林業(yè)有害生物普查數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

黃世國，張飛萍，梁光紅，盧 彬

(福建農(nóng)林大學，福建 福州 350002)

林業(yè)有害生物普查數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

黃世國，張飛萍，梁光紅，盧 彬

(福建農(nóng)林大學，福建 福州 350002)

針對福建省林業(yè)有害生物普查數(shù)據(jù)采集和管理困難的問題，在林業(yè)有害生物普查技術方案的基礎上，提出應用互聯(lián)網(wǎng)技術和數(shù)據(jù)庫管理技術，實現(xiàn)B/S架構的數(shù)據(jù)采集和管理。系統(tǒng)基于Eclipse開發(fā)平臺、Tomcat服務器和MySQL數(shù)據(jù)庫，采用Struts+Spring+Hibernate框架實現(xiàn)了踏查地、標準地調(diào)查錄入和管理、誘蟲燈(引誘劑)調(diào)查錄入和管理、苗圃(花圃)有害生物調(diào)查錄入和管理以及種實、果品、花卉、木材及其制品有害生物調(diào)查錄入和管理等功能。用戶通過該系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)野外普查數(shù)據(jù)的遠程采集和管理。

有害生物；管理信息系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)；B/S架構

數(shù)據(jù)管理技術及互聯(lián)網(wǎng)技術在林業(yè)上應用廣泛。丁勝[1]應用ArcGIS Engine技術和Oracle數(shù)據(jù)庫技術開發(fā)了廣東省生態(tài)公益林管理信息系統(tǒng)；劉古月等[2]應用UML建模技術研發(fā)工業(yè)原料林管理信息系統(tǒng)；李丹等[3]應用現(xiàn)代網(wǎng)絡技術、SSH框架技術、AJAX技術與WebService技術，構建基于B/S的黑龍江省造林動態(tài)信息統(tǒng)計系統(tǒng)；孟先進[4]為提高信息化管理水平，開發(fā)了一套林業(yè)工程造林成效評價系統(tǒng)，包括基礎數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)邏輯檢查、造林成效評價和評價結果輸出等功能。從已研發(fā)的系統(tǒng)來看，數(shù)據(jù)庫技術和互聯(lián)網(wǎng)技術已逐步應用在林業(yè)各領域，尤其是在森林經(jīng)理相關領域。然而，這些技術在森林保護中的應用相對較少。

2014年，福建省為貫徹落實《國家林業(yè)局關于開展全國林業(yè)有害生物普查工作的通知》(林造發(fā)[2014]36號)精神，規(guī)范全省林業(yè)有害生物普查工作，保質(zhì)保量完成普查任務，全面掌握本省林業(yè)有害生物發(fā)生種類、分布和危害的基本情況，出臺了《福建省林業(yè)有害生物普查技術方案》，為全面系統(tǒng)開展林業(yè)有害生物普查工作制定了指導思想，明確了目的意義、時間進度、普查對象和范圍，普查方法和技術規(guī)范。該方案重點圍繞國家林業(yè)局的通知制定福建省林業(yè)有害生物野外普查的實施方案，與國家林業(yè)局的通知精神一致。2016年，國家林業(yè)局森林病蟲害防治總站開發(fā)了林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)旨在掌握全國有害生物的動態(tài)信息，對指導全國林業(yè)有害生物防治具有重要意義。其數(shù)據(jù)來源不需要具體的踏查地或標準地的地理坐標、調(diào)查時間、調(diào)查人等信息。福建省的技術方案則旨在方便林業(yè)基層單位如何把調(diào)查做到位，并進行有效地監(jiān)督和管理。因此，踏查地、標準地調(diào)查記錄表等需記錄詳細的樹種、蟲害、地理坐標、調(diào)查時間、調(diào)查人等諸多信息。本系統(tǒng)主要依據(jù)福建省的技術方案進行研發(fā)，針對基礎數(shù)據(jù)存檔以Word文檔形式產(chǎn)生，缺乏基于數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，無法對調(diào)查數(shù)據(jù)輸入、資料輸出進行科學歸檔與管理。本研究引進數(shù)據(jù)庫技術和互聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程采集并以數(shù)據(jù)庫技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理，以解決Word文檔用于數(shù)據(jù)管理的不足。

