基于ArcEngine及Sql Server數(shù)據(jù)庫的公益林檢查管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

錢發(fā)斌

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650051)

公益林的區(qū)劃界定是生態(tài)文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)，肩負(fù)著保護(hù)自然環(huán)境、促進(jìn)和諧發(fā)展的重要任務(wù)，發(fā)揮著顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。公益林區(qū)劃界定是公益林管護(hù)和補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)，如何科學(xué)、合理地進(jìn)行公益林區(qū)劃，對此過程進(jìn)行監(jiān)督、管理，保證這一過程嚴(yán)謹(jǐn)、透明，對于長期指導(dǎo)和協(xié)同縣級林業(yè)部門進(jìn)行區(qū)劃界定以及從事公益林的管理、檢查、匯總的人員來說，既是一項光榮的使命，也是一項艱巨的任務(wù)，在工作過程中所要面對的情況具有其實際性、特殊性和復(fù)雜性。2019年云南省再次開展了省級公益林區(qū)劃界定工作，基于作者多年從事該項工作的經(jīng)驗積累，并結(jié)合自身的專業(yè)所學(xué)，開發(fā)了“云南省公益林檢查管理信息系統(tǒng)”，對云南省公益林進(jìn)行區(qū)劃、檢查、匯總和管理，以期促進(jìn)云南省公益林?jǐn)?shù)字化、智能化、規(guī)范化管理。

1 系統(tǒng)開發(fā)背景及需求分析

1.1 系統(tǒng)的開發(fā)背景

當(dāng)前，云南省公益林檢查匯總主要通過ArcGIS軟件和編寫模型的方式來進(jìn)行，編寫模型檢查的方式主要適用于對圖層的拓?fù)錂z查，大批量的屬性邏輯檢查通過模型不易實現(xiàn)，還需采用手工查詢和修改的模式來實現(xiàn)。技術(shù)力量較薄弱的縣林業(yè)主管部門對使用ArcGIS檢查還不夠熟練，無法完成編寫模型進(jìn)行自行檢查?？傊?，目前全省公益林檢查匯總還處于手工+模型的半自動檢查和修改的模式階段，檢查過程漫長、流程繁瑣，稍不注意還易出錯。

1.2 系統(tǒng)需求分析

1.2.1業(yè)務(wù)性需求

公益林區(qū)劃和檢查是一項十分精細(xì)的工作，因其直接關(guān)系到農(nóng)戶的切身利益，同時還關(guān)系到生態(tài)防護(hù)、生態(tài)效益、社會效益。尤其重點(diǎn)生態(tài)區(qū)位的公益林劃分和保護(hù)更是十分關(guān)鍵。區(qū)劃好了，保一方水土的同時，還能促一地脫貧或生活的改善。因此，為了在有限的人力、物力下把公益林區(qū)劃和檢查工作盡可能地做到最好，檢查管理系統(tǒng)的引入勢在必得。

通過引入第三方系統(tǒng)來進(jìn)行檢查和管理是一種方式，但往往第三方人員只懂技術(shù)不懂業(yè)務(wù)，開發(fā)的系統(tǒng)從實用性到可操作性都會大打折扣。另一種方式是管理單位自行開發(fā)系統(tǒng)，這樣做的好處不言而喻，不僅可以結(jié)合業(yè)務(wù)，還可以把業(yè)務(wù)骨干集中起來召開頭腦風(fēng)暴會議，以盡可能地把問題提出來并加以解決，同時將常用的功能以大家比較熟悉或習(xí)慣的方式展現(xiàn)出來以便于操作，鑒于此，開發(fā)一套公益林檢查管理信息系統(tǒng)十分必要。

1.2.2功能性需求

在系統(tǒng)開發(fā)前、中、后期，通過召開頭腦風(fēng)暴會議，集中了很多專業(yè)技術(shù)人員的建設(shè)性意見，并經(jīng)反復(fù)斟酌和修改完善，把常用、需要用、好用的一些功能通過分析后進(jìn)行整合開發(fā)，包括功能和界面整合，讓一些好用的功能實現(xiàn)所見即所得，見即會用，操作傻瓜化、簡單化、集中化，使開發(fā)出的系統(tǒng)好用、好學(xué)、好上手，以方便不同技術(shù)層次的人員進(jìn)行操作。

