基于ＷｅｂＧＩＳ的農業經濟運行動態監測信息管理與績效評估系統

摘 要：為提高政府對農業管理、監控和決策的時效性和準確性，結合網絡地理信息系統（WebGIS）技術和全球定位系統(GPS)，設計了農業經濟運行動態監測信息管理與績效評估系統(SHAEWS)，介紹了系統工作流程、框架體系、關鍵技術及主要功能模塊；對系統采用的評價方法與評價模型作了說明；并對系統運行至今所取得的成果進行了匯總。系統仍在實施過程中，在為農業相關部門提供服務的同時也將為GIS技術在綜合性、大規模層面的應用提供新的經驗。

關鍵詞：網絡地理信息系統(WebGIS) 農業經濟運行 績效評估

中圖分類號：TP79;S-9 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2008）10-241-02

農業經濟運行的情況能夠反映農業生產的現狀、問題，為農業的發展規劃、相關農業政策的制定提供決策依據。隨著農業技術的進步，設施化水平的提高，農業經濟活動的復雜性和時空分異性愈發明顯，其信息源趨于多元化，大容量，并具有較廣的涉及面與很強的時效性，而傳統的方法受管理成本、信息采集方法等客觀條件的限制，已無法及時、準確地了解農業經濟運行的情況，因此，借助以GIS為代表的現代信息技術提升農業管理水平，將成為解決這一問題的有效途徑。

GIS作為一種能夠分析、處理和挖掘海量地理數據的通用技術在發達國家已廣泛應用于農業生產的各個領域，并取得了顯著的社會和經濟效益。目前GIS的應用多數集中于農業資源的清查與管理，以及動態監測與應用、農作物的估產、農業土地適宜性的評價、農業病蟲害的防治等幾方面。

近年來，GIS在國內迅速興起，在農業領域也得到了極大的發展。如汪善勤等使用遙感圖像提供的信息和數據，運用GIS提供的空間分析功能，采用數學統計、土地利用程度綜合指數模型、灰色預測等手段，對秭歸縣的利用狀況進行了動態分析和預測。

從GIS技術現有的應用來看，關注單一要素的自然、生物資源系統較為常見，技術也趨于成熟；而以社會、經濟資源為對象的綜合性應用研究鮮有出現，這也是今后GIS應用發展的一個重要方向。上海市農業經濟運行動態監測信息管理與績效評估系統正是在這方面的一次巨大嘗試，系統的開發建設，能夠對市郊種植業的種植結構調整、投入產出結構、標準化生產、產品質量和市場流向等，進行動態跟蹤分析；并通過建立相應的評價指標體系和評估模型，對農業經濟運行進行及時的績效評估；為政府相關部門在生產的宏觀調控和管理上，提供高效、及時、可視化的必要信息，以及輔助決策支持和信息管理服務。

一、系統設計

1.工作流程。系統的主要工作流程如圖1所示。

2.系統框架體系。整個系統基于開放的網絡環境進行設計，采用C/S+B/S分布式框架。主要分為客戶端（瀏覽器）、應用業務層和數據服務器三層（見圖2），所有業務和數據分別集中放置在服務器上，客戶端只需通過通用的Web瀏覽器向服務器提出查詢分析請求，服務器將執行結果返回。客戶端在可以實現數據采集與編輯、空間查詢與統計分析等功能；業務應用層是系統的核心，也是聯系客戶端和底層數據庫的橋梁，業務層主要包括數據查詢和分析引擎，空間數據和業務數據交換模塊，報表生成模塊，專題制圖與分析模塊以及Web頁面生成模塊等；最底層的數據庫服務器，包括中心數據庫和模型庫。其中，中心數據庫包括業務數據庫和空間數據庫等，模型庫包括統計匯總和分析評價模型等。數據管理層還包括對中心數據庫和模型庫的基本管理功能。

