1 1 dt h e m e t h o df o re 咖b l i s h m g g e n e r a lc o l m t y l e v e l f o r e s t r y r e s o u r c e s m a i l a g e m e n t i n f b 皿1 a t i o ns y s t e m ，t l l i sh a si m p r o v e dt h em a n a g e m e n tl e v e lf o rf o r e s t r yi n f o m a t i o n h o w e n ，e r t h es y s t e mi sm u c he x p l o i t e do n l yp o s s e s s i n g l es i n g l ef u n c t i o n t h e i n t e g r a t e dd e g r e ei sn o th i g h t h ed a t a b a s ec o n f o r m a b i l i t yi sb a d ，c o e 衔c i e n to f u t i l i z a t i o ni sl o w t h ed a t a b a s el a c k st l l eu n i f i c a t i o nt h es t a n d a r d t h ed a t ai sn o t s t a n d a r da n dh a sn os 仃i c tc o d e t h e s em a k ef o r e s tr e s o u r c e si n f - 0 m l a t i o nt ob e d i s p e r s i b l ea n di n f o 咖a t i o ns h 撕n gr e a l i z e s 、i t l ld i 币c u l 吼s y s t e md e s i g nm o d ei s e s t a b l i s h e d 、v i t h o u t 山es t a n d a r dt 1 1 em o d e l l i n gl a i l g u a g e t h es y s t e mi so n l vr e s t r i c t e d i nt h em a l l a g c m e n t ，i n q u i r e m e n to fg r a p ha n dt 1 1 ea n r i b u t e ，a n dt l l ep i c t u r eo u t p u t t h e s y s t e md o e sn o t 也o m u g h l yr e s e a r c hs p a c ea n a l y s i sm o d e l ，p o l i c y m a k i n gm o d e li n f o r e s tr c s o u r c e si n f 0 珊a t i o nm a i l a g e m e ma p p l i c a t i o n a c c o r d i n gt ot h es t a t u so fi 1 1 f o m l a t i o ns y s t e _ mf o rf o r e s tr e s o u r c em a n a g e m e n t ， e s t a b l i s h m e n to ff b r e s tr e s o u r c em a i l a g e m e n ti n f o r n l a t i o ns y s t e mi sp r e s e n t e di nt l l i s p 印e r ，u s i n g s o f h v a r eo f l o g i c a l m o d e l d e s i 印e r a t l ds t a n d a r d m o d e l l i n g l a i l g u a g e ( u m l ) a i l dc o n 山i n i n g 、v i mt h et h i r dg e n e r a t i o ng e o g r a p h yd a t am o d e l g e o d a t a b a s e ，f o r e s tr e s o u r c eg e o 日a p h i ci n f o n n a t i o nd a t a b a s eo nc o u n t r yl e v e li s e s t a 岫l i s h e dw h i c hi sb a s e do ns q ls e r v e