基于SuperMap IS.NET森林资源网络地理信息平台的设计与实现——以内蒙古鄂托克旗为例

周 龄，包玉海,2，陈凤臻,2

（1.赤峰学院，内蒙古 赤峰 024000；2.内蒙古师范大学，内蒙古 呼和浩特 010020）

基于SuperMap IS.NET森林资源网络地理信息平台的设计与实现
——以内蒙古鄂托克旗为例

周 龄1，包玉海1,2，陈凤臻1,2

（1.赤峰学院，内蒙古 赤峰 024000；2.内蒙古师范大学，内蒙古 呼和浩特 010020）

以鄂托克旗森林资源为例，论述运用W ebGIS技术构建森林资源网络地理信息系统的总体方案和设计方法.系统根据鄂托克旗目前森林资源管理工作的现状和需求，依据W ebGIS技术的特点，通过网络技术、数据库技术及GIS技术相结合的研究设计方法，采用SuperMap IS.NET为开发平台，实现了属性数据和空间数据一体化集成和存储、森林资源的空间数据和属性数据的双向查询、服务定位、地图数据分析与处理、统计分析、专题图制作等功能,并讨论了网络地图发布平台构架、网络地图功能与属性数据库设计、数据更新等方面的设计与实现，从而实现鄂托克旗森林资源的数字化、信息化管理,建立了森林资源网络地理信息系统平台，为森林资源的可持续发展提供了技术支持,也为林业基础部门的实际办公工作提出了新的办公模式.

WebGIS；森林资源；地理信息系统；SuperMap；IS.NET

1 引言

1.1 森林资源开发、管理需要GIS

森林资源是陆地生态系统的主体，是人类赖以生存的基础资源，具有维护地球生命、改善人类生存空间的生态价值.GIS是高分辨率、多层次、动态性描述地理事物时空分布特征、动态变化规律、科学经营管理地理资源的崭新管理工具和高新技术.森林资源的地理位置分布与森林资源信息管理的地域性、层次性特点决定了森林资源管理需要GIS. WebGIS技术是随着网络(Internet/Intranet)发展起来，利用互联网技术来扩展和完善GIS的一项新技术.将WebGIS技术应用在现代森林资源管理中将是实现“数字林业”和林业可持续发展的必然趋势.

1.2 WebGIS特点

本研究把网络技术、数据库技术及GIS技术结合起来建立森林资源网络地理信息系统，该系统以查询显示方便快捷、分析应用操作简单区别于传统地理信息系统，并有如下优点：（1）森林资源数据实时、准确、快速更新；（2）数据统计分析、地图数据发布，可进行全球范围内的GIS数据更新. 1.3研究区概况

内蒙古自治区鄂托克旗地处鄂尔多斯市西部，全旗大部分地区为缓慢起伏的波状、层状平原，东南部为连绵起伏的毛乌素沙地.鄂托克旗是一道生态屏障，一旦失守，必将威胁内蒙古自治区以及我国华北地区的生态安全.历史上的鄂托克旗“水草丰美，土宜产牧”、“牛马衔尾，群羊塞道”.但，十九世纪以来，鄂托克旗降水量极少，近15年平均降水量为165mm，受农田垦殖、人为的滥垦草地、滥砍滥伐、超载过牧和气候恶化等影响，境内土地沙化严重.2009年底，鄂托克旗林业用地面积仅为1348万亩，森林覆盖率为21.53%.就森林资源管理而言，长期以来，鄂托克旗森林资源由人工纸质管理或计算机单机系统管理，森林资源数据更新困难，很少涉及数据的共享，监测数据缺乏空间分布信息、实时性差，评价汇总困难、显示不直观，一定程度上影响了决策的科学、及时性，鄂托克旗林业资源现代化管理迫切需要信息化、数字化.

2 系统总体设计

2.1 系统目标

本系统应用计算机信息处理技术，基于森林资源空间和属性数据库系统和信息网络，以森林资源数据和地理环境数据为运行对象，利用先进的计算机网络技术、数据库、WebGIS等各种实用技术集成开发的地理信息系统.系统的设计目标，一是将森林资源各类属性信息和所在空间位置在林相图下进行统一管理；二是屏幕直观展现图像数据；三是辅以强大查询统计功能.本系统的设计适应国家经济发展水平，符合鄂托克旗森林资源状况的实际需求，较好的实现了森林资源管理规范化、标准化、科学化、网络化.

2.2 系统体系结构和开发平台

整个系统采用Browse/Server体系结构，在逻辑上分为3层，这3层包括客户机、应用服务器与Web服务器、数据库服务器(参见图1).客户机负责数据结果的显示和用户请求的提交；地图应用服务器和Web服务器负责响应和处理用户的请求；数据库服务器负责数据的管理工作.所有的地图数据和应用程序都放在服务器端，客户端只是提出请求，所有的响应都在服务器端完成，只需在服务器端进行系统维护即可，因此可大大降低系统的工作量.

