森林资源地理信息管理系统-技术方案

1、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 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.

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

3、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 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.

4、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

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 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

6、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

7、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

8、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 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

9、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

10、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。 但由于珠海市地形图数据

11、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

12、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 314

13、3.5 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

14、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、 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

15、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

16、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 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

17、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

18、，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

19、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 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

20、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 造林质量管理暂行办法 森林

21、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

22、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 林防火等多项工作之中发挥了重要作用。 2.1 系统总体结构系统总体结构 2.1.1 系统建设原则系统建设原则 （1）全局性和整体性原则 从珠海市城市信息化建设的总体目标出发

23、，使系统成为“数字珠海”的有 机组成部分；同时从农业局内部和珠海市信息中心等相关部门之间的联系出发， 进行系统总体设计，并实现信息资源的共享，使系统成为一个开放性的有机整 体。 （2）标准化和规范化原则 系统建设采用的软件平台、数据标准、开发技术应符合公认的行业标准， 符合国家、地方和行业的有关标准与规范，系统分析、设计与实现采取开放路 线，遵循国际软件工程的标准、规范，并尽可能采用国际主流产品，以确保系 统集成的可行性、良好的可扩充性。 （3）科学性和先进性原则 系统设计与开发必须采用先进的成熟的思想、概念、方法、技术和平台， 在理解用户的各项需求后，进行科学的建模、功能结构设计及数据库设计

24、以指 导系统开发建设；同时在系统建设上要具有前瞻性，以适应未来技术、业务发 展的需要，保证系统今后在技术、应用方面的可持续发展。 （4）易维护性和扩展性原则 采用开放的系统设计，保证系统具有较强的易维护性和扩展性，能方便地 进行功能的调整适应系统需求变化，如专题应用、数据更新等方面引起的变化。 系统的升级要充分考虑与现有各应用系统的版本兼容问题，尽可能保证系统有 更长的生命周期。 同时，要考虑以后林政管理、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、森林病虫害防治等工作的需要，为进一步建设成功能强 大的珠海市林业地理信息系统打下基础。 （5）安全性和保密性原则 为了保证网络环境

25、下数据的安全，系统应具有防止病毒入侵、非法用户访 问、恶意更改破坏数据的功能，并采取完备的数据保护和备份机制，防止非授 权用户的非法入侵和授权用户的越权使用，系统应可以进行各种权限级别的控 制，并具备审核功能，自动记录用户访问的情况和操作过程，以备日后查询。 （6）高性能和稳定性原则 在系统设计、开发和应用时，应从系统结构、技术措施、软硬件平台、技 术服务和维护响应能力等方面综合考虑，确保系统较高的性能和最低的故障率。 （7）方便实用性原则 要“以人为本” ，充分考虑珠海市森林资源管理心各项业务活动的实际需要， 贴近用户的需求与习惯做法，做到功能强大、界面美观、操作简单、方便实用。 （8）经济

26、、时效性原则 系统建设投资要控制在农业局所能承受的范围内，并尽可能利用现有的资 源条件（软件、硬件、数据和人员） ，按计划在规定的时间内高质量高效率实现 信息化建设的战略目标。 2.1.2 系统总体结构框架系统总体结构框架 根据珠海市森林资源地理信息管理系统建设目标和系统分析，系统总体架 构设计如图 2-1 所示： 图 2-1 珠海市森林资源地理信息管理系统总体框架 珠海市森林资源地理信息管理系统包括基础平台、信息集成平台、信息服 务平台三层架构，最底层是基础平台，其上是信息集成平台，最高层是信息服 务平台。其中基础平台包括操作系统、数据库平台、GIS 平台以及计算机硬件 与网络设备等，是整个

27、系统运行应用的基础。信息集成平台是指统一存储管理 系统所有信息，具体包括基础地理数据库、林业资源库、图形库等，是信息服 务和应用的基础。 信息服务平台主要有数据监测采集、数据存储更新、统计分析和显示输出 等功能，负责绝大部分数据采集、建库、更新，进行统计分析，并利用各种形 式输出信息。 基础地理数据 林业专题数据 图形库 操作系统 数据库 GIS 软件 硬件系统 基础平台 信息服务平台 信息集成平台 数据采集 数据存储 统计分析 显示输出 珠海市森林资源地理信息管理系统的总体结构及其功能模块图如图 2-2 所 示： 图 2-2 珠海市森林资源地理信息管理系统总体结构和功能模块 因为要使系统易于

