基于SuperMap IS.NET森林資源網絡地理信息平臺的設計與實現
——以內蒙古鄂托克旗為例

周 齡，包玉海,2，陳鳳臻,2

（1.赤峰學院，內蒙古 赤峰 024000；2.內蒙古師范大學，內蒙古 呼和浩特 010020）

基于SuperMap IS.NET森林資源網絡地理信息平臺的設計與實現
——以內蒙古鄂托克旗為例

周 齡1，包玉海1,2，陳鳳臻1,2

（1.赤峰學院，內蒙古 赤峰 024000；2.內蒙古師范大學，內蒙古 呼和浩特 010020）

以鄂托克旗森林資源為例，論述運用W ebGIS技術構建森林資源網絡地理信息系統的總體方案和設計方法.系統根據鄂托克旗目前森林資源管理工作的現狀和需求，依據W ebGIS技術的特點，通過網絡技術、數據庫技術及GIS技術相結合的研究設計方法，采用SuperMap IS.NET為開發平臺，實現了屬性數據和空間數據一體化集成和存儲、森林資源的空間數據和屬性數據的雙向查詢、服務定位、地圖數據分析與處理、統計分析、專題圖制作等功能,并討論了網絡地圖發布平臺構架、網絡地圖功能與屬性數據庫設計、數據更新等方面的設計與實現，從而實現鄂托克旗森林資源的數字化、信息化管理,建立了森林資源網絡地理信息系統平臺，為森林資源的可持續發展提供了技術支持,也為林業基礎部門的實際辦公工作提出了新的辦公模式.

WebGIS；森林資源；地理信息系統；SuperMap；IS.NET

1 引言

1.1 森林資源開發、管理需要GIS

森林資源是陸地生態系統的主體，是人類賴以生存的基礎資源，具有維護地球生命、改善人類生存空間的生態價值.GIS是高分辨率、多層次、動態性描述地理事物時空分布特征、動態變化規律、科學經營管理地理資源的嶄新管理工具和高新技術.森林資源的地理位置分布與森林資源信息管理的地域性、層次性特點決定了森林資源管理需要GIS. WebGIS技術是隨著網絡(Internet/Intranet)發展起來，利用互聯網技術來擴展和完善GIS的一項新技術.將WebGIS技術應用在現代森林資源管理中將是實現“數字林業”和林業可持續發展的必然趨勢.

1.2 WebGIS特點

本研究把網絡技術、數據庫技術及GIS技術結合起來建立森林資源網絡地理信息系統，該系統以查詢顯示方便快捷、分析應用操作簡單區別于傳統地理信息系統，并有如下優點：（1）森林資源數據實時、準確、快速更新；（2）數據統計分析、地圖數據發布，可進行全球范圍內的GIS數據更新. 1.3研究區概況

內蒙古自治區鄂托克旗地處鄂爾多斯市西部，全旗大部分地區為緩慢起伏的波狀、層狀平原，東南部為連綿起伏的毛烏素沙地.鄂托克旗是一道生態屏障，一旦失守，必將威脅內蒙古自治區以及我國華北地區的生態安全.歷史上的鄂托克旗“水草豐美，土宜產牧”、“牛馬銜尾，群羊塞道”.但，十九世紀以來，鄂托克旗降水量極少，近15年平均降水量為165mm，受農田墾殖、人為的濫墾草地、濫砍濫伐、超載過牧和氣候惡化等影響，境內土地沙化嚴重.2009年底，鄂托克旗林業用地面積僅為1348萬畝，森林覆蓋率為21.53%.就森林資源管理而言，長期以來，鄂托克旗森林資源由人工紙質管理或計算機單機系統管理，森林資源數據更新困難，很少涉及數據的共享，監測數據缺乏空間分布信息、實時性差，評價匯總困難、顯示不直觀，一定程度上影響了決策的科學、及時性，鄂托克旗林業資源現代化管理迫切需要信息化、數字化.

