基于GIS的森林資源管理信息系統(tǒng)工作方案

關于構建基于GIS的森林資源管理信息系統(tǒng)的工作方案為了實現林業(yè)信息的數字化、信息化管理。建立實時、高效、科學的管理和決策方法。我局擬建基于GIS的森林資源管理信息系統(tǒng)。1）基于GIS的森林資源管理信息系統(tǒng)的建立，彌補了我局在森林資源數字化管理中應用的空白，滿足了森林資源信息化管理的需要，可在全省推廣應用，將會對我市森林資源科學化管理起到很大作用。2）GIS，GPS，RS技術的結合是空間信息技術發(fā)展的重要方向。隨著計算機軟硬件技術的發(fā)展和“3S”技術的日益完善，如果將'3S”與森林資源管理有機結合起來，將會全面實現森林資源可持續(xù)經營和管理，形成屬性數據、空間數據、統(tǒng)計查詢分析一體化的森林管理解決方案體系。我局的森林信息管理系統(tǒng)建設，要緊緊圍繞全市信息化林業(yè)工作的總體部署和要求來開展。我市的信息化林業(yè)目標是：從2012年起，用3年時間把杭州市創(chuàng)建成國家森林數字化信息化城市，這是進入新世紀我市城市森林管理體系建設的新目標、生態(tài)建設的新要求、人民群眾的新期盼。因此，林業(yè)部門各單位都要圍繞這個目標開展工作，工作的重點就是保質保量完成信息化林業(yè)任務書上的各項任務。我接收到了這個重任，我將從設計方案開始，把好系統(tǒng)建設的每一步，將一個全面、完善的系統(tǒng)交付我林業(yè)局使用。系統(tǒng)分析隨著經濟和社會的發(fā)展，特別是林業(yè)產業(yè)的迅猛發(fā)展，基于傳統(tǒng)的林業(yè)管理手段在當今日常管理中日漸不敷使用:林業(yè)單位調查數據紙介質、易老化、易破損，普遍采用手工管理數據資料，更新速度慢，可靠性、準確性差，數據格式不統(tǒng)一，不利于對統(tǒng)計和分析。另外，對森林火災需要進行迅速而正確的決策、對林權信息需要實時進行動態(tài)維護和更新等新要求傳統(tǒng)的林業(yè)管理都無法滿足。實現對森林資源的數字化、信息化管理已刻不容緩。采用現代GIS（地理信息技術）、RS（遙感）、GPS（全球衛(wèi)星定位技術）3S技術，與林業(yè)管理機制高度結合，基于3S技術的林業(yè)信息系統(tǒng)在一系列現代先進技術的支撐下，對森林資源數據建立統(tǒng)一數據庫可為我們科學地管理森林資源提供科學依據，避免各部門、各研究人員對數據的重復采集和重復建庫，使現有數據充分利用。此系統(tǒng)建立還為我局各級林業(yè)部門的宏觀指揮、決策、調度、管理等工作提供快速、準確的決策支持和服務；為實現林業(yè)的現代化和可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎。另外，“數字地球”、“數字林業(yè)”等一系列戰(zhàn)略措施的實施，也使通過互聯(lián)網，對林業(yè)信息資源進行共享成為可能。也可以讓全民關心林業(yè)，關心生態(tài)建設，各抒己見，以促進林業(yè)的健康發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善。系統(tǒng)總體設計林業(yè)信息系統(tǒng)總體設計的目標是綜合運用地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感、計算機網絡與通信技術等技術手段，針對杭州各縣級林業(yè)經營、管理部門（如:林業(yè)局、林場、林業(yè)采育場等）的管理工作建立一個既能以實現對林業(yè)空間信息和屬性信息管理的基本任務，滿足林業(yè)部門日常林業(yè)管理工作的需要，又能實現各種林業(yè)空間化、可視化的查詢、分析、維護，實現專題分析、專題制圖、信息服務等功能，為各級林業(yè)主管部門提供信息查詢、分析評價、輔助管理、輔助決策等服務，為森林火災和林權管理提供全過程、多層次信息服務和多種支持手段。（1）3S集成的空間信息管理技術和動態(tài)數據監(jiān)測技術的應用使得基于GIS的林業(yè)數字化系統(tǒng)通過GPS、RS、統(tǒng)計分析模型、GSM通訊對森林資源、森林災害等進行實時監(jiān)測。