草原地理信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)
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摘要：以草原資源調(diào)查數(shù)據(jù)與地理信息為基礎(chǔ)，基于ArcGIS和WebGIS平臺(tái)開發(fā)了大尺度新疆草原資源地理信息管理平臺(tái)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以直接對(duì)接數(shù)字地理空間框架基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)地面二維矢量數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)一張圖管理和空間分析，為草原大數(shù)據(jù)管理和草原資源保護(hù)利用提供信息化支撐。
關(guān)鍵詞：草原資源；地理信息；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；功能實(shí)現(xiàn)
黨的報(bào)告中提出山水林田湖草系統(tǒng)治理的重大部署，其中生態(tài)文明建設(shè)與草原資源保護(hù)成為各級(jí)政府的重要工作內(nèi)容之一。隨著資源保護(hù)、生態(tài)修復(fù)工作的逐步深入，對(duì)基于數(shù)據(jù)采集、地理信息、GIS服務(wù)為核心的地理信息技術(shù)需求也越來(lái)越迫切，草原資源信息平臺(tái)管理及應(yīng)用已成為構(gòu)建草原生態(tài)文明的重要技術(shù)手段。中國(guó)地理信息系統(tǒng)主要經(jīng)歷了3個(gè)階段，分別是20世紀(jì)70年代初期的起步階段、80年代后期的試驗(yàn)階段以及90年代末期以來(lái)的全面發(fā)展階段［1］。近些年來(lái)，地理信息系統(tǒng)被大量運(yùn)用在自然資源管理中，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然資源規(guī)范化和精細(xì)化管理［2］。重點(diǎn)針對(duì)草原資源地理信息數(shù)據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行了研究，使其與地理信息管理系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合。
1需求背景
為準(zhǔn)確掌握新疆草原資源與生態(tài)狀況，促進(jìn)草原保護(hù)建設(shè)與合理利用，需要逐年開展草原資源與生態(tài)監(jiān)測(cè)工作，重點(diǎn)對(duì)全疆草原植被長(zhǎng)勢(shì)狀況、草原生產(chǎn)力、草原資源利用狀況等進(jìn)行調(diào)查，即通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查取樣和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解與遙感影像和GIS技術(shù)結(jié)合的方式，掌握和動(dòng)態(tài)觀測(cè)草原的生產(chǎn)力、載畜量、草原利用現(xiàn)狀、植被長(zhǎng)勢(shì)狀況等信息。草原資源調(diào)查和逐年草地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，會(huì)產(chǎn)生大量的空間、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。對(duì)新疆草原資源數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理與利用意義重大，基于此建立一套智慧草原平臺(tái)項(xiàng)目，將草地資源數(shù)據(jù)從采集、管理、分析、統(tǒng)計(jì)和決策充分整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和綜合利用。
2數(shù)據(jù)基礎(chǔ)
草原監(jiān)測(cè)調(diào)查與管理，需要大量豐富的地面采集數(shù)據(jù)作為支撐。數(shù)據(jù)包括地面采集數(shù)據(jù)、矢量圖斑數(shù)據(jù)、典型區(qū)域遙感影像和其他自然資源相關(guān)專題數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為草原監(jiān)測(cè)調(diào)查與管理提供了技術(shù)保障。在草原資源地理信息管理系統(tǒng)需求分析與建設(shè)中，以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展草原監(jiān)測(cè)，針對(duì)變化情況及時(shí)更新草原圖斑信息，利用不同時(shí)相遙感影像和地形專題數(shù)據(jù)，提高草原監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示效率。各類數(shù)據(jù)及利用情況見表1。
3技術(shù)思路
基于前一原則，項(xiàng)目要把草原遙感監(jiān)測(cè)輔助決策評(píng)價(jià)系統(tǒng)的當(dāng)前目標(biāo)和長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)相結(jié)合，要充分考慮系統(tǒng)擴(kuò)展需要，就必須采用最先進(jìn)的信息技術(shù)。同時(shí)，它又是一項(xiàng)滿足當(dāng)前草原數(shù)字化信息化建設(shè)需求的實(shí)用工程項(xiàng)目，也必須保證運(yùn)行的穩(wěn)定和操作的簡(jiǎn)易。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)要盡可能采用最先進(jìn)的理念、技術(shù)、軟件、硬件，盡可能采用已經(jīng)產(chǎn)品化的技術(shù)模式，一方面確保系統(tǒng)的先進(jìn)性和可擴(kuò)展性，另一方面兼顧實(shí)用性，使系統(tǒng)成熟、可靠。通常，在信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)信息生成文件的通常是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)空間數(shù)據(jù)提供模型和編碼的通常是ArcSDE引擎，易于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)［3］。
3.1整體性
系統(tǒng)研制開發(fā)應(yīng)整體設(shè)計(jì)，充分整合已有資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和綜合利用，且符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，滿足系統(tǒng)間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)信息的共享、交換。
