森林资源动态监测信息化管理平台建设分析

孙清琳

(国家林草局华东院，浙江 杭州 310019)

当前时代背景下，森林资源属于战略性资源，具有非常重要的作用。森林资源的数量与质量，直接影响到森林功能的发挥，关乎生态文明建设。对森林资源实施动态监测，是掌握森林资源时空变化，制定森林资源管理决策的关键。随着“互联网+”的深度推进，实现信息化的森林资源动态监测成为可能。高新技术的运用，促使森林资源动态监测信息化程度日渐加深，为此需要构建起一套统一的管理平台，来实现更为高效的森林资源信息化动态监管。

1 森林资源动态监测信息化管理平台建设意义

“互联网+”时代背景下，万物之间的连接均变得信息化，如何收集并且处理好信息成为各个领域在竞争当中立于不败之地的关键。对于森林资源的动态监测要以信息为基础，在森林资源的时空变化中，如果揭示森林资源变化的信息能够充分利用起来，则能够有效促使森林资源管理薄弱环节的改进优化，提高管理水平。

现阶段对于信息化建设，各行各业都非常关注。各种管理信息系统相继出现，为管理信息化提供了支撑。对于森林资源管理来讲，由于森林资源监管涉及多个部门，这些部门之间的业务不同，其所使用的信息系统也存在差别，导致数据共享性较差。同时，由于缺乏必要的手段来对森林资源实施动态监测，信息获取费时费力、效率低下。信息系统数据更新不及时，就不能准确反映森林资源的时空变化；无法及时掌握森林资源的变化情况，就不能准确科学地制定森林资源管理策略。

森林资源作为重要的战略资源，构建针对森林资源的动态监测系虚拟化管理平台意义重大，是事关林业发展的全局性、战略性工作，森林资源动态监测管理平台建设能够有效解决长期以来森林资源数据不准确、信息采集手段落后、处理手段落后、信息利用率低、共享程度低等问题，对于全面提升森林资源管理水平显然具有重要价值意义。

2 森林资源动态监测信息化管理平台建设思路

2.1 动态监测信息管理平台建设总体思路

高新技术的运用实现了森林资源的动态监测，利用RS、GIS、GPS为主的空间信息技术对森林资源进行动态监测，目前已经具有相对成熟的体系。为了保证森林资源动态监测的效果，必须进行森林资源调查。

森林资源调查分2类，一类清查和二类调查。前者要求连续清查森林资源，主要清查对象包括森林资源及其生态状况，主要任务是定期准确清查全国森林资源质量、数量、增减情况、生态系统状况，进而为森林资源及其生态状况的综合评估提供数据信息。省林业部门是一类清查的主要责任单位，定期在固定林业样地上调查森林资源，理论上5a清查1次。后者主要是森林资源规划设计调查，针对的是经营性林场的调查法，一般10a进行1次。

森林资源动态监测信息化管理平台的建设目的是提高森林资源调查信息资源的有效利用率，增强森林资源管理的科学性。动态监测的目的则是获取森林资源信息，因此在信息化管理平台建设中，应以森林资源调查信息为基准，整合其它各类信息，为林业信息化提供森林资源基础信息数据平台，构建高度协调化、网络化、智能化的系统平台，为林业相关部门提供信息查询、数据更新、分析评价、林业发展规划、管理决策等森林资源信息数据。其中，动态监控体系基于空间信息技术，并以其中GIS为核心，在GIS系统上记录每年的森林经营措施与生长情况，实现对森林资源信息的动态更新。以RS为主要信息获取渠道，利用RS技术立体、随机、实地抽样调查森林资源，以RS影像为基础分析森林资源时空变化情况。

