基于C#和组件式GIS的黑龙江省三北防护林工程营造林信息管理系统研建

张玲敏,梁志强,张鹏飞

(黑龙江省林业监测规划院，黑龙江 哈尔滨 150080)

基于C#和组件式GIS的黑龙江省三北防护林工程营造林信息管理系统研建

张玲敏,梁志强,张鹏飞

(黑龙江省林业监测规划院，黑龙江 哈尔滨 150080)

基于Microsoft .NET框架的主要的开发语言C#与组件GIS二次开发技术编制的黑龙江省三北营造林信息管理系统，实现了黑龙江省三北营造林工作中的具体业务需求。该系统采用地理信息系统模式，实现了对三北工程营造林和封山育林的小班地块空间数据的GPS信息成图、图形面积核算、图形编辑、重叠分析，属性数据的增加、删除、修改、查询、汇总、统计、打印等功能，并基于网络环境下，使用谷歌地图API技术实现了图形与遥感底图的叠加显示，最终实现三北工程营造林小班数据的图、表、卡的统一管理。

三北防护林工程；信息采集；GIS模式

三北工程是我国于1978年兴建的一项大型跨世纪林业生态工程，工程规划期限为70年，分七期进行，目前正式启动第五期工程建设。黑龙江省三北工程建设有效地缓解了黑龙江省生态环境进一步恶化的趋势，提高了抵御自然灾害的能力，重点治理区的水土流失和西部风沙危害得到了有效控制和治理，取得了显著的生态 、经济、社会效益，促进了区域经济和社会的可持续发展。

长期以来，黑龙江省三北工程的管理一直停滞在传统的数据、报表管理层面，无法直观的获得小班地块的空间位置及属性数据信息，信息透明度和共享性差，科学性、系统性不强，影响了工程建设质量和管理水平。各实施单位数据管理方式不规范、技术标准不统一；档案建设未真正实现小班资料的图、表、卡的统一管理，尤其是标准、格式、规则不统一，不规范；工程实施地块的现状及变化情况的文本和数据不能及时准确的进行系统更新；对档案的查询、更新、汇总等，操作复杂，无法满足生产和政府决策需要。

该信息管理系统采用地理信息系统方式建立起覆盖整个黑龙江省三北防护林工程建设单位的营造林信息管理系统，能够客观地反映黑龙江省工程实施的森林资源和工程建设等现状，可以系统、科学地建立工程建设的监测指标体系，为各级工程管理部门综合分析和评价工程建设成效，提高管理水平提供技术支持。

1 开发技术简介

1.1 .NET框架与C#语言

.NET框架是位于操作系统之上的，NET是最重要的基础框架，其提供了创建、部署和运行网络服务、桌面端应用程序的平台环境[1]。.NET框架的组成分为公共语言运行环境(CLR)和.NET框架类库。

C#语言是可用于创建要运行在.NET CLR上的应用程序的语言之一，是一种简单、现代、面向对象和类型安全的编程语言。它可以快速地编写各种基于Microsoft .NET平台的应用程序。它是唯一为.NET 框架而设计的语言。其可以用来设计Windows桌面端应用程序，网络应用程序及网络服务、移动平板程序等。其通过.NET 框架的Active DataObjcets.NET(ADO.NET)来实现对数据库的访问[2]。是快速开发的集成工具。

1.2 组件式GIS

组件化的GIS平台集中提供空间数据管理能力，并提供空间要素的拼接、裁剪、重叠分析、缓冲区等空间处理能力和丰富的空间查询与分析能力。组件式GIS均按照微软的ActiveX控件标准开发应用接口，软件开发人员无须学习专门的地理信息系统开发语言，只需要使用自己熟悉的开发语言，如VB、JAVA、C#等，调用组件GIS的接口，即可实现地理信息功能，并且能以灵活的方式与数据库系统连接。组件式GIS在保证功能的前提下，系统表现得小巧灵活且价格不高。这样，用户便能以较好的性价比开发GIS应用系统。

2 总体设计

系统设计的总体目标是应用地理信息技术和Web遥感影像实现对黑龙江省三北防护林工程营造林信息管理，提供图形及属性数据的标准化操作。

2.1 结构设计

采用省级开发设计、县乡级应用反馈的模式，乡(镇、场)级单位使用乡级信息管理系统功能将三北工程建设中人工造林和封山育林小班地块的GPS拐点信息及小班属性因子信息，录入信息管理系统中，实现工程项目的图表卡的统一管理，并实现空间要素的叠加分析、质检等操作。乡级数据录入并质检完毕后，将工程数据备份给县级系统用户，县级系统接收各乡级系统上报的数据进行县级汇总统计，最终上报省级管理部门，进行省级数据汇总。

2.2 功能设计

系统以单位列表的方式实现省、县、乡三级数据管理，各级别根据业务需要使用具体的功能，主要的业务模块均集中于乡镇级数据操作，即基础地块的GPS录入及属性数据管理等。

2.2.1 乡(镇、场)级信息管理 乡(镇、场)级林业管理部门，掌握着基础的林业信息资料，将这些资料进行标准化管理，是此系统的重要部分，主要划分以下业务功能模块：

基础空间数据管理：根据黑龙江省三北防护林工程建设特点，以西安80坐标系为参考，设计点状、线状、面状三个空间矢量图层。小班地块空间要素的生成通过使用开源NPOI技术读取Excel格式的GPS坐标标准表，验证后自动生成图形，并实现空间要素的查询、删除、修改、面积核算、地图的放大、缩小、漫游、比例尺显示、标注、空间数据初始化、图幅号批量计算等功能。