28、扩充和升级，所以需要把系统分成若干个符合一定要求 的模块，各模块的设计是单独进行的，设计过程中需要不断地吸取用户调查所 提供的信息，并把它与目前林业生产的需要及将来发展的可能结合起来，不断 进行修改。模块设计均采用自上而下的方法，从实际软件包调查出发，研究其 可能涉及的资料，确定其实体的属性，然后逐级向上综合，模块的划分为系统 的逻辑设计和物力设计打下基础，为整个系统的顺利运行提供保证。根据珠海 市林业生产的实际状况和未来发展的需要，分别设计了空间查询、空间分析、 统计分析和制图输出等模块，各个模块相对独立、功能单一，按照层次结构组 织，有利于今后系统的扩展和升级。 根据上述功能设计，珠海市森

29、林资源地理信息管理系统由数据库管理功能、 珠海市森林资源地理信息管理系统 用户界面 图文显示 图表输出 统计分析 空间分析 空间查询 基础应用 数据库管理 图形数据库 元数据 属性数据库 系统维护 应用帮助 专题应用 营林规划和管理 森林资源监测管理 生态公益林管理 图形数据 属性数据 数据入库、更新 森林防火指挥 林政管理 森林公园规划和管理 森林病虫害防治 注：带下划线为升级扩展功能设想 基础应用功能和专题应用功能三部分组成。数据库管理部分以 SQL Server 作为 开发平台，用 Visual Studio 作前端开发工具，具有数据容量大，查询速度快， 系统安全性能高，人机交互界面好的

30、特点。地理数据处理部分采用美国 ESRI 公司的 ArcEditor 地理信息系统软件为平台，按照农业局的森林资源管理要求对 点、线、面等地理对象建立拓扑结构和编辑处理，软件可运行于单机环境上； 基础应用部分主要在 ArcEditor 下通过 VBA 定制实现；专题应用部分主要在 VB、VC+ 等开发语言环境下运用组件式开发实现。 珠海市森林资源地理信息管理系统选用的 ArcEditor 软件，不仅包含了一般 GIS 软件的功能，还增加了对空间数据库和 coverage 数据的编辑能力。增加的 功能包括，支持多用户编辑，版本管理，定制数据类型，与要素连接的注记和 丈量数据类，ArcEditor

31、 还提供对 ESRI 支持的所有矢量数据格式的建立和编辑 能力。 ArcEditor 软件是一个基于 Windows 桌面的 GIS 数据可视化、查询、制图、 数据管理和编辑的解决方案。ArcEditor 包括 ArcView 8.1 的基本的桌面功能， 并能编辑 ArcInfo Coverage 数据，以及 Personal 和 Enterprise Geodatabase，其具 有创建和管理关系、子类、几何网络、尺寸要素等的能力。其它的功能包括对 多用户编辑的支持，版本管理，定制要素类，要素关联的标注，标注尺寸，以 及多用户地理数据库中的栅格数据的支持。它包含为版本管理的高级工具，例 如，

32、标识、解决冲突的版本合并工具。 ArcEditor 上述功能以外，还提供以下功能： (1) 数据生成（编辑工具） ； (2) 创建和编辑 Coverages； (3) 创建和编辑地理数据库和林业专题数据库； (4) 创建和编辑几何网络和关系类中的地理数据库要素； (5) 在基础地理数据库中创建管理类； (6) 在不同要素类之间创建关系类； (7) 在不同表之间创建关系类； (8) 在要素类和表之间创建关系类； (9) 在基础地理数据库中创建多版本； (10)编辑基础地理数据库中的指定的版本； (11)解决基础地理数据库中的版本冲突； (12)创建和编辑尺寸要素； (13)定义尺寸要素类属性；

