蘭玉芳 石小華

摘 要 森林資源管理“一張圖”年度更新調(diào)查已成為我國(guó)林地資源監(jiān)管的常態(tài)化工作，是加強(qiáng)林地保護(hù)利用管理的重要基礎(chǔ)和支撐。為了推進(jìn)林地資源成果應(yīng)用，加快智慧林業(yè)建設(shè)進(jìn)程，探索研究建立基于歷年森林資源調(diào)查成果數(shù)據(jù)、“一張圖”更新數(shù)據(jù)、公益林監(jiān)測(cè)成果和歷年遙感影像等數(shù)據(jù)的林地資源信息管理系統(tǒng)，并系統(tǒng)利用統(tǒng)計(jì)報(bào)表靈活定制和地圖自由查詢檢索等關(guān)鍵技術(shù)，滿足了地方林業(yè)資源管理信息化發(fā)展需要，實(shí)現(xiàn)了林地資源成果的信息化、精細(xì)化管理，提升林地資源成果數(shù)據(jù)的管理、更新和應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞 林地資源成果數(shù)據(jù);信息管理系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫(kù)

文章編號(hào)：1005-5215（2022）01-0081-03

中圖分類號(hào)：S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.01.025

森林資源檔案是對(duì)各個(gè)時(shí)期森林資源變化狀況和森林生態(tài)環(huán)境年度狀況的記錄資料，建立在森林資源調(diào)查的基礎(chǔ)上 [1，2]。完備的森林資源檔案能有效地反映森林資源的消長(zhǎng)變化情況，也可以反映森林經(jīng)營(yíng)的效果。近年來(lái)，隨著“3S”技術(shù)在調(diào)查、設(shè)計(jì)等方面的應(yīng)用普及，目前所有森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)已由原來(lái)的手工卡片記錄方法發(fā)展為電子數(shù)據(jù)庫(kù)管理;圖形數(shù)據(jù)由原來(lái)單一的紙介圖形發(fā)展為電子地圖數(shù)據(jù)等，而所有數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表制作、查詢等已能夠完全依托計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)[3，4]。因此，實(shí)現(xiàn)林業(yè)現(xiàn)代化管理，應(yīng)加快林業(yè)信息化建設(shè)，研究建立林地資源信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)林地資源成果數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和部門共享，為地方林業(yè)的科學(xué)管理和決策提供完整的解決方案。

1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)和內(nèi)容

1.1 建設(shè)目標(biāo)

充分利用主流IT技術(shù)、GIS技術(shù)、遙感技術(shù)和地理分析及商務(wù)智能技術(shù)，以林地資源成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，整合基礎(chǔ)地理信息、衛(wèi)星影像、森林資源及林業(yè)管理等數(shù)據(jù)建立林地資源“一張圖”數(shù)據(jù)庫(kù)。開發(fā)集數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)編輯、統(tǒng)計(jì)匯總、智能分析、專題制圖等于一體，滿足林地資源數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)分析和成果產(chǎn)出的信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)服務(wù)于各級(jí)林業(yè)主管部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷年林地資源成果數(shù)據(jù)的科學(xué)管理和應(yīng)用，提高地方林業(yè)信息化建設(shè)和管理水平。

1.2 建設(shè)內(nèi)容

1.2.1 林地資源“多庫(kù)合一”成果數(shù)據(jù)融合和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)建設(shè) 以歷年森林資源“一張圖”調(diào)查成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，融合公益林區(qū)劃界定成果、石漠化和沙化土地?cái)?shù)據(jù)、濕地資源數(shù)據(jù)、一類清查和二類調(diào)查等成果數(shù)據(jù)，形成林地資源“多庫(kù)合一”標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)在融合時(shí)采取邏輯上、物理上、內(nèi)涵上有機(jī)整合和統(tǒng)一[5]。

