森林资源地理信息管理系统-技术方案

珠海市森林资源地理信息管理系统珠海市森林资源地理信息管理系统 (招标编号：招标编号：ZHGPC2003-59GIS) I 技术方案技术方案 华华 南南 农农 业业 大大 学学 珠海市冠新计算机网络工程有限公司珠海市冠新计算机网络工程有限公司 二二 00 三年五月十九日三年五月十九日 1 目 录 1 需求分析需求分析.1 1.1 珠海市森林资源管理信息化建设现状.1 1.1.1 珠海市城市信息化建设现状.1 1.1.2 珠海市森林资源管理现状.2 1.2 项目需求.3 1.2.1 建设目标.3 1.2.2 建设内容.3 1.2.3 技术要求.4 1.2.3 设计规范.5 2 系统总体设计系统总体设计.6 2.1 系统总体结构.6 2.1.1系统建设原则.6 2.1.2系统总体结构框架.8 2.2 技术路线.13 2.3 关键技术.15 2.3.1地理信息系统技术.15 2.3.2数据库技术.16 2.3.3 数据仓库与数据挖掘技术.17 2.3.4空间数据处理与共享技术.18 2.3.5 数据定制技术.19 2.4 总体设计方案的可行性分析.20 2.4.1方案的先进性和创新性.20 2.4.2技术的可行性和可靠性.21 2.4.3管理制度的保障.22 2.4.4国家数字林业政策与导向.23 2.5 系统的技术质量指标.23 2.5.1技术指标.23 2.5.2质量指标.24 3 系统详细设计系统详细设计.24 3.1 系统数据库设计.24 3.1.1 数据源分析.24 3.1.2 数据库设计原则.26 3.1.3 数据库结构设计.27 3.1.3.1 基础地理数据库.27 3.1.3.2 森林资源数据库.28 3.1.3.3 林业专题数据库.28 3.1.4 元数据.29 3.1.5 数据库编码结构.29 3.1.6 数据结构.30 2 3.1.6.1 矢量结构.30 3.1.6.2 栅格数据结构.31 3.1.6.3 关系数据结构.31 3.3 系统功能设计.32 3.3.1 主要功能组成.32 3.3.1.1 系统管理与维护.32 3.3.1.2 空间数据管理功能.33 3.3.1.3 属性数据管理功能.34 3.3.1.4 报表与制图输出功能.36 3.3.1.5 多媒体演示功能.37 3.3.1.6 帮助功能.37 3.3.2 应用功能.37 3.3.2.1 森林资源的动态监测.37 3.3.2.2 森林资源信息管理.38 3.3.2.3 森林资源动态变化的统计.39 3.3.2.4 森林资源监测样地的设立、判释与调查.39 3.3.2.5 森林资源数据更新.39 3.3.3 系统功能实现.40 3.3.3.1 ArcEditor 与 3D-con 扩展模块.40 3.3.3.2 系统开发方法.42 3.4 系统接口.44 3.5 安全设计.44 3.5.1 局域网和数据交换安全.45 3.5.1.1 计算机物理安全.45 3.5.1.2 局域网安全.45 3.5.1.3 用户身份认证.46 3.5.2系统服务器安全.46 3.5.3系统数据安全.46 3.5.3.1 数据存储安全系统.46 3.5.3.2 数据生产安全.47 3.5.3.3 后备与恢复.48 4 系统实施系统实施.48 4.1 系统建立流程.48 4.1.1收集资料.48 4.1.2GIS数据采集.48 4.1.3实施流程图.49 4.2 系统软硬件配置.50 4.2.1 系统软件选型与配置.50 4.2.1.1 GIS 软件.50 4.2.1.2 数据库管理系统.51 4.2.1.3 操作系统与开发工具.52 3 4.2.1.4 软件配置方案.52 4.2.2 系统硬件配置.53 4.3 系统集成.53 4.3.1软件集成方案.53 4.3.2硬件集成方案.55 4.4 系统安装与调试.55 4.4.1硬件测试与验收标准.55 4.4.2软件测试与验收标准.56 