3.關鍵技術。（1）ISAPI技術：ISAPI是Internet Server Application Programming Interface的縮寫，它是一種標準的編程接口；ISAPI 擴展（Extension）具有比CGI更快、更有效的性能。ISAPI應用一般被開發為.dll的進程內DLL(In-process DLL)，這使ISAPI應用的各實例在運行時同HTTPserver位于相同的進程空間，所以各個ISAPI應用實例可以透明的訪問HTTPserver輸出的資源。從另一方面講，ISAPI應用由于具有進程內屬性，所以在其訪問HTTP server的資源時，無須跨進程邊界，這也使其運行效率大大提高。此外，IIS在管理進程內的線程時，實現了線程池(thread-pool)機制，這使ISAPI應用各實例的創建、釋放和相應的資源分配更為有效。本系統通過Delphi面向對象程序開發的ISAPI模塊（shaews.dll），結合服務器端腳本（javascript）實現系統的統一認證登錄、權限管理，實現所有應用系統集成、數據共享、檢索功能。通過管理信息分析功能，可以從系統中提取所需數據，并以不同的視圖形式（表格、圖形、文字等）呈現給用戶，同時也提供報表軟件的接口。（2）利用OCX控件技術制作圖表。在客戶端迅速的生成相應的圖表，系統自主開發了的Web圖表控件webchart.ocx。通過調用該控件，根據用戶選擇查詢條件，相關的結果圖表可以方便、迅速地顯示于客戶端。

二、系統實現

1.數據組織。系統數據在內容上由空間數據和屬性數據兩大類組成。空間數據提供空間定位和GPS動態監測點數據。屬性數據為原始采樣數據和各種分級分類匯總數據。同時，數據的分類組織和編碼參照相應的國家標準。（1）屬性數據。屬性數據分為基礎原始數據和匯總數據兩大類。基礎原始數據：農業經濟運行的采樣數據，包括成本、產量、產值、產品流向等；匯總數據：對基礎原始數據按作物類型等進行多級分類匯總。

為保證基礎原始數據的代表性、準確性與可持續性，根據上海市郊種植業生產結構和布局特征，可預期的動態變化趨勢、以及各區縣種植業發展特色，合理分配和布局初始期動態監測樣本點的作物類型和茬口類型，形成覆蓋全市原121個鄉鎮、主要作物類型、主要茬口類型的農業經濟運行的動態監測網絡；每鄉鎮布局10個監測樣本點，全市合計為1210個監測樣本點，在每個監測樣本點建立農戶（企業）田間檔案，及時記錄農事活動，經由覆蓋全市的農技服務和農辦系統，形成規范化的數據采集體系。所采集的基礎原始數據通過系統客戶端傳入中心數據庫，并根據作物類型和行政區劃進行分類和分級，形成面向經濟運行動態監測管理的專題數據庫系統。（2）空間數據。包括基本要素圖層和專業圖層。基本要素圖層主要有：政區：區縣界，鄉鎮界；道路：主要道路，次級道路，鐵路等；水系：一級河流，次級河流，湖泊等；政府駐地：區縣和鄉鎮；另外，還有經過配準的上海市遙感圖像。

專業圖層主要為GPS動態監測點。空間數據精度以上海市“數字農業基礎數據平臺”為依據，經加工整理，形成包括河流、道路、行政邊界（區縣、鄉鎮及行政村）等地形要素的基礎數據庫。坐標系采用WGS84坐標系統（GPS坐標系）和上海市本地坐標系統結合，系統支持兩種坐標系的實時變換以及動態GPS監測點的實時更新。

2.評價方法。（1）評價指標體系的建立。結合農業經濟的基本概念，以定性分析為基礎，根據科學性、可操作性、可比性與動態性的原則，篩選出特性良好的指標，構筑指標體系。系統所選取的主要評價指標如下：投入指標：直接生產成本、勞動成本、其他成本、總成本；產出指標：總產量、總產值、凈產值、凈收益、凈利潤；績效指標：勞動用工生產率、勞動用工收益率、凈收益率、直接生產成本利潤率。（2）評價模型。①最大值歸一法。對指標源數據采用最大值歸一法，將各指標的標準化數值統一在0－1之間，其計算公式為：Iij＝Cij／Max（Cij）。式中：Iij 為I類型第j指標的標準化分值（或為i監測點第j指標的原始數據值）。i為類型數（或監測點數），j為指標個數。②權重計算。根據不同的目標要求與價值取向，（如追求最大收益、追求最佳資源利用率等），采用多層次分析法、因子分析法等手段，系統可以對各評價指標進行合理的權重配賦。在此基礎上建立計

