沈 瓊，吳云志，張曉明

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院，合肥，230031

1 問題的提出

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在進(jìn)入果園古樹名木的監(jiān)控管理領(lǐng)域[1-3]，林果業(yè)管理正逐步實(shí)現(xiàn)信息化和智能化。

碭山酥梨種質(zhì)資源省級(jí)自然保護(hù)區(qū)不僅是安徽省重要的自然保護(hù)區(qū)，更是珍貴經(jīng)濟(jì)樹種的自然保護(hù)區(qū)[4-6]。保護(hù)區(qū)面積達(dá)8 892公頃，擁有逾百齡梨樹資源4萬多棵，且離散分布，保護(hù)難度較大。對(duì)于大面積的保護(hù)區(qū)而言，著眼于解決當(dāng)前逾百齡梨樹實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及保護(hù)工作所面臨的各類難題，有效整合和關(guān)聯(lián)地理空間信息，實(shí)現(xiàn)保護(hù)區(qū)主要種質(zhì)資源管理業(yè)務(wù)流程的信息化、保護(hù)區(qū)“家底”數(shù)據(jù)的可視化，便于多種形式的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析，找出潛藏的問題，對(duì)于提高保護(hù)區(qū)工作的科學(xué)化、精細(xì)化和現(xiàn)代化管理水平十分必要。

基于北斗單基站CORS服務(wù)的梨園精準(zhǔn)化管理系統(tǒng)是各種現(xiàn)代化信息技術(shù)在碭山縣梨園管理系統(tǒng)的集成應(yīng)用[5]，它面向碭山縣酥梨種質(zhì)資源自然保護(hù)區(qū)，可促進(jìn)梨園精準(zhǔn)化管理系統(tǒng)項(xiàng)目的開展，提高梨園信息化管理水平，增強(qiáng)梨園管理輔助決策能力，實(shí)現(xiàn)保護(hù)珍貴古老梨木和提高梨園農(nóng)業(yè)資源利用率的目標(biāo)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用單基站CORS服務(wù)系統(tǒng)精度高、范圍廣的特點(diǎn)，精確獲取實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)，然后基于Web端服務(wù)，與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和操作交互，開發(fā)出基于單基站CORS服務(wù)系統(tǒng)的梨園精準(zhǔn)化管理系統(tǒng)(見圖1)，實(shí)現(xiàn)梨園精準(zhǔn)化管理。系統(tǒng)以“農(nóng)戶+樹齡+品種”為基本單元，每個(gè)單元之間都有唯一編碼(id)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的操作關(guān)聯(lián),并對(duì)操作進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和管理[7]。采用Google Map和北斗單基站CORS服務(wù)技術(shù)將梨木的地理位置坐標(biāo)插入地圖內(nèi)[8]，每顆梨木都擁有屬于自己的信息庫，包括梨木相關(guān)圖片、地理位置坐標(biāo)、樹齡、樹種、保護(hù)單位信息等。

圖1 基于北斗單基站CORS服務(wù)的梨園精準(zhǔn)化管理系統(tǒng)技術(shù)路線圖

為了方便數(shù)據(jù)和系統(tǒng)更新及相關(guān)參數(shù)的修改，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，包含數(shù)據(jù)訪問層、應(yīng)用邏輯層和表現(xiàn)層，并建立了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫[9]。數(shù)據(jù)訪問層主要是負(fù)責(zé)梨園數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和維護(hù)。根據(jù)碭山縣地理面貌和碭山縣梨園分布狀況，以“農(nóng)戶+樹齡+品種”作為劃分基本管理單元的依據(jù)，收集梨樹生長(zhǎng)過程的信息，從而方便梨園管理[10]。應(yīng)用邏輯層的功能是負(fù)責(zé)解析梨園地理信息數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。表現(xiàn)層的實(shí)現(xiàn)基于應(yīng)用邏輯層，為監(jiān)管人員、農(nóng)戶、游客等提供管理、查詢和瀏覽等功能。

3 系統(tǒng)組成與功能

基于北斗單基站CORS服務(wù)的梨園精準(zhǔn)化管理系統(tǒng)根據(jù)用戶角色(政府監(jiān)管人員、農(nóng)戶和游客)提供相應(yīng)的管理、查詢和瀏覽服務(wù)。根據(jù)梨園保護(hù)區(qū)管理工作需求，系統(tǒng)分為公共服務(wù)、梨園地理信息、梨園環(huán)境監(jiān)測(cè)和后臺(tái)管理四大模塊。該系統(tǒng)門戶網(wǎng)站模塊組成如圖2所示。

圖2 基于北斗單基站CORS服務(wù)的梨園精準(zhǔn)化管理系統(tǒng)門戶網(wǎng)站模塊組成圖

(1)公共服務(wù)模塊。公共服務(wù)模塊主要介紹碭山縣的地理風(fēng)情面貌、梨園保護(hù)區(qū)的詳情資料、保護(hù)區(qū)管理機(jī)構(gòu)的組成架構(gòu)，以及碭山縣酥梨自然保護(hù)區(qū)的梨園精準(zhǔn)化管理的全景、實(shí)景視頻資料。