2.2 动态监测信息化管理平台技术路线

信息化管理平台建设分2步走。建设森林资源基础数据平台，着力解决相关行业、机构对森林资源基础数据的需求；构建统一信息管理平台系统，包括林业各职能部门业务子系统。这些系统存储的信息数据必须统一格式，并纳入基础数据平台，实现数据共享和统一管理。其中基础数据平台重点要构建基础地理信息库、遥感数据库、森林资源基础数据库、管理信息数据库，要以森林资源基础数据库建设为核心，以二类调查区划制定基本单位。而构建地理信息库、遥感影像信息库等，要以一类清查为核心建立省级森林资源数据库，实现数据的整合管理。数据库建立后围绕相关部门需求构建管理平台软件，软件开发应以网络传输、数据交换、空间信息技术、时空大数据等为核心，以地理信息、遥感、森林资源调查、监测等信息数据为基础，以数据的动态更新为保障，建立功能全面、科学适用的信息化管理平台。

基于上述技术路线，需要解决2个关键技术问题。小班信息更新技术。利用GIS来实现小班信息更新，小班信息更新必须保证数据质量，更新信息不一致将严重影响信息质量，在动态监测中可能会导致前期调查数据出现不同小班号，或者不存在小班号，造成属性信息更新错误；更新的数据可能存在不完善的情况，引起上层系统更新错误，换而言之，小班信息更新上的问题将导致出现大量无用数据信息占用存储资源；小班信息更新本质是在一个时点上对森林资源信息进行管理、修改和累加，如此森林资源信息量是线性变化的，这种线性变化不应受人为干扰。更新验证调查。上述小班更新要求数据质量高，更新验证调查的准确性将决定数据质量，一般应采取遥感动态观测，GPS定位和实地调查结合的方式，确保森林资源调查信息的准确性。

3 森林资源动态监测信息化管理平台建设方案

3.1 平台框架

基于前文分析，森林资源动态监测信息化管理平台可划分为7个部分，共同组成管理平台框架。

3.1.1 数据平台

将数据库数据架构划分为3层，如图1所示。第1层为基础数据库，主要包含基础空间数据、地理信息、遥感影像等；第2层主要以一类、二类调查数据库数据为主；第3层以经营措施相关数据为核心。

图1 数据库数据架构

3.1.2 采用云架构将业务系统与用户连通

各级系统均可通过云访问数据，更新数据。业务系统的数据采集可能需要用到保密数据。按照保密规则，数据采集应当脱离云，采取物理隔离等措施，以保证数据安全性。对于保密数据可采取手工复制方式进行图班数据交换，为方便操作，数据采集后将目标图班勾绘后，导出形成节点坐标对文本文件，业务系统当中的相关信息数据均以坐标对文本形式存在。

3.1.3 省级系统

重点任务是统一归集数据并进行更新，要求综合应用空间信息技术、计算机及网络技术、数据库技术，以森林资源本底数据为核心，实现统一的数据归集和更新维护。同时建立数据交换共享服务平台，为各级部门提供信息服务。

3.1.4 共享服务平台

以省级数据中心为支撑，构建共享平台，按照数据更新机制，实施相关信息的管理、汇聚、承载和共享，为业务应用提供统一数据服务。

3.1.5 开放接口

引入移动端数据采集系统，通过开发移动端APP接入管理平台，方便信息的修改补充，实地调查中所发现的变化信息可及时上传管理平台，进而快速实现数据更新。

3.1.6 数据可视化分析

基于大数据等技术，在GIS平台上，通过构建相关模型进行大数据分析。

3.1.7 构建平台维护体系

通过用户注册、身份验证、功能权限分配、日志等功能，实现对平台的高效维护。

3.2 管理平台建设

根据前文分析，管理平台建设分硬件部分和软件部分。

3.2.1 硬件部分

本着高效、可靠、实用、安全、可扩展的原则进行设计，保证平台运行稳定可靠。因此，需要事先根据本地实际情况规划网络，确定管理平台可覆盖的范围。一般来讲，省级作为最基本的单位，其管理平台应覆盖全省。

