ArcGIS在林業(yè)上的應(yīng)用研究

楊啟剛

（貴州省錦屏縣國有林場，貴州 黔東南州，556700）

1 引言

隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，GIS平臺、語言、開發(fā)工具的日新月異，ArcGIS應(yīng)運(yùn)而出。ArcGIS Engine是ESRI（美國環(huán)境系統(tǒng)研究所）開發(fā)的嵌入式GIS，在林業(yè)信息化發(fā)展的過程中，ArcGIS在林業(yè)上的應(yīng)用，形成一個嵌入式的地理空間集成平臺，較好地滿足了林業(yè)資源管理信息化的要求，因此是實現(xiàn)林業(yè)建設(shè)信息化的一種行之有效的方法。如何發(fā)揮ArcGIS的功能，實現(xiàn)ArcGIS在林業(yè)上的應(yīng)用，是當(dāng)前林業(yè)建設(shè)關(guān)注的焦點。因此，研究ArcGIS在林業(yè)上的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實意義。鑒于此，筆者對ArcGIS在林業(yè)上的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討。

2 ArcGIS的基本內(nèi)涵

ArcGIS是當(dāng)前GIS研究領(lǐng)域的一個重要趨勢，針對ArcGIS的基本內(nèi)涵，將從ArcGIS軟件的發(fā)展和ArcGIS系統(tǒng)的優(yōu)勢兩個方面來介紹。

2.1 ArcGIS軟件的發(fā)展

ARCGIS軟件是從 ARC／INFO發(fā)展而來的，ArcGIS軟件為美國ESRI公司研制，為用戶提供一個可伸縮的，全面的GIS平臺。其家族包括：桌面GIS（ArcGIS Desktop ）——ArcReader、 ArcView、ArcEditor、Arcinfo和 ArcGIS擴(kuò)展模塊；服務(wù)器GIS——ArcIMS、ArcGIS Server 和 ArcGIS Image Server；移動GIS——ArcPad以及 ArcGIS Mobile；開發(fā)GIS——為開發(fā)者提供的用于擴(kuò)展GIS桌面，定制基于桌面和基于Web的應(yīng)用，創(chuàng)建移動解決方案的組件。從GIS的發(fā)展過程看ArcGIS系統(tǒng)的變遷，不難看出，它們共同組成了一個完整的地理信息系統(tǒng)平臺，ArcGIS系列軟件是一個引領(lǐng)GIS潮流的跨時代產(chǎn)品，能滿足空間數(shù)據(jù)管理、各種地圖創(chuàng)建、不同需求的地理分析等，在各行業(yè)的飛速應(yīng)用發(fā)展起到了不可估量的作用。

2.2 ArcGIS系統(tǒng)的優(yōu)勢

ArcGIS系統(tǒng)的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在快捷的數(shù)據(jù)查詢、專業(yè)的GIS統(tǒng)計分析、圖層的分類管理、方便的數(shù)據(jù)更新和維護(hù)以及良好的權(quán)限訪問5個方面，在快捷的數(shù)據(jù)查詢方面，ArcGIS不是一個孤立的GIS軟件，ArcGIS Engine開發(fā)的GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢非常方便快捷，它是具有統(tǒng)一、嚴(yán)整、完備等集多功能為一體的系統(tǒng)，在查找時可以直接查找。在專業(yè)的GIS統(tǒng)計分析方面，ArcGIS系統(tǒng)也具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，ArcGIS Engine開發(fā)的GIS統(tǒng)計分析模塊，大大便利了林業(yè)資源部門的統(tǒng)計。在圖層的分類管理方面，ArcGIS系統(tǒng)的優(yōu)勢也不容小覷，利用ArcGIS Engine能顯示多個圖層組成的地圖的功能，數(shù)據(jù)加載和圖層添加，實現(xiàn)了ArcGIS Engine的GIS的系統(tǒng)開發(fā)。在方便的數(shù)據(jù)更新和維護(hù)方面，ArcGIS系統(tǒng)的優(yōu)勢也是顯而易見的，Visual c＃2005和SQL Server2005開發(fā)的系統(tǒng)能較好地提供數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)整理功能。另外，在良好的權(quán)限訪問方面，也體現(xiàn)了ArcGIS系統(tǒng)的優(yōu)勢，ArcGIS系統(tǒng)設(shè)置管理員、一般用戶、參觀者三級操作權(quán)限，可以有效避免系統(tǒng)數(shù)據(jù)被盜取和擅自修改。

