基于天地圖的糖業(yè)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：廣西是全國(guó)最大的糖料蔗種植基地、最大的食糖主產(chǎn)區(qū)。針對(duì)糖業(yè)缺乏基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)支撐、糖業(yè)數(shù)據(jù)更新慢、信息化程度低、精準(zhǔn)化管理困難等問(wèn)題，通過(guò)以天地圖為基礎(chǔ)的糖業(yè)一張圖基座，充分利用自然資源部門(mén)的地理信息服務(wù)等數(shù)據(jù)資源，以及GIS技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)等技術(shù)，結(jié)合廣西糖業(yè)信息化實(shí)際需求，構(gòu)建了糖業(yè)信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)糖業(yè)業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)管理，為糖業(yè)業(yè)務(wù)工作精準(zhǔn)化管理、決策分析提供支撐，有效促進(jìn)廣西糖業(yè)信息化監(jiān)管能力和高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：糖業(yè)區(qū)塊鏈糖料蔗訂單農(nóng)業(yè)信息管理系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.5

DesignandImplementationofSugarIndustryInformationManagementSystemBasedonMapWorld

YANGZhicai

NaturalResourcesInformationCenterofGuangxiZhuangAutonomousRegion，

Nanning，GuangxiZhuangAutonomousRegion，530028China

Abstract：GuangxiisthelargestsugarcaneplantingbaseandthelargestsugarproducingareainChina.Inresponsetothelackofbasicgeographicinformationdatasupport，slowdataupdates，lowlevelofinformatization，anddifficultiesinprecisemanagementinthesugarindustry，asugarindustryinformationmanagementsystemwasconstructedbyutilizingthegeographicinformationservicesandotherdataresourcesofthenaturalresourcesdepartment，aswellasGIStechnology，Blockchaintechnology，andothertechnologiesbasedontheMapWorldasthefoundationofasugarindustrymap，combinedwiththeactualneedsofGuangxi'ssugarindustryinformatization.Thesystemrealizesthemanagementofsugarindustrybusinessinformationanddata，providessupportfortheprecisemanagementanddecisionanalysisofsugarindustrybusinesswork，andeffectivelypromotestheinformationsupervisionabilityandhigh-qualitydevelopmentofGuangxisugarindustry.

KeyWords：Sugarindustry;Blockchain;Sugarcane;Contractfarming;Informationmanagementsystem

廣西糖料蔗種植面積、食糖產(chǎn)量連續(xù)多年占全國(guó)總量60%左右，為廣西實(shí)現(xiàn)脫貧攻堅(jiān)、鞏固民族團(tuán)結(jié)和邊疆穩(wěn)定作出了重要貢獻(xiàn)，是國(guó)家食糖安全戰(zhàn)略的“主屏障”[1]。近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)與糖業(yè)深度融合，但當(dāng)前糖業(yè)信息化存在地理信息基準(zhǔn)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)存在孤島、缺乏基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)支撐、糖業(yè)數(shù)據(jù)更新慢、監(jiān)管手段單一、信息化程度差、精準(zhǔn)化管理困難等問(wèn)題依然存在[2]。

本文提出以天地圖為基礎(chǔ)，借助天地圖提供覆蓋廣西的2000國(guó)家大地坐標(biāo)系為統(tǒng)一基準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理信息、遙感等數(shù)據(jù)基底，結(jié)合糖業(yè)專題數(shù)據(jù)，形成糖業(yè)信息數(shù)據(jù)一張圖；采用測(cè)繪地理信息、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了糖業(yè)信息管理系統(tǒng)，有效提供及時(shí)、高效、精準(zhǔn)的全區(qū)糖料蔗補(bǔ)貼地塊信息、訂單農(nóng)業(yè)信息、糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等具有空間位置信息數(shù)據(jù)的糖業(yè)一張圖，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析、更新的糖業(yè)信息管理，為廣西糖業(yè)主管部門(mén)提供日常監(jiān)管、決策所需的地理信息空間信息數(shù)據(jù)，在糖業(yè)精細(xì)化管理、精準(zhǔn)化決策方面取得良好的成效。