谷歌地图利用：使用C#的WebBrowser控件，嵌入网页技术，结合Web谷歌地图的遥感影像，在有网络连接的情况下，加载遥感影像资料，通过JavaScript(脚本语言)实现小班地块拐点与遥感影像的叠加显示，并可根据鼠标获取遥感影像的经纬度坐标，通过获取到的经纬度坐标转换成工作人员常用的公里网坐标，实现数据的获取与标准格式导出等操作。

属性数据管理[3]：完成三北防护林工程人工造林和封山育林地块的属性数据的输入、浏览、查询、统计汇总等功能，并实现空间数据与属性数据的相互动态查询。1数据录入模块：小班属性字段的规则性校验，逻辑分析验证，录入的过程中，按照数据字典的设计规则，文字的部分尽量采用下拉选项的方式完成录入，保证录入因子的规则统一，不可修改。2查询分析模块：根据要素关键值(工程任务的计划年度、林班号、小班号组合而成)建立小班目录树，通过目录树进行空间数据的定位与数据查询。3统计汇总模块：实现各年度、各任务类别的分析统计、并可将统计结果输出。4报表打印:在统计数据的基础上，实现对统计结果的打印与转换。

辅助分析管理：完成上报面积与核算面积的对照、各年度空间面状数据的叠加分析、空间数据的关键值标注、地块GPS拐点顺序的修改、跨带空间坐标的转换等功能。

2.2.2 县级管理系统 数据接收、数据汇总、数据备份上报等功能。

2.2.3 省级管理系统 数据接收、数据汇总、数据格式转换输出、数据备份上报等功能。

3 系统功能实现

软件以用户友好的界面设计，将主要功能和次要功能进行菜单栏与工具栏合理布局，以达到操作简单的目的。

3.1 空间数据管理

3.1.1 GPS导入方式生成图形 采用常用的电子表格模板方式录入GPS信息，并标明小班地块的林班号、小班号、任务年度、图元类型。系统设置导入接口，通过开源NPOI技术导入Excel模板中标准格式GPS组信息，实现营造林地块的成图功能。

3.1.2 地图操作功能 实现地图的放大、缩小、漫游、要素选择、比例尺控制、计算图形面积、要素着色、关键字标注、要素拐点显示、图形输出、查询等。

3.1.3 GPS拐点编辑 要素拐点在录入过程中，容易出现拐点顺序错误导致图形异常的情况，为了方便图形拐点顺序编辑，设计了用于拐点编辑的模块，通过移动拐点顺序或者是修改拐点值，快速修改图形。

3.1.4 遥感影像叠加 通过网络连接的方式，加载谷歌地图遥感影像，实现对地块位置与遥感影像的叠加显示，由于谷歌地图与实际坐标有误差，具体工作单位可根据实际坐标信息，进行系统的X、Y坐标值的修正。修正后可对GPS信息进行取点、移动点顺序等操作，GPS点确认后，可输入标准GPS模板中，该功能保证了地块GPS拐点的完整性与影像资料的一致性。

3.2 属性数据管理

3.2.1 小班数据添加及修改 小班数据录入操作采用界面录入和以电子表格导入2种方式(图7为数据录入界面)。

3.2.2 小班数据查询 数据按年度、林班、小班形式建立目录树，查询小班时，可单击小班查看小班信息。

3.2.3 小班数据删除 通过小班列表右键快捷菜单，可实现数据删除功能。

3.2.4 设计卡片的标准化输出 设计工程外业资料小班卡片模板，通过NPOI技术，将基础信息输出到模板中，并采用直接操作Excel宏的方式，将GPS信息的图形自动生成，这样对于批量输出小班卡片提供了快捷的方法。

3.3 辅助分析管理3.3.1 空间面状数据叠加分析 遍历地块要素，进行地块间的重叠检查，保证各年度地块不重复上报。对叠加地块的源地块与目标地块进行定位显示及重叠部分显示，并提供小面积重叠部分的去除处理操作。

3.3.2 统计汇总 通过小班录入信息进行数据统计，实现按类别、林种、树种、任务年度的统计计算操作。

4 小结

通过C#与组件式GIS集成开发的模式，实现黑龙江省三北防护林工程营造林信息综合管理，并充分利用网络的遥感影像资源实现空间要素与影像资料的叠加显示，保证了地块位置空间位置。对于属性数据的编辑方式充分考虑了系统应用人员的工作习惯，采用了界面录入与数据导入两种方式，使数据录入方便快捷。成果输出方面实现了Excel模板输出小班信息和GPS拐点信息功能，保证成果信息齐全、直观。

系统的实现为工程项目管理提供了有效的技术支持。有效地提高了各级部门的工作效率和业务标准化程度。

[1] (美)沃森(Waston,K.),(美)内格尔(Nagel,C.)等著;乔丽波 翻译.C#入门经典[M].北京:清华大学出版社,2006

[2] 李玉堂,矫恒训，郑军，等.吉林省营造林工程信息管理系统的设计与开发[J].吉林林业科技,2010(2):1-3

[3] 戴前石,闫宏伟，张万林，等.全国营造林实绩综合核查信息管理系统的研制[J].林业资源管理.2005(12):78-81

1005-5215(2016)12-0084-03

2016-10-30

张玲敏(1984-),女,黑龙江兰西人,大学,工程师,从事地理信息系统应用、森林经理、林业信息化建设等研究.

P208

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.12.032