图1 系统体系结构

系统的GIS平台采用了SuperMap IS.NET，SuperMap IS.NET地图的浏览查询、编辑、动态专题图制作、路径分析和数据缓冲区查询等强大功能，能够满足网络地理信息建设所需的基本功能，且兼备简单的模板开发方式，系统开发工作只需在客户端进行，按照地图引擎提供的接口进行简单修改既可使用.此外，在进行SuperMap IS.NET功能模块的逻辑划分和详细功能设计的过程中，自主研发了大量的基本功能扩展和自定义行为，既充分利用现有资源，又积累了宝贵的开发经验，可大大降低开发难度，缩短开发周期. 2.3数据库设计

空间数据库是GIS中空间数据和属性数据的存储场所，在系统的开发过程中，空间数据库发挥着核心作用.根据空间数据库的技术特色和设计原则，系统的属性数据应用关系型数据模型并采用SQL Server 2005存储管理；系统为空间数据建立专有的数据转换模块，即用SuperMap Deskpro5将GDF地图文件转换成SuperMap IS.NET中的数据集，并用SuperMap GIS平台的SuperMap SDX+空间数据引擎访问空间数据，实现对空间数据的存储、索引、读取和更新.系统通过SuperMap SDX+把属性数据和空间数据一体化存储到两种关系型数据库中，可以对数据进行索引维护、追加、更新、删除等维护操作，并可以按属性条件或空间条件对数据进行各种查询并返回需要的数据.

数据库的组织方式采用扩展数据模型（见图2），其中，空间数据采用文件方式分层管理，属性数据应用关系型数据库管理，二者之间通过关键字段连接.系统为完善属性数据库提供人机交互窗口，可修改属性表结构、编辑空间要素的属性值等.

图2 扩展数据模型

3 系统功能

用户在浏览器的地址栏内输入地址可链接服务器端和客户端应用，服务器端用影像和矢量数据流方式进行数据在线发布，与此同时客户端发送请求并接收信息及显示地图和数据，实现了二者的协同操作.连接到鄂托克旗森林资源网络地理信息系统，首先进入登录窗口，输入正确的用户名和密码登录后加载主界面，如图3所示，主界面采用可以灵活改变窗口大小和布局的多窗口形式，左侧是操作面板；中间是地图显示窗口，其中浮动着可移动的基本工具栏和放大镜窗口；右侧是鹰眼窗口和图层控制窗口.用户可方便地进行以下功能操作：

3.1 地图控制模块

提供拉框放大、拉框缩小、快速放大、快速缩小、地图平移、全幅显示、查看图例、指北针等功能，其中图形放大具有独特的放大镜放大方式，即效仿人们借助放大镜观察地图的方式，在图形显示窗口中添加放大框来实现局部区域的2倍、4倍等不同比例的放大.通过这种放大方式，能详细了解某局部地域的细节，从而把握该局部在特定整体中的位置以及与周围区域的相互关系.

3.2 森林资源信息的查询

提供点查询、拉框查询、多边形查询、圆选查询、SQL查询等多种方式进行空间、属性信息双向可视化查询.

普通用户通过网络浏览器，借助系统提供的查询工具，可以得到服务器端数据库中的任意面状地物（如林班、小班）、线状地物（如河流、道路）和点状地物（如高程点）的图形数据和属性数据.

3.3 数据更新

用户在查询、浏览信息的同时可用地图注释和地图编辑功能进行数据修改和数据更新等操作.地图注释是在地图上添加注释，如文字、图形、图像、符号等标记并提交给WebGIS站点；编辑是对空间和属性数据进行添加、删除、修改、更新等操作并提交给WebGIS站点，站点管理员对修改信息和更新数据进行分析并决定是否发布.

3.4 测量距离面积

按住鼠标左键并在屏幕上连续画折线来跟踪地物可以自动计算出图中任意两点之间的距离或图中任意多边形的面积.

3.5 定位功能

通过输入经纬度坐标快速在地图中定位到具体的位置并在地图显示窗口中以高亮点显示.

3.6 点标记功能

为方便记忆，可在地图上任意地方作标记，并以高亮度小圆球显示，如图4.

图4 点标记功能图

3.7 专题图模块

包括标签、等级符号、点密度、统计、分段等五类常用专题图制图模式，图5为标签专题图示例，首先选择阿尔巴斯苏木R图层，然后指定林班号为标注字段，地图上就会标注阿尔巴斯苏木R图层的所有林班号.

图5 标注林班号

等级符号专题图（见图6）和点密度专题图用于统计数值型字段的等级特征，如面积，人口等.统计专题图用于统计分析相同特征数值型字段的比例.

图6 等级专题图统计

3.8 统计分析

系统目前有三种统计分析：“林种面积统计”、“起源面积统计”和“年度面积统计”，可实现选择区域工程类别的统计分析，该功能还可依照用户的需要进行扩展.统计结果以统计图和统计表的形式显示，其中统计图有饼状图（见图7）、柱状图、二维图、三维图等多种表现方式.

4 结语

本研究以鄂托克旗森林资源为例，开发了森林资源网络地理信息系统，系统以Microsoft Visual Studio 2005为开发平台，应用SuperMap IS.NET设计WebGIS服务，采用A-jaxMap框架下的三层分布式体系结构和SQL Server 2005数据库，通过SuperMap的大型空间数据库引擎SDX+通道连接SQL Server数据库，实现了森林资源空间和属性数据的存储与发布.

图7 饼状图统计

系统主要实现了以下几点功能：（1）通过网络在本地客户端显示森林资源的空间分布状况和实时森林资信息；（2）森林资源多种空间和属性间的相互查询及结果的成图输出；（3）属性数据的更新和空间统计分析；（4）多种专题图的制作；（5）地图的编辑、浏览、打印输出等基本功能.

系统的功能适应森林资源管理新形势的需要，能够为决策者提供有效、先进、科学的决策依据.该系统在应用中明显的表现出效率高、稳定性好、用户界面友好、易于操作、可扩展性强等特点，能有效的管理快速更新的森林资源空间和属性数据，大大减轻了管理决策人员的工作强度并提高了工作效率.本项研究填补了森林资源信息网络化管理的一项空白，解决了林业及相关单位的实际需要并为后续课题工作的开展奠定了基础.

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