2 系統總體設計

2.1 系統目標

本系統應用計算機信息處理技術，基于森林資源空間和屬性數據庫系統和信息網絡，以森林資源數據和地理環境數據為運行對象，利用先進的計算機網絡技術、數據庫、WebGIS等各種實用技術集成開發的地理信息系統.系統的設計目標，一是將森林資源各類屬性信息和所在空間位置在林相圖下進行統一管理；二是屏幕直觀展現圖像數據；三是輔以強大查詢統計功能.本系統的設計適應國家經濟發展水平，符合鄂托克旗森林資源狀況的實際需求，較好的實現了森林資源管理規范化、標準化、科學化、網絡化.

2.2 系統體系結構和開發平臺

整個系統采用Browse/Server體系結構，在邏輯上分為3層，這3層包括客戶機、應用服務器與Web服務器、數據庫服務器(參見圖1).客戶機負責數據結果的顯示和用戶請求的提交；地圖應用服務器和Web服務器負責響應和處理用戶的請求；數據庫服務器負責數據的管理工作.所有的地圖數據和應用程序都放在服務器端，客戶端只是提出請求，所有的響應都在服務器端完成，只需在服務器端進行系統維護即可，因此可大大降低系統的工作量.

圖1 系統體系結構

系統的GIS平臺采用了SuperMap IS.NET，SuperMap IS.NET地圖的瀏覽查詢、編輯、動態專題圖制作、路徑分析和數據緩沖區查詢等強大功能，能夠滿足網絡地理信息建設所需的基本功能，且兼備簡單的模板開發方式，系統開發工作只需在客戶端進行，按照地圖引擎提供的接口進行簡單修改既可使用.此外，在進行SuperMap IS.NET功能模塊的邏輯劃分和詳細功能設計的過程中，自主研發了大量的基本功能擴展和自定義行為，既充分利用現有資源，又積累了寶貴的開發經驗，可大大降低開發難度，縮短開發周期. 2.3數據庫設計

空間數據庫是GIS中空間數據和屬性數據的存儲場所，在系統的開發過程中，空間數據庫發揮著核心作用.根據空間數據庫的技術特色和設計原則，系統的屬性數據應用關系型數據模型并采用SQL Server 2005存儲管理；系統為空間數據建立專有的數據轉換模塊，即用SuperMap Deskpro5將GDF地圖文件轉換成SuperMap IS.NET中的數據集，并用SuperMap GIS平臺的SuperMap SDX+空間數據引擎訪問空間數據，實現對空間數據的存儲、索引、讀取和更新.系統通過SuperMap SDX+把屬性數據和空間數據一體化存儲到兩種關系型數據庫中，可以對數據進行索引維護、追加、更新、刪除等維護操作，并可以按屬性條件或空間條件對數據進行各種查詢并返回需要的數據.

數據庫的組織方式采用擴展數據模型（見圖2），其中，空間數據采用文件方式分層管理，屬性數據應用關系型數據庫管理，二者之間通過關鍵字段連接.系統為完善屬性數據庫提供人機交互窗口，可修改屬性表結構、編輯空間要素的屬性值等.

圖2 擴展數據模型

3 系統功能

用戶在瀏覽器的地址欄內輸入地址可鏈接服務器端和客戶端應用，服務器端用影像和矢量數據流方式進行數據在線發布，與此同時客戶端發送請求并接收信息及顯示地圖和數據，實現了二者的協同操作.連接到鄂托克旗森林資源網絡地理信息系統，首先進入登錄窗口，輸入正確的用戶名和密碼登錄后加載主界面，如圖3所示，主界面采用可以靈活改變窗口大小和布局的多窗口形式，左側是操作面板；中間是地圖顯示窗口，其中浮動著可移動的基本工具欄和放大鏡窗口；右側是鷹眼窗口和圖層控制窗口.用戶可方便地進行以下功能操作：

3.1 地圖控制模塊

提供拉框放大、拉框縮小、快速放大、快速縮小、地圖平移、全幅顯示、查看圖例、指北針等功能，其中圖形放大具有獨特的放大鏡放大方式，即效仿人們借助放大鏡觀察地圖的方式，在圖形顯示窗口中添加放大框來實現局部區域的2倍、4倍等不同比例的放大.通過這種放大方式，能詳細了解某局部地域的細節，從而把握該局部在特定整體中的位置以及與周圍區域的相互關系.