經(jīng)過分析和討論，系統(tǒng)的基本功能分為必需功能、拓展功能兩大塊，有些可以實現(xiàn)但對可有可無的功能不進(jìn)行開發(fā)。必需功能分為屬性查詢、批量邏輯檢查、圖形拓?fù)錂z查、編輯修改、字段計算、生成統(tǒng)計表、成果匯總、成果上報；拓展功能分為公益林信息標(biāo)注、圖層渲染和智能檢索等功能。

2 相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)和開發(fā)環(huán)境

2.1 相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)

——國家林業(yè)局 財政部關(guān)于印發(fā)《國家級公益林區(qū)劃界定辦法》和《國家級公益林管理辦法》的通知(林資發(fā)〔2017〕34號)；

——《國家林業(yè)局關(guān)于國家級公益林補(bǔ)充區(qū)劃審核結(jié)果的通知》(林資發(fā)〔2012〕183號)；

——《云南省人民政府關(guān)于同意全省公益林區(qū)劃界定和補(bǔ)償方案修編成果的批復(fù)》(云政復(fù)〔2012〕38號)；

——LY/T 1955-2011《林地保護(hù)利用規(guī)劃林地落界技術(shù)規(guī)程》；

——《云南省森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查操作細(xì)則(2013年修訂)》；

——2011年修編后省林業(yè)廳 財政廳審核并報請省人民政府認(rèn)定的各州市總體方案以及經(jīng)州(市)人民政府審核認(rèn)定的縣市區(qū)的縣級實施方案；

——LY/T 1821-2009 林業(yè)地圖圖式。

2.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

——數(shù)據(jù)庫：SQL SERVER 2014

——編程語言：C#

——操作系統(tǒng)：Windows 7 旗艦版

——硬件環(huán)境：Intel Pentium 雙核 E5700 @3.00Hz，硬盤1TB，內(nèi)存8 G。

3 系統(tǒng)開發(fā)及功能

3.1 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)的基本功能分為必需功能、拓展功能兩大塊，有些可以實現(xiàn)但對可有可無的功能未進(jìn)行開發(fā)，因?qū)捎锌蔁o的功能也進(jìn)行開發(fā)會使系統(tǒng)變得冗余并增加不必要的開發(fā)時間。在必需功能中實現(xiàn)了屬性查詢、批量邏輯檢查、圖形拓?fù)錂z查、編輯修改、字段計算、生成統(tǒng)計表、成果上報功能；在拓展功能中實現(xiàn)了公益林信息標(biāo)注、圖層渲染和智能檢索等功能。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)及基于ArcGIS的對比

3.2.1屬性查詢功能

屬性查詢功能同ArcGIS的屬性查詢功能相似，但又有所不同。結(jié)合長期的應(yīng)用習(xí)慣，同時為了使用方便，在ArcGIS所實現(xiàn)的功能基礎(chǔ)上作了3點(diǎn)改進(jìn)，使其用起來更加人性化。

改進(jìn)一：雙擊某一屬性字段自動列出該字段的所有屬性值(在ArcGIS中需要點(diǎn)擊“獲取屬性值”才能列出)，同時可根據(jù)需要勾選“去掉重復(fù)的屬性值”選項，如勾選該選項，則表中只列出該字段不重復(fù)的屬性值；如不勾選，則會列出其所有的屬性值信息。

改進(jìn)二：根據(jù)查詢語句自動跳轉(zhuǎn)定位到查詢結(jié)果。在ArcGIS中查詢出來的結(jié)果不會自動跳轉(zhuǎn)，需要先打開屬性表，再在屬性表的界面中點(diǎn)擊“縮放到所選項”，才會跳轉(zhuǎn)到查詢出的結(jié)果。

改進(jìn)三：在查詢框中增加了“上次”功能，即只要點(diǎn)擊該按鈕，則會自動返回到上一次查詢的結(jié)果并跳轉(zhuǎn)顯示。在ArcGIS中，如果想實現(xiàn)該功能，需要在上一次查詢后進(jìn)行下一次查詢之前用“另存為”功能把該查詢語句保存下來，這樣下次要用時要先找到該語句的存放位置將語句調(diào)入才能使用。

ArcGIS中的查詢框和系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的查詢框?qū)Ρ热鐖D2所示。