33、(14)创建和编辑要素关联的标注，标注关联地理数据库中的要素。 在数据管理方面，可以在访问一个数据库管理系统（DBMS）时，在 ArcEditor 中应用版本管理提供对多用户地理数据库的编辑和维护： (1) 给基础地理数据库和林业专题数据库加载数据； (2) 给基础地理数据库和林业专题数据库加载栅格； (3) 在地理数据库中创建属性的子类； (4) 创建属性域。 以上功能的设计，可以很好地满足用户的需求，也为珠海市森林资源地理 信息管理系统的升级和扩展，提供了良好的接口。通过总体设计，可以满足珠 海市农业局在空间数据处理上的需求： (1) 数据采集与更新，包括：图形扫描输入与编辑功能：实现图形

34、的扫 描与矢量化管理，通过 GIS 平台对基本地形图、林业基础图、小班 图进行数字化录入和编辑；系统设计支持 AutoCAD、MapInfo，ArcInfo、ArcView，DGN 及文本文件等的数 据格式。设计的拓扑编辑功能用来对建立的图形数据及变更调查的 图形数据的变更、修改；属性编辑功能：可对林业小班数据登记中 的属性数据进行编辑、修改； (2) 数据库管理功能，包括：数据的入库与维护； (3) 查询与显示功能：可查找珠海市农业局辖区的任意林地信息，并可 调用林业基础地图和专题地图登记中的属性信息，以实物表格的形 式弹出用户想要查看的表格； (4) 统计报表功能：能对林区、林班和小班数据

35、进行分类汇总； (5) 制图功能：在图形数据上生成专题图，在图形数据上生成林业小班 分幅图。在需要分幅输出时，可生成分幅图，可以在系统设计时专 门设计分幅图图库管理功能。 (6) 显示输出：图形的放大缩小、漫游，图形、数据表格文本输出到打 印机和绘图仪。 珠海市森林资源地理信息管理系统中，在数据库管理下划分出属性数据库 管理和图形数据库管理两个模块，可以更好地实现系统设计的功能。 属性数据库管理功能模块是实现存储、分析、统计、评价、查询、更新、 属性制图等功能的核心工具，也是整个系统的重要组成部分。需要具备对数据 库结构操作、属性数据内容操作、数据逻辑运算、属性数据检索、从属性到图 像的查询、

36、属性数据报表输出等功能，其功能结构如图 2-3 所示： 报表输出 属性查询统计 数据库操作 属性数据输入 数据库结构操作 属性数据库管理 建 立 新 库 修 改 结 构 拷 贝 库 结 构 双 库 拼 接 数 据 修 改 数 据 添 加 属 性 数 据 输 入 显 示 逻 辑 查 询 显 示 信 息 数 据 库 排 序 文 本 文 件 转 换 属 性 空 间 查 询 条 件 统 计 输 出 格 式 报 表 输 出 表 格 输 出 字 段 内 容 修 改 字 段 删 除 和 插 入 修 改 字 段 宽 度 和 类 型 数 据 输 入 与 修 改 记 录 与 字 段 复 制 记 录 删 除 与 插

37、 入 字 段 删 除 与 插 入 按 字 段 拼 接 按 记 录 拼 接 库 文 件 转 为 文 本 文 本 转 为 库 文 件 显 示 数 据 库 结 构 浏 览 数 据 库 结 构 图 2-3 属性数据库管理框架 图形数据库管理主要任务是完成图形图像数据的输入、图形图像变换、查 询、图形整饰输出等功能，如图 24 所示： 2.2 技术路线技术路线 根据珠海市农业局的相关需求，以及系统的功能需求，采用结构化设计方 法实现珠海市森林资源地理信息管理系统的开发，这种设计方法以数据流为中 心，自上而下，逐层分解系统工作过程。通过数据流图、数据字典、加工说明 等主要分析工具，将系统功能分解、刻画出来

38、。系统总体设计的思路如下： (1) 根据珠海市林业部门生产特点以及未来林业部门发展远景，确定系 统的主体目标，从而获得系统设计的当前模型； (2) 根据系统当前模型抽象出当前系统的逻辑模型； (3) 分解目标系统与当前系统逻辑上的差异，建立目标系统逻辑模型； (4) 为目标系统逻辑模型作补充，如人工界面的要求等。 珠海市森林资源地理信息管理系统是专门为珠海市地方林业生产服务的实 用系统。在目前“数字林业”技术基础尚薄弱的基础上，系统设计的主要目的 是为珠海市森林资源监测管理服务，而不能面面俱到，系统设计需要紧凑合理， 今后在条件更为成熟之后，再将系统应用范围再进行相应扩展到林业生产管理 图形数