la r e rc o m p l e t i n gd a t a b a s e ，f o r e s tr e s o u r c e m a n a g e m e ni n f o m l a t i o ns y s t e mi sc o n s t m c t e db yf 0 n i d a b l ea r c e n g i n e ，p r o d u c e db y e s i u ，w h i c hc a i lg e tr i do fa r c g i sd e s k d o pf i l l l y 1 1 1 i ss y s t e m 缸1 c t i o ni sv e r y m i 曲t i n e s s ，t 1 1 em a i nm o d e lp a n si n c l u d e ：q u e r y i n ga 1 1 da i l a l y z i n g ， t h ed a t at o p 0 1 0 9 i c a l e d i t e r i n g ， r c p o r tf o h n ss t a t i s t i c ， 也e m a p p i n go ft h ef o r e s ts u b j e c tm a p s ， t 1 1 r e e d m l e n s i o n a lv i d e o ， l o g i c a l l yi i l s p e c t i n ga n dm o d i f i y i n ga t t r i b u t ed a t a ，s i g n i n g t e 帅s ， d i s p l a y i n ga 1 1 do u | p u ti n t e 舯t i o n f o r e s t r c s o u r c em a i l a g e m e n ，f o r e s tf i r e p r e v e n t i o n ， r e s o u r c ei n v e n t o r ya r i ds u p e r v i s i o n ，o p e r a t i o nm a i l a g e m e n td e s i g n e t c t h r o u 吐 t h eg t i l d i e so ne s t a b l i s l l i n e n ta n da p p l i c a t i o no ff o r e s tr e s o u r c e m a i l a g e m e ni n f o r n l 砒i o ns y s t c mf o rc o l l i l 吼t h i sp a p e r w i l ic e r t a i n l yc a u s et 1 1 ef o r e s t r e s o u r c e sm o i l i t o r i n g ，c h c ：c “n ga l l dm ed a t ao r d 嘶n g 硒w e ua st l l ef o r e s tr e s o u r c e s s i l s t a i n a b l ed e v e l 叩m e n tp l a i lm a k i n ga n dt l l er e 船o i l a b l eu s et oc h a n g e sf 瓠t ，p r e c i s e ， s c i e n t i f i c ，d i g i t a if o r e s 打yr e a l i z a i i o nc o u l db ea c h i e v c d k e yw o r d si n f o m a t i o ns y s t e mf o rf 0 r e s tr e s o u r c em 龃a g e m e n t ；d i g 妇lf o r e s t ；s t 鲫d a r d s 柏d c t e r i o n so f f o r e s td a t a ；g e o d a t a b 越e ； a r c e n g i n e 致谢 本文是在导师周春国副教授的悉心指导下完成，从论文的选题、研制到撰写、 修改到定稿的过程中，无不凝聚着导师的心血和智慧。三年来，导师勤奋严谨、 求实创新、精益求精的治学态度使学生终生受益。在思想、学习和生活当中，导 师给予无私的教诲和关怀，在此向恩师奉上我最诚挚的谢意。 森林经理组的余光辉教授、彭世揆教授、温小荣博士、李明诗博士、给予的 大力支持和热情的帮助，在此深表感谢。 在本研究的设计、实施及研究过程中，衷心感谢广东省林业调查规划设计院 魏安石总工给予的指导和热情帮助，他以独特的见解、严谨的工作态度，使我受 益匪浅。 