貴州省石漠化監(jiān)測與管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王 鈺，楊少杰

(1.貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心，貴州貴陽 550002;2.貴州經(jīng)緯水保工程咨詢有限公司，貴州貴陽 550002)

作為西南地區(qū)石漠化最為嚴(yán)重的省份，貴州省石漠化治理形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。為加快推進(jìn)西南地區(qū)石漠化綜合治理工作，“十一五”期間國家在貴州省安排專項(xiàng)資金開展了石漠化綜合治理試點(diǎn)工程，涉及全省55個(gè)試點(diǎn)縣(市、區(qū)、特區(qū))，共治理小流域364條、石漠化面積2 204.5 km2，并計(jì)劃在“十二五”期間全面開展貴州省石漠化綜合治理工程，包括全省78個(gè)縣(市、區(qū)、特區(qū))，計(jì)劃治理小流域373條、石漠化面積4 066.50 km2。石漠化監(jiān)測作為貴州省石漠化綜合治理工程的重要內(nèi)容和有機(jī)組成部分，是科學(xué)分析和評價(jià)工程實(shí)施效果、考核各地治理目標(biāo)任務(wù)完成情況的重要手段。為了加強(qiáng)石漠化監(jiān)測相關(guān)部門之間的聯(lián)系與合作，減少人力、物力、財(cái)力的重復(fù)投入，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時(shí)上報(bào)，便于領(lǐng)導(dǎo)部門及時(shí)掌握監(jiān)測結(jié)果、了解項(xiàng)目實(shí)施情況和進(jìn)行宏觀指導(dǎo)，建立貴州省石漠化監(jiān)測與管理信息系統(tǒng)就顯得十分必要。

1 信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。貴州省石漠化監(jiān)測與管理信息系統(tǒng)(以下簡稱信息系統(tǒng))分為數(shù)據(jù)庫、中間層、應(yīng)用層三層體系結(jié)構(gòu)，見圖1。其中，數(shù)據(jù)庫選用的是微軟海量數(shù)據(jù)庫 MS SQL Server 2005。MS SQL Server 2005是目前最流行的數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺(tái)之一，它具有容量大、速度快、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)，同時(shí)易于與微軟ASP.Net無縫集成。中間層為服務(wù)器組件，是系統(tǒng)重要的組成部分，可以減輕客戶端的升級(jí)維護(hù)工作量，減少數(shù)據(jù)庫成本，并具有數(shù)據(jù)壓縮功能，可以極大地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。中間層還集成有大量的業(yè)務(wù)應(yīng)用邏輯，可以使配置較低的計(jì)算機(jī)也能使用本系統(tǒng)客戶端軟件，從而節(jié)省硬件投資。應(yīng)用層為系統(tǒng)客戶端軟件，是系統(tǒng)人機(jī)交互接口，具有數(shù)據(jù)錄入、管理、查詢、統(tǒng)計(jì)、維護(hù)等功能。

圖1 信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

(2)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和中間服務(wù)器共用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，實(shí)際應(yīng)用中若數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)載過重，則單獨(dú)架設(shè)一臺(tái)中間服務(wù)器，將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獨(dú)立出來，只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫運(yùn)算。同時(shí)，信息系統(tǒng)將用戶分為幾類：省級(jí)用戶，行使系統(tǒng)的管理職能，具有系統(tǒng)的全部權(quán)限;地區(qū)級(jí)用戶，具有數(shù)據(jù)審核、查詢、分析功能;縣級(jí)或監(jiān)測點(diǎn)用戶，具有數(shù)據(jù)錄入、查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能。

(3)主要模塊結(jié)構(gòu)。信息系統(tǒng)包括7大模塊，其中數(shù)據(jù)管理維護(hù)模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)審核等;數(shù)據(jù)查詢模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)簡單查詢、多條件混合查詢、自定義查詢、匯總式查詢等;數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、生成統(tǒng)計(jì)圖表等;GIS模塊，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)管理;報(bào)表模塊，用于制作各種應(yīng)用報(bào)表;網(wǎng)絡(luò)模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)安全性校核等;系統(tǒng)維護(hù)模塊，實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限分配、用戶權(quán)限控制等。

1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

(1)元數(shù)據(jù)庫。信息系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了具有水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土、發(fā)改等部門監(jiān)測特征類別的基本索引庫，能實(shí)現(xiàn)查詢式輸入，提高信息錄入速度與準(zhǔn)確性;還有監(jiān)測管理數(shù)據(jù)庫，能實(shí)現(xiàn)治理計(jì)劃、治理措施、治理進(jìn)度等石漠化管理數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化管理。

