（森林经理学专业论文）基于GIS的短周期工业原料林管理信息系统的研究——以泰格林纸集团纸浆林信息系统研建为例.pdf

摘要 本文在综述短周期工业原料林经营现状和发展趋势基础上，运用森林测计学、森 林经理学、森林培育学、林业系统工程、森林生态学的相关原理，提出短周期工业原 料林经营模式的思想：即根据国家对短周期工业原料林的多种效益和社会功能的要 求，运用数字工程的思想，按照特定的经营目标、技术格局和经营措施而设计的一种 经营技术体系。该理论以现代林业科学技术为依托，体现了森林经营系统性、可操作 性和规范化的特点。 在系统经营思想指导下，本文构建了短周期工业原料林管理信息系统的总体框 架，并以泰格林纸集团纸浆林信息系统研建为实例，利用a c c e s s 建立属性数据库， 运用d e l p h i 和m a p o b j e c t s 进行地理信息系统二次开发，建立了林业企业纸浆林一体 化经营管理的平台，探索了基层林业单位数字化、精细化管理的思路和方法，为数字 林业建设做出有益的探索和实践。 关键词：短周期工业原料林；系统经营；管理信息系统；地理信息系统 a b s t r a c t t h i sp a p e r f i r s t l ys u m m a r i z e st h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o pt r e n do fs h o r t - r o t a t i o n i n d u s t r i a lf o r e s t t h e n , t h ea u t h o rp r o p o s et h et h o u g h to fs h o r t - r o t a t i o ni n d u s t r i a lf o r e s t m a n a g e m e n tm o d eb a s e do nt h e r e l e v a n t p r i n c i p l e o ff o r e s t m e n s u r a t i o n , f o r e s t m a n a g e m e n t , s i l v i c u l t u r e ，f o r e s t r ys y s t e m se n g i n e e r i n ga n df o r e s te c o l o g y t h em a i ni d e a o fm a n a g e m e n tm o d eo fs h o r t r o t a t i o ni n d u s t r i a lf o r e s t i s ：a c c o r d i n gt ot h er e q u e s to f m u l t i b e n e f i t sa n ds o c i a lf u n c t i o n sf o rt h es h o r t - r o t a t i o ni n d u s t r i a lp l a n t a t i o n s , 啪t h e t h o u g h to f d i g i t a le n g i n e e r i n g ，d e s i g nam a n a g e m e n tt e c h n o l o g ys y s t e mw h i c hi n c l u d e st h e s p e c i f i cm a n a g e m e n tg o a l ，t e c h n o l o g i c a lp a t t e r na n dt h em e a s m x m e n t so fm a n a g i n g s u p p o r t e db yt h em o d e mf o r e s t r y ss c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , t h i st h e o r yr e f l e c t st h e c h a r a c t e r i s t i co ft h es y s t e m a t i c n e s s ，p r a e t i c e n e s sa n ds t a n d a r d i z a t i o ni nt h ef o r e s t m a n a g e m e n t u n d e rt h eg u i d a n c eo ft h em a n a g e m e n tp h i l o s o p h yo ft h e s y s t e m , t h i sp a p e r e s t a b l i s h e st h eo v e r a l lf r a m eo ft h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mo fs h o r t - r o t a t i o n i n d u s t r i a lf o r e s t t h ep