全国森林资源管理县级地理信息系统的分析与设计.pdf

全国森林资源管理县级地理信息系统的分析与设计 王东军 彭松波 北京林业大学信息学院 北京100083 摘 要 在全国森林资源信息管理的框架要求下 构建了森林资源县级地理信息系统 重点介 绍了林地分析与更新 空间信息查询 专题分析功能 并运用ArcObject等COM组件技术进行 了实现 关键词 森林资源 地理信息系统 信息管理 中图分类号 TP31 S757 文献标识码 A 文章编号 1003 6075 2004 02 0040 05 Analysis and Design of National Forest Resource Geographic Information System on County Level WANG Dong2jun PENG Song2bo School of Information Science and Technology Beijing Forestry University Beijing 100083 China Abstract Guided by the framework of national forest resource information management a county level forest resource GIS was set up This paper emphasizes the functions of woodland analysis and update space information query special subject The system also uses the technology of COM module such as ArcObject etc and realizes it Key word Forest Resources Geographic Information System Information Management 森林资源管理是林业的基础管理 是林业建设 中各项决策的重要依据 建立森林资源信息管理系 统 能全面提升我国森林资源管理的现代化水平 促 进林业宏观决策科学化 加速林业管理现代化 适应 林业跨越式发展的要求 是一项具有全局性 战略性 的基础性工作 我国的森林资源管理尤其是森林资源调查和监 测工作起步较早 具有丰富的森林资源监测基础数 据资料 积累了大量的管理信息和管理经验 但目 前我国森林资源信息管理水平与林业现代化管理的 要求还有很大差距 仍存在一定的问题 主要表现 在 数字化信息积累不足 新中国成立50年来 森林资源资料绝大部分仍然以纸介质方式保存 过 去十几年中建立的数据库或信息系统没有得到有效 维护和及时更新 未能在实际工作中充分发挥其应 有的作用 对大量数据信息利用效率低 交流速 度慢 数据之间不协调 难以从中进行较深层次的信 息开发和知识挖掘 来满足各级林业管理工作的需 要 低水平 重复建设现象严重 全国各地开发 的森林资源信息管理系统种类繁多 由于投资分散 单个系统投资强度不够 这些系统大多功能不全 技 术水平低下 实用性差 低水平重复建设造成了人 力 物力和资金的浪费 由于缺乏规范和标准 许多地方建立的信息系统通用性和兼容性差 难以 进行大范围的推广 更难以进行国家级 省级 地 市 级和县级联网 无法形成完整的森林资源管理 信息流和统一的管理体系 1 2 因此 建立一个全 国范围内的森林资源信息管理系统显得尤为重要 它能够全面提升森林资源管理和监测水平 进一步 实现森林资源管理信息的数字化 将极大地提高森 林资源信息的使用价值和森林资源管理的效率 加 快我国林业信息化进程 04 第23卷第2期 2004年5月 中 南 林 业 调 查 规 划 CENTRAL SOUTH FOREST INVENTORY AND PLANNING Vol 23 No 2 May 2004 收稿日期 2004 02 18 作者简介 王东军 男 硕士 从事地理信息系统研究 1 系统整体结构 全国森林资源信息管理系统是由国家林业局统 一计划 组织 各个省 区 内部协调 以满足国家林 业局 省林业厅 地 市 林业局和县 区 林业局的实 际业务需求为目标 根据森林资源基础数据及对系 统功能需求的不同层次 可在应用意义上分为4级 系统 即国家级 省 区 级 地 市 级和县级 这4 级系统互为依托 相互兼容 各有侧重 有机地构成 统一的 全国森林资源信息管理系统 整体的结构 见图 1 县级森林资源信息管理系统简称 县级系 统 省级 国家级雷同 从图1可以看出 这4个级别的系统都是整个 系统的有机组成部分 其中县级为基础 