基于县级可定制化林业资源管理系统的设计与实现

张振中 徐志扬 李浩然

（1国家林业和草原局华东调查规划设计院 浙江杭州 310019；2国家林业和草原局管理干部学院 北京 100094）

林业资源数据管理是林业部门的核心工作之一。目前，县级林业部门一方面需要掌握和上报本县森林资源变化和保护管理情况，监测国家级公益林保护管理成效，完成每年森林资源管理“一张图”更新工作；另一方面需要办理林地征占用审核审批、林木采伐管理、森林督查、森林经营等相关工作。县级林业资源信息管理系统能够有效地为县级林业部门的相关业务提供技术支撑，但同时也遇到了以下一些难点：系统单机工作，数据共享难；规程、标准和业务变化后，软件系统更新难；业务逻辑变化，系统修改难；现有系统与上级系统融合难。

从软件设计层面着手，通过使用Oracle大型数据库、WebGIS 和SOA 架构技术，实现系统可定制化开发，着力解决县级林业资源数据管理中的现实问题，从而实现县级林业资源信息管理系统应用中的用户可定制化。

1 关键技术应用

1.1 WebGIS 技术

WebGIS（网络地理信息系统）是指工作在Web 网上的GIS，是传统GIS 在网络上的延伸和发展，具有传统GIS 的特点，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等GIS 基本功能，同时也是Internet 上地理信息发布、共享和交流协作的基础[1-2]。它是通过网络向Web 服务器发出请求，Web 服务器进一步向GIS 服务器发出GIS 请求，GIS 服务器会向Web 服务器返回HTML 格式结果，Web服务器接收到返回结果后，再把结果传输给Web 浏览器。WebGIS 技术实现方案如图1 所示。与基于Desktop 的GIS 相比，WebGIS 具有以下优点：访问不受地域限制，跨平台，经济实用，操作简单易用，负载均衡。

图1 WebGIS 技术解决方案

1.2 SOA 架构

SOA（Service-Oriented Architecture）是面向服务的架构。SOA 架构的解决方案主要解决了“信息孤岛”问题。它多应用于企业应用集成（EAI）领域[3-5]。应用程序的不同服务通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来，使得构建在系统中的服务可以以一种统一和通用的方法进行调用[6-7]。

1.3 可定制化功能设计

定制化服务是指按用户自身要求，为其提供适合其需求的，同时也是用户满意的服务[8-9]。从定义可以得知，定制化功能可提高用户对系统的适用性和体验度。为了使用户能够根据其自身需求设定系统业务逻辑，本系统引入设计模式中的策略模式。策略模式作为一种软件设计模式，指对象有某个行为，但是在不同的场景中，该行为有不同的实现算法。根据策略不同分为数据模型策略、算法处理策略、业务定义策略和统计报告策略。应用策略模式实现定制化功能设计逻辑框图如图2 所示。

图2 定制化功能设计逻辑框图

2 系统架构设计

系统包括五个层次，三个保障体系。五个层次自下而上分别是数据层、数据访问层、业务层、网络层和应用层。三个保障体系是运行支撑体系、安全保障体系、政策法规和标准规范体系。整个系统的设计和实现必须基于三个保障体系框架完成，详细系统架构图如图3 所示。

图3 县级林业资源管理系统架构图

应用层包括三个客户应用程序，即WEB 应用、手机APP 和桌面端应用（Desktop）。Web应用是采用了浏览器/服务器（B/S）的模式，可以兼容IE、Chrome、Firefox 和360 等主流浏览器，用户可以在浏览器上对发布的各专题图数据的图层进行放缩、查询和图形编辑等操作；手机端APP 主要用于外业信息核查、林业资源数据查询和图斑绘制等；桌面端应用可以加载本地的矢量数据和遥感影像数据。

网络层采用了面向消息的企业集成EAI组件，具有稳定性和兼容性。消息系统提供了数据格式转换和传输功能。消息集成包括了消息构建、通道、端点、路由、转换、管理、消息模型和事物等组件。