利用ASP.NET和SuperMapObject對信息加以修飾和展示，利用森林調查的變化信息對該系統(tǒng)內容適時適地更新，以保證其數據的及時性和一致性。系統(tǒng)基于B/S結構，這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現的核心部分集中到服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用?？蛻魴C上只要安裝一個瀏覽器Browser),月服務器安裝數據庫。瀏覽器通過Webserver同數據庫進行數據交互。有良好的前瞻性和可擴展性。還利用GIS表現事物，利用SuperMapServer可以把各種信息和地理位置結合發(fā)布，實現時間性、空間性、動態(tài)性統(tǒng)一展示，快速查詢所需信息，簡單發(fā)布專題地圖信息，并可以通過調用SuperMapObject類庫林業(yè)數據的分析和處理。林業(yè)功能擴展。系統(tǒng)可以提供完善的數據更新功能，系統(tǒng)應能利用一些模型，比如林木生長模型或者森林蓄積量預測模型進行信息挖掘，進而對小班因子數據庫進行更新。在系統(tǒng)維護后期還可以提供統(tǒng)一集中的林權審批與管理和森林火災預警子系統(tǒng)?；贕IS功能和數據庫功能的林權信息管理，還可以使林權申請信息的錄入、編輯方便快捷，提高發(fā)證效率，方便對林權證及相關信息的查詢、統(tǒng)計和打印輸出等工作。3．系統(tǒng)功能實現3.1數據庫建設Oracle是甲骨文公司的一款關系數據庫管理系統(tǒng)，是一套完全的數據庫和數據分析解決方案。用戶可以快速創(chuàng)建新型的可擴展數據倉儲和數據挖掘的解決方案，為林業(yè)數據的分析與管理帶來了巨大便利，也可以讓我林業(yè)局在快速變化的社會中從容應對并且與時俱進。且林業(yè)數據庫中數據來源多樣(空間、非空間數據)、數據格式各異(結構化表格數據、非結構化文檔數據、影像數據、圖片等)，數據量較大。所以我建議采用Oracle數據庫，存儲海量數據。Oracle作為一個完備的關系型數據庫和數據分析組件包，它可以作為快速開發(fā)林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)的利器。實現林業(yè)信息系統(tǒng)數據設計需要建立緊密的數據庫群。其中包括林業(yè)管理數據庫、數字地圖數據庫、文檔、圖形數據庫和元數據數據庫等等。數據庫設計需要遵循規(guī)范、安全、可擴展等設計原則。屬性數據庫主要是描述林業(yè)業(yè)務范圍里的數據庫，是各項林業(yè)數字作業(yè)的基礎，因此屬性數據庫的設計要考慮森林資源小班檔案卡片，又要嚴格按照二類調查規(guī)范中的要求設定各個字段，可以設置各個屬性表的關鍵字為空間數據庫中該地物的關鍵字或者其他字段，實現空間數據與屬性數據的一一對應。數據庫中的空間數據按照格式可以分為柵格數據和矢量數據。柵格數據通過數據分區(qū)實現邏輯無縫；矢量數據通過數據分層，對地圖數據的組織應做到邏輯上無縫鏈接，實現物理無縫。采用同地分布式管理，實現海量數據庫管理。建議采用UML的Visio來進行數據庫模式設計，并將其輸出到XML元數據交換(XMI),再使用ArcCatalog中的CASE工具從XMI生成地理數據庫。空間數據庫的建立。根據研究需要，收集杭州市最新的1:50000地形圖。采用掃描儀和手工輸入相結合的方法掃描與輸入圖形數據，圖形數據的掃描過程實際是圖形的柵格處理。若圖幅范圍大于掃描儀的掃描范圍，可以將圖形劃分為若干個區(qū)域分別進行掃描，再利用圖形操作模塊的拼圖功能，合并為1張全圖。由于掃描輸入的圖形只是柵格圖像，因此在對圖形進行編輯前還必須進行矢量化。空間信息的輸入采用分層方式進行，在圖形矢量化的過程中，必須對圖形中不同屬性的空間信息進行分類，建立起不同的圖層，一般可將圖層劃分為:點狀圖層、線狀圖層、面狀圖層、等值線圖層、標注圖層等。最后編輯圖形數據，主要對輸入的圖形數據進行檢查、修改、更新及加工，以便得到凈化的輸入數據，作為實現系統(tǒng)功能

