基于移動GIS的林業(yè)有害生物普查信息管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用

劉軍，張偉巖，劉俠，張煒堯，遲成剛

(1．本溪縣森林病蟲害防治檢疫站，遼寧 本溪 117100;2．本溪市林業(yè)有害生物防治檢疫局，遼寧 本溪 117000;3．本溪縣林業(yè)局，遼寧 本溪 117100;4．國有本溪滿族自治縣堿廠林場，遼寧 本溪 117100)

林業(yè)有害生物普查是一項技術(shù)要求高、工作任務(wù)重且需要長期持續(xù)開展的工作。傳統(tǒng)的林業(yè)有害生物普查工作量大、費時費力、信息破碎化現(xiàn)象嚴重，很難對變化因素調(diào)查跟蹤［1］。隨著GPS技術(shù)和便攜式電腦軟硬件技術(shù)的發(fā)展［2］，基于GIS研發(fā)的林業(yè)有害生物監(jiān)測調(diào)查信息管理系統(tǒng)將對林業(yè)有害生物監(jiān)測調(diào)查的工作方式帶來革命性的轉(zhuǎn)變［3］。作者在本溪市林業(yè)GIS平臺小班圖和前期林業(yè)有害生物監(jiān)測調(diào)查信息的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了基于移動GIS的林業(yè)有害生物普查信息管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及技術(shù)流程

林業(yè)有害生物普查信息管理系統(tǒng)分為PC端的基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)、外業(yè)調(diào)查系統(tǒng)兩個部分。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)依據(jù)《全國林業(yè)信息化建設(shè)綱要》確定的“四橫兩縱”總體框架，結(jié)合林業(yè)有害生物普查工作的需求，構(gòu)建在線林業(yè)有害生物普查信息管理系統(tǒng)(圖1)。

1.2 技術(shù)流程林業(yè)有害生物普查技術(shù)流程如圖2所示，主要包括以下幾個方面:1)制訂普查對象調(diào)查方案，設(shè)計踏查線路圖，確定普查對象、調(diào)查時間、責(zé)任人等。2)按責(zé)任地段、規(guī)定路線進行踏查，調(diào)查是否有病蟲。3)根據(jù)踏查情況填寫《林業(yè)有害生物踏查記錄表》。4)經(jīng)踏查有病蟲的林地，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地詳查，調(diào)查發(fā)生、危害情況填寫《標(biāo)準(zhǔn)地抽樣記錄表》，根據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的《LY/T1681-2006林業(yè)有害生物發(fā)生及成災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)》中“林業(yè)有害生物發(fā)生(危害)程度標(biāo)準(zhǔn)”和“林業(yè)有害生物成災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)”及《主要林業(yè)有害生物成災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)確定病蟲情等級和發(fā)生面積，填寫《林業(yè)有害生物標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查記錄表》。

圖1 林業(yè)有害生物普查信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 林業(yè)有害生物普查技術(shù)流程

2 PC端基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)

2.1 基礎(chǔ)信息維護PC端基礎(chǔ)信息維護主要包括林業(yè)有害生物信息、植物信息、病蟲害與主要寄主植物關(guān)聯(lián)等3個部分。

圖3 林業(yè)有害生物信息庫界面

林業(yè)有害生物信息庫收錄了各類林業(yè)有害生物信息數(shù)據(jù)，包括檢疫性有害生物名錄、國家危險林業(yè)有害生物名錄、506種其他林業(yè)有害生物名錄以及遼寧省重點林業(yè)有害生物名錄等。系統(tǒng)中所有有害生物信息記錄以樹狀圖的形式分類列出(圖3)。通過選擇對象分類輸入關(guān)鍵詞檢索即可查詢對應(yīng)的有害生物信息記錄，并設(shè)置本地化信息。