1總體設(shè)計(jì)思路

1.1總體設(shè)計(jì)

平臺(tái)基于開(kāi)放式、面向服務(wù)的架構(gòu)體系，采用包括軟硬件平臺(tái)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層、用戶層的分層體系進(jìn)行構(gòu)建[3]。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

軟硬件基礎(chǔ)層是直接采用天地圖中已有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、軟硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等。

數(shù)據(jù)層是通過(guò)構(gòu)建糖業(yè)信息數(shù)據(jù)一張圖數(shù)據(jù)庫(kù)，建立“統(tǒng)一平臺(tái)”管理數(shù)據(jù)目錄，基于“統(tǒng)一底圖”展示數(shù)據(jù)內(nèi)容，數(shù)據(jù)通過(guò)空間化處理和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)治理后，定期更新至糖業(yè)信息一張圖數(shù)據(jù)庫(kù)。

服務(wù)層主要由兩個(gè)核心服務(wù)組成：統(tǒng)一門(mén)戶集成和糖業(yè)一張圖管理平臺(tái)服務(wù)。統(tǒng)一集成門(mén)戶服務(wù)包括用戶管理、統(tǒng)一權(quán)限管理、身份認(rèn)證管理等用戶登錄粗粒度的權(quán)限控制與管理，對(duì)各子系統(tǒng)實(shí)行細(xì)粒度控制與管理。糖業(yè)一張圖管理平臺(tái)服務(wù)，包括提供天地圖的電子地圖服務(wù)，基于天地圖發(fā)布Web服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用電子地圖服務(wù)；同時(shí)對(duì)圖層管理、多屏展示、動(dòng)態(tài)分析等功能管理[4]。

應(yīng)用層主要分3個(gè)部分：一是糖業(yè)業(yè)務(wù)監(jiān)管平臺(tái)，主要對(duì)糖業(yè)專題數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，便于進(jìn)行全區(qū)糖業(yè)的宏觀和微觀的監(jiān)管；二是糖業(yè)一張圖智能監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)，主要對(duì)糖料蔗種植分布統(tǒng)計(jì)分析、糖料蔗良種補(bǔ)貼分析、訂單農(nóng)業(yè)簽訂統(tǒng)計(jì)分析、糖料蔗種植測(cè)土配方施肥建議等，實(shí)現(xiàn)糖料蔗耕、種、管、收全過(guò)程的圖、表、數(shù)一體化展示；三是糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)決策分析，包括糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)坡度統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目占用保護(hù)區(qū)分析、保護(hù)區(qū)糖料蔗種植地類(lèi)流入量統(tǒng)計(jì)，保護(hù)區(qū)糖料蔗種植地類(lèi)流出量統(tǒng)計(jì)，保護(hù)區(qū)“桉退”“蔗進(jìn)”統(tǒng)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)從“劃定”到“管護(hù)”的系統(tǒng)化管理。

用戶層是系統(tǒng)的使用人員，主要包括各級(jí)糖業(yè)主管部門(mén)人員、糖廠人員、蔗管員、種植戶等。

1.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

糖業(yè)信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以天地圖電子地圖數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一2000國(guó)家大地坐標(biāo)系作為空間基準(zhǔn)體系，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)屬性標(biāo)準(zhǔn)體系，形成糖業(yè)信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)[5]。數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)主要包括糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)劃定數(shù)據(jù)、糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、糖料蔗良種補(bǔ)貼地塊數(shù)據(jù)等。

1.2.2數(shù)據(jù)處理技術(shù)路線

糖業(yè)數(shù)據(jù)包括各種結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)來(lái)源廣、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等特點(diǎn)明顯。因此，在建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)需要對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、轉(zhuǎn)換和融合處理[6]。