同时需要感谢广东省林业调查规划设计院总院王登峰院长，分院林寿明院长 为我创造了良好的实习环境，感谢他们在实习期间在工作、学习、生活方面给予 的便乖j 和支持，在此表示由衷的感谢。 研究期间，得到陈鑫、杨志刚的帮助与大力支持，在此表示感谢。借此机会 还要感谢施开芬同学、孙圆同学在研究生学习和生活期间给予的无私的帮助。 各方支持，未能尽到，在此，谨向关心、支持和帮助过我的各位老师、同仁 和同学们致以诚挚的感谢。 丁胜 2 0 0 6 年6 月 前言 地理信息系统( g e o g r a p l l i c a li n f o 珊a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) 是一门集计算机科 学、信息学、新兴学科，由计算机系统、地理数据和用户组成的，它把地理位置 和相关属性有机的结合起来，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，并 采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为科研、管理、规划 和决策提供有用的信息。地理信息系统的应用领域涉及自然资源管理、土地管理、 林业管理、农业和土壤、地质水文、市政管理、社会经济、景观生态、环保、水 利、军事、测绘、旅游等诸多方面，有着广泛的应用，体现出产业化、应用的扩 大与深化、大型系统的建立和地域差异等特点。g l s 作为一个集空间数据和属性数 据于一体的信息系统，地理信息系统既继承传统管理信息系统的优点，有强大的 空间数据处理和分析功能，为用户提供一个全新视化平台。 森林资源从广义上讲包括林地、林木及其空间范围内生长着的一切动物、植 物、微生物和自下而上所发挥作用的自然环境因素的总称，是最大的陆地生态系 统，蕴含着巨大的经济效益、社会效益和环境效益。它具有林业用地辽阔、生产 周期长、森林系统结构复杂、森林资源附于地表等特点，采用传统方法进行决策 缺乏直观性和决策过程的可视化，给经营管理带来许多困难，而地理信息系统技术 能快速准确地获取多种组合形式的林业资源原始和统计数据，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、空间地理分析与实际应用的集成掌握森 林资源变化规律，满足林业上森林资源管理和领导决策的需求，实现森林资源管理 的科学化合理化，具有积极的社会、经济和生态意义。地理信息系统技术在森林 资源管理实践中的应用为解决以上问题提供了一种有效的手段。 森林资源信息管理系统是林业各项工作决策的重要依据，是数字林业基础信息 的重要来源，我国林业资源管理信息系统从纵向看是一个由国家、省、地、县4 层次的多级系统，从横向看每一层又可分为森林资源、森林生态、规划设计、林地 监测、病虫害防治、森林防火等多个子系统，各层次又是一个相对独立的系统，分 别处理、分析各层的信息。这种模式体现了行业管理能力、管理职责、管理制度 和管理效率等诸多方面，对管理的大多数内容采用下管一级，而森林资源由于其特 殊性，可以实行跨级管理。国家有关数字林业方面的研究对基层数据的质量( 规范 性、准确性) 提出了更高的要求，县级是林业资源信息，尤其是森林资源信息的数据 源，其数据的准确性以及更新的及时性不仅影响该县的林业生产、经营和管理，也会 影响到其他层次的管理效果，甚至影响到林业整体的宏观决策j 因此，为了国家、 省、地、县4 层次对森林资源的优化管理和数字林业信息的共享，实现林业的可持 续发展，为森林资源管理和经营决策提供现代化手段，必须抓好数字林业信息采集、 信息处理和信息反馈三个环节，建立县级森林资源管理信息系统。 第一章绪论 1 1 数字林业信息与数字林业标准与规范 1 1 1 数字林业信息概述 数字林业信息( 数据) 是林业工作中一切与土地、森林和自然环境的地理空 间分布和经营管理有关的要素及其关系的表达，即是这方面的各类要素的属性信 息、图形信息、经营管理信息以及要素的逻辑或空间关系信息的总和。数字林业 信息是描述森林资源的数量、质量、空间分布和动态变化等特征的信息数据，它 具有信息的绝对性、普遍性和信息的相对性、特殊性。前者是指只要有森林资源 它就存在，后者是指不同区域森林资源的存在方式。从上述数字林业规范和概念可 见，数字林业体系的信息内容十分广泛，根据不同的原则可以陈列出不同的类型。 从大的门类上，数字林业的信息大体上可以分为三大类。 基础信息：这类信息是数字林业体系中提供最基本的森林资源和地理空间及 遥感影象的信息，具有统一性、精确性和基础性特点。统一性是指各地区的基础 信息由主管部门统一采集，建立数据库，提供使用，以实现系统间信息共项和交 换；精确性是指基础信息数据的精度应满足林业各层次的各种用户的需求；基础 性是指基础信息是数字林业系统数据库的最基本的内容，基础数据库是数字林业 技术系统的基础设施，应当优先与其他专题信息进行建设。 