林地資源信息管理系統的研建與實踐探討

蘭玉芳 石小華

摘 要 森林資源管理“一張圖”年度更新調查已成為我國林地資源監管的常態化工作，是加強林地保護利用管理的重要基礎和支撐。為了推進林地資源成果應用，加快智慧林業建設進程，探索研究建立基于歷年森林資源調查成果數據、“一張圖”更新數據、公益林監測成果和歷年遙感影像等數據的林地資源信息管理系統，并系統利用統計報表靈活定制和地圖自由查詢檢索等關鍵技術，滿足了地方林業資源管理信息化發展需要，實現了林地資源成果的信息化、精細化管理，提升林地資源成果數據的管理、更新和應用水平。

關鍵詞 林地資源成果數據;信息管理系統;數據庫

文章編號：1005-5215（2022）01-0081-03

中圖分類號：S757.2 文獻標識碼：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.01.025

森林資源檔案是對各個時期森林資源變化狀況和森林生態環境年度狀況的記錄資料，建立在森林資源調查的基礎上 [1，2]。完備的森林資源檔案能有效地反映森林資源的消長變化情況，也可以反映森林經營的效果。近年來，隨著“3S”技術在調查、設計等方面的應用普及，目前所有森林資源調查數據已由原來的手工卡片記錄方法發展為電子數據庫管理;圖形數據由原來單一的紙介圖形發展為電子地圖數據等，而所有數據匯總、統計、報表制作、查詢等已能夠完全依托計算機來實現[3，4]。因此，實現林業現代化管理，應加快林業信息化建設，研究建立林地資源信息管理系統，實現林地資源成果數據庫統一標準和部門共享，為地方林業的科學管理和決策提供完整的解決方案。

1 系統建設目標和內容

1.1 建設目標

充分利用主流IT技術、GIS技術、遙感技術和地理分析及商務智能技術，以林地資源成果數據為基礎，整合基礎地理信息、衛星影像、森林資源及林業管理等數據建立林地資源“一張圖”數據庫。開發集數據檢索、數據編輯、統計匯總、智能分析、專題制圖等于一體，滿足林地資源數據管理、統計分析和成果產出的信息管理系統。該系統服務于各級林業主管部門，實現對歷年林地資源成果數據的科學管理和應用，提高地方林業信息化建設和管理水平。

1.2 建設內容

1.2.1 林地資源“多庫合一”成果數據融合和標準庫建設 以歷年森林資源“一張圖”調查成果數據為基礎，融合公益林區劃界定成果、石漠化和沙化土地數據、濕地資源數據、一類清查和二類調查等成果數據，形成林地資源“多庫合一”標準數據庫。標準數據庫在融合時采取邏輯上、物理上、內涵上有機整合和統一[5]。

1.2.2 研建基于“多庫合一”標準數據庫的信息管理系統 基于森林資源管理“一張圖”建設目標，研究資源成果數據的科學管理、使用和更新，考慮各部門業務協同，如采伐作業設計、營造林作業設計及年度檔案數據一體化更新等的林地資源管理業務。系統提供標準XML、GML接口，與林業基礎GIS系統及其他林業專題業務管理系統緊密集成，能夠科學、及時、準確、直觀地反映林地資源管理狀況;提供面向各部門用戶的森林資源信息查詢瀏覽服務，為其他林業業務管理工作提供可靠的林地資源數據信息，為領導提供決策依據。通過系統建設，進一步提高森林資源監測管理效率和服務水平，促進林業宏觀決策的科學化，適應林業跨越式發展的需要。

2 技術思路

研究林地資源“多庫合一”技術方法，考慮重點技術指標的差異和協同，融合形成林地資源“一張圖”數據庫。在此基礎上，采用客戶/服務器（Client/Server）體系結構形式進行系統開發，嚴格保證數據庫安全[6]。利用面向數據操作和管理用戶為主的模式，開發可擴展、易維護的應用系統，用戶通過安裝客戶端來實現功能，計算和數據管理任務合理分配到Client端和Server端。服務器端采用.Net進行開發，使用GIS Server技術進行地圖服務發布;客戶端采用.Net進行開發，使用GIS技術進行圖形開發。