4.4.3综合测试验收.56 5 技术培训与售后服务技术培训与售后服务.57 5.1 技术培训.57 5.1.1 领导综合培训.57 5.1.2 系统运行管理人员培训.58 5.1.3 基层人员培训（农业局操作人员）.60 5.2 售后服务.60 5.2.1日常支持.60 5.2.2 现场支持.61 5.2.3 备件支持及升级服务.61 5.2.4 后期技术服务.62 5.2.5 长期技术合作.62 6 项目管理计划项目管理计划.62 6.1 工程进度管理.62 6.1.1 系统分析与设计阶段（一共需要70天）.62 6.1.2 数据处理与建库（一共需要50天，可并行实施）.63 6.1.3 系统软硬件集成（共100天，部分工作并行实施）.63 6.1.5 系统调试与交付阶段（一共需要30天）.64 6.1.6 系统实施甘特图.64 6.2 风险管理.64 6.2.1 森林资源地理信息管理系统项目的风险特点.64 6.2.2按照现代项目管理理论管理项目，规避项目风险.65 6.3 项目质量管理.66 6.3.1 质量计划编制.66 6.3.2 质量保证.67 6.3.3 质量控制.67 7 提交成果与总结提交成果与总结.68 7.1 项目成果.68 7.2 总结.68 8 系统后续建设构想系统后续建设构想.69 1 1 需求分析需求分析 1.1 珠海市森林资源管理信息化建设现状珠海市森林资源管理信息化建设现状 1.1.1 珠海市城市信珠海市城市信息化建设现状息化建设现状 城市的信息化建设就是以基础地理信息数据为基础平台，利用现代高科技 手段，充分采集、整合和挖掘城市各种信息资源，建立面向政府、企业、社区 和公众的基础地理信息系统和建立在其上的信息应用系统，即地理信息系统。 方旋书记在珠海市五届人大四次会议的政府工作报告中明确指出，珠海市 地理信息系统的建设是 2002 年市政府向广大群众承诺的十件实事之一。珠海市 地理信息系统的建设是由市委市政府直接组织领导，各相关单位积极配合，珠 海市国土资源局牵头负责。 珠海市地理信息系统的建设能切实提高全市的信息化水平，实现城市建设 的系统化、集成化、网络化、标准化管理，促进经济社会跨越式发展，为“数 字珠海”建设打下坚实的基础。珠海市地理信息系统建设有利于全面改变珠海 市城市管理的模式和手段，实现城市管理现代化；有利于加快珠海市信息产业 化进程，促进地理信息产业的培育和发展，为整个信息产业增加新的经济增长 点；有利于对城市资源的全面了解和合理配置，促进城市资源的科学利用，在 城市化和信息化建设中发挥积极的作用，为政府的辅助决策提供技术支持。 珠海市地理信息系统的目标是为珠海市提供一个面向政府、企业、社区、 公众的公用基础地理信息图库，开发珠海市基础地理信息系统，不断完善和更 新基础地形图数据，通过城域网、Internet 或其它方式，实现城市空间信息资源 共享，为“数字珠海”建设奠定基础。 珠海市地理信息系统的建设离不开专业的地理信息系统平台，ESRI 公司的 产品 ArcGIS 就是使用最为广泛的地理信息系统平台。目前珠海市已经选用 ArcGIS 进行城市基础地理信息系统建设，在系统建成后可为珠海市包括林业管 理部门的各行业提供空间基础地理数据。为了便于进行数据交换， 珠海市森林 资源管理地理信息系统也确定采用 ArcGIS 系列软件平台。 2 但由于珠海市地形图数据严重滞后，如 1:500、1:2000 等大比例地形图数据 主要是 1997、1998 年测绘的，而 1:10000 地形图数据是 1991 年测绘的，影响 了珠海市各行业地理信息系统的建设。值得欣慰的是珠海市政府正在投入巨资 进行城市基础地形图的修测工作，基本工作可望在 2004 年内完成。但目前建立 珠海市森林资源管理地理信息系统所需的 1:10000 地形图数据只是 1991 年测绘 的，图形格式为 AutoCAD DWG 格式，而且必需转换整理成 ArcInfo 空间数据 格式。 