森林資源動態監測信息化管理平臺建設分析

孫清琳

(國家林草局華東院，浙江 杭州 310019)

當前時代背景下，森林資源屬于戰略性資源，具有非常重要的作用。森林資源的數量與質量，直接影響到森林功能的發揮，關乎生態文明建設。對森林資源實施動態監測，是掌握森林資源時空變化，制定森林資源管理決策的關鍵。隨著“互聯網+”的深度推進，實現信息化的森林資源動態監測成為可能。高新技術的運用，促使森林資源動態監測信息化程度日漸加深，為此需要構建起一套統一的管理平臺，來實現更為高效的森林資源信息化動態監管。

1 森林資源動態監測信息化管理平臺建設意義

“互聯網+”時代背景下，萬物之間的連接均變得信息化，如何收集并且處理好信息成為各個領域在競爭當中立于不敗之地的關鍵。對于森林資源的動態監測要以信息為基礎，在森林資源的時空變化中，如果揭示森林資源變化的信息能夠充分利用起來，則能夠有效促使森林資源管理薄弱環節的改進優化，提高管理水平。

現階段對于信息化建設，各行各業都非常關注。各種管理信息系統相繼出現，為管理信息化提供了支撐。對于森林資源管理來講，由于森林資源監管涉及多個部門，這些部門之間的業務不同，其所使用的信息系統也存在差別，導致數據共享性較差。同時，由于缺乏必要的手段來對森林資源實施動態監測，信息獲取費時費力、效率低下。信息系統數據更新不及時，就不能準確反映森林資源的時空變化；無法及時掌握森林資源的變化情況，就不能準確科學地制定森林資源管理策略。

森林資源作為重要的戰略資源，構建針對森林資源的動態監測系虛擬化管理平臺意義重大，是事關林業發展的全局性、戰略性工作，森林資源動態監測管理平臺建設能夠有效解決長期以來森林資源數據不準確、信息采集手段落后、處理手段落后、信息利用率低、共享程度低等問題，對于全面提升森林資源管理水平顯然具有重要價值意義。

2 森林資源動態監測信息化管理平臺建設思路

2.1 動態監測信息管理平臺建設總體思路

高新技術的運用實現了森林資源的動態監測，利用RS、GIS、GPS為主的空間信息技術對森林資源進行動態監測，目前已經具有相對成熟的體系。為了保證森林資源動態監測的效果，必須進行森林資源調查。

森林資源調查分2類，一類清查和二類調查。前者要求連續清查森林資源，主要清查對象包括森林資源及其生態狀況，主要任務是定期準確清查全國森林資源質量、數量、增減情況、生態系統狀況，進而為森林資源及其生態狀況的綜合評估提供數據信息。省林業部門是一類清查的主要責任單位，定期在固定林業樣地上調查森林資源，理論上5a清查1次。后者主要是森林資源規劃設計調查，針對的是經營性林場的調查法，一般10a進行1次。

森林資源動態監測信息化管理平臺的建設目的是提高森林資源調查信息資源的有效利用率，增強森林資源管理的科學性。動態監測的目的則是獲取森林資源信息，因此在信息化管理平臺建設中，應以森林資源調查信息為基準，整合其它各類信息，為林業信息化提供森林資源基礎信息數據平臺，構建高度協調化、網絡化、智能化的系統平臺，為林業相關部門提供信息查詢、數據更新、分析評價、林業發展規劃、管理決策等森林資源信息數據。其中，動態監控體系基于空間信息技術，并以其中GIS為核心，在GIS系統上記錄每年的森林經營措施與生長情況，實現對森林資源信息的動態更新。以RS為主要信息獲取渠道，利用RS技術立體、隨機、實地抽樣調查森林資源，以RS影像為基礎分析森林資源時空變化情況。