u l p w o o df o r e s ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rt i g e rf o r e s t & p a p e rg r o u p c o i st a k e na se x a m p l e , t 0s e t 印t h ea t t r i b u t ed a t a b a s ew i t i ia c c e s s ，t oc a r r yo nt h e s e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e mw i t hd e l p h ia n dm a p o b j e c t s a p l a t f o r mo ft h ei n t e g r a t e dm a n a g e m e n ta n da d m i n i s t r a t i o no fp u l p w o o df o r e s ti ss e tu p f o rf o r e s t r ye n t e r p r i s e t h et h o u g h ta n dm e t h o do fd i g i t a li se x p l o r e da n dm a n a g e m e n tf o r t h eb a s i cf o r e s t r yu n i ti se l a b o r a t e d ah e l p f u le x p l o r a t i o na n d p r a c t i c ef o rd i g i t a lf o r e s t r y s c o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n th a sb e e nm a d ei nt h i sp a p e r k e yw o r d ： s h o r t - r o t a t i o ni n d u s t r i a lf o r e s t ；s y s t e mm a n a g e m e n t ；m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ；g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m n k 中南林业科技大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中 南林学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意 识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：抹。怎正 2 卯占年占月，日 中南林业科技大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电f 版，允许 论文被螽阅或借阅。本人授权中南林学院町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 段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请您在以上相应方框打“”) 作者签名： 赤恕五 埘年6 月罗日 跏签黛 中南林业科技大学学位论文 基于g i s 的细周期1 = 业原料林管理信息系统的研究 第1 页共6 0 页 1 前言 林业是国民经济建设的重要支柱产业。长期以来，由于林木生长周期长，经营管 理粗放，林业一直处于相对落后的发展状况。充分利用我国水、热资源充裕的优势， 大力发展工业人工林，为国民经济建设和人民生活需要提供丰富的林副产品，建立完 备的林业生态体系和较发达的林业产业体系，已为林业界人士取得共识，成为林业发 展的总体目标和发展模式。短周期工业原料林是应社会需求而产生的专用林种，与 一般用材林相比，具有轮伐期短、投资回收期短且回报率高等特点，改变了传统林业 “周期长、见效慢”的落后状况，提高了林业在国民经济中的地位。发展短周期工业 原料林对林业生态体系建设和林业产业发展都具有重要的战略意义。 短周期工业原料林近年来在我国发展很快，然而在经营管理方面还比较落后。短 周期工业原料林的经营管理是一项复杂的系统工程。从立地选择到良种繁育，从造林 设计到生长分析，从抚育管理到效益评估，涉及众多环节，在经营过程中还要和市场、 政府、林农等多方面进行交涉。经营管理过程中所涉及的数据量、信息量是海量的， 如仅靠人工方法记录和处理这些数据，成本高、效率低、耗时耗力不说，其结果的准 确性、及时性也是值得怀疑的，而且将严重影响企业的经营管理和科学决策，对企业 发展壮大和可持续经营也极为不利。因此，根据林业企业的实际情况，利用成熟的信 息技术和先进的“3 s ”技术来开发研制短周期工业原料林管理信息系统已经成为当务 之急。 当今社会已经边入信息时代，信息成为主要的经济资源。数字化的信息足社会生 产中最活跃的因素，已经成为促进企业和商业环境变动的动力，对推动社会生产力发 展具有革命性的意义。