业务层包括了林业资源管理所需的业务逻辑、用户体系、权限管理和策略配置管理。其中策略配置管理主要是为迅速响应用户需要设定的用户自定义业务而设置的。业务模块目前包括森林督查、森林经营管理和森林资源“一张图”管理等。

数据访问层主要包括数据访问组件，它负责与数据库交互。本系统应用到的是JDBC 和ARCSDE。

数据层主要是存储系统所涉及的业务数据、用户数据和其他配置数据，本系统采用Oracle 数据库。

3 县级林业资源管理系统实现与应用

3.1 系统实现

以安徽省黄山区林业资源空间数据管理为例，介绍本系统的实现方式和应用情况。黄山区系统应用业务逻辑框架如图4 所示。实现流程：（1）数据准备。整理黄山区历史数据，并进行标准化处理，通过ARCSDE 写入到Oracle数据库。（2）发布空间数据。将Oracle 的空间数据，进行符号化处理后，发布到Arcgis Server地图服务器。（3）模块设置和业务数据配置。根据业务设置不同的模块，同时配置模块中字段显示属性和读写属性。（4）权限配置。根据用户级别配置相应的访问权限。系统使用操作流程如图5 所示。

图4 黄山区林业资源管理信息系统业务逻辑框架图

图5 系统使用操作流程图

3.2 系统应用情况

系统主要包括搜索、逻辑检查、变化数据库、成果质检、统计和报告生成等模块。用户界面设计原型如图6 所示。

图6 县级林业资源信息管理系统界面设计

3.2.1 图层设置

图层分为两大类，一类是基础图层，即天地图的矢量图和影像图；另一类是业务图层，包括上期数据图层（现状数据）、变化图斑图层（遥感判读数据）、经营活动类图层及批注图层。基础图层选择可进行矢量图和影像图的切换；业务图层可勾选进行叠加显示。图层显示与叠加效果如图7 所示。

图7 图层选择和叠加工具

3.2.2 地图工具

地图操作包括了图形切割、合并、选择、属性编辑和图斑导入等功能。系统功能选择工具如下图8 所示。

图8 系统功能选择工具

3.2.3 图斑的查询与编辑

图斑的查询与编辑包括图形和属性两个部分。属性部分主要是图形的属性字段信息和对应值。前期数据的查询是只读状态，只是作为档案资料管理，但是可以显示用户设置的字段信息，对于敏感字段信息后台设置不显示。本期变化图斑系统用户可以编辑用户设置的可编辑字段属性信息。变化图斑的图形可以进行编辑，包括对图形的切割、合并等基本图形编辑操作。档案数据只读状态和变化图斑可编辑状态对照图如图9 所示。

图9 档案资料与变化图斑显示对比图

3.2.4 系统定制化设置

前端显示定制化：系统中设置了默认的模块，用户也可以根据业务需要添加模块，每个模块用户可以添加不同的分类，每个分类下面可以添加不同的字段，通过这种策略可以达到前端显示定制化的目的。通过相同的模式也可以实现权限、数据字典、逻辑检查、数据统计和报告自动化产出功能的定制化。

相关规程和标准更新后，系统需要添加或删除某些字段，无需额外的软件开发工作，可以通过后台的简单配置满足。在添加新业务的情况下，用户只需要添加一个新的业务模块，对该模块添加不同的分类显示，在对应的分类下面添加该新业务所需要的字段，就可以适应新业务的需要。用户定制化设置界面如图10所示。

图10 用户定制化设置界面设计

4 总结与展望

通过对县级森林资源信息化管理现状分析，着力解决了所面临的问题。以安徽省黄山区为案例说明系统实现地图的多数据源、多图层的数据展示；通过SOA 架构实现了数据共享和不同系统的数据无缝衔接；用户可以在系统管理中通过策略设置、自定义设置显示图层字段、字段之间的关系，进行数据查询和编辑；用户可以发布档案数据，也可以发布最新的林

业相关数据，并设置系统图层显示风格；通过整个系统的应用，可以适应不同业务需求。下一步需要应用大数据和人工智能技术，对已有的历时数据进行分析和建模，满足森林经营和管理的辅助决策需要。