统计信息：统计信息是在前两类信息基础上按特定的约束条件、采用一定的统 计方法和模式进行采集、汇总的信息。包括林业社会经济、营林及工业生产、人 员及就业、资产、投资、教育及科研等方面的加工提炼和汇总分析信息。统计可 以借助于基础信息确定其空间位置，进行空间分析，并在此基础上进一步确定不 同的专题信息之间相互联系和相互制约的关系 专题信息：这类信息是指各个重点林业生态建设项目和各类专题领域的专题 信息。专业性是只相对于基础信息的同一性而言，即专题信息无论是应用范围， 都有一定的特殊性。这类森林防火、森林病虫害等等专门的林业信息及数字林业 体系建设自身的层次结构、及数据库设计等基本规则和标准信息。 数字林业信息具以下几个显著特点：信息具有区域分布性，森林资源在区域上 表现为分布式特点，其属性表现为多层次森林资源数据量大，森林资源信息既有空 间定位特征，又有属性特征( 各种调查因子) ，森林的生长又是随时间的变化而发生变 化，森林资源信息在时间维上也是变化多样的( 多期的调查数据) ；展现森林资源信息 载体的多样性，有描述森林资源信息的文字、数字、地图、林相图和影像等符号信 息载体以及纸质磁带、光盘等物理介质载体。因为这些基础信息、专题信息和统 计信息都具有时效性的特点，都只能反映某特定时间范围内真实世间中的特定 现象，随着时间的推移，这些信息将逐步失去其现优势：数字林业信息多样性决 定着必须需要一定的标准和规范才能长期的管理维护和更新现有数据b4 0 】。 1 1 2 数字林业标准与规范 标准化和规范化是反映一个国家经济发展和技术进步的重要标志。进入2 1 世 纪，我国面临社会跨越发展的历史性机遇，这个发展的关键就是在于以信息化带 动工业化并向知识经济型社会转化。为实现林业行业的跨越式发展，建设国家数 字林业体系就成为一项紧迫的任务，工程数字林业体系的六大要素：标准与规范、 信息数据、软件平台、硬件和网络体系、技术人员和组织管理。其中标准与规范 是数字林业体系建设的基础和前提。 2 数字林业信息种类繁多、内容丰富、涉及诸多领域，只是将这些信息和数据 按一定的规范进行分类和编码，使其统一地采集并有序地寸入计算机，对数字化 的数据按类别进行存储、管理和更新，才能满足各类应用需求。否则，采集的数 据可能由于定义、概念、单位、分级等方面的差别而出现歧义，甚至导致数据库 完全失去使用价值。因此，信息和数据的系统分类与编码，数据管理的整体界定、 规划和设计，是数字林业标准与规范的首要工作。 数字林业标准与规范是为数字林业的信息分类、数据格式、处理流程、处理平 台等工作制定的一系列规范化文件。内容包括各种林业信息的内涵及范畴的界定、 命名、术语及代码约定、操作规范和规程等，对于规范国家和林业的数字建设具 有重要意义。 1 1 3 数字林业 ”数字林业”，是在数字地球大框架指导下，人类以数字的形式再现的林业信 息场，是信息化的林业。”数字林业”是数字地球的重要组成部分，它应用遥感技术、 计算机技术、数字化技术、网络技术、智能技术和可视化技术，把地球上的各种 林业信息用地理坐标确定与连接起来，实现标准化规范化采集与更新数据，实现数 据充分享用的过程。它具有数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化 表现等强大功能，为各级领导的宏观管理、指挥、调度、协调工作提供快速、准 确的信息服务，它将林业系统各部门、各行业、各领域的信息通过数字化、计算 机处理和网络传输，最大限度地集成和利用各类信息源，快速、完整、便捷地提供 各种信息服务，实现林业系统内部之间及其他部门行业之间经济、管理和社会信息 的互通与共享用信息化技术改变传统的林业生产管理模式，从而全面实现森林资 源管理工作的数字化，实现林业的现代化和可持续发展。 数字林业就是运用现代信息科技手段，再现真实的林业况，推动林业管理的 精确化、科学化。它主要有三方面的涵义，一是基于3 s ( 遥感r s ，地理信息系统 g i s ，全球定位定位系统g p s ) 技术的林业物理状态的信息数字化；二是基于计算 机技术的林业管理流程中相关因子，数据的信息数字化；三是对这些信息的储存、 处理、传输和应用。也就是说，数字林业不仅能将林业的多种特征用数字的形式表 述，还能对这些信息进行整合、集成和处理。 根据国家林业局的总体布署，数字林业建设的总体目标是：逐步建立起数字 化、网络化可视化、和智能化的信息集成及应用系统，并最大程度地集成和利用 各类信息资源，快速、完整、便捷地提供各种信息服务，实现森林资源与环境监 测、森林灾害监测、林业辅助决策的信息化。 数字林业技术体系建设是数字林业建设中的一个重要方面。它主要由六大要素 组成，即：信息数据、标准规范、软件平台、硬件与网络体系、技术人员、组织 管理。