GIS技術(shù)在建設(shè)果樹資源管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

李慧芳，鄭隆舉，張正榮

(蘭州城市學(xué)院培黎工程技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

?

GIS技術(shù)在建設(shè)果樹資源管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

李慧芳，鄭隆舉，張正榮

(蘭州城市學(xué)院培黎工程技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

摘要為了有效地保存和高效地利用果樹資源，通過屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)及多媒體數(shù)據(jù)的采集，建立了果樹屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、果實(shí)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)；利用GIS技術(shù)的空間數(shù)據(jù)管理、處理和顯示功能，在可視化編程環(huán)境集成組件ArcObject中進(jìn)行二次開發(fā)，構(gòu)建了包括數(shù)據(jù)層、功能實(shí)現(xiàn)層和人機(jī)交互層的果樹資源管理信息系統(tǒng)?；贕IS的果樹資源信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)輸入和輸出、數(shù)據(jù)檢索分析及GIS空間查詢功能，為廣大用戶提供了高效的查詢檢索途徑，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞管理信息系統(tǒng)；果樹資源；ArcObject；數(shù)據(jù)庫(kù)；GIS二次開發(fā)。

果樹資源是科技工作者采集或者工作過程中積累的具有保存價(jià)值的文字、圖表、多媒體資料和其他載體形式的文件材料[1]。近年來，隨著廣大科技工作者的采集以及工作中的積累，果樹資源資料越來越多，信息量也越來越大。傳統(tǒng)的手工管理模式存在很多問題，如資源信息分散、重復(fù)勞動(dòng)多、工作效率低、查詢利用麻煩等，不能充分發(fā)揮果樹資源作用。為了充分利用果樹資源為科技工作和決策服務(wù)，建立果樹科技資源系統(tǒng)已顯得十分緊迫和必要。

完整的果樹資源信息除了名稱、類別等屬性信息之外，還包括果樹資源保存地區(qū)、適合種植地區(qū)等空間信息。GIS是一種基于空間的信息系統(tǒng)，能夠獲取、存儲(chǔ)、管理、查詢、模擬、顯示和分析地理空間信息。運(yùn)用GIS技術(shù)可以高效存儲(chǔ)和管理果樹資源的空間信息和屬性信息，方便廣大科技工作者查詢、分析和利用。筆者利用GIS技術(shù)的空間數(shù)據(jù)管理、處理和顯示功能，在可視化編程環(huán)境集成組件ArcObject中進(jìn)行二次開發(fā)，構(gòu)建了果樹資源管理信息系統(tǒng)，為決策者和科研工作者提供信息支持。

1果樹資源數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，果樹資源管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要由空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性信息數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分組成。為了清楚地表示果樹資源的空間位置信息，以進(jìn)行查詢分析，將地理空間數(shù)據(jù)數(shù)字化成行政區(qū)劃和基礎(chǔ)地形2個(gè)圖層。果樹屬性數(shù)據(jù)經(jīng)過采集整理后按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化編碼，建立果樹屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、果實(shí)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。收集的行政區(qū)劃圖、地形圖等圖件在進(jìn)行矢量化后通過ArcSDE數(shù)據(jù)庫(kù)引擎保存在SQL Server 2000中。

1.1數(shù)據(jù)采集

1.1.1屬性數(shù)據(jù)的采集及其規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。果樹的屬性數(shù)據(jù)是反映果樹的具體特征及相關(guān)屬性的數(shù)據(jù)，包括果樹的名稱、種類、生長(zhǎng)地、果實(shí)、果實(shí)屬性、產(chǎn)量、生長(zhǎng)年限等信息。采集的屬性數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)換為規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)，按相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編碼然后入庫(kù)。

1.1.2空間數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)字化。屬性數(shù)據(jù)需要和空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來才能具體地反映果樹資源的全部特征，所以需要建立空間屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。這里要搜集的空間屬性數(shù)據(jù)包括1∶5萬(wàn)行政區(qū)劃圖和1∶5萬(wàn)地形圖。采集空間地圖數(shù)據(jù)后，選擇合適的坐標(biāo)系、投影方式，矢量化后，通過ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)通過ArcSDE來實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的存取和使用。

1.1.3多媒體數(shù)據(jù)的采集。多媒體數(shù)據(jù)是為了讓系統(tǒng)內(nèi)容更生動(dòng)、更充實(shí)，使系統(tǒng)更人性化，查詢分析結(jié)果更直觀、明了。這里搜集的多媒體數(shù)據(jù)包括果樹整體照片、果實(shí)照片、當(dāng)?shù)氐湫途坝^照片等。將這些照片數(shù)字化后以文件的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

1.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)架構(gòu)確定目前較為流行的大型商業(yè)型數(shù)據(jù)庫(kù)有Oracle、DB2、SQL Server等，經(jīng)過分析各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性、價(jià)格，以及與專業(yè)GIS平臺(tái)的結(jié)合程度，該研究確定使用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)管理和存儲(chǔ)屬性數(shù)據(jù)[3]?？臻g數(shù)據(jù)通過ArcSDE數(shù)據(jù)庫(kù)引擎存儲(chǔ)在SQL Server 2000中。

2果樹科技資源信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)

2.1果樹科技資源信息系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)果樹資源管理信息系統(tǒng)分3個(gè)層次設(shè)計(jì)，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)見圖1。

