基于MapObjects的稻水象甲疫情呈報地理信息系統(tǒng)

邱榮洲，趙 健，陳 宏，池美香，趙建偉，翁啟勇福建省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，福建福州500;福建省農(nóng)業(yè)科學院數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所，福建福州5000;福建省農(nóng)業(yè)科學院，福建福州5000

稻水象甲Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel屬鞘翅目Coleoptera象蟲科Curculionidae沼澤象亞科Erirhininae稻水象屬Lissorhoptrus(全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，2001)，原產(chǎn)于北美洲，被國際自然保護聯(lián)盟(IUCN)列為最具威脅的100種外來入侵生物之一，是我國最具危害性的20種外來入侵物種之一(萬方浩等，2009)。1988年在我國河北省唐?？h首次發(fā)現(xiàn)稻水象甲，截至2010年，已擴散至我國水稻產(chǎn)區(qū)的23個省(直轄市、自治區(qū))(郭文超等，2011)。福建省于1996年在福鼎市首次發(fā)現(xiàn)稻水象甲疫情，隨后擴散到霞浦、順昌、邵武等縣，對福建省農(nóng)民增產(chǎn)、增收及糧食安全生產(chǎn)構(gòu)成了極大威脅(陳宏等，2011;邱良妙等，2007)。

GIS(地理信息系統(tǒng))是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統(tǒng)(陳述彭等，1999;Goodchile，1991)。MapObjects是美國ESRI(環(huán)境系統(tǒng)研究所)開發(fā)的一組地圖軟件的組件(ActiveX控件)，利用MapObjccts可以開發(fā)出功能強大的GIS應用系統(tǒng)(劉峰和楊志高，2008;衛(wèi)俊生和楊為民，2008)。目前，該系統(tǒng)主要應用于氣象、交通、水利、林業(yè)等領(lǐng)域(李玉芝和崔振才，2009;劉峰和楊志高，2008;彭紀奎和胡平，2009;王祥濤等，2011)，尚沒有基于MapObjects的農(nóng)業(yè)害蟲疫情呈報系統(tǒng)的相關(guān)報道。筆者依據(jù)1996～2008年采集的數(shù)據(jù)建立福建省稻水象甲疫情數(shù)據(jù)庫，結(jié)合GIS技術(shù)，開發(fā)福建省稻水象甲疫情呈報系統(tǒng)，以期為相關(guān)職能部門實時掌握稻水象甲疫情及采取有效的防治對策提供技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

稻水象甲疫情呈報系統(tǒng)是利用植保、數(shù)據(jù)庫和MapObjects等技術(shù)，將疫情呈報、地圖顯示和疫情查詢集成一體化，是一個為稻水象甲檢疫工作提供決策支持的應用系統(tǒng)。該系統(tǒng)除具備疫情數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)錄入管理，稻水象甲在發(fā)生地的為害程度、發(fā)生面積、分布情況展示，疫情與發(fā)生地的氣象數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)查詢等功能外，還必須支持空間數(shù)據(jù)處理和決策制定等。

1.1 開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)以GIS控件MapObjects作為開發(fā)平臺、MS Access 2003作為屬性存儲數(shù)據(jù)庫、MS Visual Basic 6.0作為開發(fā)工具，利用MapObjects支持的空間數(shù)據(jù)引擎ADO，調(diào)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)研究

1.2.1 MapObjects組件開發(fā) MapObjects一般簡稱為MO，由一個OLE控件和一系列可編程的OLE對象組成，程序員可以在熟悉的開發(fā)環(huán)境，如Visual Basic 6.0、Delphi、Visual C++、MS Access以及 NET框架中開發(fā)具有GIS功能的應用程序。

1.2.2 Geodatabase空間數(shù)據(jù)庫 Geodatabase是一種采用標準關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)表現(xiàn)地理信息的數(shù)據(jù)模型。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)將現(xiàn)實世界抽象為由若干對象類組成的數(shù)據(jù)模型，實體表達為帶有屬性、行為和關(guān)系的對象(臧淑英等，2007)。Geodatabase是圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的容器。對于小型的GIS項目和工作組來說，大多采用個人Geodatabase，個人Geodatabase使用微軟的Access數(shù)據(jù)庫存儲屬性表。因此，本研究采用MS Access作為屬性數(shù)據(jù)庫，存儲相關(guān)屬性數(shù)據(jù)，如稻水象甲的發(fā)生面積、發(fā)生地、發(fā)生時間等。

1.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由用戶管理、疫情呈報、疫情查詢、專題地圖制作和系統(tǒng)配置5個功能模塊組成。

2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.1 空間數(shù)據(jù)庫的建立

一個成功的信息管理系統(tǒng)，建立在許多條件之上，而數(shù)據(jù)庫是其中一個非常重要的條件和關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)組成，分別以SHAPE文件格式和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的形式存儲?？臻g數(shù)據(jù)主要包括福建省地區(qū)/市、縣、鄉(xiāng)/鎮(zhèn)等行政區(qū)劃數(shù)據(jù);屬性數(shù)據(jù)主要包括稻水象甲發(fā)生年份、發(fā)生地、發(fā)生面積等疫情數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫中分層次建立了疫情、位置、氣象數(shù)據(jù)、管理員等多個信息表，通過這些表實現(xiàn)疫情信息的存儲和查詢。

2.2 系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)