圖2 查詢框?qū)Ρ?/p>

3.2.2批量檢查功能

通過將需要進(jìn)行檢查的項目分別寫成邏輯檢查語句放入電子表格中，然后再將電子表格導(dǎo)入系統(tǒng)即可進(jìn)行批量檢查，檢查后會將所有的邏輯錯誤列出，而后用戶根據(jù)錯誤情況進(jìn)行修改，修改完成后再進(jìn)行刷新檢查是否還存在未修改完的錯誤或是否有新的錯誤產(chǎn)生，如是，則重復(fù)以上步驟直至錯誤修改完成。在ArcGIS中，只能每次通過查詢對話框查找出一種錯誤進(jìn)行修改，完成后再查詢出另一種錯誤進(jìn)行修改，反復(fù)如是，在遇到邏輯錯誤時這個過程繁瑣且費(fèi)時費(fèi)力。

3.2.3圖形拓?fù)錂z查

圖形拓?fù)錂z查功能實現(xiàn)了對圖層中圖形錯誤的檢查，常見的拓?fù)湟?guī)則“不能有空隙”(可根據(jù)需要設(shè)置縫隙大小的控制面積來檢查細(xì)碎小班)、“不能重疊”設(shè)置，為了默認(rèn)規(guī)則內(nèi)置于系統(tǒng)中，檢查時只需點(diǎn)擊“拓?fù)錂z查”按鈕，即可自動完成對圖層的圖形檢查，并會將檢查出的結(jié)果自動生成一個圖層加入到系統(tǒng)的圖層列表框中同原圖層疊加在一起作為參考，從而方便對小班圖層進(jìn)行直觀修改。當(dāng)然也可根據(jù)需要在參數(shù)設(shè)置功能中添加或設(shè)置其他拓?fù)湟?guī)則而后根據(jù)相關(guān)規(guī)則進(jìn)行檢查。在ArcGIS中拓?fù)涔δ苁謴?qiáng)大，但使用時需要進(jìn)行新建數(shù)據(jù)庫—新建數(shù)據(jù)集—導(dǎo)入圖層數(shù)據(jù)—新建拓?fù)洹O(shè)置容差—添加拓?fù)湟?guī)則等一系列操作，步驟相對較多且復(fù)雜。

3.2.4編輯修改

系統(tǒng)實現(xiàn)了對圖層的啟動編輯、保存編輯、撤銷編輯和重做等基本操作，以及常用的增加、刪除、分割、合并、復(fù)制和粘貼小班功能，另外為防止多部多邊形的出現(xiàn)，實現(xiàn)了“分解多部多邊形”功能，即所謂的“打散”功能。在ArcGIS中，編輯和修改功能比這要強(qiáng)大很多，但很多功能通常使用不到，本著精簡、實用、需要用的原則，系統(tǒng)對常用的編輯功能進(jìn)行了實現(xiàn)。系統(tǒng)的編輯修改如圖3所示。

圖3 編輯修改功能

3.2.5字段計算

字段計算功能是在修改公益林矢量圖層過程中經(jīng)常用到的一個功能。需要對錯誤的字段內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一賦值，該功能與ArcGIS相同。區(qū)別在于要賦的新值可以自己輸入，也可在選項中雙擊選擇(列表中列出了該字段已存在的所有唯一值供選擇，減少了手工輸入的繁瑣)，而ArcGIS中進(jìn)行屬性賦值時必需手工輸入所要賦的字段值。

3.2.6生成統(tǒng)計表功能

通常在上報材料時，上級部門不僅需要矢量圖層，而且需要提供固定格式的很多統(tǒng)計表，以方便快速、直觀地掌握各行政單位的公益林?jǐn)?shù)據(jù)信息。而統(tǒng)計報表功能是ArcGIS的弱項，很多專業(yè)技術(shù)人員是通過把圖層屬性表導(dǎo)出到電子表格中來進(jìn)行統(tǒng)計，熟悉數(shù)據(jù)庫技術(shù)的可以把圖層輸出到數(shù)據(jù)庫中通過寫語句進(jìn)行統(tǒng)計，這兩種方法前一種耗時費(fèi)力，并且一旦數(shù)據(jù)有變動還得從頭再來統(tǒng)計，后一種要求熟練掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)才行。而系統(tǒng)實現(xiàn)了自動生成統(tǒng)計表功能，解決了以上繁瑣的過程，隨時可以一鍵自動生成所需要的所有統(tǒng)計表。

