基于多种数据库的辽宁省森林资源三维系统构建

先文娟

（辽宁省林业调查规划监测院，辽宁沈阳110122）

自2005年辽宁省开展林业信息化工作以来，森林资源管理一直是信息化工作的核心组成部分。三维浏览查询系统（简称“三维系统”）作为辽宁省森林资源信息管理系统的子系统之一，一直随着资源信息管理系统的更新而重建。

现行森林资源三维浏览查询系统于2016年开始建立，2017年完成建设， 通过网页浏览的方式实现了数据浏览定位、专题查询、飞行浏览查询、场景管理、拔高设置、辅助分析等森林资源数据查询分析功能。

作为数据浏览查询的展示性窗口，三维浏览查询系统直观性强、可视性佳，不仅能给不熟悉数据库管理的同事提供数据查询浏览的便利，也为今后的数据交换共享工作打下了基础。

1 系统构建

现行三维浏览查询系统采用B/S 模式， 系统主要由服务器集群和B/S 客户端两部分组成， 其构建方式如图1 所示。

1.1 服务器集群

服务器集群集数据管理与发布为一体，包含完成交互工作的Web 服务和GIS 服务，以及负责森林资源数据管理的空间数据库管理软件。

1.1.1 Web 服务

Web 服务作为客户端和服务器的交互桥梁，负责完成数据的交换工作。 Web 服务将客户端发出的有关GIS 功能的请求转发到GIS 服务器，GIS 服务器从数据库中读取所需数据， 对请求进行处理，然后将操作结果通过http 响应返回到客户端中显示。

三维浏览查询系统除常规的Web 服务外还需提供数据的三维显示功能。

本次系统构建采用Apache 的Tomcat 提供Web服务，三维实现采用NASA 研究中心科研人员开发的开源软件World Wind。

作为目前为止唯一真正开源的3D 引擎，NASA World Wind 拥有.NET 和Java 两个实现版本。 本次系统构建选用Java 作为World Wind 的实现基础，因此服务器端需安装 JRE （Java Runtime Environment）作为其运行环境。

图1 系统构建

1.1.2 GIS 服务

GIS 服务通过网络向外提供GIS 处理功能，包括GIS 数据服务和GIS 功能服务。 与传统的GIS 服务相比，它的数据既可以来自本地数据，也可以来自网络或者其它GIS 数据服务，经过功能服务的处理后，将结果数据通过网络发送给调用的用户或应用服务。

本次系统构建采用GeoServer 和ESRI 公司的ArcGIS Server 共同提供GIS 服务。

1.1.3 B/S 客户端

三维浏览查询系统依赖于Java 运行，客户端需安装JRE 以保证系统的正常运行。

在第一次使用系统前，需对IE 浏览器进行有效设置以确保JRE 能正确安装。完成JRE 的安装后，还需在控制面板中的“安全”选项卡中进行相关设置。

2 空间数据库管理

三维浏览查询系统的核心是数据的浏览、查询以及数据的统计分析，其基础是森林资源数据。 只有资源数据完整正确， 浏览查询结果才能真实可靠。 因此，森林资源数据的管理维护工作十分重要。

本次系统构建采用PostGIS、MySQL 以及ESRI公司的ArcGIS 作为数据库管理工具。

PostGIS 是对象-关系型数据库系统PostgreSQL的一个扩展模块，由Refractions 公司开发，为解决PostgreSQL 对GIS 数据的支持问题。PostGIS 具有空间索引功能， 能够实现空间数据的查询与分析，同时包含丰富的空间操作函数以及空间操作符，为实现各种复杂GIS 空间分析功能奠定了基础。 作为开源的GIS 数据库，PostGIS 发展迅速。 为提高浏览效率，加快数据查询速度，本次系统构建采用Postgres的SDE 数据库储存森林资源的矢量数据，并完成相应的空间操作。

MySQL 是一种开源的关系型数据库， 速度快、可靠性高、易于使用。本次系统构建，采用MySQL 完成非专业数据的管理工作，如账户信息、账户权限、数据迁移管理等。

ArcGIS 是ESRI 公司开发的商业GIS 软件，作为老牌GIS 软件，ArcGIS 产品运营稳定、功能强大。本次系统构建使用ArcGIS Desktop 完成数据处理及栅格数据的压缩存储工作。

3 系统实现

建成的森林资源管理系统具有二维 （图2）、三维（图3）两种显示模式。

系统窗口左边显示了辽宁省行政树，通过双击操作可快速定位到兴趣村。 二维模式提供放大、缩小、平移、小班查询、行政区查询、清除、复位、全屏/退出的快捷操作。 三维模式提供拔高设置、漫游、指北、小班查询、行政查询、典型场景、飞行浏览、清除、复位、全屏/退出的快捷操作。

图2 森林资源管理系统二维显示

图3 森林资源管理系统三维显示

三维系统右上方设置了数据查询、 统计分析、空间分析、专题图、系统设置模块。 其中，数据查询模块提供了简单查询和条件查询两种方式，用户可按需选择。

统计分析模块植入了常用统计报表，并具备报表定制功能。 用户可直接使用内置报表进行数据统计，也可以根据工作需求进行定制统计。

空间分析模块具备透视分析、坡度分析、制图分析、量算分析功能。

专题图模块内置了公益林商品林概况、无林地资源概况、森林火险等级情况、退耕还林情况等专题图模板，供用户直接使用。 用户也可根据实际情况进行设置，完成专题图出图工作。

系统设置模块可对系统显示等系统功能进行设置。

4 分析与小结

现行森林资源三维系统采用B/S 模式， 使用PostGIS、MySQL、ArcGIS 作为空间数据库管理软件，实现了数据浏览定位、专题查询、飞行浏览查询、场景管理、拔高设置、辅助分析等森林资源数据查询分析功能。

B/S 模式的优势在于使用网页浏览器， 使得系统的适用性广泛、跨平台性良好、运营成本低、操作简单、扩展性良好，其缺点是涉及到网页浏览的安全性问题及数据保密问题。 因此，现行三维系统仅在林业系统内部的安全网络上运行，并没有发布于互联网中。 在今后的系统构建工作中，可考虑加强系统安全建设，并对数据进行加密处理，使资源数据能在互联网中使用，方便各类用户的查询浏览。

除ArcGIS 外，现行系统均使用开源软件进行构建，使得系统的扩展性更强，也节约了开发成本。 多种数据库并行的构建模式使得各类数据间彼此独立，系统的抗风险性更强。 与此同时，多种数据库同时运行也加大了后期的数据维护难度，使得系统的再部署工作较为繁琐。 在今后的系统构建工作中，应考虑在兼顾系统安全性的同时，使用同一种数据库完成数据的管理和维护工作，以降低运营成本和维护难度。