3.2先進(jìn)性
采用主流GIS平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)思想。依托先進(jìn)的系統(tǒng)開發(fā)工具，保證系統(tǒng)的先進(jìn)性。
3.2.1充分考慮數(shù)據(jù)不斷變化的需要草原監(jiān)測(cè)與管理數(shù)據(jù)本身不斷地在更新和變化，要求數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮以后數(shù)據(jù)更新的需求。充分考慮業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮空間矢量數(shù)據(jù)的特征，按照業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析，從而為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)及后續(xù)升級(jí)、換代提供方便。
3.2.2充分考慮硬件技術(shù)發(fā)展的需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求考慮硬件發(fā)展的需求，在硬件技術(shù)發(fā)展時(shí)，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和擴(kuò)展，能充分利用先進(jìn)的硬件處理能力拓展系統(tǒng)容量和性能。
3.3實(shí)用性
軟件要易于維護(hù)，具有方便、快速的數(shù)據(jù)更新能力，保證數(shù)據(jù)運(yùn)行的效率和速度。系統(tǒng)必須做到界面友好、提示明確、操作方便、簡(jiǎn)單快捷、使用人員只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)，即可進(jìn)行使用。
3.4安全性
系統(tǒng)建設(shè)要把軟件安全、信息保密放在首位，應(yīng)具備良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性，要確保基礎(chǔ)平臺(tái)穩(wěn)定、可靠、高效地運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮運(yùn)行的安全策略和機(jī)制，要在多個(gè)層次上劃分和設(shè)定各級(jí)使用者的安全權(quán)限，從多方面確保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全性和保密性。
3.5靈活性
系統(tǒng)各模塊應(yīng)具有高內(nèi)聚、低藕合，可擴(kuò)展性要高，能根據(jù)生產(chǎn)信息化不斷發(fā)展的需要，方便擴(kuò)展系統(tǒng)容量和處理能力，具備支持多種應(yīng)用的能力。同時(shí)可以根據(jù)應(yīng)用發(fā)展的需要進(jìn)行靈活、快速調(diào)整，實(shí)現(xiàn)信息應(yīng)用的快速部署。
3.6開放性
具備較好的開放性，相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)是業(yè)界主流產(chǎn)品，遵循業(yè)界相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的集中運(yùn)行和統(tǒng)一維護(hù)管理。
4建設(shè)框架
目前，草原資源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是基于離散的文件型數(shù)據(jù)格式管理，且沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)、不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)放置分散，工作人員在工作中需要花費(fèi)大量的精力去查找這些數(shù)據(jù)，有的甚至由于管理不善導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，這使得原本具有高價(jià)值利用率的草原數(shù)據(jù)因管理不規(guī)范導(dǎo)致數(shù)據(jù)的價(jià)值很大程度沒(méi)有被挖掘出來(lái)，造成資源浪費(fèi)。因而建立一套標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的草原空間地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化管理迫在眉睫。面向資源數(shù)據(jù)的信息化管理方面，采集數(shù)據(jù)是手段，目的是挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值、分享價(jià)值，供指揮決策者根據(jù)草原資源的分類狀況、載畜平衡狀況、生態(tài)評(píng)價(jià)狀況等數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確的判斷和符合實(shí)際生產(chǎn)的決策，所以基于采集的數(shù)據(jù)需要搭建一個(gè)共享平臺(tái)，供本級(jí)單位或下級(jí)單位進(jìn)行資源共享、分析，使得草原相關(guān)單位的信息達(dá)到一個(gè)互聯(lián)互通的目的［5］。
4.1數(shù)據(jù)庫(kù)層
數(shù)據(jù)庫(kù)層是系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)包括了各級(jí)屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型均是從草原管理工作數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的需求出發(fā)，包括了基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及各種專題產(chǎn)品的空間數(shù)據(jù)，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)建立的。這樣為系統(tǒng)的運(yùn)行提供了靈活的運(yùn)行形式，可以通過(guò)空間數(shù)據(jù)引擎連接到網(wǎng)絡(luò)大型數(shù)據(jù)庫(kù)（SQLServer）上運(yùn)行。Excel格式的文件是為了支持系統(tǒng)運(yùn)行而存在的中間數(shù)據(jù)或?qū)С龅臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)容器，XML格式文件可以保存系統(tǒng)的導(dǎo)出數(shù)據(jù)、系統(tǒng)元數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行需要的一些支撐數(shù)據(jù)。