3.2.7成果匯總功能

針對州市級或省級用戶來說，需要把各行政單位上報的材料進(jìn)行匯總處理。此時，需要使用“成果匯總”功能。該功能只需找到單位上報的成果材料存放位置并將成果材料中的矢量圖層導(dǎo)入系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動對各圖層進(jìn)行拼接處理，然后生成一張總圖層，再次進(jìn)行拓?fù)溴e誤和屬性邏輯錯誤檢查無誤后，即可生成州級或省級統(tǒng)計報表，完成匯總。在ArcGIS中需要手工通過“合并”功能進(jìn)行圖層匯總。

3.2.8成果上報功能

當(dāng)圖層拓?fù)溴e誤和屬性邏輯錯誤全部修改完畢后，方能使用成果上報功能。系統(tǒng)根據(jù)成果上報的要求、材料和格式，統(tǒng)一將矢量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計表分別導(dǎo)出到同一文件夾中并按要求進(jìn)行命名，使用者直接把文件夾拷貝上報即可。在ArcGIS中無相關(guān)功能。

3.2.9一鍵信息標(biāo)注和圖層渲染

系統(tǒng)實現(xiàn)了一鍵信息標(biāo)注和渲染功能。信息標(biāo)注即把如公益林小班號、地類、面積等信息顯示在圖層上，以便于快速地對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和查看。渲染即染色，繪制地圖至少需要4種顏色來區(qū)分各圖斑。本系統(tǒng)通過實現(xiàn)四色地圖染色法，即用4種顏色來填充地圖的圖斑，實現(xiàn)了對圖層的自動染色，系統(tǒng)提供了幾種方案，例如“一鍵染色縣”把不同的縣染成4種不同的顏色，對于鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面來說，“一鍵染色鄉(xiāng)鎮(zhèn)”把不同的鄉(xiāng)鎮(zhèn)染成不同的顏色，同時可以通過簡單的修改配置文件把不同的權(quán)屬或地類快速地染成四色。在ArcGIS的工具箱中并未提供四色圖功能，雖然可以通過自己的配色和調(diào)整進(jìn)行，但無法一鍵成色，過程相對繁瑣。

3.2.10智能檢索

在本系統(tǒng)中實現(xiàn)了智能檢索功能。該功能在圖層屬性表中提供了兩種檢索方式，一種是在屬性表的首行進(jìn)行類似于Excel“篩選”功能，尤其對于不熟悉地理信息系統(tǒng)操作的人員來說，該功能使其就像置身于電子表格中進(jìn)行相應(yīng)的查詢。另外一種類似于Excel的“查找”功能，在查詢框中輸入一個查詢值，則整個表中含有該查詢值的信息均會高亮顯示，操作人員即可根據(jù)需要有選擇性地進(jìn)行查看。ArcGIS中類似于篩選的功能只能通過屬性查詢對話框來實現(xiàn)。系統(tǒng)的智能檢索功能如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)的檢索功能

3.3 系統(tǒng)界面

系統(tǒng)可應(yīng)用在省、州(市)、縣(區(qū))林業(yè)主管部門或業(yè)務(wù)部門。為了界面的簡潔有序并達(dá)到見即會用的效果，結(jié)合處理和管理數(shù)據(jù)的慣性流程，主界面頂端功能區(qū)從左至右依次為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備—數(shù)據(jù)檢查—查詢修改—生成統(tǒng)計表—生成上報成果，末端為參數(shù)設(shè)置、渲染和標(biāo)注，以方便查看數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的主界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)主界面

4 應(yīng)用效果及結(jié)論

實踐表明，將本系統(tǒng)應(yīng)用到公益林的區(qū)劃、檢查、匯總工作中，縮短了檢查時間，高度規(guī)范了檢查流程，避免了人為因素導(dǎo)致的檢查誤差。同比ArcGIS而言，系統(tǒng)實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的批量檢查，自動生成統(tǒng)計表，自動生成上報結(jié)果等實用、高效功能，且很多功能操作一鍵式、傻瓜式，方便了不同技術(shù)層次的工作人員，從區(qū)劃到成果匯總上報，一氣呵成，無需再通過第三方軟件來輔助，不僅充分提高了工作效率，還促進(jìn)和增強(qiáng)了各單位的地理信息系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用和信息管理水平。由此可見，通過開發(fā)系統(tǒng)對公益林進(jìn)行區(qū)劃和管理十分必要，不僅推動工作更便捷、高效地開展，同時也加強(qiáng)了對公益林的智能管理和監(jiān)控，于私便己，于公利民。