2.2 動態監測信息化管理平臺技術路線

信息化管理平臺建設分2步走。建設森林資源基礎數據平臺，著力解決相關行業、機構對森林資源基礎數據的需求；構建統一信息管理平臺系統，包括林業各職能部門業務子系統。這些系統存儲的信息數據必須統一格式，并納入基礎數據平臺，實現數據共享和統一管理。其中基礎數據平臺重點要構建基礎地理信息庫、遙感數據庫、森林資源基礎數據庫、管理信息數據庫，要以森林資源基礎數據庫建設為核心，以二類調查區劃制定基本單位。而構建地理信息庫、遙感影像信息庫等，要以一類清查為核心建立省級森林資源數據庫，實現數據的整合管理。數據庫建立后圍繞相關部門需求構建管理平臺軟件，軟件開發應以網絡傳輸、數據交換、空間信息技術、時空大數據等為核心，以地理信息、遙感、森林資源調查、監測等信息數據為基礎，以數據的動態更新為保障，建立功能全面、科學適用的信息化管理平臺。

基于上述技術路線，需要解決2個關鍵技術問題。小班信息更新技術。利用GIS來實現小班信息更新，小班信息更新必須保證數據質量，更新信息不一致將嚴重影響信息質量，在動態監測中可能會導致前期調查數據出現不同小班號，或者不存在小班號，造成屬性信息更新錯誤；更新的數據可能存在不完善的情況，引起上層系統更新錯誤，換而言之，小班信息更新上的問題將導致出現大量無用數據信息占用存儲資源；小班信息更新本質是在一個時點上對森林資源信息進行管理、修改和累加，如此森林資源信息量是線性變化的，這種線性變化不應受人為干擾。更新驗證調查。上述小班更新要求數據質量高，更新驗證調查的準確性將決定數據質量，一般應采取遙感動態觀測，GPS定位和實地調查結合的方式，確保森林資源調查信息的準確性。

3 森林資源動態監測信息化管理平臺建設方案

3.1 平臺框架

基于前文分析，森林資源動態監測信息化管理平臺可劃分為7個部分，共同組成管理平臺框架。

3.1.1 數據平臺

將數據庫數據架構劃分為3層，如圖1所示。第1層為基礎數據庫，主要包含基礎空間數據、地理信息、遙感影像等；第2層主要以一類、二類調查數據庫數據為主；第3層以經營措施相關數據為核心。

圖1 數據庫數據架構

3.1.2 采用云架構將業務系統與用戶連通

各級系統均可通過云訪問數據，更新數據。業務系統的數據采集可能需要用到保密數據。按照保密規則，數據采集應當脫離云，采取物理隔離等措施，以保證數據安全性。對于保密數據可采取手工復制方式進行圖班數據交換，為方便操作，數據采集后將目標圖班勾繪后，導出形成節點坐標對文本文件，業務系統當中的相關信息數據均以坐標對文本形式存在。

3.1.3 省級系統

重點任務是統一歸集數據并進行更新，要求綜合應用空間信息技術、計算機及網絡技術、數據庫技術，以森林資源本底數據為核心，實現統一的數據歸集和更新維護。同時建立數據交換共享服務平臺，為各級部門提供信息服務。

3.1.4 共享服務平臺

以省級數據中心為支撐，構建共享平臺，按照數據更新機制，實施相關信息的管理、匯聚、承載和共享，為業務應用提供統一數據服務。

3.1.5 開放接口

引入移動端數據采集系統，通過開發移動端APP接入管理平臺，方便信息的修改補充，實地調查中所發現的變化信息可及時上傳管理平臺，進而快速實現數據更新。

3.1.6 數據可視化分析

基于大數據等技術，在GIS平臺上，通過構建相關模型進行大數據分析。

3.1.7 構建平臺維護體系

通過用戶注冊、身份驗證、功能權限分配、日志等功能，實現對平臺的高效維護。

3.2 管理平臺建設

根據前文分析，管理平臺建設分硬件部分和軟件部分。

3.2.1 硬件部分

本著高效、可靠、實用、安全、可擴展的原則進行設計，保證平臺運行穩定可靠。因此，需要事先根據本地實際情況規劃網絡，確定管理平臺可覆蓋的范圍。一般來講，省級作為最基本的單位，其管理平臺應覆蓋全省。