植物信息庫按照植物學(xué)分類系統(tǒng)規(guī)范，列出植物信息。點擊植物基礎(chǔ)信息維護模塊，系統(tǒng)將所有的植物信息記錄以樹狀圖的形式分類列出(圖4)。

病蟲害與主要寄主植物關(guān)聯(lián)可以通過2種方式進行掛接，一是選中寄主植物掛接有害生物，二是選中有害生物掛接該有害生物的寄主植物信息，并可設(shè)置關(guān)聯(lián)植物信息及病蟲害詳細信息，而且可以對植物、有害生物上傳附件及圖片說明(圖5)。

圖4 植物信息庫界面

圖5 病蟲害與主要寄主植物關(guān)聯(lián)界面

2.2 踏查路線規(guī)劃通過踏查線路繪制模塊，根據(jù)轄區(qū)森林分布現(xiàn)狀以及縣、鄉(xiāng)、村道路以及河流繪制踏查線路。踏查路線繪制完成后，錄入踏查路線基本信息。包括市、縣、鄉(xiāng)信息，踏查線路名稱，使用年份，調(diào)查面積，主要樹種面積信息(圖6)。

2.3 任務(wù)下達通過踏查任務(wù)管理模塊，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位下達普查任務(wù)。將任務(wù)包下載到PDA端開始外業(yè)調(diào)查工作(圖7)。

圖6 踏查路線規(guī)劃界面

圖7 踏查任務(wù)下達界面

3 PDA外業(yè)調(diào)查系統(tǒng)

普查系統(tǒng)的外業(yè)調(diào)查，包括踏查及標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查。按照相關(guān)技術(shù)要求對設(shè)立的踏查點、標(biāo)準(zhǔn)地進行調(diào)查信息的采集。操作流程見圖8。

圖8 外業(yè)調(diào)查操作流程

將從普查系統(tǒng)下載的普查任務(wù)拷貝到PDA端，可根據(jù)存儲空間自定義踏查任務(wù)存放路徑。打開GPS，開始接收衛(wèi)星信號，等待GPS衛(wèi)星信號穩(wěn)定、精度達到調(diào)查要求時，打開普查系統(tǒng)外業(yè)采集系統(tǒng)，將踏查任務(wù)導(dǎo)入本系統(tǒng)，為外業(yè)踏查任務(wù)調(diào)查做準(zhǔn)備(圖9)。

通過選擇專業(yè)調(diào)查-踏查調(diào)查模塊，選擇要調(diào)查鄉(xiāng)鎮(zhèn)的任務(wù)包，開始這個任務(wù)對應(yīng)區(qū)域的踏查調(diào)查。例如:東營房鄉(xiāng)踏查任務(wù)20140902(圖10)。

選擇任務(wù)后，可以看到當(dāng)前任務(wù)的基本信息和踏查路線詳情。1個踏查任務(wù)可能包含多條踏查路線，選擇踏查路線列表中的某條路線，點擊【樹種查看】可以查看關(guān)聯(lián)到當(dāng)前踏查路線上的樹種，點擊【路線查看】可以查看當(dāng)前踏查路線在地圖上的位置和路線圖。在踏查路線圖上，以藍色高亮顯示當(dāng)前的踏查路線(圖11)。

圖9 踏查任務(wù)導(dǎo)入

圖10 踏查任務(wù)選擇

圖11 踏查任務(wù)基本信息

根據(jù)踏查調(diào)查實際情況，進入踏查點信息采集，系統(tǒng)可對踏查點進行新增、修改和刪除操作。新增踏查點:按照踏查點調(diào)查因子，填寫踏查點詳細信息，分別填寫踏查點名稱，經(jīng)度、緯度、海拔(點擊因子右邊的值，自動從GPS獲取信息填寫)、林分組成、寄生樹種(字典項)、有害生物種類(可根據(jù)不同樹種進行可變的配置)、危害部位、是否設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地(如果設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地則要進行標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查)，填寫完點擊確定，在地圖上自動根據(jù)當(dāng)前經(jīng)緯度生成1個踏查點圖形。