3 ArcGIS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)架

ArcGIS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能向林業(yè)資源部門提供林業(yè)資源高效利用等有關(guān)方面的決策依據(jù)。在ArcGIS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)架上，下文將從空間數(shù)據(jù)引擎的功能、森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)圖和森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)圖的特點3個方面來探討，其具體內(nèi)容如下。

3.1 空間數(shù)據(jù)引擎的功能

考慮到系統(tǒng)有較強(qiáng)的區(qū)域性、用戶的針對性，在軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)上，采用客戶機(jī)（Client）／服務(wù)器（Server）結(jié)構(gòu)可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，因此是目前最好的選擇。傳統(tǒng)GIS由于在數(shù)據(jù)流量和空間屬性上的缺陷，已無法滿足現(xiàn)代地理空間數(shù)據(jù)的需求，ArcGIS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在空間數(shù)據(jù)引擎上的優(yōu)勢，使得數(shù)據(jù)海量并且有空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)并存，較好地滿足了地理空間數(shù)據(jù)的需要，因此是林業(yè)資源部門的必然選擇。空間數(shù)據(jù)引擎是與SQL規(guī)范高度兼容的，在RDBMS的支持下的一種空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，對林業(yè)資源的高效利用具有重要的作用。

3.2 森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)分為應(yīng)用層、開發(fā)層和數(shù)據(jù)層3個層次，共同構(gòu)成了整個林業(yè)資源信息系統(tǒng)。如圖1所示。

由圖1可知，在應(yīng)用層上，森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系基于ArcGIS進(jìn)行架構(gòu)，主要包括系統(tǒng)管理工具、圖像管理和報表統(tǒng)計管理3個方面的內(nèi)容，應(yīng)用層主要有利于實現(xiàn)土地常規(guī)業(yè)務(wù)功能，具體說來，在ArcGIS應(yīng)用層上，可以快速檢索、查詢、瀏覽，打印輸出等應(yīng)用。森林資源信息管理系統(tǒng)軟件在開發(fā)層上，則表現(xiàn)為空間數(shù)據(jù)包和屬性數(shù)據(jù)表兩大類，開發(fā)層作為連接應(yīng)用層和數(shù)據(jù)庫層的關(guān)鍵，在信息傳遞方面發(fā)揮著重要的作用，主要負(fù)責(zé)客戶端與服務(wù)器間的信息傳遞與處理。另外，森林資源信息管理系統(tǒng)軟件在數(shù)據(jù)庫層上，由空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫組成。

圖1 森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

3.3 森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)的特點

森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)的特點，主要表現(xiàn)在5個方面：一是開放性。開放性是指所有軟件基于C／S結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有其自身的優(yōu)越性，有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的分層次共享。二是集成性。在森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)中，利用RDBMS可以實現(xiàn)連續(xù)的、無縫的、海量的地理數(shù)據(jù)存儲，這種存儲方式就是集成性的有效體現(xiàn)。三是可擴(kuò)展性。在森林資源信息管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)分層、分塊管理，采用組件技術(shù)編制應(yīng)用程序模塊，對森林資源信息管理進(jìn)行擴(kuò)展延伸，一方面組建技術(shù)是各種軟件重用方法中最重要的一種方法，另一方面同時采用數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序分離機(jī)制，在一定程度上分離了應(yīng)用程序空間，有利于實現(xiàn)森林資源信息管理。四是安全性。森林資源管理系統(tǒng)是有風(fēng)險的，安全性是森林資源信息管理系統(tǒng)軟件的重中之重。在森林資源信息管理系統(tǒng)軟件管理體系中，安全性是指對森林資源及相關(guān)數(shù)據(jù)的管理采用C／S結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步確保軟件的安全，可以使客戶機(jī)配置加密碼通道。五是易維護(hù)性。森林資源信息管理系統(tǒng)軟件易維護(hù)性的特征，有利于節(jié)省森林資源信息管理系統(tǒng)軟件的開發(fā)成本，確保森林資源信息管理系統(tǒng)軟件的正常運(yùn)行。

4 ArcGIS系統(tǒng)的主要功能

ArcGIS系統(tǒng)的功能眾多，其主要功能表現(xiàn)在實現(xiàn)GIS的基本功能、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能和其他功能3個方面，下面逐一進(jìn)行分析。