其他系统都 需在县级系统的基础上建立 各级系统在结构功能 上有类似的地方 如最左框里面所示 它是各级系统 共同具有的子系统 但因为各级的管理职能不同 各级系统的功能上也有很大的差异 如最右框所示 国家级和省 区 级是对全国和各省 区 森林资源连 续清查 一类调查 成果 图像数据分析成果和逐级 统计数据进行统一管理 那么它就相应的增加了综 合数据管理 林业核查调查信息管理 工程信息管理 等方面的内容 县级 地 市 级系统主要着眼于二类 调查数据 构建相应的可更新的资源数据档案 实现 森林资源数据及时更新 维护的动态管理 对于全国范围的森林资源信息管理 县级是管 理的数据源 其数据的准确性 可靠性和及时性将直 接影响其它层次的管理效果 甚至影响到林业整体 的宏观决策 因此 县级森林资源信息管理系统的 开发与应用具有重要的意义 4 由于县级主要以信 息的查询 更新 维护为主 这就需要充分利用地理 信息系统 GIS 技术 利用其在空间数据处理方面 的强大功能 以各级各类的宏观 微观森林资源监 测 调查数据成果为基础 做到实时地更新各类森林 资源基础数据 实现多方位森林资源信息的多用途 分析和综合利用 一个县级系统从功能上可划分为两大部分 一 是和空间数据有关的管理 它是以小班为基础的信 息单元 结合GIS技术 方便 准确 及时 有效地处 理好各种类型的小班数据 以及相应的属性数据 来 实现小班数据的动态管理 另一个是非空间数据部 分 这一部分主要进行数据档案管理和林政管理 本文将着重介绍GIS部分的分析与设计 它也是县 级系统重点实现的部分 2 县级系统GIS功能设计 根据调查分析和用户的需求 为了实现对数据 的动态管理 进一步完成统计 专题制作等功能 根 据县级系统GIS部分的特点 系统的功能结构组成 见图2 2 1 林地的分析与更新 森林资源总是处在动态变化的过程中 尤其是 县级系统 需要及时准确的掌握资源现状 以便制定 林业经营对策 GIS通过对图形数据的处理 实时 监测林地变化情况并进行分析 当林地发生变化时 对图形数据和属性数据进行及时修改 实现同步更 新 如 如果一个小班的地类以前为纯林 后来被完 全或部分征占用后 林分因子和小班界线发生了变 化 小班的图形和属性信息也就相应的被除掉或修 改 对应小班的林地就变为被征占用林地 这样就产 14 2004年第2期 王东军 等 全国森林资源管理县级地理信息系统的分析与设计 第23卷 生了新的林相图和资源数据 林相图小部分的改 变 不会影响到整个林相图 延长了调查数据的使用 寿命 再次调查时 只对某些有变化的小班进行补 充性调查和专题性调查 保持小班位置相对稳定和 调查数据的连续性 实现小班的动态管理 符合科学 经营管理模式 其设计思想如图3所示 图2 GIS功能组成框 图3 小班更新勾画 如图3所示 用户还可以自定义要生成的缓冲区宽 度 预览征占用效果 生成征占用林地图 进行林地 征占用等操作 如buffer宽度 宽度单位 更新类 型 更新日期 征占用面积等属性信息和数据 林地 被征占用之后与被占用相联系的小班 根据林地占 用的相关规范 改变相应的所有属性设置 小班更 新后 重新建立拓扑关系 所有变化后的属性信息和 数据 都要存储到相应的数据库中 以备查询和管 理 图4是对应操作的一个实例 图4 小班更新 24 2004年第2期 中 南 林 业 调 查 规 划 第23卷 对资源数据动态更新后 可以进行更新后的资 源重新统计 汇总 更新专题图等操作 实现本系统 内数据的连续性 一致性和完整性 2 2 空间信息查询 空间信息的查询检索是各种GIS系统中必备 的功能 其功能的好坏直接影响到系统的性能 在 空间数据和属性数据并存的情况下 这种图形数据 的海量存储要求行之有效的查询检索方法 因此 如 何设计方便的检索功能 同时兼顾检索速度 还要兼 备升级到省 国家级系统 这是在设计和实现县级 GIS系统时必须要考虑的问题 对于县级数据量大 层次多等特点 采用多种查 询方法 基本查询 在背景图上圈定 点击感兴 趣区域 可以是整个县 某个乡或几个乡的联合 几 个小班的联合 就能查询出所选区域的森林资源基 本信息 分级检索查询 即林场 林班 小班三级检索方式 通过输入任何一个林场 林班和 小班 都可以查到相应的位置 兴趣区查询 先 选定一图层 选择一字段 输入该字段的一定范围 组成表达式进行查询 在本系统中 运用常规的 查询功能 仍然满足不了复杂情况的查询 如怎样通 过属性或复杂条件来进行查询 为此通过用户定制 的方式 运用功能非常强大的SQL的选择命令来构 造复杂的条件查询 实现空间数据与属性数据的双 向查询 查询结果经过处理后以元数据 专题图 统 计图表等方式输出 