1.2.2 研建基于“多庫(kù)合一”標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息管理系統(tǒng) 基于森林資源管理“一張圖”建設(shè)目標(biāo)，研究資源成果數(shù)據(jù)的科學(xué)管理、使用和更新，考慮各部門業(yè)務(wù)協(xié)同，如采伐作業(yè)設(shè)計(jì)、營(yíng)造林作業(yè)設(shè)計(jì)及年度檔案數(shù)據(jù)一體化更新等的林地資源管理業(yè)務(wù)。系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)XML、GML接口，與林業(yè)基礎(chǔ)GIS系統(tǒng)及其他林業(yè)專題業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)緊密集成，能夠科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀地反映林地資源管理狀況;提供面向各部門用戶的森林資源信息查詢?yōu)g覽服務(wù)，為其他林業(yè)業(yè)務(wù)管理工作提供可靠的林地資源數(shù)據(jù)信息，為領(lǐng)導(dǎo)提供決策依據(jù)。通過系統(tǒng)建設(shè)，進(jìn)一步提高森林資源監(jiān)測(cè)管理效率和服務(wù)水平，促進(jìn)林業(yè)宏觀決策的科學(xué)化，適應(yīng)林業(yè)跨越式發(fā)展的需要。

2 技術(shù)思路

研究林地資源“多庫(kù)合一”技術(shù)方法，考慮重點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)的差異和協(xié)同，融合形成林地資源“一張圖”數(shù)據(jù)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，采用客戶/服務(wù)器（Client/Server）體系結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全[6]。利用面向數(shù)據(jù)操作和管理用戶為主的模式，開發(fā)可擴(kuò)展、易維護(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)，用戶通過安裝客戶端來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，計(jì)算和數(shù)據(jù)管理任務(wù)合理分配到Client端和Server端。服務(wù)器端采用.Net進(jìn)行開發(fā)，使用GIS Server技術(shù)進(jìn)行地圖服務(wù)發(fā)布;客戶端采用.Net進(jìn)行開發(fā)，使用GIS技術(shù)進(jìn)行圖形開發(fā)。

用戶利用本系統(tǒng)開展森林資源管理、林地資源管理、公益林建設(shè)、營(yíng)造林規(guī)劃設(shè)計(jì)等多方面業(yè)務(wù)工作的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)林地資源數(shù)據(jù)從本地調(diào)查到年度一體化采集更新的全過程、全流程循環(huán)。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

收集現(xiàn)有各類數(shù)據(jù)資源，按照數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)規(guī)范和建庫(kù)流程，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源、不同格式、不同空間參考、不同比例尺、不同時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，完成數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。數(shù)據(jù)建庫(kù)流程分3步進(jìn)行：第1步是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)，包括數(shù)據(jù)建庫(kù)規(guī)范、數(shù)據(jù)庫(kù)更新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、數(shù)據(jù)成果質(zhì)量規(guī)范;第2步是收集各類數(shù)據(jù)資源，并進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)范、整合、處理、檢查、入庫(kù);最后是發(fā)布數(shù)據(jù)服務(wù)，為系統(tǒng)開發(fā)提供數(shù)據(jù)資源服務(wù)層，并按照數(shù)據(jù)庫(kù)組織和內(nèi)部循環(huán)方式，完成數(shù)據(jù)匯交更新。數(shù)據(jù)建庫(kù)流程如圖1。

為了便于管理，將林地資源數(shù)據(jù)庫(kù)分為3層：第1層是基礎(chǔ)層，為基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，數(shù)據(jù)包括4D產(chǎn)品，即基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)（DLG）、遙感影像數(shù)據(jù)（DOM）、數(shù)字柵格圖形（DRG）、數(shù)字高程模型（DEM）及相應(yīng)各類數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù);第2層是專業(yè)層，包括一類清查、二類資源調(diào)查數(shù)據(jù)，林地保護(hù)利用規(guī)劃數(shù)據(jù)、公益林區(qū)劃界定、荒漠化沙化數(shù)據(jù)及濕地?cái)?shù)據(jù)等成果;第3層是管理層，包括營(yíng)造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、占用征收、森林采伐、森林災(zāi)害及林業(yè)重點(diǎn)工程等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)按結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化格式統(tǒng)一管理，并通過建立索引進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)?；A(chǔ)層、專業(yè)層和管理層共同組成了林地資源數(shù)據(jù)框架體系，利用基礎(chǔ)層建立系統(tǒng)應(yīng)用背景服務(wù)，專業(yè)層建立本底數(shù)據(jù)支撐，通過業(yè)務(wù)過程“沉淀”成果數(shù)據(jù)，再按照年度更新到本底數(shù)據(jù)的過程，完成林地資源數(shù)據(jù)庫(kù)的逐年累積，實(shí)現(xiàn)林地資源數(shù)據(jù)的全生命周期管理及全業(yè)務(wù)流程管理，形成實(shí)時(shí)性、有效性和權(quán)威性的林地資源數(shù)據(jù)庫(kù)。各層之間的關(guān)系如圖2。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)主要包括林地資源空間查詢子系統(tǒng)、資源本底數(shù)據(jù)更新子系統(tǒng)、智能分析子系統(tǒng)、資源統(tǒng)計(jì)匯總子系統(tǒng)及二三維一體化子系統(tǒng)。