4.1 實現(xiàn)GIS的基本功能

ArcGIS系統(tǒng)功能具備實現(xiàn)GIS的基本功能，從系統(tǒng)攻難上看，ArcGIS系統(tǒng)實現(xiàn)GIS的基本功能，一般均具備4種類型的基本功能：一是數(shù)據(jù)采集與編輯功能；二是屬性數(shù)據(jù)編輯與分析；三是制圖功能；四是分色排版的功能，這些基本功能的實現(xiàn)，便于森林資源信息管理系統(tǒng)常規(guī)功能的實現(xiàn)。

4.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能

從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能來看，ArcGIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能涉及的數(shù)據(jù)來源多樣、數(shù)據(jù)格式各異，數(shù)據(jù)量較大。數(shù)據(jù)庫設(shè)計遵循規(guī)范化、安全性、可擴(kuò)展性等設(shè)計原則。保證設(shè)計的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容上的完整性、結(jié)構(gòu)上的合理性、邏輯上的清晰。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要功能（圖2）主要包括元數(shù)據(jù)管理、查詢分析和數(shù)據(jù)編輯。

圖2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要功能

由圖2可知，元數(shù)據(jù)管理首先要解決的問題是建立結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容豐富的元數(shù)據(jù)，然后在此基礎(chǔ)上建構(gòu)系統(tǒng)功能框架。元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)合元數(shù)據(jù)的特點，開發(fā)了方便實用的元數(shù)據(jù)操作工具，如數(shù)據(jù)輸入、元數(shù)據(jù)編輯、查詢、檢索、元數(shù)據(jù)合并與導(dǎo)入、元數(shù)據(jù)報表輸出等功能。在查詢分析方面，系統(tǒng)提供了圖形屬性互查功能，可以由圖形查詢相對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，也可以通過屬性數(shù)據(jù)查詢圖形的空間位置。在數(shù)據(jù)編輯方面，系統(tǒng)在GIS的基礎(chǔ)上提供了豐富的圖形對象創(chuàng)建與編輯功能和強(qiáng)大的制圖功能，操作方便快捷。系統(tǒng)支持目標(biāo)捕捉、建立緩沖區(qū)等多種精確圖形編輯模式。目標(biāo)捕捉可以精確定位，建立緩沖區(qū)可以提高圖形編輯速度。這些功能為數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與更新提供了可靠的保障。

4.3 其他功能

ArcGIS系統(tǒng)還具有其他功能，如統(tǒng)計報表功能。ArcGIS系統(tǒng)的統(tǒng)計報表功能是指將SQL語句嵌入到C＃.NET中進(jìn)行統(tǒng)計，利用水晶報表進(jìn)行設(shè)計。專題制圖功能。ArcGIS系統(tǒng)的專題制圖功能是指將常用的專題圖放到各個模塊的菜單下，利用對話框進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，制作復(fù)雜的專題圖，從屬性數(shù)據(jù)庫中任意提取字段制作小班注記。自動更新功能。ArcGIS系統(tǒng)的自動更新功能是指根據(jù)遙感數(shù)據(jù)或模型更新部分小（細(xì)）班調(diào)查因子以小（細(xì)）班為單位，提取遙感影像特征的定量指標(biāo)，根據(jù)建立的遙感模型更新部分小（細(xì)）班調(diào)查因子，也可以根據(jù)目視解譯標(biāo)志進(jìn)行人工更新。邏輯檢查。ArcGIS系統(tǒng)的邏輯檢查功能，是指利用ADO.NET直接連接到小班外業(yè)因子庫，將邏輯檢查做成動態(tài)鏈接庫，這樣，如果以后邏輯條件改變了，可直接修改動態(tài)鏈接庫，方便升級。用戶權(quán)限管理。ArcGIS系統(tǒng)的用戶權(quán)限管理功能，是指對于不同的登陸用戶，賦予不同的權(quán)限。

5 結(jié)語

ArcGIS在林業(yè)上的應(yīng)用是一項綜合的系統(tǒng)工程，具有長期性和復(fù)雜性，在探索ArcGIS在林業(yè)上的應(yīng)用過程中，ArcGIS Engine采用了嵌入式的開發(fā)技術(shù)，是基于嵌入式GIS二次開發(fā)的典型代表。ArcGIS系統(tǒng)使建立的林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)能夠更好地管理林業(yè)資源，從ArcGIS系統(tǒng)的功能上看，與已有的管理系統(tǒng)也不相沖突，ArcGIS系統(tǒng)能更好地兼容目前已有的管理系統(tǒng)，相信在林業(yè)資源管理中運(yùn)用ArcGIS系統(tǒng)，能為林業(yè)可持續(xù)發(fā)展做出決策提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而促進(jìn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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