“。在瞬息万变、竞争激烈的市场中，只有充分掌握和高效利 用信息资源的企业才具有竞争的优势，才能占据市场，不断发展壮大。1 。经营短周期 工业原料林的企业面对的信息量是海量的，而且这些数字信息中8 5 以上与空间位 置相关，例如：造林地的分布、树种资源结构、年龄结构、市场的地域分布、种苗及 木材等运输、跨地域生产与销售等。这些对整个生产经营有直接影响的数据用传统方 式和手段是无法处理的，只有借助现代化的技术手段才能完成。管理信息系统技术提 供了优良的属性数据处理能力，地理信息系统技术具有强大的空日j 信息管理和分析功 能。在软件工程思想指导下，结合地理信息系统技术和管理信息系统技术。建立集成 的短周期工业原料林管理信息系统平台，运用在短周期工业原料林建设中，将满足企 业海量信息处理和管理的要求，可实现短周期工业原料林建设的经营目标，这就是本 文研究的出发点。 中南林业科技大学学位论文摹于g i s 的知崩期t 业原料林管理信息系统的研究 第2 页共6 0 页 短周期工业原料林管理信息系统的研建是一项复杂的系统工程，需要运用林学、 森林培育学、森林经理学、技术经济学等多学科理论知识，并综合利用先进的数据库 技术、“3 s ”技术、网络技术来共同为短周期工业原料林经营管理服务。本文将系统 经营技术与林业企业信息化建设相结合，以森林经营模式为理论基础，充分利用数据 库技术、地理信息系统技术和管理信息系统开发技术，构建了短周期工业原料林管理 信息系统总体框架，该系统具有立地评价、资源管理、经营管理、经济核算、图形管 理等功能，形成了支持企业高层决策、中层管理、基层运作的集成化平台；在总体框 架指导下，以泰格林纸集团纸浆林信息系统研建为实例，利用m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 0 建立属性数据库，运用面向对象程序设计语言d e l p h i 和优秀的地理信息系统组件 m a p o b j e c t s 进行二次开发，实现了主要业务功能。 除前言外，论文由六章节组成： 第二章绪论。介绍了研究背景，综述了短周期工业原料林发展概况、国内外森 林资源管理信息系统研究现状和发展趋势，指出了研究意义与目的，并 对研究对象、研究内容、采用的研究方法、技术路线及系统开发关键技 术进行了说明。 第三章短周期工业原料林管理信息系统总体构思及框架设计。介绍了短周期工 业原料林经营模式的思想，以及在这一思想指导下构建的短周期工业原 料林管理信息系统总体框架。 第四章短周期工业原料林管理信息系统的数据库设计。介绍了空间数据库和属 性数据库设计过程、设计内容和关联方式。 第五章实例开发一泰格林纸集团纸浆林信息系统设计与实现。在对泰格林纸集团 纸浆林基地详细调查和系统分析基础上，进行了系统设计，并实现了主 要业务功能。该系统共分为七个功能模块：数据输入模块、查询统计模 块、报表输出模块、生长预测模块、图形管理模块、数据维护模块和系 统维护模块；实现了立地条件数量化评估、生长预测、作业设计与验收、 经济核算、图形管理五个主要业务功能。 第六章总结与展望。对论文所做的研究工作总结，并对下一步系统开发进行了 展望。 2 中南林业科技大学学位论文基于g i s 的短周期工业原料林管理信息系统的研究 第3 页共6 0 页 2 绪论 2 1 研究背景 林业信息化是国家信息化建设的重要组成部分。近年来，随着“信息高速公路”、 “数字地球”、“国家空间数据基础设施”等概念的相继提出，给林业信息化建设带来 了新的契机嘲。“数字林业”是我国林业专家在“数字地球”背景下提出来的一个新 概念m 。对于“数字林业”一词，目前还没有统一的定义，但基本内涵是一致的，即 “数字林业”是“数字地球”和“数字中国”的有机组成部分，是信息化的林业，是 指在数字地球大框架指导下，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、规范化数据采集与更新，实现数据充分共享1 。通过数字林业的建设，将 为林业行业构造一个统一的、立体的、开放式的信息集成系统，有助于推动营林、森 林保护、林业管理、林产工业等多方面的信息化进程，对实现林业跨越式发展具有重 要的战略意义n 0 “1 。 自数字林业概念提出以来，林业系统各部门和相关科研院所对林业数字工程建设 进行了研究和探索，主要集中在3 s 系统软件的开发、实际应用及林业网站的建立与 维护方面“。各省、市、县也纷纷着手进行林业数字工程建设，并取得了一些初步 成果，如“数字首都林业”、“描建省数字林业工程”、“大兴安岭数字林业”“”。但 从总体上来说，我国的林业数字工程建设目前还处于起步阶段，存技术标准上还不够 完善，对数字林业的技术还多停留在科研、教学上，没有进行技术的普及和推广，尤 其对基层林业单位，如林业企业的经营管理进行数字化、精准化的实践还不多“。 本文将从林业企业数字化、精细化管理角度出发，在林业数字工程思想指导下， 运用数据库技术、地理信息系统技术和管理信息系统技术，构建短周期工业原料林管 理信息系统总体框架；并进行实例开发，研制出泰格林纸集团纸浆林信息系统软件， 探索如何在一个具体的林业企事业单位实现数字化、精细化管理的思路和方法，为数 字林业建设做出有益的探索和实践。 