4.1 空間查詢子系統(tǒng)

通過空間查詢子系統(tǒng)（圖3）可以掌握林地資源的空間分布情況，利用檢索功能可以查詢到山頭地塊小班的詳細(xì)屬性和空間信息。

系統(tǒng)支持多種數(shù)據(jù)查詢方式：（1）按政區(qū)查詢。系統(tǒng)列出當(dāng)前區(qū)域內(nèi)所有行政單位 （省或自治區(qū)、市、縣、鄉(xiāng)、行政村），通過用戶選擇單位，實(shí)現(xiàn)政區(qū)內(nèi)林班、小班快速檢索和定位。（2）任意點(diǎn)擊查詢。可任意點(diǎn)擊地圖上某一資源小班，列出對(duì)應(yīng)小班卡片信息列表。（3）條件組合查詢。支持用戶自定義SQL語(yǔ)句條件查詢，包含單因子SQL語(yǔ)句和多因子SQL語(yǔ)句組合查詢。（4）通過位置查詢。根據(jù)要素之間的位置關(guān)系，利用一個(gè)圖層上的圖形選擇另外一個(gè)或幾個(gè)圖層上的資源圖形。（5）按圖幅檢索。系統(tǒng)提供1∶1萬(wàn)、1∶2.5萬(wàn)、1∶5萬(wàn)和1∶10萬(wàn)的標(biāo)準(zhǔn)分幅，可通過任意圖幅檢索該范圍內(nèi)資源詳情信息。

4.2 數(shù)據(jù)更新子系統(tǒng)

系統(tǒng)提供高效便捷的數(shù)據(jù)采集編輯功能，數(shù)據(jù)采集過程中可進(jìn)行圖形拓?fù)浞治龊蛯傩赃壿嬁刂疲嵘龜?shù)據(jù)采集的質(zhì)量。同時(shí)提供豐富的圖形編輯工具和屬性更新工具。區(qū)劃時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)碎小班，對(duì)面積小于0.067 hm2的碎小班進(jìn)行自動(dòng)融合。系統(tǒng)支持多種數(shù)據(jù)更新方式：（1）前后期影像對(duì)比更新。通過前期影像、后期影像卷簾對(duì)比分析，人工找出變化小班，然后對(duì)變化區(qū)域進(jìn)行區(qū)劃更新。（2）按照現(xiàn)有經(jīng)營(yíng)管理資料更新。通過現(xiàn)有工程驗(yàn)收?qǐng)D（圖片格式），如造林作業(yè)設(shè)計(jì)圖、征占用林地紅線、天保工程資料等，經(jīng)過校正后，添加到地圖，完成變更圖斑勾繪。（3）用已有矢量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新。通過已有矢量圖（shp、mdb、sde等格式）直接更新資源本底。

4.3 智能分析子系統(tǒng)

利用各種空間分析模型、空間操作技術(shù)對(duì)林地資源空間數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，解決更加復(fù)雜的地理問題。系統(tǒng)提供的智能分析工具有：（1）對(duì)比分析。對(duì)選定的林地資源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可通過空間圖形和要素屬性的對(duì)比來(lái)分析不同年度間的變化，且比對(duì)結(jié)果能以圖形空間變化、統(tǒng)計(jì)匯總及多維圖表等形式表達(dá)。（2）區(qū)域分析。通過繪制圖形、導(dǎo)入shp（平面坐標(biāo)或地理坐標(biāo)）等，統(tǒng)計(jì)林地資源情況并生成統(tǒng)計(jì)圖、表，支持圖形裁剪、相交、包含等操作。（3）時(shí)態(tài)分析。支持對(duì)林地資源小班、歷史影像信息的動(dòng)態(tài)回放，分析山頭地塊小班信息的空間變化過程。（4）緩沖區(qū)分析。以點(diǎn)、線（林帶）、面（小班）等實(shí)體為基礎(chǔ)，自動(dòng)建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形圖層，然后建立該圖層與林地資源小班圖層的疊加，從而分析得到緩沖區(qū)范圍內(nèi)資源情況。