(2)梨園地理信息模塊。該模塊主要用來獲得所需要的地理數(shù)據(jù)，并將各種地理要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行整理和預(yù)處理[11]，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫和有效的空間數(shù)據(jù)管理。梨園地理信息系統(tǒng)主要采用Ajax技術(shù)[12]，可有效減少用戶因?yàn)闉g覽器卡頓而中斷操作的可能性[13]。

(3)梨園環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊。該模塊主要儲(chǔ)存和展示保護(hù)區(qū)環(huán)境檢測(cè)結(jié)果，其中所檢測(cè)的內(nèi)容由水指標(biāo)、土壤因子、大氣因子和病蟲害因子構(gòu)成[10，14,15]，輔助農(nóng)戶來管理、保護(hù)果木，降低果木受損的概率。

(4)后臺(tái)管理模塊。該模塊為用戶管理、更新和維護(hù)數(shù)據(jù)資料提供服務(wù)。同時(shí)，后臺(tái)管理的賬號(hào)是根據(jù)不同角色分配并注冊(cè)獲得。Web系統(tǒng)中監(jiān)管人員和農(nóng)戶可通過門戶網(wǎng)站不同后臺(tái)管理入口進(jìn)入。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

目前，基于北斗單基站CORS服務(wù)的梨園精準(zhǔn)化管理系統(tǒng)已完全交付碭山縣環(huán)保部門工作人員，并在碭山縣酥梨種質(zhì)資源自然保護(hù)區(qū)投入使用。

公共服務(wù)模塊主要為自然保護(hù)區(qū)提供線上服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了梨園管理的數(shù)字化建設(shè)，為管理人員、農(nóng)戶和游客提供監(jiān)管、管理和查詢服務(wù)，如圖3所示。

圖3 公共模塊圖

梨園地理信息模塊主界面直接定位到碭山縣，是采用衛(wèi)星影像圖展示，也可以通過對(duì)定位位置進(jìn)行放大、縮小、全圖、移動(dòng)等操作來協(xié)助用戶更好地了解地理位置，如圖4所示。

圖4 梨園地理信息模塊主界面

數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)碭山所有園區(qū)的梨樹資源的位置信息坐標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)梨樹王景區(qū)內(nèi)所有逾百齡梨樹中各年齡段分布專題圖，可以通過專題圖的展示，直觀了解到不同樹齡梨樹的分布情況與比例，梨樹樹齡與圖標(biāo)成正比，圖標(biāo)會(huì)隨著樹齡的增長(zhǎng)而增大，如圖5所示。

圖5 梨樹資源分布圖

以柱狀圖的形式展示梨樹王景區(qū)、乾隆御植園景區(qū)、黃河故道省級(jí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范核心區(qū)梨樹當(dāng)前產(chǎn)量、最高產(chǎn)量和樹齡，如圖6所示。

圖6 景區(qū)資源統(tǒng)計(jì)圖

通過查詢功能，可以搜索梨樹的基本信息，如輸入梨樹編號(hào)，能夠查詢出該梨樹的所屬區(qū)域、經(jīng)緯度、品種、逾百年梨樹產(chǎn)量與樹齡關(guān)系圖等，如圖7所示。

圖7 信息查詢顯示圖

梨園環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊包括：環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)表、檢測(cè)規(guī)范表。系統(tǒng)主要儲(chǔ)存和展示保護(hù)區(qū)環(huán)境檢測(cè)結(jié)果。檢測(cè)的環(huán)境因子有環(huán)境空氣、地表水、地下水以及土壤，檢測(cè)項(xiàng)目有PM10、SO2、NO2、pH、BOD5、CODCr、氨氮、溶解氧、總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氟化物、硝酸鹽、硫酸鹽氯化物、亞硝酸鹽、鋅、鎳、鉛、銅、鎘等，如圖8所示。

圖8 檢測(cè)結(jié)果顯示圖

后臺(tái)管理模塊是后臺(tái)管理系統(tǒng)的登錄入口，用戶可由此進(jìn)入，對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行一系列的管理、增添、修改、維護(hù)等操作，主要用于維護(hù)、更新和管理數(shù)據(jù)資料。圖9為后臺(tái)管理系統(tǒng)功能展示圖。

圖9 后臺(tái)管理模塊功能展示圖

數(shù)字化管理平臺(tái)的使用給監(jiān)管人員、農(nóng)戶和游客帶來快捷、便利的服務(wù)體驗(yàn)，有效提升了碭山梨樹資源的監(jiān)督、管理和宣傳工作。

5 結(jié) 語

目前，梨園精準(zhǔn)化管理系統(tǒng)已經(jīng)在碭山縣投入使用，提升了梨園信息化管理水平和管理輔助決策能力，提高了梨園資源利用率，并取得了用戶的一致認(rèn)可。在使用的過程中，該系統(tǒng)仍存在需要進(jìn)一步完善的地方，如：進(jìn)一步提高梨樹地理位置坐標(biāo)定位的準(zhǔn)確度，減少推薦后用戶距離目標(biāo)的誤差。后期將針對(duì)地理位置實(shí)時(shí)獲取精度的問題，在CROS服務(wù)技術(shù)方面開展更加深入的研究工作來繼續(xù)完善系統(tǒng)，提升系統(tǒng)應(yīng)用效果。