圖1　果樹資源管理信息系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖1中，最底層是數(shù)據(jù)層，存儲(chǔ)所有的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，平臺(tái)系統(tǒng)通過ArcSED空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎來調(diào)用存儲(chǔ)在SQL-Server中的空間數(shù)據(jù)；中間層是功能實(shí)現(xiàn)層，也就是系統(tǒng)開發(fā)層，在VB編程環(huán)境中嵌入GIS組件ArcObject進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)果樹資源信息管理的功能模塊；最上面一層是人機(jī)交互層，提供友好的人機(jī)界面，方便用戶輸入、輸出數(shù)據(jù)，打印報(bào)表、圖形圖像，進(jìn)行查詢、分析以及一些基于圖層的編輯操作。

2.2技術(shù)路線果樹資源的空間屬性很重要，而GIS 技術(shù)具有很強(qiáng)的空間信息存儲(chǔ)和管理功能，所以運(yùn)用GIS技術(shù)來建立果樹資源信息系統(tǒng)。目前基于GIS的開發(fā)方式有以下3種：①獨(dú)立開發(fā)，指不依賴于任何GIS工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立設(shè)計(jì)，然后選用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如Visua1C++、Delphi等，在一定的操作系統(tǒng)平臺(tái)上編程實(shí)現(xiàn)[5]。②純二次開發(fā)，指完全借助于GIS工具軟件提供的開發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。③集成二次開發(fā)，是指在專業(yè)的GIS工具軟件平臺(tái)上，利用GIS的功能控件，在可視化編程環(huán)境中，進(jìn)行集成開發(fā)，直接將GIS功能嵌入其中，實(shí)現(xiàn)GIS的各種功能。

獨(dú)立開發(fā)難度太大，單純二次開發(fā)受 GIS 工具提供的編程語(yǔ)言的限制差強(qiáng)人意，集成二次開發(fā)既可以利用通用編程軟件高效、強(qiáng)大的編程能力，又充分利用了GIS工具軟件完備的空間數(shù)據(jù)可視化分析處理功能，大大提高了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且可靠性強(qiáng)，易于移植，便于維護(hù)。所以該研究采用ESRI公司提供的ArcObject 組件，在VB編程環(huán)境中進(jìn)行集成二次開發(fā)[2]。

2.3果樹資源信息系統(tǒng)的功能該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單，直觀地將查詢分析的結(jié)果以數(shù)據(jù)、圖片或多媒體等多種表現(xiàn)形式展示給用戶[3]，用戶能快捷方便地獲取所需信息。系統(tǒng)具備以下功能。

2.3.1數(shù)據(jù)輸入、輸出功能。系統(tǒng)具有高效的數(shù)據(jù)采集、記錄輸入功能，包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的輸入、管理功能。同時(shí)系統(tǒng)可以以各種方式輸出數(shù)據(jù)，包括基本數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、表格和圖形輸出。

2.3.2數(shù)據(jù)檢索分析功能。系統(tǒng)可以按用戶要求以不同的檢索條件進(jìn)行查詢，生成用戶需要的統(tǒng)計(jì)報(bào)表和表格圖形等。

2.3.3GIS功能。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)以及查詢分析結(jié)果數(shù)據(jù)均與空間位置有很大的關(guān)聯(lián)，因此系統(tǒng)必須支持基本的空間數(shù)據(jù)操作也就是GIS 操作。如：地圖的放大、縮小、平移等功能；對(duì)地圖的單選和多選功能；通過鼠標(biāo)單擊查詢某一點(diǎn)或某一個(gè)區(qū)域信息的功能；將地圖中圖層以圖片或者PDF格式導(dǎo)出的功能等。

3結(jié)語(yǔ)

果樹資源為科學(xué)研究和政府決策提供了重要的數(shù)據(jù)來源，運(yùn)用GIS技術(shù)建立果樹資源管理信息系統(tǒng)，既可以有效地存儲(chǔ)和管理果樹資源信息，又為廣大用戶提供了高效地查詢檢索的方式和途徑，為將來的數(shù)據(jù)利用奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 牛榮.南疆特色果樹種質(zhì)資源信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2015(1)：199-202.

[2] 陳南祥，董貴明，邱林，等.基于ArcObjects 的GIS 系統(tǒng)的二次開發(fā)[J].地域研究與開發(fā)，2006(6)：25-28.

[3] FREEZE W S.Visual Basic 開發(fā)指南COM 和COM +篇[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000：1-3.

[4] ArcObjects Object Model Diagrams [M].California：ESRI，2002：2-13.

[5] 趙萬(wàn)鋒，劉南，劉仁義，等.基于ArcObjects 的系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)剖析[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2004(3)：130-132.

[6] 廖一蘭，王亞華，孫在宏.基于GIS系統(tǒng)的土地利用數(shù)據(jù)建庫(kù)模式研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2006(2)：146-149.

收稿日期2015-12-21

作者簡(jiǎn)介李慧芳(1979- )，女，甘肅白銀人，講師，碩士，從事數(shù)字農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)信息化研究。

基金項(xiàng)目蘭州城市學(xué)院校長(zhǎng)科研創(chuàng)新基金(LZCU-XZ2014-15)。

中圖分類號(hào)S 127

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)02-320-02