基于縣級(jí)可定制化林業(yè)資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張振中 徐志揚(yáng) 李浩然

（1國(guó)家林業(yè)和草原局華東調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院 浙江杭州 310019；2國(guó)家林業(yè)和草原局管理干部學(xué)院 北京 100094）

林業(yè)資源數(shù)據(jù)管理是林業(yè)部門的核心工作之一。目前，縣級(jí)林業(yè)部門一方面需要掌握和上報(bào)本縣森林資源變化和保護(hù)管理情況，監(jiān)測(cè)國(guó)家級(jí)公益林保護(hù)管理成效，完成每年森林資源管理“一張圖”更新工作；另一方面需要辦理林地征占用審核審批、林木采伐管理、森林督查、森林經(jīng)營(yíng)等相關(guān)工作?？h級(jí)林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)能夠有效地為縣級(jí)林業(yè)部門的相關(guān)業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐，但同時(shí)也遇到了以下一些難點(diǎn)：系統(tǒng)單機(jī)工作，數(shù)據(jù)共享難；規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)變化后，軟件系統(tǒng)更新難；業(yè)務(wù)邏輯變化，系統(tǒng)修改難；現(xiàn)有系統(tǒng)與上級(jí)系統(tǒng)融合難。

從軟件設(shè)計(jì)層面著手，通過(guò)使用Oracle大型數(shù)據(jù)庫(kù)、WebGIS 和SOA 架構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可定制化開(kāi)發(fā)，著力解決縣級(jí)林業(yè)資源數(shù)據(jù)管理中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)縣級(jí)林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)應(yīng)用中的用戶可定制化。

1 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

1.1 WebGIS 技術(shù)

WebGIS（網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)）是指工作在Web 網(wǎng)上的GIS，是傳統(tǒng)GIS 在網(wǎng)絡(luò)上的延伸和發(fā)展，具有傳統(tǒng)GIS 的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的檢索、查詢、制圖輸出、編輯等GIS 基本功能，同時(shí)也是Internet 上地理信息發(fā)布、共享和交流協(xié)作的基礎(chǔ)[1-2]。它是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向Web 服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，Web 服務(wù)器進(jìn)一步向GIS 服務(wù)器發(fā)出GIS 請(qǐng)求，GIS 服務(wù)器會(huì)向Web 服務(wù)器返回HTML 格式結(jié)果，Web服務(wù)器接收到返回結(jié)果后，再把結(jié)果傳輸給Web 瀏覽器。WebGIS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案如圖1 所示。與基于Desktop 的GIS 相比，WebGIS 具有以下優(yōu)點(diǎn)：訪問(wèn)不受地域限制，跨平臺(tái)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作簡(jiǎn)單易用，負(fù)載均衡。

圖1 WebGIS 技術(shù)解決方案

1.2 SOA 架構(gòu)

SOA（Service-Oriented Architecture）是面向服務(wù)的架構(gòu)。SOA 架構(gòu)的解決方案主要解決了“信息孤島”問(wèn)題。它多應(yīng)用于企業(yè)應(yīng)用集成（EAI）領(lǐng)域[3-5]。應(yīng)用程序的不同服務(wù)通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)，使得構(gòu)建在系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方法進(jìn)行調(diào)用[6-7]。

1.3 可定制化功能設(shè)計(jì)

定制化服務(wù)是指按用戶自身要求，為其提供適合其需求的，同時(shí)也是用戶滿意的服務(wù)[8-9]。從定義可以得知，定制化功能可提高用戶對(duì)系統(tǒng)的適用性和體驗(yàn)度。為了使用戶能夠根據(jù)其自身需求設(shè)定系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，本系統(tǒng)引入設(shè)計(jì)模式中的策略模式。策略模式作為一種軟件設(shè)計(jì)模式，指對(duì)象有某個(gè)行為，但是在不同的場(chǎng)景中，該行為有不同的實(shí)現(xiàn)算法。根據(jù)策略不同分為數(shù)據(jù)模型策略、算法處理策略、業(yè)務(wù)定義策略和統(tǒng)計(jì)報(bào)告策略。應(yīng)用策略模式實(shí)現(xiàn)定制化功能設(shè)計(jì)邏輯框圖如圖2 所示。

圖2 定制化功能設(shè)計(jì)邏輯框圖

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括五個(gè)層次，三個(gè)保障體系。五個(gè)層次自下而上分別是數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。三個(gè)保障體系是運(yùn)行支撐體系、安全保障體系、政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)必須基于三個(gè)保障體系框架完成，詳細(xì)系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3 所示。

圖3 縣級(jí)林業(yè)資源管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

應(yīng)用層包括三個(gè)客戶應(yīng)用程序，即WEB 應(yīng)用、手機(jī)APP 和桌面端應(yīng)用（Desktop）。Web應(yīng)用是采用了瀏覽器/服務(wù)器（B/S）的模式，可以兼容IE、Chrome、Firefox 和360 等主流瀏覽器，用戶可以在瀏覽器上對(duì)發(fā)布的各專題圖數(shù)據(jù)的圖層進(jìn)行放縮、查詢和圖形編輯等操作；手機(jī)端APP 主要用于外業(yè)信息核查、林業(yè)資源數(shù)據(jù)查詢和圖斑繪制等；桌面端應(yīng)用可以加載本地的矢量數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)層采用了面向消息的企業(yè)集成EAI組件，具有穩(wěn)定性和兼容性。消息系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和傳輸功能。消息集成包括了消息構(gòu)建、通道、端點(diǎn)、路由、轉(zhuǎn)換、管理、消息模型和事物等組件。