2.2.1 系統(tǒng)配置 為滿足不同用戶類型和不同應用要求，系統(tǒng)設(shè)置了普通用戶和管理員2種類型。普通用戶界面只有疫情查詢和專題地圖制作功能;管理員界面不但具有普通用戶的功能，而且可進行系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)錄入和用戶管理等操作。在進行用戶管理時，系統(tǒng)不允許使用空字符或特殊字符作為用戶名和密碼，以提高系統(tǒng)的安全性。

為了提高系統(tǒng)應用的可擴展性，在初始化時共設(shè)計了4個參數(shù)供管理員選擇，即疫情、指標、區(qū)劃和日期?！耙咔椤敝感璩蕡蟮挠泻ι飳ο螅@里特指稻水象甲;“指標”指衡量有害生物發(fā)生為害情況的參數(shù)，如發(fā)生面積、為害程度等;“區(qū)劃”指采集指標數(shù)據(jù)的最小地理區(qū)劃單位，目前系統(tǒng)支持縣/區(qū)、鄉(xiāng)/鎮(zhèn)2個級別;“日期”指采集指標數(shù)據(jù)的最小時間單位，系統(tǒng)設(shè)有年、月、日3個單位?！皡^(qū)劃”和“日期”是指標的2個基本屬性，通過排列組合，共有“縣+年、鎮(zhèn)+年、縣 +月、鎮(zhèn) +月、縣 +日、鎮(zhèn) +日”6種組合。若按最低級的指標“鎮(zhèn)+日”進行數(shù)據(jù)采集，則系統(tǒng)將自動更新“縣+年、鎮(zhèn)+年、縣+月、鎮(zhèn)+月、縣+日”的各項指標。若指標屬性設(shè)置區(qū)劃是縣/區(qū)，則主界面的樹形控件只能看到市、縣2級的組織結(jié)構(gòu)，同時只能對縣一級數(shù)據(jù)進行更新。若指標屬性設(shè)置日期是年，則只能選擇年度數(shù)據(jù)進行更新;若是月，可對年、月數(shù)據(jù)進行更新;若是日，則可對年、月、日數(shù)據(jù)更新。

疫情指標的屬性(區(qū)劃和日期)一旦被初始化將不能改變，第2次登錄系統(tǒng)時只需選擇疫情即可自動產(chǎn)生指標和指標屬性(區(qū)劃、日期)。根據(jù)2008年福建省稻水象甲發(fā)生面積，系統(tǒng)初始化如圖1所示，設(shè)置完參數(shù)后點擊信息采集進入數(shù)據(jù)錄入模塊。

圖1 系統(tǒng)界面Fig.1 User system interface

2.2.2 疫情呈報系統(tǒng) 疫情呈報是本系統(tǒng)的核心模塊，包括稻水象甲發(fā)生疫情錄入和調(diào)查地氣象數(shù)據(jù)錄入。登錄數(shù)據(jù)錄入主界面后，先選擇日期，然后點擊目錄樹選擇不同的行政區(qū)劃，錄入指標數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還提供數(shù)據(jù)查詢功能，查詢方式有地區(qū)或編碼，兩者均支持模糊查詢。進行編碼查詢，錄入地區(qū)編碼后可直接點擊查詢;進行地區(qū)查詢，可選擇錄入市、縣、鄉(xiāng)3級中的任意一級，若都有錄入，則以最低一級為準。最后在結(jié)果集中雙擊地區(qū)名稱，即可查看相關(guān)指標數(shù)據(jù)。

此外，系統(tǒng)支持氣象信息數(shù)據(jù)采集，便于數(shù)據(jù)分析研究。先選擇日期，默認為當前日期，然后選擇行政區(qū)劃，錄入氣象數(shù)據(jù)，如最高溫度、最低溫度、最高濕度、最低濕度、平均溫度、平均濕度、日降雨量、日照時數(shù)等。

2.2.3 疫情分布查詢系統(tǒng) 通過選擇對象、指標、區(qū)劃和時間確定用戶結(jié)果集。由于庫中數(shù)據(jù)量巨大，數(shù)據(jù)檢索要求精確定位，選擇要完整，否則無法查詢到該數(shù)據(jù)。

2.2.4 專題地圖制作 通過查詢系統(tǒng)獲得專題地圖所需要的數(shù)據(jù)，然后點擊菜單中“圖層編輯”中的“開始編輯”，打開圖層編輯工具欄，即可進入專題地圖制作。專題地圖制作模塊由工具欄、查詢區(qū)和預覽區(qū)3個部分組成。用戶可通過工具欄激活專題地圖名稱、添加圖例、指北針、比例尺、地圖打印等功能。模塊左側(cè)上方為疫情數(shù)據(jù)查詢區(qū)，下方為專題地圖名稱編輯區(qū)，右側(cè)為編輯效果預覽圖，界面直觀，操作簡單。

3 小結(jié)

(1)基于MapObjects的稻水象甲疫情呈報系統(tǒng)，實現(xiàn)了疫情呈報、GIS空間查詢和專題地圖制作功能，界面直觀，操作簡單、靈活、方便，便于基層普及應用。MapObjects控件大大降低了系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，增強了開發(fā)的可行性，也為系統(tǒng)的推廣應用奠定了基礎(chǔ)。

(2)專題地圖制作和可擴展性是本系統(tǒng)的兩大特點，用戶不需要專業(yè)的GIS和計算機知識就可以生成一套適合自己的稻水象甲疫情呈報系統(tǒng)，為用戶提供疫情呈報與GIS查詢服務(wù)。

致謝:福建省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所的黃圣護和潘業(yè)貞協(xié)助開發(fā)軟件，謹此致謝!

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