考虑单机运行和局域网运行的子系统数据绝大多数都是地理信息数据，对数据的运算以及存储要求高，因此应当选择高性能服务器作为业务子系统服务器和数据库服务器。可选NF8460M4,4U标准机架式服务器，处理器选择英特尔至强系列处理器，配置IPAT2高级网络加速，VMDq虚拟化加速；以及NF5280M4,2U标准机架式服务器，至强系列处理器，配置磁盘阵列，千兆网口。前者可作为数据库服务器，后者作为子系统应用服务器。

网络方面，在林业部门内部组建局域网络，省内形成林业专网，平级部门以政务专网连接，非涉密部分可接入互联网，向公众发布相关信息，网络上宜构建安全网关、防火墙、入侵防御等设备。应用系统安装于工作站，每县局配置一台高性能工作站。

3.2.2 软件部分

采用WEB服务、地图服务、XML、开放式标准协议等支撑软件应用。开发软件过程中先将平台抽象为一整个系统，然后将其分解为多个子系统。抽象出一个个模块，由此确定公共模块，如此可实现分级一体开发。公共模块可通用，提高开发效率。

平台软件框架设计5层，包括用户层、应用层、平台层、数据层和技术层。用户层主要为各级领导、系统维护员、工作人员、互联网用户提供相关信息服务。应用层支撑分析决策、数据维护、日常业务、社会服务，森林资源调查监测、森林资源管理、林业工程建设管理、林业档案管理、森林防火、森林病虫害防治、林业科技等子系统为支撑。平台层以林业信息共享平台、电子政务及信息发布平台为基准，纳入数据表管理、数据导入导出、数据备份恢复、数据录入、数据压缩传输、投影变换、元数据管理和服务等公共模块。数据层则主要是数据库层面，技术层则主要考虑的是技术层面的内容，包括网络技术、GIS、数据库、组件技术等。

3.3 平台建设思考

为了满足森林资源动态监测数据向上位机归集，以供数据分析之用，进一步考虑大数据的应用。动态监测管理平台应打造成大数据平台，可以立足系统结构、系统集成、数据集成、软件集成、应用集成的思路，构建可视化人机交互界面，按各级领导关注的决策、预测数据、可视化分析需求，确定可视化目标数据，如监测预警、突发事件、要素监测等，编制可视化集成平台目标数据代码表。

进一步围绕可视化，将目标数据分解为二级子数据——支撑要素数据的关联数据集，编制数据代码表，再次分解，直接下到基层也就是县级信息系统中。这些数据分属不同系统，并且分散保存在各部门子信息系统中。由于一些数据在存储节点上存在副本，需要保证副本数据与数据本身所反映的情况一致，因此需要编制元数据集数据代码表。

省级构建统一数据交换平台，该平台上包括数据采集、处理、分发、管理、监控、配置管理等，采集数据可依靠大数据平台、数据文件等数据库来实现，主要实现元数据核查。依靠网格技术、SOA设计思想，构建面向服务的异构数据服务平台实现异构数据的集成和交换，实现数据共享遵循开放网格服务框架和WEB服务资源框架，利用GLOBUS等成熟开发工具，将平台基础网格环境所提供的网格服务接口封装为WEB接口。构建WEB页面来实现逻辑集成，形成页面数据采集的统一性和标准化，打通整个林业部门的业务子系统、应用子系统，形成数据的网络集成。页面设计遵循HTML5标准，数据库接口协议采取HTTP传输协议，REST支持远程服务器数据调用，支持JSON数据格式。

可视化集成平台使用WEB页面超链接来实现，即构建WEB数据采集系统，采用全数据链条闭环反馈自适应模式，对森林资源动态监测系统的核心要素、重点目标、线上线下位置、状态、数据、关联、分析等数据进行挖掘分析。

4 结束语

综上所述，森林资源动态监测在传统的人工调查技术上发展起来，以空间信息技术等先进手段来实现全天候、实时的动态监控，如此森林资源的相关信息数据将呈现爆发式增长，这些信息数据将成为森林资源管理的重要依据,同时也是林业部门的重要资产，因此需要搭建信息化管理平台，实现对森林资源信息数据的高效管理和应用。