用戶利用本系統開展森林資源管理、林地資源管理、公益林建設、營造林規劃設計等多方面業務工作的同時，實現林地資源數據從本地調查到年度一體化采集更新的全過程、全流程循環。

3 數據庫設計

收集現有各類數據資源，按照數據庫建設規范和建庫流程，實現不同數據源、不同格式、不同空間參考、不同比例尺、不同時態數據標準化處理，完成數據庫建設。數據建庫流程分3步進行：第1步是標準規范建設，包括數據建庫規范、數據庫更新標準規范、數據成果質量規范;第2步是收集各類數據資源，并進行數據規范、整合、處理、檢查、入庫;最后是發布數據服務，為系統開發提供數據資源服務層，并按照數據庫組織和內部循環方式，完成數據匯交更新。數據建庫流程如圖1。

為了便于管理，將林地資源數據庫分為3層：第1層是基礎層，為基礎空間數據庫建設，數據包括4D產品，即基礎矢量數據（DLG）、遙感影像數據（DOM）、數字柵格圖形（DRG）、數字高程模型（DEM）及相應各類數據的原始數據和元數據;第2層是專業層，包括一類清查、二類資源調查數據，林地保護利用規劃數據、公益林區劃界定、荒漠化沙化數據及濕地數據等成果;第3層是管理層，包括營造林規劃設計、占用征收、森林采伐、森林災害及林業重點工程等業務數據。所有數據按結構化和非結構化格式統一管理，并通過建立索引進行相互關聯。基礎層、專業層和管理層共同組成了林地資源數據框架體系，利用基礎層建立系統應用背景服務，專業層建立本底數據支撐，通過業務過程“沉淀”成果數據，再按照年度更新到本底數據的過程，完成林地資源數據庫的逐年累積，實現林地資源數據的全生命周期管理及全業務流程管理，形成實時性、有效性和權威性的林地資源數據庫。各層之間的關系如圖2。

4 系統功能設計與應用

系統功能設計主要包括林地資源空間查詢子系統、資源本底數據更新子系統、智能分析子系統、資源統計匯總子系統及二三維一體化子系統。

4.1 空間查詢子系統

通過空間查詢子系統（圖3）可以掌握林地資源的空間分布情況，利用檢索功能可以查詢到山頭地塊小班的詳細屬性和空間信息。

系統支持多種數據查詢方式：（1）按政區查詢。系統列出當前區域內所有行政單位 （省或自治區、市、縣、鄉、行政村），通過用戶選擇單位，實現政區內林班、小班快速檢索和定位。（2）任意點擊查詢。可任意點擊地圖上某一資源小班，列出對應小班卡片信息列表。（3）條件組合查詢。支持用戶自定義SQL語句條件查詢，包含單因子SQL語句和多因子SQL語句組合查詢。（4）通過位置查詢。根據要素之間的位置關系，利用一個圖層上的圖形選擇另外一個或幾個圖層上的資源圖形。（5）按圖幅檢索。系統提供1∶1萬、1∶2.5萬、1∶5萬和1∶10萬的標準分幅，可通過任意圖幅檢索該范圍內資源詳情信息。

4.2 數據更新子系統

系統提供高效便捷的數據采集編輯功能，數據采集過程中可進行圖形拓撲分析和屬性邏輯控制，提升數據采集的質量。同時提供豐富的圖形編輯工具和屬性更新工具。區劃時，系統能自動檢測碎小班，對面積小于0.067 hm2的碎小班進行自動融合。系統支持多種數據更新方式：（1）前后期影像對比更新。通過前期影像、后期影像卷簾對比分析，人工找出變化小班，然后對變化區域進行區劃更新。（2）按照現有經營管理資料更新。通過現有工程驗收圖（圖片格式），如造林作業設計圖、征占用林地紅線、天保工程資料等，經過校正后，添加到地圖，完成變更圖斑勾繪。（3）用已有矢量數據動態更新。通過已有矢量圖（shp、mdb、sde等格式）直接更新資源本底。