1.1.2 珠海市森林资源管理现状珠海市森林资源管理现状 珠海市全市总面积为国为 7600 多平方公里，其中陆地面积为 1600 多平方 公里，海域面积 6000 多平方公里。全市林业用地面积 50600 公顷，非林地面积 为 98493.4 公顷，森林覆盖率为 33.1%。 全市林业用地按地类来划分，其中无林地为 2786.6 公顷，有林地为 32805.8 公顷（林分地 28727.4 公顷、经济林 3914.8 公顷、竹林 163.6 公顷)，疏林地 843.1 公顷，灌木林地 13659.8 公顷，未成林造林地 294.7 公顷，苗圃地 64.4 公顷。 全市林业用地按行政区域分布来划分，香洲区 11832.3 公顷、三灶区 12816.2 公顷、万山区 7573.9 公顷、横琴区 3143.5 公顷、淇澳区 1515.6 公顷、斗门区 13567.9 公顷。 目前珠海市森林资源管理由珠海农业局林业科具体负责，管理决策人员需 要处理各种林业数据，如林地使用状况、植被分布特征、立地条件、社会经济 等许多因子的数据，这些数据既有空间数据又有属性数据，具体情况如下： 1、由于没有建立森林资源地理信息系统，目前只能使用传统方法对这些数 据进行分析和统计处理，处理起来难度大、效率低，只能做一些简单的文档报 表制作与处理工作。 2、在森林资源监测清查方面，从资源清查到数据整理成册，最后制定经营 方案，需要的时间长，容易造成经营方案和现实情况不相符。这种滞后现象可 能导致管理方案的不合理，影响管理方案的合理制定和实施。森林资源的清查、 各种经营方案的设计（如造林规划、抚育间伐、伐区设计等）需要大量的人力、 3 物力、财力。 3、由于森林资源的分布广，条件复杂，加上林业管理部门机构精简人力不 足，进行一次资源清查需要花费较长的时间，将结果汇总、整理、分析又需要 一段时间，而森林资源由于自然的消长和人为的作业干扰，变化很快，于是调 查结果已经不能显示森林资源的现状，只能是一些历史数据，难以作为经营决 策的准确依据； 4、清查内业工作一直也处于手工处理，虽说日常使用计算机办公，但却没 有相应的处理系统，只能做简单的报表制作和处理工作，因此对数据没有精确 完整的处理。 5、随着森林经营的集约程度的不断提高，市场行情时刻变换，要求随时掌 握森林资源的现状和动态变化，传统的森林调查无法做到数据的实时更新和动 态监测，更无法制定新方案，以适应市场需求。 6、目前珠海农业局的森林资源数据主要以属性数据为主，没有在林业资源 管理过程中引入电子地形图，管理起来既不直观、也不方便。 由于以上原因，珠海市农业局急需建立一套适合珠海特点和林业行业共性 的珠海市森林资源管理地理信息管理系统 ，以实现珠海林业资源管理的科学 化和高效化，保持林业资源资料的现势性，便于及时掌握森林资源及有关因子 的空间时序的变化特征。 1.2 项目需求项目需求 1.2.1 建设目标建设目标 项目的总体目标是建立先进高效的森林资源地理信息管理系统，系统高效 管理珠海市森林资源数据、制作各种林业专题地图，为森林资源管理提供科学、 方便的辅助决策。项目建设也为以后的林政管理、营林项目管理、生态公益林 管理、森林公园管理、森林防火指挥、森林病虫害防治信息化打下良好的基础。 1.2.2 建设内容建设内容 根据珠海市森林资源地理信息管理系统需求，系统建设内容主要包括以下 4 内容： 1 森林资源地理信息管理系统建立森林资源地理信息管理系统建立 建立 1:10000 的珠海市基础地理数据库，内容包括地形、水系、交通、居 民点等基础地理信息；在基础地理数据的基础上建立珠海市森林资源专题数据 库，在林业二类调查的基础上，制作完成森林资源（林种、树种）分布图、森 林区划图、林相图、森林立地类型图、土地利用图及土壤图等。