2 2 短周期工业原料林发展概述 随着国民经济高速发展和人口急剧增加，对木材的需求量日益增加，特别是对纸 浆、纤维板、胶合板等工业原料用材的需求大幅度提高。另外，随着我国天然林保护 中南林业科技大学学位论文 摹于g s 的短周期t 业原料林管理信息系统的研究第4 页共6 0 页 工程全面推进，天然林实施全面禁伐，必将导致对人工林需求的急剧增加；另一方面， 由于人们对森林资源的不合理利用以及森林资源培育技术手段滞后，传统的造林以及 培育方式因生产周期长、产量不高难以满足需求，导致森林资源不足和林产品供应严 重短缺“”。据有关部门预测：到2 0 1 0 年，仅造纸业所需木材原料就达到6 7 5 0 万m 3 ， 而目前我国每年用于造纸业的木材仅有7 0 0 万m 3 8 0 0 万m 3 。面对这一巨大的市 场差额，加速培育短周期工业原料林，即通过选择一些优良的速生树种，采用集约栽 培方式缩短培育年限来获得较高的木材产量，将成为缓解工业原料供需矛盾的一个重 要途径嘲捌。 短周期工业原料林的定义目前还没有统一的认识。但专家们普遍认为，短周期工 业原料林属于速生丰产林范畴。速生丰产林建设为培育短周期工业原料林积累了丰富 的生产和管理经验，但速生丰产林突出特点是培育目标不够明确，而短周期工业原料 林则把速生丰产与培育目标紧密结合起来，是专为工业生产提供原料的速生林。福建 省林业厅对短周期工业原料林的内涵进行了界定：即经过科学规划，选择优质树种， 以提供工业原料或其他原料为目的，具有适度经营规模，实行工程造林、定向培育、 集约经营，在较短时间内( 一般在1 5 年以内) 实现高产、优质、高效，并达到预期培 育目标的人工林。因此，其概念包含以下四个方面：轮伐期短或培育周期相对较短： 培育目标明确，即为工业加工提供原料：具有高投入、高产出、商效益的特点； 采取集约经营措施，适度规模经营。根据不同的培育目标和林木工艺成熟龄，可将 短周期工业原料林划分为5 个类型，即：纤维材工业原料林类型：以提供纸浆、纤 维板、刨花板等工业原料为培育目标。主要树种有松类、按类和相思类等。胶合板 材工业原料林类型：以提供胶合板、细木工板、贴面板等工业原料为培育目标。主要 树种有泡桐、拟赤杨、枫香、酸枣、檫树、柚木、楝树等软阔叶树种。食用菌原料 林类型；以培育食用菌原料为目标。主要树种，除松类和樟科等树种外，大多数阔叶 树种，特别是壳斗科树种均适宜。特种用途工业原料林类型：主要以培育树脂、药 材、香料等工业原料为培育目标。主要树种有樟树、按树等。其它用途工业原料林 类型：以提供矿柱材、装潢装饰材、工艺小料材、水泥模板、建筑用材等原材料为培 育目标嘲”1 。 与传统人工林相比，短周期工业原料林具有以下特点啉1 ： ( 1 ) 经营目标明确。与一般木材供应不同，短周期工业原料林是专为提供工业 原料服务。根据不同工业用途，对木材的要求也不同，如纤维材林定向用于造纸和纤 维板等，追求的就是最多最好的纤维。因此，短周期工业原料林的各项经营培育措施 都要围绕特定的经营目标进行。 ( 2 ) 轮伐期短。随着基因培育、遗传改良以及无性系培育等高新技术在生产实 4 中南林业科技大学学位论文基于g i s 的短周期工业原料林管理信息系统的研究 第5 页共6 0 页 践中推广和应用，林木的培育周期可以大大缩短。例如湿地松、火炬松作为一般人工 林经营，轮伐期一般为2 0 - 2 5 年，而作为短周期工业原料林经营，轮伐期在1 5 年左 右，当培育成纤维板、纸浆材时，其轮伐期甚至可以缩至l o 年左右。 ( 3 ) 产量高。短周期工业原料林多采用高密度造林方式，比一般林分能更充分 地利用太阳能，大大提高了单位面积产量。实验证明，短轮伐期2 年生的杨树每公顷 年产干质可达1 3 吨，比普通人工林高4 3 倍汹1 。采用了高新技术和大量资金投入的 纸浆用材林，其年生长量甚至比一般天然林的生长量高出4 7 倍”。 ( 4 ) 效益高。由于选用了速生树种，采用集约经营措施缩短轮伐期，因此短周 期工业原料林收益早，产量高，经济效益显著。加拿大安大略经营杨树短周期纸浆林， 每公顷每年投资为8 0 美元，l o 年收获，每年平均收入7 4 0 美元，投入产出比为 1 ：9 5 嘲1 。我国南京林业大学在大面积试验林中投入产出比为l ：2 0 5 ，大大超出了 农业的盈利水平。 短周期工业原料林具有轮伐期短、收益早、产量高的特点，其经济效益和生态效 益十分显著，发展前景为人们十分看好。我国短周期工业原料林的研究和栽培从7 0 年代开始，现在已经进入大量推广和普遍生产阶段。2 0 世纪7 0 年代，南京林业大学 首先成功引进了黑杨派3 个无性系，进行了短轮伐期引种栽培的研究工作；8 0 年代， 我国黄淮海地区、江汉平原、浙江地区等将短轮伐期栽培技术进行了大面积推广，取 得了良好的经济效益曲1 ；自8 0 年代未提出短轮伐期集约经营的概念后，广东、广西、 海南等地掀起了桉树短周期工业原料林产业化经营的热潮；目前，全国范围内已经建 i z 了大革的妇周期- 业原料林基地，如海南省和广东省雷州半岛的桉树造纸林基地、 湖北省和湖南省的国外松和杨树造纸林基地、轻工系统造纸企业的原料林基地等1 。 