基于GIS的森林资源管理信息系统工作方案_森林资源管理信息系统

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关于构建基于GIS的森林资源管理信息系统的工作方案

为了实现林业信息的数字化、信息化管理。建立实时、高效、科学的管理和决策方法。我局拟建基于GIS的森林资源管理信息系统。

1）基于GIS的森林资源管理信息系统的建立，弥补了我局在森林资源数字化管理中应用的空白，满足了森林资源信息化管理的需要，可在全省推广应用，将会对我市森林资源科学化管理起到很大作用。

2）GIS，GPS，RS技术的结合是空间信息技术发展的重要方向。随着计算机软硬件技术的发展和“3S”技术的日益完善，如果将“3S”与森林资源管理有机结合起来，将会全面实现森林资源可持续经营和管理，形成属性数据、空间数据、统计查询分析一体化的森林管理解决方案体系。

我局的森林信息管理系统建设，要紧紧围绕全市信息化林业工作的总体部署和要求来开展。我市的信息化林业目标是：从2012年起，用3年时间把杭州市创建成国家森林数字化信息化城市，这是进入新世纪我市城市森林管理体系建设的新目标、生态建设的新要求、人民群众的新期盼。因此，林业部门各单位都要围绕这个目标开展工作，工作的重点就是保质保量完成信息化林业任务书上的各项任务。我接收到了这个重任，我将从设计方案开始，把好系统建设的每一步，将一个全面、完善的系统交付我林业局使用。

1.系统分析

随着经济和社会的发展，特别是林业产业的迅猛发展，基于传统的林业管理手段在当今日常管理中日渐不敷使用: 林业单位调查数据纸介质、易老化、易破损，普遍采用手工管理数据资料，更新速度慢，可靠性、准确性差，数据格式不统一，不利于对统计和分析。另外，对森林火灾需要进行迅速而正确的决策、对林权信息需要实时进行动态维护和更新等新要求传统的林业管理都无法满足。实现对森林资源的数字化、信息化管理已刻不容缓。

采用现代GIS（地理信息技术）、RS（遥感）、GPS（全球卫星定位技术）3S技术，与林业管理机制高度结合，基于3S技术的林业信息系统在一系列现代先进技术的支撑下，对森林资源数据建立统一数据库可为我们科学地管理森林资源提供科学依据，避免各部门、各研究人员对数据的重复采集和重复建库，使现有数据充分利用。此系统建立还为我局各级林业部门的宏观指挥、决策、调度、管理等工作提供快速、准确的决策支持和服务；为实现林业的现代化和可持续发展奠定了基础。另外，“数字地球”、“数字林业”等一系列战略措施的实施，也使通过互联网，对林业信息资源进行共享成为可能。也可以让全民关心林业，关心生态建设，各抒己见，以促进林业的健康发展和生态环境的改善。

2.系统总体设计

林业信息系统总体设计的目标是综合运用地理信息系统、卫星定位系统、遥感、计算机网络与通信技术等技术手段，针对杭州各县级林业经营、管理部门（如:林业局、林场、林业采育场等）的管理工作建立一个既能以实现对林业空间信息和属性信息管理的基本任务，满足林业部门日常林业管理工作的需要，又能实现各种林业空间化、可视化的查询、分析、维护，实现专题分析、专题制图、信息服务等功能，为各级林业主管部门提供信息查询、分析评价、辅助管理、辅助决策等服务，为森林火灾和林权管理提供全过程、多层次信息服务和多种支持手段。

（1）3S集成的空间信息管理技术和动态数据监测技术的应用使得基于GIS的林业数字化系统通过GPS、RS、统计分析模型、GSM通讯对森林资源、森林灾害等进行实时监测。利用ASP.NET和SuperMapObject对信息加以修饰和展示，利用森林调查的变化信息对该系统内容适时适地更新，以保证其数据的及时性和一致性。

（2）系统基于B/S结构，这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器（Browser），服务器安装数据库。浏览器通过WebServer同数据库进行数据交互。有良好的前瞻性和可扩展性。还利用GIS表现事物，利用SuperMapServer可以把各种信息和地理位置结合发布，实现时间性、空间性、动态性统一展示，快速查询所需信息，简单发布专题地图信息，并可以通过调用SuperMapObject类库林业数据的分析和处理。