1 系統(tǒng)設計

1.1系統(tǒng)框架

系統(tǒng)分為管理員和普通用戶。用戶均具有如下功能：修改密碼、數(shù)據(jù)匯總、踏查地調(diào)查結果錄入和管理、標準地調(diào)查結果錄入和管理、誘蟲燈(引誘劑)調(diào)查結果錄入和管理、苗圃(花圃)有害生物調(diào)查結果錄入和管理以及種實、果品、花卉、木材及其制品有害生物調(diào)查結果錄入和管理。但管理員可添加用戶，普通用戶無此功能。在此基礎上，對普通用戶進一步按省、設區(qū)市、縣(市、區(qū))林業(yè)系統(tǒng)的用戶分別設置，這類用戶主要具有查閱不同區(qū)域范圍內(nèi)匯總信息的功能。

踏查地調(diào)查結果錄入和管理模塊的主要功能：錄入和管理踏查地調(diào)查記錄，包含查看所有調(diào)查記錄、增加一條調(diào)查記錄、查詢3個子模塊。

查看所有調(diào)查記錄的主要功能主要是顯示踏查表所有信息；增加一條調(diào)查記錄，則是輸入踏查地的所有信息；查詢功能是指可以根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)名稱和時間來查詢踏查表的所有信息。

圖1 系統(tǒng)E-R圖

標準地調(diào)查結果錄入和管理模塊、誘蟲燈(引誘劑)調(diào)查結果錄入和管理模塊、苗圃(花圃)有害生物調(diào)查結果錄入和管理模塊以及種實、果品、花卉、木材及其制品有害生物調(diào)查結果錄入和管理模塊則是分別顯示、增加和查詢標準地調(diào)查表、誘蟲燈(引誘劑)調(diào)查表、苗圃(花圃)有害生物調(diào)查以及種實、果品、花卉、木材及其制品有害生物調(diào)查結果的相關信息。上述所有模塊均具有生成Word文檔的功能。

用戶模塊的主要功能是管理用戶，包括增加用戶、查看用戶和修改密碼3個模塊。

1.2數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)上述模塊的功能分析得出本系統(tǒng)主要存在城市代碼、踏查地調(diào)查、踏查地調(diào)查細節(jié)、標準地調(diào)查、標準地調(diào)查細節(jié)、誘蟲燈(引誘劑)調(diào)查、誘蟲燈(引誘劑)調(diào)查細節(jié)、苗圃(花圃)有害生物調(diào)查、苗圃(花圃)有害生物調(diào)查細節(jié)、種實、果品、花卉、木材及其制品有害生物調(diào)查、種實、果品、花卉、木材及其制品有害生物調(diào)查細節(jié)以及用戶等實體(圖1)。

每個實體以及對應的聯(lián)系轉(zhuǎn)換成具體關系模式，其關系模式名稱及其屬性見表1。

表1 系統(tǒng)關系模式

2 系統(tǒng)功能

2.1系統(tǒng)導航功能

通過不同用戶名登錄系統(tǒng)后，出現(xiàn)圖2所示內(nèi)容。不同類型的用戶具有不同的操作權限。管理員用戶具有添加用戶等功能，一般用戶不具有該功能。

圖2 用戶管理功能

導航菜單欄與用戶管理功能在同一人機界面，見圖3。單擊不同的菜單欄進入不同的功能管理模塊。例如，單擊踏查地調(diào)查進入踏查地調(diào)查相關的管理模塊(圖4)，單擊標準地調(diào)查進入標準地調(diào)查模塊。

圖3 導航菜單欄

圖4 導航欄踏查地調(diào)查記錄點擊效果圖

2.2踏查地調(diào)查記錄管理模塊

單擊圖4中查看所有記錄按鈕顯示圖5所示結果，即顯示出數(shù)據(jù)庫存儲的所有踏查地調(diào)查記錄，這些記錄按調(diào)查時間由近到遠排序，如一頁容納不下則可以翻頁。同時，可以通過單擊修改鏈接對數(shù)據(jù)進行修改，也可以通過單擊刪除按鈕刪除踏查地記錄。

單擊圖5的導出按鈕則在服務端生成踏查地調(diào)查記錄的Word文檔。

圖5 踏查地調(diào)查記錄管理

單擊增加一條記錄按鈕顯示圖6所示界面，按界面內(nèi)表格所列內(nèi)容輸入相關數(shù)據(jù)。其中省、市、縣可直接輸入或者選擇后按確認按鈕生成縣代碼。