对短周期工业原料林的经营，许多学者从立地类型的划分、评价到种源选择、造 林培育、经营数表编制等方面已经做了全面的研究，而把短周期工业原料林集约经营 与企业信息化建设结合起来进行研究的国内外相关报道很少。短周期工业原料林虽然 具有轮伐期短、产量高的特点，但其投资大，经营风险也大。”，如果沿用旧的粗放经 营方式和落后手段来管理短周期工业原料林，将会浪费大量的资会、人力、物力，给 企业造成巨大损失。因此，运用现代化技术手段改造传统经营管理方式就显得十分迫 切和重要。当前，管理信息系统、地理信息系统等先进技术的出现为短周期工业原料 林的经营管理提供了新的活力和强劲的技术支持”1 。 5 中南林业科技大学学位论文摹于g i s 的缅周期工业原料林管理信息系统的研究第6 页共6 0 页 2 3 国内外森林资源管理信息系统研究现状与发展趋势 2 3 1 国内外森林资源管理信息系统研究现状 国外森林资源管理信息系统的开发较早，目前已经进入了系统集成阶段，在高度 分化基础上形成了高度综合1 。国外在森林资源管理与经营规划、病虫害与火灾预防、 林道规划、生长预测、支持决策及综合运用等各方面都进行过专题研究和开发。 在资源管理与经营规划方面。5 0 年代初美国就开始使用计算机进行森林资源数 据处理。自九十年代初美国逐步开发了各种自动化信息系统，这些系统，除完成监测 任务外，还用于行政管理、科学研究、决策、规划与预测。美国联邦林业局从1 9 8 8 年开始在全国范围内推广应用g i s 进行森林资源管理，目前它己被用在资源管理的各 个阶段，从总体规划到日常经营，g i s 用来贮存、分析、显示大量的信息，进行森林 规划设计方案实施情况监测，森林和牧区植被类型区划，成熟林生长模型分析等。6 0 年代，苏联、日本和西德等国家也相继使用计算机进行森林资源数据的处理。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。t e a m s 系统是一个用于森林多种资源综合管理的决策支持系统，可进行特定林 地营林措施规划。它由地理信息系统，数据库管理系统，多种资源模拟模型，经济分 析优化模型，图形输出软件包，信息传输控制等软件组成d 5 1 。 在森林防火方面。俄国的森林资源研究中心把数据通信与计算机技术结合起来， 形成了以数据库、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。另外，加拿大魁北克的“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” 功能比较齐全，代表了时代最新技术。 在森林工程方面，主要是木材运输、林道规划和采伐集材等。比较突出的是美国 的p l a n s 集成软件包，美国d s u 推出的网络分析软件包，日本开发的计算机自动设计 成图系统汹】。 我国森林资源管理信息系统的研建与开发比国外要晚，但发展迅速，主要经历了 这么几个阶段”1 ：从2 0 世纪7 0 年代末到8 0 年代初期，大量应用于单机单项计算与 简单的数据处理，如虞岳世等人使用b a s i c 语言编制双重点估计蓄积量、生长量等 程序，郭天相的二类调查统计程序，陈平留的地位指数表程序以及洪伟等多种数据处 理系统；从8 0 年代后期至9 0 年代初期逐渐系统化，以研制m i s 、d s s 、e s 为主要特 征，并对r s 、g p s 、g i s 以及网络应用作了初步的尝试；9 0 年代后期，由于信息科学 6 中南林业科技大学学位论文 基于g i s 的短周期t 业原料林管理信息系统的研究 第7 页共6 0 页 与技术的高速发展，产生了学科之间交叉和各种技术之间的融合，林业管理信息系统 也采用了新的信息获取技术、分布式的数据处理技术、计算机组件技术及网络技术等 来实现一体化集成开发与应用。 我国在森林资源管理信息系统开发应用上，归纳起来主要有如下几个方面m 1 ： 在资源动态监测与更新方面，唐守正等人完成的林业部重点课题“森林资源经营 管理系统”，设计了先进的经营管理模式，可不断进行资源数据的更新，实现了经营 管理的动态化和现代化。牟怀义( 1 9 9 9 ) 应用资源数据的图形与数据库结合查询，分 析了森林资源变化，并通过相关分析研究这种变化的空间分布规律以及对林业生产未 来发展的影响。 在林业经营管理方面，赵鹏祥等利用g r i d 和t i n 模型制作了陕西省千阳造林示 范区空间分析专题图，为采取有效的造林工程措施提供了依据。由浙江省林科院自主 研究开发的“浙江省营林技术决策咨询系统”是一套为林业生产第一线的技术人员提 供造林辅助设计、分析决策和专家咨询系统软件，这套系统在林业生产经验和数学模 型的基础上，将计算机编程技术与营林技术相结合，由相关专家在对树种的生物学特 性和相关资料进行分析归纳及整理的基础上提出适地适树模型，用户给定立地条件， 系统便可分析各树种在此立地条件下的生长状况，推荐一批适宜树种，并进行效益分 析，大大提高造林设计的效率和决策的科学性。其功能主要有：选择最佳树种及经济 效益，造林施工报表及造林设计，查询和更新树种资料库，进行立地小班管理、查询 和打印输出以及营林技术咨询。 在森林工程方面的应用，包括伐区设计、林道网规划、索道集材没计等。