的基礎。林分專題數據J庫一的基礎。林分專題數據J庫一＞3.2系統(tǒng)功能模塊與技術在實際應用中，我設想我們林業(yè)局的林場管理信息系統(tǒng)主要提供如下功能。我們林業(yè)局內部獨立編寫一套管理信息系統(tǒng)，其中包含數據瀏覽、數據編輯、數據查詢；空間數據編輯、拓撲檢查、地圖量算等基本功能，還提供如空間數據查找、空間分析、專題圖制作及輸出的高級功能，在建設后期添加森林防火信息系統(tǒng)和林權系統(tǒng)，切實覆蓋我們林業(yè)部分的方方面面的需求。在面向外部用戶的系統(tǒng)中，我設想可以分為用戶信息管理、留言管理，林業(yè)數據（包括文檔、圖片、視頻等）的查看，還有林分三維系統(tǒng)的展示。既豐富了非林業(yè)系統(tǒng)用的林業(yè)知識，還能推廣我們林業(yè)局工作成績。從長遠的角度出發(fā)，推進我們整個林業(yè)系統(tǒng)向信息化邁進。在具體的實現當中，系統(tǒng)可以以電子地圖管理、屬性數據管理構建為核心，以實現辦公11_內部系統(tǒng)息化邁進。在具體的實現當中，系統(tǒng)可以以電子地圖管理、屬性數據管理構建為核心，以實現辦公11_內部系統(tǒng)外部系統(tǒng)留言平臺自動化和公眾信息發(fā)布為輔，以林權管理和森林防火管理作為備選，后期還可以擴展一些“林業(yè)政務處理子系統(tǒng)”“生物多樣性保護子系統(tǒng)”“森林病蟲害防治子系統(tǒng)”等，采用3S技術結合現代通訊技術實現森林資源的動態(tài)監(jiān)測，林分指標統(tǒng)計分析和森林資源科學管理管理。3.3數據顯示與編輯根據林業(yè)部門工作的特殊需要，必須保證地圖各要素數據的完整、及時性。該林業(yè)信息系統(tǒng)的地圖數據由基礎地圖數據和林業(yè)專題數據兩部分組成?；A地圖數據包括行政區(qū)劃、地名、鐵路、公路、居民地、水系、數字遙感影像、DEM等要素的空間圖形及屬性信息等；林業(yè)專題數據包括林班、小班、生態(tài)區(qū)位等要素的空間圖形、屬性信息以及火警急救點分布等數據。為了實現完整的林業(yè)數據管理，本系統(tǒng)提供了基本的地圖功能，包括放大、縮小、地圖漫游、全圖顯示、距離量算、屬性查詢，點狀、線狀及面狀要素的增加、修改、刪除的基本功能。同時提供圖層控制（對圖層的刪除、調整放置次序以及對圖層相關參數的設置）、鷹眼控制、地圖輸出等功能。3.4森林資源管理森林資源是不斷變化的，一方面是由于森林資源是一種可再生資源，有其自然生長和消亡的過程，另一方面，人類的活動和天災人禍也會對森林資源產生影響。森林資源管理信息系統(tǒng)，應能將這些動態(tài)消長的變化及時反映到資源數據庫中去。森林資源管理模塊主要實現對森林資源的監(jiān)測、管理的一體化，包含屬性數據管理圖形數據分析功能等各項具體業(yè)務。SuperMapObjects是基于ActiveX/COM技術開發(fā)的組件式GIS軟件，易于開發(fā)，能夠實現與專業(yè)模型的無縫集成，SupermapObjects可以綜合管理矢量數據和柵格數據，并支持純關系數據庫存儲和管理空間數據庫，從而有利于森林資源的數據庫的緊密集成。根據用戶需求，林業(yè)信息系統(tǒng)可對當前森林資源的各種數據進行插入整理、分類統(tǒng)計、制作專題圖輸出以及作各種資源的對比分析，可以使用SuperMapObject作為開發(fā)組件包。以下從這幾個方面進行闡述我林業(yè)局系統(tǒng)建議實現的幾個功能：3.4.1林業(yè)信息（屬性）的存儲、瀏覽、更新首先我希望將過去的紙質數據轉化Excel、Acces等格式進行管理和修正就是進行數字化。這些數據都非常有價值，系統(tǒng)需要將這些數據導入到系統(tǒng)數據庫中。我們可以通過ODBC和ADO.NET等技術，實現數據的可視化便捷化錄入。第二就是對森林資源的各類屬性數據進行管理。實現森林資源有關信息庫的建立和計算機管理利用本模塊可以完成數據庫基本控制（數據庫排序、拼接、結構修改、建立新庫等）、屬性數據的輸入（數據追加、修改、輸入等）、屬性數據查詢、統(tǒng)計報表輸出（根據屬性數據作圖、進行統(tǒng)計檢驗）等功能。3.4.2雙向查詢功能通過將森林空間數據圖斑及專題要素與相關屬性數據有機連接，實現屬性和空間數據雙向查詢（圖查屬性、屬性查圖、專題查詢）可快速靈活準確直觀地為森林管理部門、決策機構及社會各界提供必需的各種空間數據和屬性數據查詢能力。