算分析模型，以不同分類組合的監測點集合為評估篩選對象，形成相應的績效綜合評估表，并從中選出最優。

三、系統功能與應用

系統具有基礎表格數據和矢量空間數據的錄入編輯功能，可視化的查詢分析功能，報表的綜合分析功能，并通過對監測點投入、產出及相關因素的多元組合，建立相應的評估和趨勢分析模型，對上海市農業經濟運行進行綜合評估和預測，提供決策分析。（如圖3所示）以下對系統最主要的功能模塊進行介紹。

1.樣本分析。樣本分析提供以下幾個層面的查詢分析功能：不同區縣農作物投入、產出、效益分析；主要農作物績效的空間差異分析；全市農作物績效情況查詢。

根據客戶端發出的請求信息（如區域、季節、作物種類、茬口類型等），系統將通過數據庫提交滿足需求的數據集或經過評價模型分析處理的結果。用戶可以對數據集或結果進行細化查詢，或者對原始數據進行追溯。

2.區域演算。系統的區域演算分為四個級別：全市、地區、區縣、鄉鎮。根據各個區域監測樣本點的信息與種植結構（播種面積構成），利用評價模型，系統能夠對各區域農業經濟運行情況做出評價，并根據用戶查詢條件計算經濟運行各指標。

3.統計圖表輸出。根據設定查詢條件，系統支持查詢結果的輸出打印功能。表格輸出默認為Excel格式，專題地圖輸出支持多種圖片格式。

四、目前主要成果介紹

系統自2003年開始運轉以來，取得了一系列的成果。總體上可以分為以下幾類：

1.圖表統計類成果。

每個季度數據收集完成后，系統將生成當季的經濟運行基本情況表；年中和年末，系統將生成夏熟，秋熟及全年經濟運行狀況統計表、各茬口類型績效統計表；此外，利用全市各鄉鎮上報的播種面積分類統計，系統能夠推算各區域（從鎮到全市）的農業績效預測評估。這些統計報表準確全面地反映了農業經濟運行的最新情況，為農業統計部門提供了重要的參評依據。

系統提供的屬性數據空間查詢的功能將各重要指標按查詢條件繪制成專題地圖，能夠清楚地反映農業生產的時空分布特征。

2.專題研究類成果。利用系統提供的綜合評價模型，能夠對某種作物類型進行全方位的對比研究，包括對不同區域、品種、種植方式、農戶類型、規模、茬口等的投入產出績效分析。2004年至2005年利用系統分析結果結合實證分析對滬郊水稻的生產經營績效進行了連續考察，提出了不同經營目標下各自的優化模式。

3.決策支持、指導類成果。為突發情況與政府相關政策提供了決策、指導依據。通過糧食作物與經濟作物的績效對比為政府對糧農進行補貼提供了依據；在遭受臺風侵襲時，估算農戶損失情況與政府提供的援助力度。

五、結語

作為GIS技術在農業領域綜合性、大規模應用的嘗試，系統取得了較大的成功。幾年來系統運行穩定，及時、全面地將農業經濟運行信息傳送給相關管理部門，對提高政府對農業規劃、管理、監控和決策的時效性、準確性和科學性，以及工作效率和服務功能，做出了重要的貢獻，為上海農業信息化建設起到了示范作用。

通過四年多的運行，系統面臨許多重要的后續工作。一方面，城市化進程的加速，行政區劃的調整使得監測樣本點的更新速度過快，影響了數據的完整性與連續性；穩定監測樣本點的選擇成為基礎工作的重點；另一方面，新技術與新品種的出現對統計周期與作物分類提出了更為詳盡的要求。

（作者單位：華東師范大學 上海 200062）

（責編：若佳）