而森林资源管理信息系统则是建设数字林业技术体系的最基础和最重要的 任务，它为林业发展和信息化建设提供统一的空间定位与基础地理信息公共平台， 进而实现林业信息资源按照地理空间位置的整合、共享和分析。 1 2 森林资源管理信息系统研制与应用在国内外研究现状 ： 森林资源管理信息系统的发展有赖于相关学科技术的发展( 计算机软硬件技 术、地理学、地图学、计算机图形学、遥感技术、网络技术等) 和森林资源信息 管理要求。国内外根据实际情况，开发了适合林业需要的森林资源管理信息系统。 开发森林资源地理信息系统主要有4 种类型 1 ： 一是独立开发，完全从底层开发，不依于任何g 1 s 软件，从空间数据的采集、编辑 到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种 程序设计语言，如v i s u a lc + + 、d e l p h i 、p b 、例等，在一定的操作系统平台上编 程实现。这种方式的好处在于无须依赖任何商业g i s 工具软件，减少了丌发成本， 但一方面对于大多数开发者来说，能力、时问、财力方面的限制使其开发出来的 产品很难在功能上与商业化g i s 工具软件相比，这种开发方式其特点是针对性强， 不足之处是开发难度大、周期长、投资大。 二是利用g i s 通用软件工具来加工和管理用户森林资源数据。如a r c g i s 、 m a p i n f o 、g e o m e d i a 、g e o 伊a p h i c s ，其特点为直接用原有g i s 通用软件工具，功能 全，缺点是针对差。 三是在g i s 软件的基础上，利用它的二次开发语言进行森林资源信息管理系统的 开发( 又称为单纯的次开发方式) ，开发具有特定应用的森林资源地理信息系统。g i s 工具软件大多提供了可供用户进行二次开发的宏语言，如e s r j 的a r c e w 提供了 a v e n u e 语言，m a p i n f o 公司研制的m 印i n f o p m f e s s i o n a l 提供了m a p b a s i c 语言等等。 用户可以利用这些宏语言，以原g i s 工具软件为开发平台，开发出自己的针对不 同应用对象的应用程序。这种方式省时省心，但进行二次开发的宏语言，功能极 弱，用它们来开发应用程序仍然不尽如人意。这种开发方式其特点为开发模式简 单，但移植性差。 四是集成二次开发。集成二次开发是指利用专业的g i s 工具软件，如a r c e w 、 m a p i n f 0 等，实现g i s 的基本功能，以通用软件开发工具尤其是可视化开发工具， 如d e l 口h i 、v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 、p o w e rb l l i l d e r 等为开发平台，进行二者的集 成开发。集成二次开发目前主要有两种方式： ( 1 ) o l e ，d d e ，采用0 l ea u t o m a t i o n 技术或利用d d e 技术，用软件开发工具开 发前台可执行应用程序，以o l e 自动化方式或d d e 方式启动g i s 工具软件在后 台执行，利用回调技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功 能： ( 2 ) g i s 控件，利用g i s 工具软件生产厂家提供的建立在o c x 技术基础上的g i s 功能a c t i v e x 控件，如e s r j 公司的a r c e n g i n e 、a r c o b j e c t 以及m a p o b j e c t s ，m a p i n f o 公司m a p x ，国产控件开发工具如北京超图公司s u p e r m a p 等这种开发方式其特点 是把g i s 控件嵌入用户应用程序中，易移植，便于维护，易与专业模型有机结合，而且 不用学习专门的二次开发语言。 1 2 1 国外研究现状 自本世纪5 0 年代荚国率先将计算机引入林业以来，经过近半个世纪，它从最初 的科学运算工具已经发展到现在的综合的信息管理和决策系统，促使林业的管理技 术和研究手段发生了很大的变化。 美国林务局的f o f u p l a n 是针对国有林设计的【8 】，采用大型线性规划模型，以提 高净现值和木材产量为目标，用于森林资源的优化配置决策中。t e m s 是一个商业 集成软件包，包括地理信息、多资源模拟模型、经济分析、优化模型和图形输出等 构件，用于森林多种资源综合管理中。i n v e s t v 是一个林业投资项目的经济分析软 件。它采用的评价指标有：成本收益率、净现值、年均值和土地收益率。在一定的 贴现率和内部收益率限制下，进行敏感行分析和机会成本分析等。