圖6 踏查地調(diào)查數(shù)據(jù)輸入

進一步輸入踏查地調(diào)查詳細信息，則單擊圖6中的增加一行按鈕，可以輸入經(jīng)緯度、林分組成、有害生物等諸多信息。如某些踏查記錄需進一步設置標準地，則選中是否設置標準地復選框。填寫完單擊提交按鈕，將輸入數(shù)據(jù)提交到后臺，并保存到數(shù)據(jù)庫中。

單擊查詢按鈕顯示圖7所示人機交互界面。在該界面中，有3個查詢條件供選擇，其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)名稱必須填寫，起始時間和結束時間可選填，對起始時間和結束時間系統(tǒng)自動驗證，以保證不沖突。設置完查詢條件后點擊查詢按鈕會顯示出符合條件的調(diào)查記錄。

圖7 踏查地調(diào)查記錄查詢

2.3其它調(diào)查記錄管理模塊

標準地調(diào)查結果錄入和管理模塊、誘蟲燈(引誘劑)調(diào)查結果錄入和管理模塊、苗圃(花圃)有害生物調(diào)查結果錄入和管理模塊以及種實、果品、花卉、木材及其制品有害生物調(diào)查結果錄入和管理模塊可由圖4所示的導航菜單欄進入相應模塊，然后依據(jù)彈出的各模塊人機交互界面進行相關操作。

2.4與林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)的對接

在踏查地調(diào)查記錄管理模塊中，當踏查地調(diào)查記錄中有害生物及寄主植物確定時，利用林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)導出樹種和蟲害數(shù)據(jù)的Excel表格，在系統(tǒng)中應用SQL語言讀取Excel中的數(shù)據(jù)并在網(wǎng)頁上以下拉框形式加以選擇即可。

當填寫林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)中普查管理模塊中的信息時，需用到系統(tǒng)中管理的數(shù)據(jù)。通過本系統(tǒng)和林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫層次建立聯(lián)系。如圖8所示，在普查管理中，其蟲害發(fā)生范圍在數(shù)據(jù)庫層次將本系統(tǒng)的標準地查詢結果導入即可發(fā)生。其它如樹種等均可采取此種處理方式。如未受到本研發(fā)的系統(tǒng)支持，要填入上述信息，則只能通過人工方式一張一張翻閱紙質(zhì)調(diào)查表格并匯總才能得到蟲害發(fā)生范圍等信息，費時費力。同時，當對上報到林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)中的相關數(shù)據(jù)存在疑問時，由本系統(tǒng)可以迅速查找相關的標準地調(diào)查記錄，從而可以現(xiàn)場調(diào)查確認。

圖8 林業(yè)有害生物防治管理系統(tǒng)

3 實現(xiàn)技術

本系統(tǒng)以Eclipse為開發(fā)工具和編譯環(huán)境、Tomcat為服務器環(huán)境、MySQL為數(shù)據(jù)庫環(huán)境，采用了Struts+Spring+Hibernate框架，其中Struts 2實現(xiàn)了基于java EE Web程序的MVC設計模式的應用框架[5-6]；Spring則通過分層架構解決企業(yè)應用程序開發(fā)復雜性問題，為 J2EE 應用程序開發(fā)提供集成的框架[7-8]；Hibernate提供對象-關系持久化和查詢服務，可以使程序員依據(jù)面向?qū)ο蟮脑黹_發(fā)持久化類，實現(xiàn)對象之間的關聯(lián)、繼承、多態(tài)、組合、集合等[9-10]。同時也采用了Bootstrap和FreeMarker技術。Bootstrap是基于 HTML、CSS、JAVASCRIPT 的CSS/HTML框架，提供了優(yōu)雅的HTML和CSS規(guī)范，簡潔靈活，使得 Web 開發(fā)更加快捷[11]。FreeMarker是模板引擎組件，可以嵌入到開發(fā)產(chǎn)品中，可依據(jù)模板和更新數(shù)據(jù)生成輸出文本(HTML網(wǎng)頁、電子郵件、配置文件、源代碼等)[12]。

系統(tǒng)采用B/S架構，在應用部署時，需在服務器上安裝JDK、Tomcat、MySQL數(shù)據(jù)庫，然后分別進行JDK環(huán)境變量配置、Tomcat配置、數(shù)據(jù)庫配置等。在數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫安全保障方面，應用了防止SQL注入技術，并采取MD5算法對數(shù)據(jù)進行加密等措施。