（3）林业功能扩展。系统可以提供完善的数据更新功能，系统应能利用一些模型，比如林木生长模型或者森林蓄积量预测模型进行信息挖掘，进而对小班因子数据库进行更新。在系统维护后期还可以提供统一集中的林权审批与管理和森林火灾预警子系统。基于GIS功能和数据库功能的林权信息管理，还可以使林权申请信息的录入、编辑方便快捷，提高发证效率，方便对林权证及相关信息的查询、统计和打印输出等工作。

3．系统功能实现

3.1 数据库建设

Oracle是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统，是一套完全的数据库和数据分析解决方案。用户可以快速创建新型的可扩展数据仓储和数据挖掘的解决方案，为林业数据的分析与管理带来了巨大便利，也可以让我林业局在快速变化的社会中从容应对并且与时俱进。且林业数据库中数据来源多样（空间、非空间数据）、数据格式各异（结构化表格数据、非结构化文档数据、影像数据、图片等），数据量较大。所以我建议采用Oracle数据库，存储海量数据。Oracle作为一个完备的关系型数据库和数据分析组件包，它可以作为快速开发林业资源管理信息系统的利器。实现林业信息系统数据设计需要建立紧密的数据库群。其中包括林业管理数据库、数字地图数据库、文档、图形数据库和元数据数据库等等。数据库设计需要遵循规范、安全、可扩展等设计原则。

属性数据库主要是描述林业业务范围里的数据库，是各项林业数字作业的基础，因此属性数据库的设计要考虑森林资源小班档案卡片，又要严格按照二类调查规范中的要求设定各个字段，可以设置各个属性表的关键字为空间数据库中该地物的关键字或者其他字段，实现空间数据与属性数据的一一对应。

数据库中的空间数据按照格式可以分为栅格数据和矢量数据。栅格数据通过数据分区实现逻辑无缝；矢量数据通过数据分层，对地图数据的组织应做到逻辑上无缝链接，实现物理无缝。采用同地分布式管理，实现海量数据库管理。

建议采用UML的Visio来进行数据库模式设计，并将其输出到XML元数据交换（XMI），再使用ArcCatalog中的CASE工具从XMI生成地理数据库。

空间数据库的建立。根据研究需要，收集杭州市最新的1∶50 000地形图。采用扫描仪和手工输入相结合的方法扫描与输入图形数据，图形数据的扫描过程实际是图形的栅格处理。若图幅范围大于扫描仪的扫描范围，可以将图形划分为若干个区域分别进行扫描，再利用图形操作模块的拼图功能，合并为1张全图。由于扫描输入的图形只是栅格图像，因此在对图形进行编辑前还必须进行矢量化。空间信息的输入采用分层方式进行，在图形矢量化的过程中，必须对图形中不同属性的空间信息进行分类，建立起不同的图层，一般可将图层划分为:点状图层、线状图层、面状图层、等值线图层、标注图层等。最后编辑图形数据，主要对输入的图形数据进行检查、修改、更新及加工，以便得到净化的输入数据，作为实现系统功能的基础。

3.2 系统功能模块与技术

在实际应用中，我设想我们林业局的林场管理信息系统主要提供如下功能。我们林业局内部独立编写一套管理信息系统，其中包含数据浏览、数据编辑、数据查询；空间数据编辑、拓扑检查、地图量算等基本功能，还提供如空间数据查找、空间分析、专题图制作及输出的高级功能，在建设后期添加森林防火信息系统和林权系统，切实覆盖我们林业部分的方方面面的需求。在面向外部用户的系统中，我设想可以分为用户信息管理、留言管理，林业数据（包括文档、图片、视频等）的查看，还有林分三维系统的展示。既丰富了非林业系统用的林业知识，还能推广我们林业局工作成绩。从长远的角度出发，推进我们整个林业系统向信息化迈进。

在具体的实现当中，系统可以以电子地图管理、属性数据管理构建为核心，以实现办公自动化和公众信息发布为辅，以林权管理和森林防火管理作为备选，后期还可以扩展一些“林业政务处理子系统”、“生物多样性保护子系统”、“森林病虫害防治子系统”等，采用3S技术结合现代通讯技术实现森林资源的动态监测，林分指标统计分析和森林资源科学管理管理。