使其查询出的数据能够赋予其 统计的功能 辅助分析数据的内在意义 更好地进行 预测和决策等 2 3 专题分析 林业专题分析是利用相关分析模型 提取全面 的专题数据 在此基础上再进行分析 为进一步的经 营管理提供决策支持 县级系统林业专题图种类很 多 如地类专题 郁闭度专题 平均年龄专题 树种专 题 坡度专题 立地类型专题等 不是一张简单的森 林分布图就能解决问题的 此外 每一种专题类型 又有其特殊的定制方式 如采用图案定制还是颜色 梯度的方式 图案是否透明等 建立一套自动 简 捷 多样化的专题分析方法是整个系统林业专题分 析的技术保障 从而为管理者提供更好的管理决策 支持 根据县级特点和需求 采用用户自定义与系统 生成相结合的方式 先按照专题种类和专题特色做 一个样式文件 县级专题 style 在这个样式文 件中 县级数据所涉及的所有专题形式均包括在内 如果用户增加新的数据 可以手工修改样式文件 使 其中数据保持同步增加 也可使用其中默认的专题 样式 专题文件相当于一个模板 有了这个模板 用 户便不需自己去定制样式 只需将数据与模板挂接 起来即可 对于每一幅制好的专题图 可以将其保存 为动态菜单的形式 下次再用只需点击相应菜单即 可 若长时间不用 也可将其删除 充分考虑了界面 的灵活性和用户与系统之间的互动操作性 3 县级系统其他功能模块 GIS功能模块主要是对空间数据的处理 整个 县级系统中还有大量的非空间数据 对这些数据的 管理包括 资源数据档案管理 把所有和本县有 关的森林资源数据及动态变化数据归档形成历史数 据 即森林资源档案 在此基础上进行森林资源数据 的添加 修改 删除 更新 查询 统计 报表生成等功 能 二类调查管理 以二类调查成果为主要管 理对象 把二类调查小班卡片数据以及其他森林经 营活动数据录入到计算机中 并进行动态的维护 再 利用模型进行总体逻辑诊断 判断输入数据是否合 理 生成国家规定的各种固定的统计报表 林政 管理 分为林地管理和林木管理两大部分 这些功 能都是系统管理不可缺少的部分 将它们与GIS系 统有机地结合在一起 使森林资源信息管理的县级 系统进一步完善 4 技术方案构建 GIS系统的开发运用了目前功能比较强大的 ESRI ArcInfo ArcObject VC VB等开发工具 应用 成熟的COM组件技术 利用ArcObject里面的 MapControl控件 在此基础上添加图形控制功能 再次封装成OCX的组件形式 然后把所有的和地图 有关的查询 小班的处理都由这个组件完成 这种 良好的数据封装方法 使其与整个系统进行了无缝 的结合 也利于GIS组件功能的扩展 为系统的后 续开发打下了良好的基础 非GIS管理的部分 应 用Power Builder 8 0的集成开发环境 通过对非空 间属性数据的管理 与GIS部分连接 搭建统一的 开发平台 县级系统的数据包括两个部分 一是表示地理 信息的空间数据 包括1 50 000和1 10 000两种 比例尺的基础地理图形数据库 存储管理行政界线 交通 水系 居民点 地形和流域区划等数据 这些数 据以Access的数据方式存储 形成mdb格式的文 34 2004年第2期 王东军 等 全国森林资源管理县级地理信息系统的分析与设计 第23卷 件 二是属性数据和县级管理方面的数据 包括林政 管理数据 档案管理数据 作业设计数据 文档和代 码数据等 这些以SQL Server来存储 5 结论 在县级森林资源信息管理中 主要讨论了县级 森林资源信息管理系统GIS部分的分析与设计 重 点实现了林地分析与更新功能 空间信息查询功能 和专题分析功能 县级系统主要是对小班进行各种 操作 突出了小班作为森林资源空间基本单元的管 理 使得数据更新方便 快捷 图形数据和属性数据 同步更新 实现了森林资源的动态监测 及时准确地 提供林业专题图 统计数据 满足林业部门森林资源 经营管理的需要 同时也为以后省级与国家级系统 的建立打下了基础 为系统的后续开发和实现提供 了各方面的有力保证 参考文献 1 马胜利 县级森林资源地理信息系统应用研究 J 陕西林业科 技 1999 1 36239 2 钟秋平 李迪强 李江南 资源管理地理信息系统建立及其应 用 J 中南林学院学报 2001 12 84 87 3 张小栓 傅泽田 COM组件及开发流程 计算机工程与应用 J 2001 16 13 166 168 4 夏朝宗 熊利亚 地理信息系统技术在森林资源管理中的应用 研究 计算机工程与应用 2003 9 5 冯秀兰 宋铁英 基于GIS的集体林森林资源信息管理系统的研 制与开发 J 北京林业大学学报 2001 3 上接第39页 该地区水源充足 植被繁茂 适宜各类