39、据库管理 图形输入 图形编辑 图形操作 图形转换 图形图像查询 信息提取 图形输出 系统维护 多 边 形 输 入 图 形 整 饰 放 大 缩 小 坐 标 配 准 空 间 属 性 查 询 面 积 长 度 量 算 图 形 修 改 建 立 拓 扑 关 系 合 并 叠 加 几 何 变 换 空 间 层 次 查 询 图 形 格 式 转 换 屏 幕 输 出 按 条 件 选 择 绘 图 输 出 文 件 输 出 文 件 管 理 点 线 输 入 运 行 环 境 设 置 图 2-4 图形数据库管理框架 的其它环节，主要包括林政管理、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。 工作

40、流程如图 2-5 所示： 图 2-5 珠海市森林资源地理信息管理系统工作流程 总体上看，在已有先进成熟的技术基础上，参考借鉴新一代 GIS 的设计 思想与理念，深入研究林业生产的需求，确定系统的数据源，设计数据采集的 入口与建库方案，建立森林防火信息系统基础数据库，采用前端采集更新与分 布式共享的机制，以及基于元数据的数据管理方式实现数据共享。在基础数据 库的设计上提供数据接口，提供与广东省林业局、国家林业地理信息系统以及 珠海市各部门专业信息系统的接口，也要为将来农业局其它地理信息系统及林 业地理信息系统的扩展与完善提供共享数据接口。同时数据库的设计上强调数 据的维护、更新、安全、海量、支持

41、多平台。充分考虑数据的安全性，包括硬 件、软件、网络带来的数据的安全性。 在数据需求与数据流分析的基础上，规划建立森林资源地理信息管理系统 数据标准体系。重点建设数据的编码体系，在充分利用已有编码体系的基础上， 对于目前还没有统一编码的数据，结合实际需求与先进的数据编码方法，确定 数据编码体系，力争使其成为行业或国家编码标准。 珠海市森林资源地理信息管理系统建成运行之后，可实现森林资源监测管 理，并进一步扩展到林政管理、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、森林病虫害防治等信息管理，从而建立先进、高效、科学、 系统目标确定 系统软、硬件选择 数据分析、处理与输入建库 基于

42、主流 GIS平台的二次开 发 系统应用 图形管理 专题图制作 信息查询与检索 地图编辑与制作 地图排版与打印输出 统计报表、表格输出 数据获取 行政区划图 基础地形图 林业基础数据 完善的珠海市林业地理信息系统。 2.3 关键技术关键技术 2.3.1 地理信息系统技术地理信息系统技术 地理信息系统是一项以计算机为基础的新技术，围绕这项技术的研究、开 发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科，是管理和空间数据的系统；在适 当的计算机软硬件支持下，可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处 理、对数据进行有效管理、研究各种空间实体及其相互关系。通过对多因素的 综合分析，可以方便地获取满足应用需要的

43、信息，并能以地图、图形或数据的 形式表示处理的结果。一般认为地理信息系统是具有数据采集、管理、查询、 计算、分析与可视表现等多种功能的计算机技术系统。 地理信息系统的核心是空间数据及应用软件，尤以 GIS 软件最为引人注目， 现在已知的 GIS 已经广泛应用于政治、军事、经济、文化和社会生活的各个方 面。GIS 软件在其中起到了巨大的作用，现代 GIS 软件是在 60 年代中期发端的 第一代和 80 年代末的第二代软件产品的基础上，在 90 年代中期开始出现第三 代的 GIS 软件，其特征是面向对象的软件构造技术和广域网尤其是 Internet 技 术的支持下，出现了一些新的特点，加快了 GI

44、S 在国民经济和社会生活各方面 的应用：（1）组件化：采用了面向对象的软件技术后，就可以利用商用的软件 构造工具，实现地理信息系统的组件化结构，极大的提高了支持二次开发的能 力，模糊了软件平台和应用系统之间的界线。客户可以利用传统的软件开发语 言和空间数据处理组件方便地构造个性化的应用软件系统，实现系统的灵活配 置，对于提高应用软件的可靠性也有积极的促进意义；（2）空间数据与属性数 据的一体化存储：新软件采用商用 DBMS 的扩充功能、或自行在传统 DBMS 上扩充其数据管理能力，普遍实现了空间数据和属性数据的一体化存储和查询。 这种一体化技术实现了数据管理的规范化和数据操纵的标准化，其好处是