3.2 森林資源信息的查詢

提供點查詢、拉框查詢、多邊形查詢、圓選查詢、SQL查詢等多種方式進行空間、屬性信息雙向可視化查詢.

普通用戶通過網絡瀏覽器，借助系統提供的查詢工具，可以得到服務器端數據庫中的任意面狀地物（如林班、小班）、線狀地物（如河流、道路）和點狀地物（如高程點）的圖形數據和屬性數據.

3.3 數據更新

用戶在查詢、瀏覽信息的同時可用地圖注釋和地圖編輯功能進行數據修改和數據更新等操作.地圖注釋是在地圖上添加注釋，如文字、圖形、圖像、符號等標記并提交給WebGIS站點；編輯是對空間和屬性數據進行添加、刪除、修改、更新等操作并提交給WebGIS站點，站點管理員對修改信息和更新數據進行分析并決定是否發布.

3.4 測量距離面積

按住鼠標左鍵并在屏幕上連續畫折線來跟蹤地物可以自動計算出圖中任意兩點之間的距離或圖中任意多邊形的面積.

3.5 定位功能

通過輸入經緯度坐標快速在地圖中定位到具體的位置并在地圖顯示窗口中以高亮點顯示.

3.6 點標記功能

為方便記憶，可在地圖上任意地方作標記，并以高亮度小圓球顯示，如圖4.

圖4 點標記功能圖

3.7 專題圖模塊

包括標簽、等級符號、點密度、統計、分段等五類常用專題圖制圖模式，圖5為標簽專題圖示例，首先選擇阿爾巴斯蘇木R圖層，然后指定林班號為標注字段，地圖上就會標注阿爾巴斯蘇木R圖層的所有林班號.

圖5 標注林班號

等級符號專題圖（見圖6）和點密度專題圖用于統計數值型字段的等級特征，如面積，人口等.統計專題圖用于統計分析相同特征數值型字段的比例.

圖6 等級專題圖統計

3.8 統計分析

系統目前有三種統計分析：“林種面積統計”、“起源面積統計”和“年度面積統計”，可實現選擇區域工程類別的統計分析，該功能還可依照用戶的需要進行擴展.統計結果以統計圖和統計表的形式顯示，其中統計圖有餅狀圖（見圖7）、柱狀圖、二維圖、三維圖等多種表現方式.

4 結語

本研究以鄂托克旗森林資源為例，開發了森林資源網絡地理信息系統，系統以Microsoft Visual Studio 2005為開發平臺，應用SuperMap IS.NET設計WebGIS服務，采用A-jaxMap框架下的三層分布式體系結構和SQL Server 2005數據庫，通過SuperMap的大型空間數據庫引擎SDX+通道連接SQL Server數據庫，實現了森林資源空間和屬性數據的存儲與發布.

圖7 餅狀圖統計

系統主要實現了以下幾點功能：（1）通過網絡在本地客戶端顯示森林資源的空間分布狀況和實時森林資信息；（2）森林資源多種空間和屬性間的相互查詢及結果的成圖輸出；（3）屬性數據的更新和空間統計分析；（4）多種專題圖的制作；（5）地圖的編輯、瀏覽、打印輸出等基本功能.

系統的功能適應森林資源管理新形勢的需要，能夠為決策者提供有效、先進、科學的決策依據.該系統在應用中明顯的表現出效率高、穩定性好、用戶界面友好、易于操作、可擴展性強等特點，能有效的管理快速更新的森林資源空間和屬性數據，大大減輕了管理決策人員的工作強度并提高了工作效率.本項研究填補了森林資源信息網絡化管理的一項空白，解決了林業及相關單位的實際需要并為后續課題工作的開展奠定了基礎.

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