3.3数据显示与编辑

根据林业部门工作的特殊需要，必须保证地图各要素数据的完整、及时性。该林业信息系统的地图数据由基础地图数据和林业专题数据两部分组成。基础地图数据包括行政区划、地名、铁路、公路、居民地、水系、数字遥感影像、DEM等要素的空间图形及属性信息等；林业专题数据包括林班、小班、生态区位等要素的空间图形、属性信息以及火警急救点分布等数据。

为了实现完整的林业数据管理，本系统提供了基本的地图功能，包括放大、缩小、地图漫游、全图显示、距离量算、属性查询，点状、线状及面状要素的增加、修改、删除的基本功能。同时提供图层控制（对图层的删除、调整放置次序以及对图层相关参数的设置）、鹰眼控制、地图输出等功能。

3.4森林资源管理

森林资源是不断变化的，一方面是由于森林资源是一种可再生资源，有其自然生长和消亡的过程，另一方面，人类的活动和天灾人祸也会对森林资源产生影响。森林资源管理信息系统，应能将这些动态消长的变化及时反映到资源数据库中去。森林资源管理模块主要实现对森林资源的监测、管理的一体化，包含属性数据管理图形数据分析功能等各项具体业务。SuperMapObjects是基于ActiveX/COM技术开发的组件式GIS软件，易于开发，能够实现与专业模型的无缝集成，SupermapObjects可以综合管理矢量数据和栅格数据，并支持纯关系数据库存储和管理空间数据库，从而有利于森林资源的数据库的紧密集成。根据用户需求，林业信息系统可对当前森林资源的各种数据进行插入整理、分类统计、制作专题图输出以及作各种资源的对比分析，可以使用SuperMapObject作为开发组件包。以下从这几个方面进行阐述我林业局系统建议实现的几个功能： 3.4.1林业信息（属性）的存储、浏览、更新

首先我希望将过去的纸质数据转化Excel、Acces等格式进行管理和修正就是进行数字化。这些数据都非常有价值，系统需要将这些数据导入到系统数据库中。我们可以通过ODBC和ADO.NET等技术，实现数据的可视化便捷化录入。

第二就是对森林资源的各类属性数据进行管理。实现森林资源有关信息库的建立和计算机管理利用本模块可以完成数据库基本控制（数据库排序、拼接、结构修改、建立新库等）、属性数据的输入（数据追加、修改、输入等）、属性数据查询、统计报表输出（根据属性数据作图、进行统计检验）等功能。3.4.2双向查询功能

通过将森林空间数据图斑及专题要素与相关属性数据有机连接，实现属性和空间数据双向查询（图查属性、属性查图、专题查询）可快速灵活准确直观地为森林管理部门、决策机构及社会各界提供必需的各种空间数据和属性数据查询能力。

（1）图查属性:用户通过点击感兴趣的小班图元，获取该小班相关的属性信息。

（2）属性查图:系统应能提供构建SQL查询语句界面，查询将满足条件的图元并高亮显示，实现地图定位。

（3）专题查询:小班卡片数据库中的许多因子内有分类和分级，专题查询可以针对特定因子的分类分级进行查询。

（4）空间数据管理和林业资源专题图功能:对森林资源的各类矢量和栅格数据进行集中管理。可完成地形图、小班区划图等图形数据的输入、修改；根据空间数据库制作专题图以及各种图形叠加后的图形，并可在打印机上输出。3.4.3综合分析

比如林种结构调整分析需要根据自然、社会经济状况不同结合森林资源分布状况和分布特点进行空间属性分析以确定不同林种的布局。这就需要绘制柱状图、饼状图、折线图等图表，如根据用材林、经济林、防护林、风景林等绘制分类图，并且用统计学的方法进行判优等。

再比如：林分结构调整分析可根据森林资源可持续发展的需要，利用地形地貌、立地条件分布、林木生长各个阶段的经济和生态效益特点，利用SuperMapObject组件包进行合理的分组、统计、制定相应的森林调整方案并模拟出调整后的林分。以使各龄组比重逐步趋向合理，充分发挥林地的生产潜力。

除此之外还需要提供对各类土地面积、各树种组成的近、成熟林的林木蓄积量、森林分类的面积及其林木的蓄积量、各龄组的面积及林木蓄积量、森林受害面积等进行统计分析的功能。都可以用SuperMapObject来实现。3.4.4森林经营措施分析