45、用户 可以方便地组织各类空间信息处理事物，在数据完整性和一致性方面提供有效 的保证；（3）B/S 结构：Internet 技术尤其是 WEB 技术的发展和跨平台软件技 术的发展，使得计算机应用系统迅速由 C/S 结构转为 B/S 结构。B/S 结构模糊 了系统的界线，实现了最终用户端软件的零维护，其好处是显而易见的。第三 代地理信息系统软件普遍采用 WEB 和“软总线”技术，一方面实现了以浏览、 查询为主的应用系统的 B/S 结构，另一方面实现了多级服务器和多用户协同工 作方式，使应用系统的构建跨越了地域及规模上的限制，为地理信息系统由以 系统为中心向以数据为中心的过渡奠定了良好的基础。目前超

46、大型应用系统 （成百上千用户）已经开始出现，特别是将空间信息与人们的日常生活相联系， 真正将地理信息系统带入主流软件的行列，可以预见在不久的将来，GIS 将和 数据库系统、图形库系统一样，成为计算机应用系统中不可缺少的组成部分； （4）3S 集成：遥感技术是迄今为止人类获取空间数据规模最大、时间最短的 技术，卫星定位技术可以帮助人们快捷地获得地球表面任意物体的空间位置信 息。但是，作为重要的空间数据获取手段，它们只有和地理信息系统技术结合， 才能产生广阔的应用前景。第三代地理信息系统软件开始注重 3S 集成，实现了 矢量、图像某种程度上的一体化存储、叠加显示和矢量栅格数据的相互转化， 尽管这种

47、集成是相当初步的，但是在实际应用中已经显示了积极的作用。 2.3.2 数据库技术数据库技术 数据库是一个复杂的系统，它是集中、统一地保存和管理着某一单位或某 一领域内所有有用信息的计算机系统，这个系统的数据有较少冗余和较高的独 立性，并且能够为多种应用服务。管理数据库通常利用数据库管理系统实现， 常用的数据库管理系统是建立在操作系统基础上的，数据库的所有操作（数据 库的建立、使用和维护）都是在管理系统的统一管理和控制下进行的。 林业系统数据库管理通常采用混合管理方式：用地理信息系统管理空间数 据，用关系型数据库管理系统管理属性数据，空间数据和属性数据通过内码建 立连接。空间数据和属性数据作为林

48、业专题地理信息系统的核心，出保证森林 资源地理信息管理系统能够正常运行的基础；没有数据库，再方便的森林资源 地理信息管理系统也无能为力，可见数据库是森林资源地理信息管理系统建设 的先决条件；而且，数据质量的优劣也将直接影响和决定属性传统三建设的成 效。所以说，高质量的数据库是建设森林资源地理信息管理系统的基础。 数据库技术在森林资源地理信息管理系统中的应用，可以满足系统的不同 需求： (1) 实现空间数据和属性数据的动态更新； (2) 维护数据库的完备性和一致性； (3) 实现时间数据、空间数据、属性数据三者之间高效、快速地检索； (4) 数据共享的控制； (5) 系统安全的管理； (6) 数

49、据的可恢复性。 通过这些功能，系统数据库才能发挥其应有的作用。 现代信息技术和网络技术的日益成熟和普及，给林业信息化工作的数据库 建设的发展提供了良好的机遇。从应用前景看，以数据处理为主转向以知识处 理为主，是计算机技术应用的总趋势，同样也是林业信息化技术发展的基本趋 势。林业信息化产品在市场上将越来越多并日益趋向智能化，类似森林资源地 理信息管理系统这样的产品将不再局限于数据收集、分类、贮存、检索和查询； 而是能够辅助决策，并提供良好的用户接口。林业信息系统很快也将不再以一 库（数据库）系统为主，更多的将是二库（数据库、模型库） 、三库（数据库、 模型库、知识库） 、四库（数据库、模型库、知