美国爱德华州 p a n a t c h 公司建立基于地理信息系统的森林经营系统，可随时提供林地上的林木信 息，采伐状况及显示林业专题图。美国华盛顿自然资源局研制的计算机辅助采集规 划系统采用a r c i n f 0 地理信息系统工具，开发出以下功能：采伐集体区域的确定、 4 采伐集体可行性分析、集体材系统的确定、采伐集体作业时间表的制订、各种采 集方式的经济分析、人和生产组织因素的分析以寻找最佳生产组合方式。 新西兰的c h p p 软件包是一个钢索集材辅助设计系统，能建立数字地形模型，确 定最佳集材区和作业点，测定作业区面积、平均集材距离和材积，确定所需林道长 度。据编辑处理和统计分析等功能。 加拿大p e t a w a 、v a 国家林研所开发了一套大型专家系统，用来预测和预报日常 发生的由人为或闪电引起的森林火灾。系统综合了地理信息、模糊聚类理论和人 类有关火灾成因的知识，运行在a m i g a 工作站上。加拿大森林资源数据库系统 c f r d s 存贮森林蓄积量，运输途径，木材需求等信息支持森林经营设计。加拿大研制 了辅助作业时间研究系统t t s s 川，应用于油锯伐木、地面集材、索道集材、原条造 材、木材装卸等作业时间研究。该系统具有项目设计、数据采集。 在德国，建立了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。 国外林业上应用的遥感图像处理和地理信息系统软件主要有以下几种： a r c i n f o 是美国环境系统研究所( e s r i ) 开发的较有代表性的地理信息系统工 具，它囊括了a r c v i e w 和a r c e d i t o r 的全部功能并且增加了高级的地理处理和数 据转换功能。专业的g i s 用户使用a r c i n f o 可以进行各方面的数据构建、模拟、 分析以及地图的屏幕显示和输出。作为一款杰出的全面的g i s 软件，a r c i n f o 具有 创建和管理智能g i s 的全部功能。通过易用的界面实现功能，界面可通过模型、 脚本和应用程序来实现自定义和扩展设置。 e r d a si m a g i n e 是美国l e i c a 公司开发的遥感图像处理系统，它以其先进的图 像处理技术，友好、灵活的用户界面和操作方式，面向广阔应用领域的产品模块， 服务于不同层次用户的模型开发工具以及高度的r s g i s 集成功能，为遥感及相关 应用领域的用户提供了内容丰富而功能强大的图像处理工具，代表了遥感图像处 理系统未来的发展趋势。 g e o m e d i ai n t e r g r a p h 公司致力于计算机辅助设计、制造以及专业制图领域的 硬件软件以及服务支持。它将空间图形数据和属性数据都存放于标准关系数据库 ( m i c r o s o f ta c c e s s ) 中，在一定程度上提高了系统的稳定性和丌放性，并且提 高了数据采集、编辑、分析的效率。它支持多种数据源，包括其它g i s 软件厂商 的数据文件以及多种关系数据库，可以将a r c i n f o 、a r c v i e w 、m g e 、m a d i n f o 、c a d ( 包 括a u t o c a d 和m i c r o s t a t i o n ) 、a c c e s s 、o r a c l e 、s q ls e r v e r 等多个g i s 数据源 的数据直接读取，无需任何转换地置于一个统一的系统中，并能输出成其它g i s 平台的数据格式；实现了矢量栅格的集成操作；提供了多种空间分析功能； g e o m e d i a 包含其它一些模块，以应用于不同的具体领域。 m a p i n f op r o f e s s i o n a l 是m a p i n f o 公司提供一整套功能强大的工具来进行复 杂的商业地图化、数据可视化和g i s 功能。空间数据和属性数据分开存储。两者 之间通过一定的的索引机制联系起来，通过m a p i n f op r o f e s s i o n a l 可连接本地及 服务器端的数据库，创建地图和图表。也可以定制m a p i n f op r o f e s s i o n a l 以满足 用户的特定需要，价格相对比较便宜。 m i c r o s t a t i o ng e o g r a p h i c s 是b e n t l e y 公司的产品， 具有一体化光栅数据 和矢量数据建库管理功能，开放的实体数据库接口，强有力的空间分析功能和一 整套灵活的输入、管理、分析和可视化地理信息的工具，为用户软件开发者提供 5 了一个非常完善的集c a d g i s 为一体的地理工程解决方案。