首先，收集、獲取各類(lèi)自然資源數(shù)據(jù)和各類(lèi)糖業(yè)專題數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，按照統(tǒng)一坐標(biāo)基準(zhǔn)的要求，對(duì)不是2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，形成統(tǒng)一的坐標(biāo)體系。通過(guò)對(duì)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)整理、提取、空間位置與屬性匹配等整合處理工作，形成空間統(tǒng)一、格式統(tǒng)一的各類(lèi)糖業(yè)專題數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)質(zhì)檢等工作后，形成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)集。系統(tǒng)通過(guò)ArcGISServer軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)土壤數(shù)據(jù)的調(diào)用，通過(guò)天地圖提供的網(wǎng)絡(luò)地圖瓦片服務(wù)（WebMapTileService，WMTS）服務(wù)實(shí)現(xiàn)電子地圖、遙感影像等地理信息數(shù)據(jù)的調(diào)用，從而形成糖業(yè)數(shù)據(jù)全面、權(quán)威、標(biāo)準(zhǔn)化的糖業(yè)信息管理一張圖數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。

3.糖業(yè)信息管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

3.1糖業(yè)數(shù)據(jù)“一張圖”管理

糖業(yè)數(shù)據(jù)“一張圖”管理是基于天地圖及糖業(yè)專題數(shù)據(jù)形成的數(shù)據(jù)庫(kù)，在統(tǒng)一的坐標(biāo)基準(zhǔn)下，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)的空間位置與屬性查詢等功能。一張圖展示實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)圖層管理，基于地理信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)二、三維空間展示及多層級(jí)自由操作，實(shí)現(xiàn)糖料蔗種植演變推演、多期保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)多屏對(duì)比展示。多維度圖形和報(bào)表展示，實(shí)現(xiàn)橫比、縱比和環(huán)比等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)全區(qū)糖料蔗地塊面積統(tǒng)計(jì)、糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)糖料蔗種植“流入”“流出”數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及糖料蔗年度對(duì)比統(tǒng)計(jì)圖表等各類(lèi)成果報(bào)表統(tǒng)計(jì)與輸出，同時(shí)具備地圖查勘的常用功能。

3.2糖料蔗種植管理

該模塊是基于糖料蔗地塊數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)地塊的種植品種、種植時(shí)間、土壤信息、種植現(xiàn)狀等管理，在種植的不同時(shí)期提供糖料蔗種植的配方施肥建議。糖料蔗生產(chǎn)所需的營(yíng)養(yǎng)主要是氮（N）、磷（P）、鉀（K）三要素，不同的糖料蔗品種、不同的種植時(shí)期所需的三要素的量不同，不同區(qū)域的地塊土壤所含的三要素也不同。結(jié)合土壤信息數(shù)據(jù)，通過(guò)建立配方施肥模型，在糖料蔗種植的不同時(shí)期，基于模型設(shè)定的指標(biāo)自動(dòng)化生成施肥建議卡，可為種植戶提供種植建議。通過(guò)糖料蔗種植管理提升糖料蔗田間生產(chǎn)信息化、精細(xì)化水平，為糖業(yè)發(fā)展降本增效提供支撐。

3.3糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)管理

該功能基于天地圖高分辨率影像為底圖，結(jié)合每季度糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)包括糖料蔗、水田、園地、喬木林地（主要為桉樹(shù)）、項(xiàng)目用地、其他林地、其他用地等地類(lèi)的分布和變化。通過(guò)查詢糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)地塊的地類(lèi)信息，統(tǒng)計(jì)糖料蔗“流進(jìn)”“流出”，及時(shí)從綜合視角和宏觀尺度分析，得出反映保護(hù)區(qū)空間分布整體狀況、地域差異，以及糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)糖料蔗和非糖料蔗種植土地空間分布及變化特征等，為糖業(yè)部門(mén)開(kāi)展糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)“桉退蔗進(jìn)”“退果還蔗”專項(xiàng)行動(dòng)提供“作戰(zhàn)地圖”，有效助力糖業(yè)主管部門(mén)提高糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)管護(hù)能力。