利用GIS强大的数据库功能，可以制定详细的采伐计划，制作采伐图表和更新设计；检索提取符合抚育间伐的小班，制作抚育间伐图；通过分析提供森林立地类型图表、宜林地数据图表、适生树种资料，结合立地类型选择造林树种，进行造林规划。

3.5森林火险辅助决策

森林消防辅助决策模块集GIS技术、GPS技术、RS技术、GSM技术、Internet技术、多媒体数据库技术等多种高新技术于一体。围绕“监测、定位”这一核心设计，应用方向包括“遥感定位”、“视频定位”两个核心功能以及“火险等级预报”、“历史火点统计”等辅助功能。提高森林救火指挥的科学技术水平，而达到对森林火灾的快速定位、快速部署指挥、快速汇报、准确的灾后评估等的信息化、科学化的管理。3.5.1动态定位火险位置

通过遥感和视频技术对地面进行拍摄，通过遥感图像进行判别。美国陆地卫星TM7波段（2．08～2．35um）波段对温度变化敏感，故可通过TM 743彩色合成图的分析来控制林火蔓延情况。在森林火灾管理系统中打开遥感图，可对图像进行多种处理。布在森林各个点的视频摄像头会传回摄像头的标识、俯仰角和方位角。通过查询数据库可以确定摄像头在地图上的位置，结合仰俯角、方位角可以模拟拍摄画面的位置，从而获着火点位置。然后在数据库中的着火点专题层添加着火点符号，可以找到林火密集区，作为重点防范区域。通过这两种方案的设置该子系统可以利用遥感图像提取变化林地边界，监测火灾的发生和发展。3.5.2火险预报与防范

火险预报根据气象信息计算各个区域的火险等级，在地图上用不同颜色表示，并通知防火单位进行主动防范。在防范的同时建立标注系统库，针对火险等级较高的区域实现消防设施及重点防火单位布置，实现防火单位的信息输入、管理、分析、查询和统计。并且，可以作为防火监测的重点。

3.6林权管理子系统

目前已经到了林改主体改革后期，随着林业生产要素市场的逐步建立，对山林权属等相关信息的查询需求会越来越大，林权证、宗地信息及附图也经常需要查询，软件设置林权管理功能可以根据主要树种、使用类型、林种、起源等不同分类进行统计汇总，并可生成各类林权管理台帐。因此解决了传统纸质档案管理方式的弊端。基于3S技术的林业信息系统在林权管理上实现了林权管理的信息化、数字化，在提高工作效率的同时，保证了数据的正确性和及时性。比如用户可以通过互联网查询林权证办理情况；上级部门可登录查询统计信息；审批机关可在网络上进行宗地审批；发证机关可将审批后的宗地进行发证。

（1）林权数据中心管理子系统:实现对地形图的坐标配准、宗地四至界限数字化和矢量数据的编辑还有属性数据录入、删除、修改。

（2）林权发证管理子系统:①单位管理。②申请表数据录入、修改。③数据查询:根据属性数据条件查询，输出属性数据结果。还可以根据行政单位、申请表编号、申请者身份证号码、申请日期等查出申请者信息并进行报表输出。④林权变更和注销。

（3）WEB查询服务子系统:对受理后的林权申请，可以显示出全国统一样式的林权证，查询林权证真伪。显示其对应地形图为底图的宗地空间位置点打印出林权证附图。

工作措施：

（一）加强管理，明确职责。基于GIS的林业信息管理系统的建设由我市林业局负责，做到林业局党委统一领导，由我局纪检部门负责协调监督。严格按照下图所示信息系统开发步骤，对系统进行建设。首先将对系统进行分析设计，然后将系统建设的任务排出甘特图和PERT图，落实到各个团队。并按照“谁主管、谁负责”的原则，制定具体的系统建设方案。

（二）加强协调，强化督察。林业局设置督察办公室，对系统建设的每一个阶段进行严格的把关。并且邀请信息系统监理师对其进行监理。对系统建设的状况每个月向我局主管部门进行一次工作情况汇报。而且，监督员还需要对项目建设人员进行暗访，对其偷懒行为追究责任。

（三）加强考核，严格奖惩。将基于GIS林业管理信息系统列入我市林业局的2012年度综合考评内容，建立每月绩效评估与年度绩效评估考核相结合的制度，切实强化考核评估结果的应用。将绩效评估结果作为奖惩和选拔录用信息系统开发者和管理者的重要依据。