50、识库、文本库）系统。随着计算 机软硬件的升级和开发完善，多媒体技术的广泛应用，林业计算机系统的开发 应用将有广阔的发展前景。 2.3.3 数据仓库与数据挖掘技术数据仓库与数据挖掘技术 数据挖掘 DM(Data Mining)技术，是指从大型数据库或数据仓库中提取人们 感兴趣的数据（知识） ，这些数据(知识)是隐含的、事先未知的潜在信息。数据 挖掘技术能迅速从大量数据中发现信息与推理知识，可筛选大量的日常数据， 寻找、发现隐藏数据，揭示出新的关系和模型，提供预期有用的信息。 数据挖掘的关键是充分利用高效快速信息搜索技术，以便在已有数据库上 挖掘到大量对有用的数据。利用 Microsoft SQL

51、 Server 2000 的组件开放接口可 进行数据挖掘开发。 数据挖掘具体实现过程一般为： 1) 建立挖掘模型。用户根据功能需求和机构的结构要求选择挖掘算法，选 择预测实体和训练数据，建立适当的关系数据挖掘模型或 OLAP 数据挖掘模型 2) 从数据库中挖掘出数据，生成测试集。子模块的功能需求作为挖掘条件 或规则输入到数据挖掘器 DMTool (Data Mining Tool)。DMTool 从已有产品数 据库、知识库和规则库中挖掘出符合近似度条件的方案及其各种参数。如有必 要设计师可适当进行参数修改以满足需求，然后从中选择或全部选择，生成测 试集。 3) 对测试集预测、评价，选定方案。

52、由于 SQL Server 2000 有先天优良的数据接口，可进一步开发以实现对网络 数据库甚至对 Web 信息的挖掘。 2.3.4 空间数据处理与共享技术空间数据处理与共享技术 在森林资源地理信息管理系统中，常用分层分类的概念来分别存储不同类 别的空间数据，每一层存放一种专题或一类信息，并有一组对应的属性数据。 这样不论是数据维护还是空间分析，处理起来均较方便。数据分层可以依照专 题来进行，每层对应一个专题，包含一种或几种不同信息，并服务于林业生产 某一特定的用途或目的。 迄今为止，多数森林资源地理信息管理系统是将空间数据和属性数据分开 管理，所以一般的信息系统多是将地理信息系统软件用于空间

53、数据管理，属性 数据则用关系型数据库管理系统管理，空间数据和属性数据通过唯一内码建立 连接。但是这种办法引起的问题是：空间数据与属性数据的连接太弱，易造成 空间数据与属性数据的脱节；其次是空间数据和属性据库用不同的系统管理， 造成资源浪费和管理混乱；三是由于空间数据不能统一存放于标准数据库中， 造成空间数据不能在网络上共享，所以，传统的森林资源地理信息管理系统从 未实现过真正的 Client/Server 构架。 随着地理信息技术的发展，解决这些难题的新技术已经不断涌现，主要的 思路就是将空间数据和属性数据存放于统一的数据库里。许多关系数据库已经 提供了对空间数据的支持，为空间数据向关系型数据

54、转换提供了便利。众多地 理信息系统厂商在这一领域加大了开发力度，空间数据处理与共享技术逐渐成 为信息系统建设的热点问题，实现空间数据和属性数据的统一数据库管理是将 来实现空间数据处理和共享的一大趋势。 概括而言，实现地理数据共享的必要性和优点主要体现在以下一些方面： (1) 整合分离的数据源是 GIS 及相关工具的主要特征之一； (2) 通过地理数据共享可以使更多的人使用和更充分地利用已有的数据， 减少重复劳动和费用； (3) 使大家有可能基于一个公共框架工作，既节约金钱，又产生更大的 协作利益； (4) GIS 系统更容易集成； (5) GIS 应用开发可以把重点放在开发新的应用程序，而非仅