3.4糖料蔗良種補(bǔ)貼發(fā)放管理

該功能以高分辨率影像為底圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)糖料蔗種植地塊精準(zhǔn)定位管理，可以查詢每個(gè)地塊的種植補(bǔ)貼信息，全面、直觀、真實(shí)地展示種植戶姓名、申報(bào)補(bǔ)貼面積、種植時(shí)間、種苗來(lái)源、種植品種、補(bǔ)貼方式、電話號(hào)碼等信息。在補(bǔ)貼申報(bào)過(guò)程中，在已有地塊信息的情況下，種植戶只需一鍵審核上報(bào)即可；如當(dāng)年新增申報(bào)補(bǔ)貼，種植戶可借助高分辨遙感影像進(jìn)行地塊勾畫(huà)并填報(bào)相關(guān)信息后申報(bào)補(bǔ)貼，同時(shí)系統(tǒng)可自動(dòng)分析是否存在重復(fù)申報(bào)并給予預(yù)警。

3.5雙高基地管理

該功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣西已實(shí)施的500萬(wàn)畝糖料蔗雙高基地項(xiàng)目分布情況及每個(gè)雙高片區(qū)的名稱、面積、建成年份、地塊坡度、片區(qū)道路、水系設(shè)施、灌渠設(shè)施等信息的管理，通過(guò)建立緩沖區(qū)，可分析雙高基地水利化覆蓋水源范圍；同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙高基地規(guī)?；?、良種化、全程機(jī)械化、水肥一體化、水利化的展示與成效管理。此外，在糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田設(shè)施，全過(guò)程進(jìn)行展示并對(duì)項(xiàng)目實(shí)施前后進(jìn)行監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)對(duì)糖料蔗生產(chǎn)保護(hù)區(qū)建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)度、成效進(jìn)行管理、評(píng)價(jià)。

3.6糖料蔗訂單合同管理

該功能依托糖料蔗種植地塊，通過(guò)對(duì)訂單合同編碼、糖廠名稱、訂購(gòu)方、供應(yīng)方、簽訂面積、產(chǎn)量預(yù)估、種植品種、收購(gòu)價(jià)格、簽訂時(shí)間、合同備案時(shí)間等訂單信息管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)制糖企業(yè)和種植戶簽訂面積、備案進(jìn)度、制糖企業(yè)簽訂合同量、總產(chǎn)量等進(jìn)行實(shí)時(shí)全程監(jiān)控。通過(guò)空間分析、自動(dòng)化分析等對(duì)同一地塊出現(xiàn)重復(fù)簽訂合同時(shí)，平臺(tái)立即發(fā)出警報(bào)，從而避免了訂單合同一戶多簽、一地多簽等問(wèn)題。該模塊有效保障糖料蔗購(gòu)銷(xiāo)市場(chǎng)的平穩(wěn)，構(gòu)建糖料蔗訂單農(nóng)業(yè)失信懲戒機(jī)制以及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警防控機(jī)制，為維護(hù)廣西蔗區(qū)的穩(wěn)定提供支撐。

4結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)以天地圖為基礎(chǔ)的糖業(yè)一張圖基座，充分利用GIS技術(shù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)，構(gòu)建了糖業(yè)信息管理系統(tǒng)，提高廣西糖業(yè)部門(mén)的決策水平，節(jié)約了管理效能。隨著系統(tǒng)功能不斷完善、數(shù)據(jù)不斷更新，延伸糖業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息化、精準(zhǔn)化管理，為服務(wù)廣西糖業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供支撐，有效促進(jìn)廣西糖業(yè)信息化監(jiān)管能力，保障國(guó)家食糖安全。

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