为了满足各种用户对 地理工程的不同层次的需求，m i c r o s t a ti o ng e o g r a p h i c s 既可作为一个g i s 应用 开发平台，又可作为一个最终的用户产品，它的开放性设计为地理工程提供了一 个广阔的应用领域，能够使用户在不同的硬件和操作系统中协同工作，扩展其功 能和创建自己的应用软件。 1 2 2 国内研究现状 森林资源信息和森林资源管理是林业的基础管理，是林业建设各项决策的重 要依据。高效现代的林业管理必须将空间信息纳入管理范围，这就需依赖g i s 的支 持，而要让g i s 充分发挥其管理功效就需要做林业专用的g i s ，做自己部门使用的 g i s 。近年来，随着g i s 的发展和森林资源在我国资源环境中基础地位的加强， 我国许多单位对森林资源管理信息系统方面的研究及研制的森林资源管理信息系 统软件为建立通用的森林资源管理信息系统提供了有益的借鉴和基础，先后建立 了森林资源数据处理系统，森林资源管理信息系统，森林资源经营管理系统、森 林资源决策支持系统等f 3 4 3 5 埘j 7 3 ”，这些系统的研发推动了我国林业信息化水平。 以下通过6 个方面来阐述国内研究现状。 f 1 ) 资源管理与动态监测上的应用 森林的面积、蓄积、类型、林种、树种的结构和分布及变动情况等森林资源 信息，过去只能从森林资源档案中的文字表格上了解情况，缺乏直观的空间数据反 映，难以分析变化的空间分布规律。g i s 空间数据管理和分析功能弥补了这一不足， 它以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、检索查询，做到了图上动 态管理和监测，并以多种方式输出决策所需的地理空间信息。森林资源监测是为了 迅速准确地预测森林资源的发展趋势，分析森林的分布、生长和发育，更真实、更直 观地把握森林资源的状况及变化：秋平等利用a r c v 正w 地理信息系统软件建立 森林资源管理系统，能够及时准确地对森林资源进行监测，掌握森林资源变化规律， 为亚林中心森林资源的可持续发展的规划制订和进行森林资源合理的利用提供有 效的数据基础与管理平台。该系统的建立包括林相图、地形图的数字化与处理 ，j 、 班属性与空间信息系统相联结；夏朝宗、熊利亚等用m o 开发了石林县森林资源 管理信息系统在用与实践，在森林资源信息档案管理、森林资源调查与监测、专 题分析以及宏观决策等方面的应用【1 1 】；顾洪祥，朱俊等根据城市森林评价的特点 和实际，依据信息系统建设的原则和方法，以v b 为开发平台，采用e s 公司的 a r c o b l e c t s 组件技术，设计开发了上海城市森林综合评价信息支持系统，并利用该 系统对上海城市森林进行了尝试性评价m 】：王霓虹周洪泽李林辉本文探讨了将 地理信息特别是m c e w 用于制图的方法应用于林木空问的分析模拟，实现了空间 信息和属性信息的结合。通过地图分析模型对硬阔叶林固定样地树木进行了空间 分析，获得了固定样地内各树木种群的空间分布格局和斑块面积，得到了对潜在生 长空间的统计数据。蔡学林等应用地理信息系统，以为支持平台，铜鼓县二类调查 资料及基本地理要素为信息源，建立县级森林资源与环境信息库，对森林资源进行 数字化、可视化、动态化和实时化管理，为铜鼓县森林资源信息管理和林业生产起 到技术支持和辅助决策的作用】。 ( 2 ) 在森林经营与林业工程规划上的应用 森林工程上g i s 的应用，通常是把森林工程信息数据输入、处理、编辑和转换， 建立森林工程地理信息系统基本图库和属性库，应用叠加和缓冲区生成技术，形成 专题图，利用g i s 的空间分析功能，结合数学模型和算法，解决木材运输最佳运行线 6 路、木材合理流向。在林道网规划、伐区调查设计、集材等问题上，g i s 辅助林道 网规划可使林道造价、道路养护费、集材费和营林通勤费等综合费达到最低值，解 决林道网合理配置中最佳密度确定、林道网布线及环境影响评价等问题，取得最佳 配置效果。另外在伐区调查设计上应用g i s 的叠加、缓冲区、裁剪等空间分析功 能，实现多种空间约束下，伐区采伐顺序、皆伐面积大小与形状、木材流向划分等问 题的最优决策确保森林生态系统综合功能的发挥m ，。有学者尝试应用m a p g i s 进 行造林规划设计，这为造林工程管理、生态环境建设起积极作用。张怀清等利用g i s 的空间分析功能把坡度、坡向、土壤类型、海拔高度等因子作为适地适树分析的 主要立地因子进行立地分析和造林树种的选择，提高适地适树分析的可视化程度 f 1 6 l 。何国业，罗胜万等数据库平台上选择v i s u a l f o x p r 0 6 1 数据库管理系统，空间图形 管理选用m a 口i n f o 商业g i s 平台，开发一个营造林工程信息管理系统，该系统集 营造林工程信息采集、发布、查询与决策系统于一体，实现了空间和属性数据的实 时更新，为及时掌握工程施工现场劳力与机械设备情况、工序进度和质量情况、资 金投放情况、森林资源状况和伐区设计情况等提供了准确信息，达到了预定的效果 ( 3 ) 在害虫综合治理应用 近年来，地理信息系统开始应用于害虫综合治理领域，为害虫综合治理研究提 供了新的途径和方法，在害虫综合治理领域，利用g i s 并结合生物地理统计学可以 进行害虫空间分布、空间相关分析、害虫发生动态的时空模拟和大尺度数据库管 理等功能，其应用潜力十分巨大。