利用地理信息 系统将图形与属性数据库有机结合在一起，实现森林资源档案的计算机一体化 管理，可以随时了解森林资源的状况及进行统计分析，也可以随时更新地图的 图元和属性数据库的数据，并能输出图件资料。 建立森林资源管理应用系统。在森林资源监测管理提供方便的数字化管理 手段，为林相、林种图的更新、林业作业的定位和面积测量等提供数字化辅助。 系统为以后森林资源的各种专题管理应用功能提供一个开发和升级的平台， 在林政管理、营林项目管理、生态公益林管理、森林公园管理、森林防火指挥、 森林病虫害防治等方面提供开发应用基础，也为技术档案管理、科技信息资料 管理、人事管理、财务管理、国有资产管理、林产品管理、政策法规以及文件 等林业办公自动化提供方便的升级接口，为建立一个功能强大的林业地理信息 系统打下坚实基础。 2. 软硬件集成软硬件集成 包括操作系统、数据库、GIS 平台以及开发工具等软件的选型与采购，软 硬件的安装与调试。 3. 项目管理和售后服务项目管理和售后服务 包括确立本项目的实施过程和管理手段，为系统交付后制定完善的服务计 划。 1.2.3 技术要求技术要求 系统充分利用先进的计算机软件技术、地理信息技术、数据库技术、数据 仓库与数据挖掘技术、空间数据处理与共享技术、数据定制技术、多媒体技术、 虚拟现实技术等进行开发。系统以数据库做后台支持，相关资料的显示和输出 5 要与数字地图紧密结合，具有良好的可视化界面。开发成果满足安全可靠，管 理维护方便、系统抗干扰能力强的要求；同时具备容错、检错、纠错能力，信 息恢复和系统重建能力。总体结构使用 C/S 体系。 具体要求如下： 操作系统、数据库应当稳定、安全可靠、高效和易于开发，并有可预 见的长期保证； 应用软件开发。用户界面应当方便实用，简明快捷，便于操作、维护， 并有相应的售后服务、升级保证及开发工具支持； 操作系统、地理信息系统平台、数据库软件及开发语言是成熟的、先 进的、高性能的产品。数据库必须是大型的数据库管理软件。地理信 息系统平台应是最成熟的系统，应该包含使本系统能顺利实施的各个 模块。 森林资源地理信息管理系统软件应当包括森林资源地理数据管理与森 林资源监测管理，并能为今后森林资源各种专题应用功能提供升级和 扩展基础。 软件和硬件应能无缝地集成到一起。 1.2.3 设计规范设计规范 设计过程将遵循以下国际标准、工业标准、国家行业法规、国家标准及行 业标准： 中华人民共和国森林法 中华人民共和国野生植物保护条例 中华人民共和国水土保持法实施条例 风景名胜区管理暂行条例 中华人民共和国森林法实施条例 森林防火条例 林木种子生产经营许可证年检制度规定 林业行政处罚听证规则 国家林业局公布林木良种名录 6 造林质量管理暂行办法 森林采伐更新管理办法 森林和野生动物类型自然保护区管理办法 GB-8566-88 计算机软件开发规范 GB-8567-88 计算机软件产品 GB-9385-88 计算机软件需求说明编制指南 GB-9385-88 计算机软件测试文件编制指南 GB/T 12504-90 计算机软件质量保证计划规划 GB/T 12505-90 计算机软件配置管理计划规范 国标 GB1526-89 信息处理、数据库流程图、系统流程图、程序网络 图和系统资源图的文件编制符号及约定 中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例 HAVDBOOK OF SOFTWARE RELIABILITY ENGINEETING 2 系统总体设计系统总体设计 全球变化和资源环境可持续发展战略的提出使数字地球已受到各国、各行 各业的普遍重视。在林业上，森林资源的辽阔性、再生性、周期性和调查工作 的艰巨性及调查环境的复杂性，已经使林业和以“3S”技术为主要内容的数字 地球技术、信息技术紧密结合起来，GIS 是“3S”中的核心内容。 我国林业地理信息系统的建设工作已在全国逐步开展起来，并且它已在林 业资源管理、森林资源动态监测、生态公益林规划管理、森林病虫害监测、森 林