(2)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。信息系統(tǒng)能記錄林草植被恢復(fù)狀況、石漠化狀況、耕地質(zhì)量、水土流失狀況、蓄水保土效益、環(huán)境災(zāi)害及社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況等7項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容，共48個(gè)監(jiān)測指標(biāo)、42個(gè)評價(jià)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)測時(shí)段的數(shù)據(jù)入庫、更新、維護(hù)管理和分類存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)采集方式涵蓋遙感監(jiān)測、地面監(jiān)測、人工調(diào)查和試驗(yàn)分析等。除石漠化監(jiān)測及評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫外，信息系統(tǒng)中還建立有石漠化監(jiān)測管理數(shù)據(jù)庫，用以存儲(chǔ)石漠化治理計(jì)劃、治理措施、治理進(jìn)度等工程管理數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測管理數(shù)據(jù)的維護(hù)、查詢、分析及統(tǒng)計(jì)。

(3)空間數(shù)據(jù)庫。信息系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有二維小比例尺小流域空間數(shù)據(jù)庫，能利用現(xiàn)有的電子地圖，將治理小流域在電子地圖上標(biāo)注出來，方便監(jiān)測信息的調(diào)用和展示。

1.3 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計(jì)

(1)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)入庫。信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)有專用數(shù)據(jù)錄入界面，能實(shí)現(xiàn)48個(gè)監(jiān)測指標(biāo)、42個(gè)評價(jià)數(shù)據(jù)及監(jiān)測管理數(shù)據(jù)的入庫錄入，還具有數(shù)據(jù)審核功能。

(2)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢。信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)有多功能數(shù)據(jù)查詢接口，能滿足簡單查詢、多條件混合查詢、自定義查詢、匯總式查詢的需要。查詢內(nèi)容包括監(jiān)測、評價(jià)及管理數(shù)據(jù)，結(jié)果能以Excel表格顯示。

(3)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)。信息系統(tǒng)能通過簡單的操作實(shí)現(xiàn)石漠化治理數(shù)據(jù)的快速統(tǒng)計(jì)，形成柱形、餅形分析圖，并把多種數(shù)據(jù)匯總到一張表上，滿足多種數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)的需要。

(4)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)表系統(tǒng)。信息系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了專用的報(bào)表系統(tǒng)，以滿足多元化的數(shù)據(jù)輸出需要?？紤]到報(bào)表形式多樣，并且不同時(shí)期、不同部門對報(bào)表形式的需求不同，系統(tǒng)開發(fā)了具有自定義功能的報(bào)表系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對不同類別業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從輸出到顯示、打印等終端的功能管理。

1.4 網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)計(jì)

信息系統(tǒng)中包含數(shù)據(jù)沖突檢測、數(shù)據(jù)共享設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)應(yīng)用邏輯集中在服務(wù)器組件，能減少硬件開銷，最大限度地利用現(xiàn)有資源，節(jié)省硬件成本。同時(shí)，將分散的計(jì)算機(jī)資源集合在一起，發(fā)揮人多力量大的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多人維護(hù)，按權(quán)限共享。

1.5 數(shù)據(jù)安全及GIS設(shè)計(jì)

信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)安全設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)備份機(jī)制、用戶名與口令匹配用戶數(shù)據(jù)訪問權(quán)限、用戶資源分配機(jī)制、用戶系統(tǒng)操作控制等。同時(shí)，信息系統(tǒng)中還有簡易的GIS設(shè)計(jì)，開發(fā)了電子地圖系統(tǒng)，集成了貴州1∶20萬地圖及衛(wèi)星影像，并將“十一五”期間治理的小流域標(biāo)注在電子地圖上，通過電子地圖上的小流域標(biāo)注可鏈接石漠化監(jiān)測和管理數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)瀏覽、查詢等。

2 信息系統(tǒng)建設(shè)成效

信息系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，改變了石漠化治理與監(jiān)測過程中信息管理流程繁雜、效率低下、各自為政、查詢結(jié)果單一的局面，為石漠化治理管理部門提供了一套全方位的科學(xué)管理方案，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)部門石漠化治理信息的有機(jī)整合與共享，減少了人力、物力、財(cái)力的重復(fù)投入，對于實(shí)現(xiàn)石漠化治理與監(jiān)測有序進(jìn)行、科學(xué)決策，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

(1)數(shù)據(jù)規(guī)范、統(tǒng)一、集中管理。信息系統(tǒng)中建立了石漠化基本信息特征數(shù)據(jù)庫，規(guī)范了數(shù)據(jù)填報(bào)格式，實(shí)現(xiàn)了對監(jiān)測數(shù)據(jù)的規(guī)范獲取、上報(bào)審核與系統(tǒng)化入庫，支持多種數(shù)據(jù)輸入輸出格式，方便管理部門對治理監(jiān)測信息的適時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)和調(diào)用。貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心(以下簡稱“咨詢中心”)也建立有專用的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用以存儲(chǔ)石漠化監(jiān)測與管理數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中管理、分類存儲(chǔ)。