55、仅是支持 不同的数据格式； (6) 虽然数据共享标准也会随时间变化，但它为用户提供了一个相对稳 定的产品环境，即使旧标准过时，新出台的标准通常会保持兼容。 至少在理论上，保护了用户在数据上的投资，从长远来看，也有利 于 GIS 的发展。 2.3.5 数据定制技术数据定制技术 珠海市森林资源地理信息管理系统选用目前功能强大的 ArcEditor 软件作为 基础平台，其性能是较为先进的，特有的数据定制技术对珠海市农业局今后开 展系统的后续建设工作有重要意义。ArcEditor 作为 ArcInfo 系列的主力软件， 基于宏语言的开发环境特点鲜明，用户可以非常方便地编制自己的菜单和程序， AML 环

56、境有如下特点： (1) 语法结构简单，解释执行，不需编译，执行和开发效率高； (2) 支持模块化的开发方法，可开发较大应用； (3) 提供可视化菜单，对话框（formedit、menuedit）编辑工具，所见 即所得； (4) 支持多种风格的菜单，对话框，和各种风格的控件； (5) 提供多线程的调度和输入管理。 用户使用诸如 VB 等可视化的工具，生成可视化的界面，用 ArcInfo 的的控 件，来显示查询 GIS 图形，完成复杂的 GIS 分析。分析结果，如图形、表格， 可随时嵌入到用户的日常工作文档中。同时 ArcEditor 可以通过在 VBA（内嵌 在 ArcEditor 中）中编写宏

57、来实现定制，也可以通过流行的标准开发环境 （VB，C+，Delphi 等）生成扩展。ArcEditor 为 GIS 用户提供一个新的方案 为 ArcView 的查询和分析用户与 ArcInfo 专业 GIS 用户提供一个中间解决方 案来创建和维护 GIS 数据。 因此，采用新型的数据定制技术可为林业部门今后在数据采集、输入建库 和编辑处理方面打下良好的基础。 2.4 总体设计方案的可行性分析总体设计方案的可行性分析 2.4.1 方案的先进性和创新性方案的先进性和创新性 利用 GIS 技术开发面向林业生产应用的实用系统，是本项目设计最突出的 创新点和先进性所在。其技术特征包括以下几个方面： (1

58、) 使用主流 GIS 开发平台（ArcEditor 等） ，利用宏语言（AML）及 VB 等开发工具进行系统设计与开发。从用户角度来看，森林资源 地理信息管理系统需要多种技术协同实现，比如数据库和通讯技术 等等，使用 GIS 技术先行开发一个部分，对于今后的系统升级和扩 展十分方便快捷； (2) 基于 GIS 的森林资源地理信息管理系统具有标准的接口，允许跨语 言应用，因而使软件的可配置性、可扩展性和开发性更强，使用更 灵活，二次开发更方便； (3) 系统采用压缩编码方式存贮各种林业专题图形和基础数据库，具有 数据与图像的存贮更新、查询检索、分析处理、图像显示和自动制 图功能。 在实用性上，珠

59、海市森林资源地理信息管理系统的总体设计具有以下特点： (1) 目的明确：林区、林班以及林业小班信息是林业部门重要的基础信 息资源，是林业生产管理进行建设、技术改造、灾害跟踪、生产安 全、财务成本核算等决策的重要依据，林业基础信息管理的现代化 对林业生产管理部门提高生产效率有很大的促进作用，是数字林业 的起步研究与应用； (2) 提供完整的系统整体设计方案：在考虑到用户前期建设目标和投入 水平等因素上，设计方案为用户提供了连续的方案，不仅可满足现 阶段用于农业局森林资源管理的基础地理信息系统，也充分考虑到 今后为用户设计与开发功能更为完善的高级系统，所以在系统设计 中预留了接口，便于用户今后为系

60、统扩展。所以本项目设计的现阶 段目标，主要是以地理信息系统中图形库（GIS）及关系型数据库 （SQL Server）为核心，实施二次开发，实现林业基础信息的集中 管理、更新及查询，响应速度快； (3) 设计了符合用户目前需求的系统结构：以 1:10000 珠海市地形图为 底图，输入林业基础地图，建立了统一标准的、矢量化的林业专业 图例符号库及公用字典编码库，图形与数据库之间建立互操作关系， 保证了数据处理的完整性和一致性，属性与空间数据库伸缩性强， 使系统有较强的生命力； (4) 设计了符合用户需求的应用模块：应用模块包含了林业基础信息、 林区边界、林班和小班界线等主要林业管理信息，可以从各个