（1）圖查屬性:用戶通過點擊感興趣的小班圖元，獲取該小班相關的屬性信息。（2）屬性查圖:系統(tǒng)應能提供構建SQL查詢語句界面，查詢將滿足條件的圖元并高亮顯示，實現地圖定位。（3）專題查詢:小班卡片數據庫中的許多因子內有分類和分級，專題查詢可以針對特定因子的分類分級進行查詢。（4）空間數據管理和林業(yè)資源專題圖功能:對森林資源的各類矢量和柵格數據進行集中管理?？赏瓿傻匦螆D、小班區(qū)劃圖等圖形數據的輸入、修改；根據空間數據庫制作專題圖以及各種圖形疊加后的圖形，并可在打印機上輸出。3.4.3綜合分析比如林種結構調整分析需要根據自然、社會經濟狀況不同結合森林資源分布狀況和分布特點進行空間屬性分析以確定不同林種的布局。這就需要繪制柱狀圖、餅狀圖、折線圖等圖表，如根據用材林、經濟林、防護林、風景林等繪制分類圖，并且用統(tǒng)計學的方法進行判優(yōu)等。再比如：林分結構調整分析可根據森林資源可持續(xù)發(fā)展的需要，利用地形地貌、立地條件分布、林木生長各個階段的經濟和生態(tài)效益特點，利用SuperMapObject組件包進行合理的分組、統(tǒng)計、制定相應的森林調整方案并模擬出調整后的林分。以使各齡組比重逐步趨向合理，充分發(fā)揮林地的生產潛力。除此之外還需要提供對各類土地面積、各樹種組成的近、成熟林的林木蓄積量、森林分類的面積及其林木的蓄積量、各齡組的面積及林木蓄積量、森林受害面積等進行統(tǒng)計分析的功能。都可以用SuperMapObject來實現。3.4.4森林經營措施分析利用GIS強大的數據庫功能，可以制定詳細的采伐計劃，制作采伐圖表和更新設計；檢索提取符合撫育間伐的小班，制作撫育間伐圖；通過分析提供森林立地類型圖表、宜林地數據圖表、適生樹種資料，結合立地類型選擇造林樹種，進行造林規(guī)劃。3.5森林火險輔助決策森林消防輔助決策模塊集GIS技術、GPS技術、RS技術、GSM技術、Internet技術、多媒體數據庫技術等多種高新技術于一體。圍繞“監(jiān)測、定位”這一核心設計，應用方向包括“遙感定位”、“視頻定位”兩個核心功能以及“火險等級預報”、“歷史火點統(tǒng)計”等輔助功能。提高森林救火指揮的科學技術水平，而達到對森林火災的快速定位、快速部署指揮、快速匯報、準確的災后評估等的信息化、科學化的管理。3.5.1動態(tài)定位火險位置通過遙感和視頻技術對地面進行拍攝，通過遙感圖像進行判別。美國陸地衛(wèi)星TM7波段（2.08?2.35um）波段對溫度變化敏感，故可通過TM743彩色合成圖的分析來控制林火蔓延情況。在森林火災管理系統(tǒng)中打開遙感圖，可對圖像進行多種處理。布在森林各個點的視頻攝像頭會傳回攝像頭的標識、俯仰角和方位角。通過查詢數據庫可以確定攝像頭在地圖上的位置，結合仰俯角、方位角可以模擬拍攝畫面的位置，從而獲著火點位置。然后在數據庫中的著火點專題層添加著火點符號，可以找到林火密集區(qū)，作為重點防范區(qū)域。通過這兩種方案的設置該子系統(tǒng)可以利用遙感圖像提取變化林地邊界，監(jiān)測火災的發(fā)生和發(fā)展。3.5.2火險預報與防范火險預報根據氣象信息計算各個區(qū)域的火險等級，在地圖上用不同顏色表示，并通知防火單位進行主動防范。在防范的同時建立標注系統(tǒng)庫，針對火險等級較高的區(qū)域實現消防設施及重點防火單位布置，實現防火單位的信息輸入、管理、分析、查詢和統(tǒng)計。并且，可以作為防火監(jiān)測的重點。3.6林權管理子系統(tǒng)目前已經到了林改主體改革后期，隨著林業(yè)生產要素市場的逐步建立，對山林權屬等相關信息的查詢需求會越來越大，林權證、宗地信息及附圖也經常需要查詢，軟件設置林權管理功能可以根據主要樹種、使用類型、林種、起源等不同分類進行統(tǒng)計匯總，并可生成各類林權管理臺帳。因此解決了傳統(tǒng)紙質檔案管理方式的弊端?；?S技術的林業(yè)信息系統(tǒng)在林權管理上實現了林權管理的信息化、數字化，在提高工作效率的同時，保證了數據的正確性和及時性。比如用戶可以通過互聯(lián)網查詢林權證辦理情況；上級部門可登錄查詢統(tǒng)計信息；審批機關可在網絡上進行宗地審批；發(fā)證機關可將審批后的宗地進行發(fā)證。（1）林權數據中心管理子系統(tǒng):實