業(yè)務(wù)層包括了林業(yè)資源管理所需的業(yè)務(wù)邏輯、用戶體系、權(quán)限管理和策略配置管理。其中策略配置管理主要是為迅速響應(yīng)用戶需要設(shè)定的用戶自定義業(yè)務(wù)而設(shè)置的。業(yè)務(wù)模塊目前包括森林督查、森林經(jīng)營(yíng)管理和森林資源“一張圖”管理等。

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層主要包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)組件，它負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫(kù)交互。本系統(tǒng)應(yīng)用到的是JDBC 和ARCSDE。

數(shù)據(jù)層主要是存儲(chǔ)系統(tǒng)所涉及的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和其他配置數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 縣級(jí)林業(yè)資源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

以安徽省黃山區(qū)林業(yè)資源空間數(shù)據(jù)管理為例，介紹本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用情況。黃山區(qū)系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯框架如圖4 所示。實(shí)現(xiàn)流程：（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。整理黃山區(qū)歷史數(shù)據(jù)，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過(guò)ARCSDE 寫(xiě)入到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）發(fā)布空間數(shù)據(jù)。將Oracle 的空間數(shù)據(jù)，進(jìn)行符號(hào)化處理后，發(fā)布到Arcgis Server地圖服務(wù)器。（3）模塊設(shè)置和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)配置。根據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)置不同的模塊，同時(shí)配置模塊中字段顯示屬性和讀寫(xiě)屬性。（4）權(quán)限配置。根據(jù)用戶級(jí)別配置相應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)限。系統(tǒng)使用操作流程如圖5 所示。

圖4 黃山區(qū)林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯框架圖

圖5 系統(tǒng)使用操作流程圖

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用情況

系統(tǒng)主要包括搜索、邏輯檢查、變化數(shù)據(jù)庫(kù)、成果質(zhì)檢、統(tǒng)計(jì)和報(bào)告生成等模塊。用戶界面設(shè)計(jì)原型如圖6 所示。

圖6 縣級(jí)林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

3.2.1 圖層設(shè)置

圖層分為兩大類，一類是基礎(chǔ)圖層，即天地圖的矢量圖和影像圖；另一類是業(yè)務(wù)圖層，包括上期數(shù)據(jù)圖層（現(xiàn)狀數(shù)據(jù)）、變化圖斑圖層（遙感判讀數(shù)據(jù)）、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)類圖層及批注圖層。基礎(chǔ)圖層選擇可進(jìn)行矢量圖和影像圖的切換；業(yè)務(wù)圖層可勾選進(jìn)行疊加顯示。圖層顯示與疊加效果如圖7 所示。

圖7 圖層選擇和疊加工具

3.2.2 地圖工具

地圖操作包括了圖形切割、合并、選擇、屬性編輯和圖斑導(dǎo)入等功能。系統(tǒng)功能選擇工具如下圖8 所示。

圖8 系統(tǒng)功能選擇工具

3.2.3 圖斑的查詢與編輯

圖斑的查詢與編輯包括圖形和屬性兩個(gè)部分。屬性部分主要是圖形的屬性字段信息和對(duì)應(yīng)值。前期數(shù)據(jù)的查詢是只讀狀態(tài)，只是作為檔案資料管理，但是可以顯示用戶設(shè)置的字段信息，對(duì)于敏感字段信息后臺(tái)設(shè)置不顯示。本期變化圖斑系統(tǒng)用戶可以編輯用戶設(shè)置的可編輯字段屬性信息。變化圖斑的圖形可以進(jìn)行編輯，包括對(duì)圖形的切割、合并等基本圖形編輯操作。檔案數(shù)據(jù)只讀狀態(tài)和變化圖斑可編輯狀態(tài)對(duì)照?qǐng)D如圖9 所示。

圖9 檔案資料與變化圖斑顯示對(duì)比圖

3.2.4 系統(tǒng)定制化設(shè)置

前端顯示定制化：系統(tǒng)中設(shè)置了默認(rèn)的模塊，用戶也可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要添加模塊，每個(gè)模塊用戶可以添加不同的分類，每個(gè)分類下面可以添加不同的字段，通過(guò)這種策略可以達(dá)到前端顯示定制化的目的。通過(guò)相同的模式也可以實(shí)現(xiàn)權(quán)限、數(shù)據(jù)字典、邏輯檢查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)告自動(dòng)化產(chǎn)出功能的定制化。

相關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)更新后，系統(tǒng)需要添加或刪除某些字段，無(wú)需額外的軟件開(kāi)發(fā)工作，可以通過(guò)后臺(tái)的簡(jiǎn)單配置滿足。在添加新業(yè)務(wù)的情況下，用戶只需要添加一個(gè)新的業(yè)務(wù)模塊，對(duì)該模塊添加不同的分類顯示，在對(duì)應(yīng)的分類下面添加該新業(yè)務(wù)所需要的字段，就可以適應(yīng)新業(yè)務(wù)的需要。用戶定制化設(shè)置界面如圖10所示。

圖10 用戶定制化設(shè)置界面設(shè)計(jì)

4 總結(jié)與展望

通過(guò)對(duì)縣級(jí)森林資源信息化管理現(xiàn)狀分析，著力解決了所面臨的問(wèn)題。以安徽省黃山區(qū)為案例說(shuō)明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地圖的多數(shù)據(jù)源、多圖層的數(shù)據(jù)展示；通過(guò)SOA 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享和不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無(wú)縫銜接；用戶可以在系統(tǒng)管理中通過(guò)策略設(shè)置、自定義設(shè)置顯示圖層字段、字段之間的關(guān)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和編輯；用戶可以發(fā)布檔案數(shù)據(jù)，也可以發(fā)布最新的林

業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，并設(shè)置系統(tǒng)圖層顯示風(fēng)格；通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以適應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求。下一步需要應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對(duì)已有的歷時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模，滿足森林經(jīng)營(yíng)和管理的輔助決策需要。