(2)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化管理。信息系統(tǒng)依托咨詢中心局域網(wǎng)及Internet，建立了石漠化監(jiān)測數(shù)據(jù)縣級(jí)遠(yuǎn)程上報(bào)、地區(qū)級(jí)遠(yuǎn)程審核、省級(jí)數(shù)據(jù)管理的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)信息管理平臺(tái)，將9個(gè)地(州、市)、55個(gè)縣有條件的監(jiān)測點(diǎn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備組成石漠化監(jiān)測數(shù)據(jù)管理維護(hù)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)多人維護(hù)、分權(quán)限共享，提高了數(shù)據(jù)的利用率。信息系統(tǒng)客戶端分布在各地(州、市)、縣或小流域監(jiān)測點(diǎn)，將各類監(jiān)測數(shù)據(jù)以小流域?yàn)榛締卧{入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫管理，實(shí)現(xiàn)按業(yè)務(wù)流程上報(bào)、審核和調(diào)用監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)分級(jí)權(quán)限管理。根據(jù)咨詢中心、地(州、市)級(jí)監(jiān)測點(diǎn)、縣級(jí)基層監(jiān)測點(diǎn)的不同用戶類別，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的不同用戶權(quán)限定制，滿足各種權(quán)限下的數(shù)據(jù)錄入、調(diào)閱、分析統(tǒng)計(jì)需要，即縣級(jí)或小流域監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)錄入、地(州、市)級(jí)數(shù)據(jù)審核、咨詢中心數(shù)據(jù)管理。

(4)直觀快捷的數(shù)據(jù)調(diào)閱。信息系統(tǒng)開發(fā)了簡易GIS功能，集成了初級(jí)石漠化監(jiān)測小流域空間數(shù)據(jù)庫，可以地圖漫游的形式直觀、簡易、快捷地調(diào)閱石漠化監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時(shí)，信息系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)石漠化治理數(shù)據(jù)的快速統(tǒng)計(jì)，并形成分析圖，用于指導(dǎo)后期治理工作。

3 信息系統(tǒng)存在的問題

信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)為石漠化綜合治理工程建設(shè)搭建了一個(gè)良好的工作平臺(tái)，但是要充分發(fā)揮它的作用需要在長期的石漠化監(jiān)測工作中不斷積累數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。信息系統(tǒng)自運(yùn)行以來，根據(jù)工程要求不斷完善系統(tǒng)模塊，優(yōu)化數(shù)據(jù)錄入、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，但是由于從事監(jiān)測的專業(yè)人員大多對信息技術(shù)了解不多，對系統(tǒng)的應(yīng)用僅局限在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理方面，對數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等方面的功能應(yīng)用較少，影響了信息系統(tǒng)的應(yīng)用效果，因此在實(shí)際工作中技術(shù)人員需要不斷學(xué)習(xí)，提高系統(tǒng)應(yīng)用能力。此外，要妥善解決信息系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)費(fèi)短缺、設(shè)計(jì)不完善等問題，做好系統(tǒng)的維護(hù)升級(jí)。在今后的應(yīng)用中，還要建立監(jiān)測設(shè)施設(shè)備、監(jiān)測人員管理數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測設(shè)施設(shè)備、人力資源數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化管理。

4 結(jié)語

加強(qiáng)監(jiān)測既是石漠化治理工作的需要，又是國家和地方政府有關(guān)部門了解國土資源狀況、制定研究對策、進(jìn)行宏觀指導(dǎo)的依據(jù)。借助信息系統(tǒng)技術(shù)和遙感、GPS數(shù)據(jù)采集等手段，建設(shè)石漠化監(jiān)測與管理信息系統(tǒng)，并依托網(wǎng)絡(luò)載體，及時(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)、全面地掌握貴州省石漠化狀況以及各項(xiàng)治理措施完成進(jìn)度及質(zhì)量，有利于科學(xué)評價(jià)石漠化綜合治理效益、工程目標(biāo)任務(wù)完成情況及項(xiàng)目區(qū)小流域生態(tài)變化趨勢，為貴州省“十二五”期間全面實(shí)施的石漠化綜合治理工程建設(shè)提供決策依據(jù)和技術(shù)支撐。同時(shí)，借助信息系統(tǒng)對治理項(xiàng)目的監(jiān)測和效益進(jìn)行評估，可以及時(shí)總結(jié)治理工程的成功經(jīng)驗(yàn)，探索石漠化綜合治理模式，為我國其他地區(qū)石漠化治理提供技術(shù)參考和信息共享［1］。

［1］陳珂，呂濤，杜笛.貴州省石漠化監(jiān)測信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［J］.中國水土保持，2010(2)：20-22.