2 0 世 纪8 0 年代朱9 0 年代初，我国开始在林业工程上应用g i s 技术。潘晓东( 1 9 8 9 ) 通过 计算地形指数，为林道网舰划提供地形地貌定量评价指标，从而提高了林道网的配置 效果。在采运规划设计上，应用g i s 空间分析产生地形网络图、林价重心图，以两图 为约束条件，进行通径分析，制定林道网规划图：通过对专题图的森林龄级结构、蓄 积量分布、森林类型等的非空间属性分析，来布设伐区”1 。 在森林保护方面的应用1 。我国在这方面的研究比较多，尤其是森林防火方面。 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，加强了林火信息管理及森林防火工作，提高了林火查找的决策能力。中国 林科院资源信息所唐小明博士基于w i n g i s 平台完成的“林业部森林防火扑救辅助决 策系统”，使g i s 的应用直接用于决策过程，提供了一套完备的决策、咨询功能，生 成一系列有关林火的专题地图。中日信息化合作项目( i m i t f 2 1 ) 所建立的“防灾森 林防火信息系统”采用了c s 数据库技术、w w w 技术、地理信息技术和遥感技术， 7 中南林业科技大学学位论文摹于g i s 的短周期t 业原科林管理信息系统的研究第3 页共6 0 页 使之具有火点定位、火险预报、林火行为预报、林火信息发布等功能嗍。在病虫害防 治方面，山东建立了“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。周立利用“3 s ”技术，研究了灾情评价和虫害 预测方法，采用最新植物疏导防治技术防治害虫。曹文田等将m i s 与g i s 的相结合， 建立了“森林病虫害防治信息系统”“0 “1 。 在资源的统计、预估与评价方面。林业部主持的“林业统计电子计算机管理系统” 研制成功，为提供林业统计信息，实现林业统计现代化管理做出了良好开端。在资产 评估方面，为规范森林资源资产评估方法，提高评估功效、质量、水平，庄昌辉等采 用f o x p r o 研制了森林资源资产评估软件( f s d f m ) ，应用灰色系统、回归分析等理论 建立森林资源预估模型，并利用模型对现有森林资源进行科学的预测和评估嘲。 综合集成应用方面m 】。为了更有效地管理森林资源，并根据森林资源内外因素， 以寇文正为主的林业专家提出了“森林资源管理信息系统”结构，予1 9 8 8 年建成了 我国第一个综合的“森林资源管理信息系统”。四川省宜宾市也建立了林业管理信息 系统，可提供强大的林业专题管理集成扩展功能，为天然林保护工程管理、退耕还林 工程管理、森林防火管理、森林病虫害管理、造林规划设计、林分经营管理，林业分 类经营、野生动物栖息地调查与变化监测等提供了一体化解决方案，同时也实现了 g i s 技术在市( 地、州) 、县( 区) 、乡( 镇) 三级林业管理上的综合应用。冯秀兰 等研制开发的“基于g i s 的浙江省淳安县大墅镇林业站集体林森林资源信息管理系 统”，初步实现了适合我国南方集体林区以农户经营为特点的森林资源管理的信息化 咖。在林业g i s 网络技术应用上，武刚等人设计实现了一个基于g i s 、面向网络的森 林资源基础信息管理系统( f r m i i ) 。近年来，福建林业部门在林业综合管理上也作了 些探索，取得一些进展，相继开发了森林资源建档、林木采伐办证、木材运输办证、 伐区调查设计、林业经费征管和造林辅助设计等专题管理信息系统软件，投入使用后 提高了管理水平和工作效率，取得明显的经济效益。 2 3 2 国内外森林资源管理信息系统发展趋势 随着航片判读，抽样技术、系统仿真、最优控制理论、动态模型、定量理论、模 糊数学、灰色系统理论、计算机技术、通讯技术和网络技术等理论与技术的深入研究 与应用，特别是计算机的大量应用，使林业的信息化管理步入快速发展的轨道“。 林业管理信息系统在经历了2 0 世纪7 0 年代末到8 0 年代初期的单机单项计算与简单 的数据处理系统，8 0 年代后期至9 0 年代初期综合性管理信息系统后，在9 0 年代后 期，由于信息科学与技术的高速发展，使林业企业的信息管理系统由简单数据处理走 向综合与集成处理，由单机处理走向分布式网络化处理。下面分别从信息的获取、数 中南林业科技大学学位论文基于g i s 的i 缸周期1 = 业原料林管理信息系统的研究第9 页共6 0 页 据的处理、软件开发与通讯等方面探讨森林资源管理信息系统的一些发展趋势： 在信息获取方面，呈现出多来源，多分辨率，实时自动化采集的特点m 卅。林业 上以往传统的数据采集，都采取野外调查并以纸记录数据的方式，这种方式耗时耗力， 且调查周期长，不利于数据及时更新。近年来，由于航空航天遥感、摄影测量技术， 全球定位系统技术的发展，大大地扩充了数据的来源渠道，提高了数据的精度油伽， 并且能自动地实时更新，为林业领域信息获取方式带来了革命性的变化呻刚。高分辨 率卫星遥感图像的出现则使遥感技术在林业中的应用前景更加光明。它能部分满足森 林资源调查中某些测树因子对判读影像的要求，可利用高分辨率卫星影像代替航空影 像做g i s 数据库的更新工作，如周期性地更新线性地物层，如林班或小班界线等。利 用其数据重复周期短、流通快的特点，对森林资源进行动态监测，提供实时服务。