4.3 智能分析子系統

利用各種空間分析模型、空間操作技術對林地資源空間數據進行智能分析，解決更加復雜的地理問題。系統提供的智能分析工具有：（1）對比分析。對選定的林地資源業務數據，可通過空間圖形和要素屬性的對比來分析不同年度間的變化，且比對結果能以圖形空間變化、統計匯總及多維圖表等形式表達。（2）區域分析。通過繪制圖形、導入shp（平面坐標或地理坐標）等，統計林地資源情況并生成統計圖、表，支持圖形裁剪、相交、包含等操作。（3）時態分析。支持對林地資源小班、歷史影像信息的動態回放，分析山頭地塊小班信息的空間變化過程。（4）緩沖區分析。以點、線（林帶）、面（小班）等實體為基礎，自動建立其周圍一定寬度范圍內的緩沖區多邊形圖層，然后建立該圖層與林地資源小班圖層的疊加，從而分析得到緩沖區范圍內資源情況。

4.4 統計匯總子系統

系統支持對林地資源數據的統計匯總功能，包括標準統計和定制統計。標準統計指系統能出國家標準格式的統計報表;定制統計指用戶自定義統計表的橫軸因子、縱軸因子、統計內容和統計范圍進行的統計。系統采用自主研發的復雜報表定制技術，研究復雜報表動態可配置方法，設計實現自動生成具體的數據倉庫存儲結構，使用戶可以直接通過可視化界面定制所有復雜類型報表的模板、主題、元素和展示方式，并通過本地緩存技術實現報表快速統計，用戶不需要了解系統的底層數據結構就可快速完成復雜報表的設計和統計，實現動態、靈活、按需配置，有效節約開發成本，提升運行效率。

4.5 二三維一體化子系統

利用計算機網絡技術、空間數據庫技術、三維地理信息技術及虛擬現實技術，集成遙感影像、地形數據、地名數據、林地資源數據及其相關信息，搭建一個二三維環境森林資源空間分布、林區自然風貌等應用的子系統。通過對三維數據的緩存處理及多線程的加載技術，實現二三維數據管理一體化、展示一體化及分析應用一體化，為林地資源提供更直觀的監管方式。

5 結語

本系統針對森林資源管理工作的新形勢新要求，在基礎地理信息、衛星影像、林業管理數據等基礎上，通過整合、研發，構建 “一張圖”“一個系統”，服務于地方林草主管部門，實現面向調查評價、監管決策和資源共享的信息化服務體系。系統實現了數據采集更新、內業處理、數據入庫、服務發布、信息管理及信息共享等一體化，達到森林資源監測管理工作的全過程信息化和可視化，為地方林業的科學管理和決策提供完整的解決方案。通過對本系統的實際應用，實現了對地方森林資源管理業務的科學監管。同時，通過系統規范化、統一化、數字化、網絡化和精細化管理，為相關業務工作節約了時間，簡化了數據申請工作流程，提高了工作效率。

此外，系統集成了林地資源各類數據，形成了林地資源“一張圖”數據庫，為各業務部門提供數據支持。其中，管理部門可對所轄區域內森林資源實行更精細化的管理;規劃部門可根據森林資源分布狀況、生態環境情況與植被生長適應性情況進行造林與生態恢復規劃;建設部門可根據森林資源分布情況進行更加科學的選址，從而減少對生態系統的破壞;而生態護林員的管護區域也更加明確，有效避免了管理空區。

參考文獻：

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[5] 高金萍，高顯連，杜彬，等.森林資源“多庫合一”管理和更新業務平臺研建與實踐探討——以內蒙古大興安嶺重點國有林區為例[J].林業資源管理，2020（5）：44-51

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