4 小結

數(shù)據(jù)管理技術和互聯(lián)網(wǎng)技術在森林經(jīng)理學科得到廣泛應用，但在森林保護學科的應用較缺乏。本研究針對上述問題，采用Struts+Spring+Hibernate框架，以Eclipse為開發(fā)平臺，以Tomcat為服務器，以MySQL為后臺數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了福建省林業(yè)有害生物調(diào)查數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了踏查地調(diào)查錄入和管理、標準地調(diào)查錄入和管理、誘蟲燈(引誘劑)調(diào)查錄入和管理、苗圃(花圃)有害生物調(diào)查錄入和管理以及種實、果品、花卉、木材及其制品有害生物調(diào)查錄入和管理等功能。與林業(yè)有害生物普查技術方案通過紙質(zhì)Word表格記錄和管理有害生物普查數(shù)據(jù)相比，通過本系統(tǒng)可以實現(xiàn)用智能手機或電腦遠程輸入數(shù)據(jù)并上傳到服務器，然后利用數(shù)據(jù)庫技術遠程管理普查數(shù)據(jù)。同時，我們的系統(tǒng)重點關注林業(yè)有害生物野外普查數(shù)據(jù)的管理如踏查地均含有地理坐標信息，而林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)不具備此類信息，當上報數(shù)據(jù)如有問題時，無法返回現(xiàn)場重新考核。因此，本系統(tǒng)可以有效對接林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)，可以為有害生物普查數(shù)據(jù)收集和管理提供有效幫助，也擴大了數(shù)據(jù)管理技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的應用領域。

[1]丁勝.廣東省生態(tài)公益林管理信息系統(tǒng)的研制與開發(fā)[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2012，37(1)：34-36.

[2]劉古月，唐代生.UML建模方法在工業(yè)原料林管理信息系統(tǒng)開發(fā)中的應用[J].四川林勘設計，2009(2)：69-72.

[3]李丹，梁志強.黑龍江省造林動態(tài)信息統(tǒng)計系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].東北林業(yè)大學學報，2012，40(8)：150-152.

[4]孟先進.廣東省林業(yè)工程造林成效評價系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2014，39(4)：120-124.

[5]馬向林，趙林強.Struts2開發(fā)從基礎到應用[M].北京：清華大學出版社，2014.

[6]王建國.Struts2框架應用開發(fā)教程[M].北京：清華大學出版社，2012.

[7]Mert C，Kenan S.spring入門經(jīng)典[M].王凈，范園芳，田洪，譯.北京：清華大學出版社，2015.

[8]Craig W.spring實戰(zhàn)[M].耿淵，張衛(wèi)濱，譯.北京：人民郵電出版社，2013.

[9]Christian B，Gavin K.hibernate實戰(zhàn)[M].楊春花，彭永康，俞黎敏，譯.北京：人民郵電出版社，2008.

[10]Dave M，Jeff L.hibernate基礎教程[M].陳建甌，譯.北京：人民郵電出版社，2008.

[11]David C，Ian W.Bootstrap實戰(zhàn)[M].李松峰，譯.北京：人民郵電出版社，2015.

[12]Freemarker.org.Freemarker Programmer′s Guide[M/OL].[2017-04-08].http：//freemarker.org/docs/pgui.html.

DesignandImplementationofForestPestsSurveyDataManagementSystem

HUANGShiguo，ZHANGFeiping，LIANGGuanghong，LUBin

(FujianAgricultureandForestryUniversity，F(xiàn)uzhou350002，F(xiàn)ujian，China)

This paper intends to address the problem of forest pests survey data collection and management in Fujian Province.Therefore，data collection and management based on B/S framework is implemented by using internet techniques and database management techniques followed the proposal of forest pests survey in the province.The system is developed in the Struts+Spring+Hibernate framework，with Eclipse developing platform，Tomcat server，MySQL database.It realized functions of field investigation records date entry and management，standards investigation records date entry and management，trap lamp investigation records date entry and management，nursery investigation records date entry and management，kind of seed，fruit，flowers，wood and its products date entry and management and so on.Users can collect and manage data from field investigation remotely and easily.

pests；information management system；internet；B/S framework

10.13428/j.cnki.fjlk.2017.03.024

2017-02-21；

： 2017-05-21

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(201304401)

黃世國(1973—)，男，福建閩清人，福建農(nóng)林大學教授，博士，從事農(nóng)業(yè)及林業(yè)計算機應用。E-mail：fjhsg25@126.com。

張飛萍，福建農(nóng)林大學教授。E-mail：fpzhang1@163.com。

S763

： A

： 1002-7351(2017)03-0118-06