4.4 統(tǒng)計(jì)匯總子系統(tǒng)

系統(tǒng)支持對(duì)林地資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)匯總功能，包括標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)和定制統(tǒng)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)指系統(tǒng)能出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)格式的統(tǒng)計(jì)報(bào)表;定制統(tǒng)計(jì)指用戶自定義統(tǒng)計(jì)表的橫軸因子、縱軸因子、統(tǒng)計(jì)內(nèi)容和統(tǒng)計(jì)范圍進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)采用自主研發(fā)的復(fù)雜報(bào)表定制技術(shù)，研究復(fù)雜報(bào)表動(dòng)態(tài)可配置方法，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成具體的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，使用戶可以直接通過可視化界面定制所有復(fù)雜類型報(bào)表的模板、主題、元素和展示方式，并通過本地緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)報(bào)表快速統(tǒng)計(jì)，用戶不需要了解系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就可快速完成復(fù)雜報(bào)表的設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、靈活、按需配置，有效節(jié)約開發(fā)成本，提升運(yùn)行效率。

4.5 二三維一體化子系統(tǒng)

利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、三維地理信息技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，集成遙感影像、地形數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)、林地資源數(shù)據(jù)及其相關(guān)信息，搭建一個(gè)二三維環(huán)境森林資源空間分布、林區(qū)自然風(fēng)貌等應(yīng)用的子系統(tǒng)。通過對(duì)三維數(shù)據(jù)的緩存處理及多線程的加載技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二三維數(shù)據(jù)管理一體化、展示一體化及分析應(yīng)用一體化，為林地資源提供更直觀的監(jiān)管方式。

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)針對(duì)森林資源管理工作的新形勢(shì)新要求，在基礎(chǔ)地理信息、衛(wèi)星影像、林業(yè)管理數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)上，通過整合、研發(fā)，構(gòu)建 “一張圖”“一個(gè)系統(tǒng)”，服務(wù)于地方林草主管部門，實(shí)現(xiàn)面向調(diào)查評(píng)價(jià)、監(jiān)管決策和資源共享的信息化服務(wù)體系。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集更新、內(nèi)業(yè)處理、數(shù)據(jù)入庫(kù)、服務(wù)發(fā)布、信息管理及信息共享等一體化，達(dá)到森林資源監(jiān)測(cè)管理工作的全過程信息化和可視化，為地方林業(yè)的科學(xué)管理和決策提供完整的解決方案。通過對(duì)本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地方森林資源管理業(yè)務(wù)的科學(xué)監(jiān)管。同時(shí)，通過系統(tǒng)規(guī)范化、統(tǒng)一化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和精細(xì)化管理，為相關(guān)業(yè)務(wù)工作節(jié)約了時(shí)間，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)申請(qǐng)工作流程，提高了工作效率。

此外，系統(tǒng)集成了林地資源各類數(shù)據(jù)，形成了林地資源“一張圖”數(shù)據(jù)庫(kù)，為各業(yè)務(wù)部門提供數(shù)據(jù)支持。其中，管理部門可對(duì)所轄區(qū)域內(nèi)森林資源實(shí)行更精細(xì)化的管理;規(guī)劃部門可根據(jù)森林資源分布狀況、生態(tài)環(huán)境情況與植被生長(zhǎng)適應(yīng)性情況進(jìn)行造林與生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃;建設(shè)部門可根據(jù)森林資源分布情況進(jìn)行更加科學(xué)的選址，從而減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞;而生態(tài)護(hù)林員的管護(hù)區(qū)域也更加明確，有效避免了管理空區(qū)。

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