進入標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查界面，并填寫標(biāo)準(zhǔn)地基本信息，經(jīng)度、緯度、海拔自動從GPS獲取。標(biāo)準(zhǔn)地信息調(diào)查是調(diào)查當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)地的危害生物及危害程度、危害部位、危害生物來源信息以及危害生物的數(shù)值。填寫危害統(tǒng)計單位后，可以填寫危害數(shù)值因子。危害數(shù)值是對當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)地樹木的危害情況的抽樣調(diào)查，至少填寫30條信息。這30條信息的算術(shù)平均數(shù)填寫標(biāo)準(zhǔn)地的整體危害數(shù)值。填寫標(biāo)準(zhǔn)地抽樣調(diào)查的危害數(shù)值，完成當(dāng)前路線的1個踏查點的標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查(圖12)。完成本地區(qū)全部調(diào)查任務(wù)通過導(dǎo)出界面，將調(diào)查數(shù)據(jù)導(dǎo)出，上傳PC端進行統(tǒng)計匯總。

圖12 踏查數(shù)據(jù)錄入

4 系統(tǒng)運行環(huán)境

4.1 后臺系統(tǒng)運行環(huán)境服務(wù)器硬件環(huán)境:Dell R720 4顆Xeon E5-2609，32G內(nèi)存，2T存儲;操作系統(tǒng):Windows Server 2008;數(shù)據(jù)庫軟件:MySQL;GIS平臺軟件:MAPZONE SERVER;WEB服務(wù)器軟件:Tomcat 6．5。

4.2 移動端系統(tǒng)運行環(huán)境移動端硬件環(huán)境:致勝PDA GeoHT530+，內(nèi)存512M，存儲8G;操作系統(tǒng):Windows Mobile 6．1;數(shù)據(jù)庫軟件:MAPZONE ZDB數(shù)據(jù)庫;GIS平臺軟件:MAPZONE Mobile。

5 結(jié)論

林業(yè)有害生物普查信息管理系統(tǒng)通過內(nèi)業(yè)信息維護和任務(wù)規(guī)劃，外業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)查，及時更新數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了林業(yè)有害生物普查內(nèi)、外業(yè)一體化。移動端通過錄入實時控制和檢查，降低出錯率，確保外業(yè)調(diào)查質(zhì)量，提高外業(yè)調(diào)查效率，實現(xiàn)林業(yè)有害生物普查工作電子化，業(yè)務(wù)工作無紙化?；趯崟r數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)一鍵式普查統(tǒng)計報表、專題圖制作，為林業(yè)有害生物普查成果生成提供便捷的手段。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)信息系統(tǒng)將極大地提升普查信息的應(yīng)用價值，及時準(zhǔn)確地掌握林業(yè)有害生物的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，科學(xué)地為林業(yè)經(jīng)營者提供控制林業(yè)有害生物的技術(shù)服務(wù)［4］。

目前本系統(tǒng)在本溪縣和桓仁縣全面開展應(yīng)用，為林業(yè)有害生物普查工作開展提供了科學(xué)和有效的技術(shù)手段，滿足了林業(yè)有害生物普查工作的要求。

［1］ 陳靜娟．PDA技術(shù)在荒漠化監(jiān)測中的應(yīng)用［J］．內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計，2010，33(4):52-53．

［2］ 武守忠，高靈旺，施大釗，等．基于PDA的草原鼠害數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)［J］．草地學(xué)報，2007，15(6):550-555．

［3］ 劉敏，羅賢坤．基于GIS＆GPS的林業(yè)有害生物監(jiān)測調(diào)查信息采錄系統(tǒng)［J］．湖南林業(yè)科技，2011，38(1):53-56．

［4］ 歐陽建權(quán)．基于PDA農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)［D］．湘潭:湘潭大學(xué)，2001:1-85．