通 过高分辨率的遥感影像，人们可以足不出户便获取到最新的数据资料“”“。另一发展 方向是地面近景数字摄影测量，它可精确监测每一棵树木的生长过程，特别是数码像 机配合共线方程自动解算及制图分析测树系统将是森林精确监测的有效高新技术，无 像控制点的近景数字摄影系统在德国、中国均进行了探索性研究，将有可能代替多年 束沿用的固定样地实测调查技术呻嘲。 在数据管理方面，数据的标准化、规范化、数据的共享、多源数据的集成融合以 及数据仓库技术是研究热点脚”。在林业企业中，数据来源广泛，数据格式各异，标 准不一，质量参差不齐，造成数据难以共享，严重影响了管理信息系统的应用效率。 因此，林业数据库的标准化、规范化和实现林业科学数据共享是件十分重要、十分 紧迫的【作”。目附，国家林业局“林业遥感与信息技术重点实验窀”已做了这方 面的工作，编制了林业科学数据库和数据共享技术标准与规范1 。今后，这一工 作仍需要不断发展和完善。另外，多源数据的集成融合也一直为人们所关注，不同分 辨率、不同时相、不同来源的遥感影像问的融合，矢量数据与栅格数据的融合，空间 数据与属性数据的统一管理也都是当前急需解决的问题“1 “。 在软件开发方面，面向对象技术、组件技术以及软件自动化技术代表着当今软件 歼发的发展潮流”1 。在管理信息系统开发过程中，采用面向对象技术、组件技术，将 大大减轻开发的难度和编程的繁琐，实现“代码重用”，使系统歼发和软件集成简单 易行，并且易于扩展和开发维护。另外，计算机辅助设计软件工具( c a s e ) 也是近年 来出现的热点。它集图形处理技术、程序设计技术、关系数据库技术和各类开发工具 于一身，是一种实用的系统开发方法。从分析到设计、从程序生成与调试一直到维护， 都有各自相应的软件便于计算机自动完成，提高了功效，保证了质量、降低了研制成 本。 作为管理信息系统的高级应用阶段，决策支持系统的智能化、强调专家的参与将 9 中南林业科技大学学位论文 摹于g i s 的幻周期1 = 业原料林管理信息系统的研究第1 0 页共6 0 页 是未来发展方向m 蚓。人工智能、专家系统、数据挖掘、神经网络等技术的蓬勃发展， 大大提高了林业企业管理信息系统辅助决策的智能化程度”删。人工智能( a i ) 是处理 知识的表达，自动获取及运用的一门新兴科学，它试图通过模仿诸如演绎、推理、语 言和视觉辨别等人脑的行为，使计算机变得更为有用嘲。a i 有很多分支，在林业上 应用最多的专家系统( e s ) 就是其中之一。专家系统是在知识水平上处理非结构化问题 的有力工具，它能模拟专门领域里专家求解问题的能力，对复杂问题作专家水平的结 论。 另外，网络化也是管理信息系统发展的一个方向旧1 。计算机网络是计算机技术与 通信技术两者结合的产物，它区别于其他计算机系统的两大特征是分布式处理和资源 共享。它不但改变了人们进行信息交流的方式，实现了资源共享，而且使计算机的 应用进入了新阶段，因此，有人提出“网络就是计算机”的观点。今天的i n t e r n e t 已经进入了鼎盛发展时期，随着全球用户不断增加，网上信息丰富，计算机性能和通 信传输速度的提高，使其功能更强、效率更高，最终将会成为人们生活中不可缺少的 一部分，也将对林业生产和研究产生深远的影响。林业系统也正大力发展林业计算机 网络建设，适应与满足今后林业对文字、表格、语言、图像等信息传输的综合要求“”。 2 4 研究意义与目的 2 4 1 研究意义 ( 1 ) 本项研究是数字林业整体发展的需要 林业管理是一个复杂的系统工程，需要大量的信息资源和高效信息处理手段，以 辅助林业发展战略决策。“数字林业”工程建设将是实现林业现代化管理的重要途径。 建立“数字林业”系统是一个复杂和艰巨的系统工程，需要各方面的探索和实践。短 周期工业原料林管理信息系统的研建，正是在“数字林业”建设背景下做出的有益探 索。短周期工业原料林管理信息系统将成为“数字林业”体系中的一个有机组成部分。 ( 2 ) 本项研究是实现林业跨越式发展的需要 林业跨越式发展是指我国林业为赶上世界林业发达国家的先进水平，更好地满足 经济社会发展的需要而采取的一种超常规发展模式。其实质是以可持续发展理论为指 导，以重点工程建设为主要途径，以体制创新和科技创新为动力，加速由传统林业向 现代林业的转变，缩小与世界林业发达国家的差距，使我国林业早日跨入可持续发展 的新阶段u ”。 科技进步是林业跨越式发展的决定因素。林业要实现跨越式发展，就需要大力发 1 0 中南林业科技大学学位论文 基于g l s 的短周期t 业原料林管理信息系统的研究第1 l 页共6 0 页 展和利用信息技术，来改变林业生产管理的落后局面，实现林业高效发展m 1 。短周期 工业原料林是森林资源的重要组成部分，提高森林资源的现代化管理水平是实现林业 高效发展的重要保障。 ( 3 ) 本项研究是林业企业实现战略竞优的需要 当今世界的竞争实际上就是信息的竞争。经营短周期工业原料林的林业企业面临 激烈的市场竞争，要想取得主动权，就必须占有信息资源，对市场变化及时做出科学 有效的决策和战略调整。因此，提高林业企业信息化管理水平就显得尤为重要。短周 期工业原料林管理信息系统的建立是实现林业企业现代化管理的重要途径。 