4.2數(shù)據(jù)訪問(wèn)層
數(shù)據(jù)訪問(wèn)層是用來(lái)完成對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)，為業(yè)務(wù)處理層提供服務(wù)的組件層，由數(shù)據(jù)訪問(wèn)組件通過(guò)對(duì)ADO.NET（或JDBC）、ArcSDE等數(shù)據(jù)庫(kù)引擎實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)操作，完成前臺(tái)各專題具體業(yè)務(wù)所需的屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)操作。
4.3業(yè)務(wù)處理層
業(yè)務(wù)處理層主要采用B/S模式，其主要功能是處理客戶層提交的業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)層調(diào)用空間組件具體實(shí)現(xiàn)空間查詢、空間分析等空間操作功能。業(yè)務(wù)處理層的屬性Web服務(wù)和空間Web服務(wù)可以部署在相同或不同的SOA服務(wù)器上，而空間SOA服務(wù)器可以是一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器的集群。
4.4網(wǎng)絡(luò)傳輸層
網(wǎng)絡(luò)傳輸層是前臺(tái)客戶與業(yè)務(wù)交互的通信通道，客戶層的要求是基于HTTP、TCP/IP等協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)摹?.5客戶應(yīng)用層客戶應(yīng)用層是基于瀏覽器端的應(yīng)用操作集成，系統(tǒng)中的各項(xiàng)功能如數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)分發(fā)均在客戶應(yīng)用層展現(xiàn)。
5系統(tǒng)開發(fā)
系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)，ArcGIS系列軟件，包括桌面版（ArcGISDesktop）、服務(wù)版（ArcGISServer）及數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接中間件（ArcSDE），承擔(dān)GIS數(shù)據(jù)的管理和計(jì)算分析工作。項(xiàng)目建設(shè)中，使用ArcGISServer實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的與管理，空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的顯示（B/S），并通過(guò)ArcGISDesktop來(lái)實(shí)現(xiàn)GIS矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的歸納整理，系統(tǒng)使用以下GIS基礎(chǔ)平臺(tái)：ArcGISServer-標(biāo)準(zhǔn)版-V10.X、ArcGISDesktop-高級(jí)版-V10.X、ArcGISSDE（空間數(shù)據(jù)管理中間件）。草原信息管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，該系統(tǒng)是一個(gè)組合型管理系統(tǒng)，其核心功能是對(duì)草原各項(xiàng)業(yè)務(wù)指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，由多項(xiàng)內(nèi)容組合而成，按照衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)計(jì)算分析、成果圖表生成3大功能系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)。
5.1遙感數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)
主要開展MODIS數(shù)據(jù)自動(dòng)下載、解壓、影像批量處理工作，形成覆蓋全疆的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)準(zhǔn)備。
5.2業(yè)務(wù)處理分析子系統(tǒng)
根據(jù)衛(wèi)星影像提取的植被信息，結(jié)合草原類型開展產(chǎn)草量估算、載畜量估算、載畜平衡分析、植被蓋度提取、長(zhǎng)勢(shì)分析、草原質(zhì)量評(píng)價(jià)、草地退化沙化評(píng)價(jià)、生態(tài)健康評(píng)價(jià)等。
5.3成果圖表生成子系統(tǒng)
根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求制作相關(guān)圖表，提取各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表。基于形成的各專題成果以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行專題制圖，生成餅狀圖、柱狀圖等，并根據(jù)用戶需求提取各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
參考文獻(xiàn)：
［1］晏曉紅.基于ArcIMS的深圳市測(cè)繪公眾服務(wù)地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.城市勘測(cè)，2012（2）：20-23.
［2］周勇波.地理信息系統(tǒng)GIS在國(guó)土資源管理中的應(yīng)用［J］.工程技術(shù)與應(yīng)用，2018（7）：92-93.
［3］祁向前.地理國(guó)情普查成果管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)——以內(nèi)蒙古滿洲里市成果為例［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（2）：335-336.
［4］蘇和.我國(guó)草地信息管理技術(shù)進(jìn)展初探［J］.中國(guó)草地，2001，23（1）：68-71.
［5］王召明，紀(jì)大才，邢旗.大數(shù)據(jù)在草業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用研究［A］.中國(guó)草學(xué)會(huì)全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集［C］.北京：中國(guó)草學(xué)會(huì)，2016.
作者：李剛勇 彭建 閆洋 張楚婕 單位：新疆維吾爾自治區(qū)草原總站