考慮單機運行和局域網運行的子系統數據絕大多數都是地理信息數據，對數據的運算以及存儲要求高，因此應當選擇高性能服務器作為業務子系統服務器和數據庫服務器?？蛇xNF8460M4,4U標準機架式服務器，處理器選擇英特爾至強系列處理器，配置IPAT2高級網絡加速，VMDq虛擬化加速；以及NF5280M4,2U標準機架式服務器，至強系列處理器，配置磁盤陣列，千兆網口。前者可作為數據庫服務器，后者作為子系統應用服務器。

網絡方面，在林業部門內部組建局域網絡，省內形成林業專網，平級部門以政務專網連接，非涉密部分可接入互聯網，向公眾發布相關信息，網絡上宜構建安全網關、防火墻、入侵防御等設備。應用系統安裝于工作站，每縣局配置一臺高性能工作站。

3.2.2 軟件部分

采用WEB服務、地圖服務、XML、開放式標準協議等支撐軟件應用。開發軟件過程中先將平臺抽象為一整個系統，然后將其分解為多個子系統。抽象出一個個模塊，由此確定公共模塊，如此可實現分級一體開發。公共模塊可通用，提高開發效率。

平臺軟件框架設計5層，包括用戶層、應用層、平臺層、數據層和技術層。用戶層主要為各級領導、系統維護員、工作人員、互聯網用戶提供相關信息服務。應用層支撐分析決策、數據維護、日常業務、社會服務，森林資源調查監測、森林資源管理、林業工程建設管理、林業檔案管理、森林防火、森林病蟲害防治、林業科技等子系統為支撐。平臺層以林業信息共享平臺、電子政務及信息發布平臺為基準，納入數據表管理、數據導入導出、數據備份恢復、數據錄入、數據壓縮傳輸、投影變換、元數據管理和服務等公共模塊。數據層則主要是數據庫層面，技術層則主要考慮的是技術層面的內容，包括網絡技術、GIS、數據庫、組件技術等。

3.3 平臺建設思考

為了滿足森林資源動態監測數據向上位機歸集，以供數據分析之用，進一步考慮大數據的應用。動態監測管理平臺應打造成大數據平臺，可以立足系統結構、系統集成、數據集成、軟件集成、應用集成的思路，構建可視化人機交互界面，按各級領導關注的決策、預測數據、可視化分析需求，確定可視化目標數據，如監測預警、突發事件、要素監測等，編制可視化集成平臺目標數據代碼表。

進一步圍繞可視化，將目標數據分解為二級子數據——支撐要素數據的關聯數據集，編制數據代碼表，再次分解，直接下到基層也就是縣級信息系統中。這些數據分屬不同系統，并且分散保存在各部門子信息系統中。由于一些數據在存儲節點上存在副本，需要保證副本數據與數據本身所反映的情況一致，因此需要編制元數據集數據代碼表。

省級構建統一數據交換平臺，該平臺上包括數據采集、處理、分發、管理、監控、配置管理等，采集數據可依靠大數據平臺、數據文件等數據庫來實現，主要實現元數據核查。依靠網格技術、SOA設計思想，構建面向服務的異構數據服務平臺實現異構數據的集成和交換，實現數據共享遵循開放網格服務框架和WEB服務資源框架，利用GLOBUS等成熟開發工具，將平臺基礎網格環境所提供的網格服務接口封裝為WEB接口。構建WEB頁面來實現邏輯集成，形成頁面數據采集的統一性和標準化，打通整個林業部門的業務子系統、應用子系統，形成數據的網絡集成。頁面設計遵循HTML5標準，數據庫接口協議采取HTTP傳輸協議，REST支持遠程服務器數據調用，支持JSON數據格式。

可視化集成平臺使用WEB頁面超鏈接來實現，即構建WEB數據采集系統，采用全數據鏈條閉環反饋自適應模式，對森林資源動態監測系統的核心要素、重點目標、線上線下位置、狀態、數據、關聯、分析等數據進行挖掘分析。

4 結束語

綜上所述，森林資源動態監測在傳統的人工調查技術上發展起來，以空間信息技術等先進手段來實現全天候、實時的動態監控，如此森林資源的相關信息數據將呈現爆發式增長，這些信息數據將成為森林資源管理的重要依據,同時也是林業部門的重要資產，因此需要搭建信息化管理平臺，實現對森林資源信息數據的高效管理和應用。