2 4 2 研究目的 本文以森林生态系统经营思想为指导，以数据库技术、地理信息系统和管理信息 系统为手段，将林业数字化、信息化、精准化管理理念贯穿短周期工业原料林经营管 理的全过程，通过构建集成的短周期工业原料林管理信息系统平台，为短周期工业原 料系统经营管理服务；并以泰格林纸集团为例建立纸浆林信息系统，通过实例开发和 研究，达到以下目的： ( 1 ) 探索森林生态系统经营模式在数字化、信息化条件下的实现方式 森林生态系统经营的思想、理论和方法已有许多学者进行了有益的探索，然而和 信息系统研建相结合进行研究，目前在国内还不多。通过本文的研究，提出了短周期 工业原料林经营模式的理论。 ( 2 ) 以短周期工业原料林为突破口，探索了林业数字 程的具体实现形式 目前，数字林业和精准林业的思想和理念已经越来越多地为人们所重视，然而按 照林业数字工程思想，对基层林业单位进行数字化、精细化经营管理的实践还不多。 本文以短周期工业原料林为突破口，在对林业企业业务流程、数据组织、管理职能、 技术体系等各方面综合分析基础上，建立了数据库基础框架和系统功能模块体系，探 索了林业数字工程的具体实现形式。 ( 3 ) 林业企业经营管理一体化系统的开发与实践 纸浆林足我国重要的工业原料林，随着林纸一体化工程的推进，纸浆林的信息化 管理将日益重要。目 i ，国内针对纸浆林建立的信息系统还不多。由于纸浆林经营的 特殊性，对纸浆林信息系统的研建也具有独特的要求。经营纸浆林的林纸企业涉及到 图、表、数据、权属证件、费用等许多方面的数据，同时有多方面的p 务功能需求， 如资源管理、图形管理、档案管理、财务管理等。本文将以泰格林纸集团为例建立纸 浆林信息系统，对这些数据资料进行分类、整合，建立统一的数据基础框架。同时， 在系统开发过程中对各类业务功能需求进行详细分析和综合研究，建立结构清晰、方 中南林业科技大学学位论文 摹于g i s 的短周期工业原料林管理信息系统的研究第1 2 页共的页 便实用的系统功能模块。本系统研建的总体思路和技术方法，可为其它林纸企业信息 化管理提供参考和借鉴。 2 5 研究内容与研究方法 2 5 1 研究对象概况 泰格林纸集团是我国实施“林纸一体化”工程最早的造纸企业之一，同时，泰格 林纸集团也是我国企业信息化建设5 0 0 强之一m 1 。泰格林纸集团对纸浆林基地建设和 信息化建设的重视和支持，为本次系统研建打下了良好的基础。同时，作为国家重点 骨干企业之一，泰格林纸集团纸浆林信息系统研建成功也将对全国其他林业企业信息 化建设起到很好的示范和宣传作用。 早在1 9 9 8 年，泰格林纸集团就立足于洞庭湖治理和企业长远发展的战略目标， 开始了纸浆林基地建设的探索和实践1 。经过短短几年努力，到目前为止，泰格林纸 集团下属的两大营林公司( 盛泰林业有限责任公司和茂源林业有限责任公司) 已经完 成自营林面积1 5 0 万亩，基地分布在湖南省、湖北省的5 6 个县( 市、区、场) ，公司 可控的森林资源面积已达3 8 0 万亩。同时，泰格林纸集团还在全国创造了四个“第一”： 企业造林面积全国第一、苗圃面积全国第一( 中心苗圃面积1 0 0 0 亩) 、基因库建设全 国第一( 收集杨树无性系达l o o o 余个) 、企业建林业科研中心全国第一m 川。 随着纸浆林基地的扩大，泰格林纸集团已经意识到加强高科技力量和提升信息化 管理水平对纸浆林基地发展的重要性。从企业长远发展考虑，泰格林纸集团决定规划 建设泰格林纸集团的“数字林业工程”，通过信息技术手段的运用，促进企业管理水 平的提升和营林质量的提高，从而实现原料林经营可持续发展和企业可持续发展的战 略目标。泰格林纸集团“数字林业工程”共分三期工程，其中纸浆林信息系统的建设 是第一期工程，由泰格林纸集团和中南林业科技大学联合开发。本文就是以泰格林纸 集团纸浆林信息系统的开发为例进行研究的。 2 5 2 研究内容 本文的研究内容主要包括以下三个方面： ( 1 ) 构架短周期工业原料林管理信息系统总体框架。 在系统开发研建之前，对系统进行总体规划和分析设计是关键的一步。规划和分 析工作包括确立系统开发思想以及在这思想指导下进行整体构架。这两项工作不仅对 系统整体开发具有指导性的意义，而且也是系统开发的宗旨和目的。在第三章中，将 中南林业科技大学学位论文 基于g i s 的短周期工业原料林管理信息系统的研究第1 3 页共6 0 页 介绍系统总体构思的指导思想和整体构架。 ( 2 ) 建立短周期工业原料林管理信息系统的两大数据库，即空日j 数据库和属性 数掘库。 数据库是系统的核心。优秀的数据库设计方案将是构建高效实用信息系统的重要 保障阿8 1 。短周期工业原料林的经营管理涉及到众多的图形、数据、文档等，如何组织 和管理这些数据资料是本系统研究的一个主要内容。在第四章中，将介绍空日j 数据库 和属性数据库建库、管理等方面的内容。 ( 3 ) 纸浆林信息系统设计开发与功能实现。 纸浆林信息系统软件是在系统整体构架指导下，以空间数据库和属性数据库为基 础内容构建的系统平台。通过这一软件的设计和实现，将充分体现本系统构建中系统 经营思想和精细化管理理念。这也是区别于其他森林资源管理信息系统的特色之处。 在第五章和第六章中，将详细介绍系统开发设计过程和系统实现的主要功能。 2 5 3 研究方