在森林病虫鼠窖监测及控制领域，应用g i s 可以实 现对森林病害、虫害、鼠害发生规律、分布状况及控制程度动态监测及跟踪管理， 能够克服工作的盲目性和被动性，做到心中有数，防治工作及时m ，；在病虫害防治方 面，山东省建立了赤松毛虫综合防治措施微机系统，根据害虫种群的动态变化和栖 息环境因子的关系来防治其发生i m ：周立利用”3 s “技术集成作出灾情评价和虫情 预测，采用最新植物输导防治技术防治害虫m ；广东省建立了进境植物检疫有害生 物图文信息检索系统，该系统可按检疫性有害生物检索其分类地位地理分布、寄 主种类，截获记录等信】。 ( 4 ) 在森林防火上的应用 林火虽然对森林生态系统未必是一件绝对坏的事情，但对林业主管单位而言， 其所面临的是一件突发紧急事件，不论抢救与否，如何有效予以掌握、制止或扑灭， 减少林火所带来的损失都考验着林业主管单位的应变能力。当然，在林火事件的扑 灭方面林火行为虽有迹可寻，应不难加以控制，惟因实际林火行为受到火环境相关 因子问错综复杂的影响，致使其变化多端，加上观测或规划人员相关信息收集不全 与知识不足，无法判断林火发展方向，致使要短时间之内加以控制火势，实在是无法 完成的任务，森林火灾是林业生产的重大灾害之一，及时的火险预警在林业生产中 具有十分重大的意义，随着现代计算机网络和3 s 等技术的不断发展，其应用的日趋 广泛，使森林防火的方法和所采用的技术手段发生了深刻变化。1 0 多年来，在森林防 火决策支持系统领域内，开展了诸如大区域范围系统的建立，自适应显示分辨率的 处理，图形图像的有关处理技术，基于w 曲的信息发布，3 s ( g i s 、r s 、g p s ) 与d s s 技 术的应用等研究。国家林业局林业规划院于2 0 世纪9 0 年代就研制出了、林火管 理g i s ，各个省、市也着手构建森林防火g i s 。9 0 年代初期，以寇文正为主研制的国 家林火管理信息系统，成功地解决了林相图与地形图的配准与标准化问题，集模型 库系统、数据库系统、图形库系统于一体功能丰富李土生等通过综合运用3 s 技 术、数据库技术、网络技术及森林防火专业技术，设计和开发了浙江省森林防火地 理信息指挥系统，美国林务署所发展的事件应变指挥系统( i s c ) 挥体系实质上是 一种通过幕僚作业协助指挥进行的一种决策支持运作方式。丘祈荣，林朝钦，周巧盈 等介绍一套事件应变指挥系统( i s c ) ，用于台湾林火应变决策支持系统。李土生，杨 幼平等以v i s u a l b a s i c 作为系统模块代码的开发平台，以m a p i n f o p r o f e s s i o n a l 5 1 为 g i s 平台，以s o l s e n ，e r 为后台数据库，设计和开发了浙江省森林防火地理信息指 挥系统。系统框架构成有：森林防火地理信息指挥子系统，森林防火基础信息录入子 系统，森林火灾历史档案信息管理子系统。可实现的主要功能有：火点智能定位、火 场信息查询、辅助决策指挥和历史档案查询与分析等口”。 ( 5 ) 自然保护区管理和森林公园规划 李芝喜等人( 1 9 9 9 ) 以森林生态系统和g l s 技术结合，建立了西双版纳勐养保护 区热带林保护g i s ，达到生物多样性保护的目的，勐养热带林保护g i s 具体功能模 块包括：数据采集、数据库设计、数据库生成和叠置分析等，着重于物种保护、生态 环境监测和可持续发展规划等的信息决策支持。石军南在g i s 支持下，利用地形图 生成d e m 。直接计算出各林班、小班的坡度和坡位，进而制成地表模型，绘出森林资 源乌瞰图，应用于张家界天门山目家森林公园，浏阳大围山国家森林公园的规划， 成本低，效率高，不仅使规划成果图更加丰富和逼真，而且为规划人员提供了科学、形 象化的地理底图，提高了规划的合理性和效率m 。 ( 6 ) 林业专题制图 林相图是表示森林相貌的专题图，是指导森林经营措施落实的专业用图。它是 编制森林经营方案、总体设计的重要依据。林相图广泛应用于分析、评价、预测、 规划设计和管理等各个方面，它对于指导林业局( 林场) 森林集约经营具有重要意 义。龚福晓、陈俊华等人采用通用g i s 软件建立相应数字化林相专题图，结果表 明，借助g i s 技术能形成动态的资源专题图，并能把森林资源的动态监测与高产栽培 措施相结合，形成科学的经营决策方案，目前，大多数应用研究通过通用的g i s 软件 o “a p i n f o