林地资源信息管理系统的研建与实践探讨

兰玉芳 石小华

摘 要 森林资源管理“一张图”年度更新调查已成为我国林地资源监管的常态化工作，是加强林地保护利用管理的重要基础和支撑。为了推进林地资源成果应用，加快智慧林业建设进程，探索研究建立基于历年森林资源调查成果数据、“一张图”更新数据、公益林监测成果和历年遥感影像等数据的林地资源信息管理系统，并系统利用统计报表灵活定制和地图自由查询检索等关键技术，满足了地方林业资源管理信息化发展需要，实现了林地资源成果的信息化、精细化管理，提升林地资源成果数据的管理、更新和应用水平。

关键词 林地资源成果数据;信息管理系统;数据库

文章编号：1005-5215（2022）01-0081-03

中图分类号：S757.2 文献标识码：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.01.025

森林资源档案是对各个时期森林资源变化状况和森林生态环境年度状况的记录资料，建立在森林资源调查的基础上 [1，2]。完备的森林资源档案能有效地反映森林资源的消长变化情况，也可以反映森林经营的效果。近年来，随着“3S”技术在调查、设计等方面的应用普及，目前所有森林资源调查数据已由原来的手工卡片记录方法发展为电子数据库管理;图形数据由原来单一的纸介图形发展为电子地图数据等，而所有数据汇总、统计、报表制作、查询等已能够完全依托计算机来实现[3，4]。因此，实现林业现代化管理，应加快林业信息化建设，研究建立林地资源信息管理系统，实现林地资源成果数据库统一标准和部门共享，为地方林业的科学管理和决策提供完整的解决方案。

1 系统建设目标和内容

1.1 建设目标

充分利用主流IT技术、GIS技术、遥感技术和地理分析及商务智能技术，以林地资源成果数据为基礎，整合基础地理信息、卫星影像、森林资源及林业管理等数据建立林地资源“一张图”数据库。开发集数据检索、数据编辑、统计汇总、智能分析、专题制图等于一体，满足林地资源数据管理、统计分析和成果产出的信息管理系统。该系统服务于各级林业主管部门，实现对历年林地资源成果数据的科学管理和应用，提高地方林业信息化建设和管理水平。

1.2 建设内容

1.2.1 林地资源“多库合一”成果数据融合和标准库建设 以历年森林资源“一张图”调查成果数据为基础，融合公益林区划界定成果、石漠化和沙化土地数据、湿地资源数据、一类清查和二类调查等成果数据，形成林地资源“多库合一”标准数据库。标准数据库在融合时采取逻辑上、物理上、内涵上有机整合和统一[5]。

1.2.2 研建基于“多库合一”标准数据库的信息管理系统 基于森林资源管理“一张图”建设目标，研究资源成果数据的科学管理、使用和更新，考虑各部门业务协同，如采伐作业设计、营造林作业设计及年度档案数据一体化更新等的林地资源管理业务。系统提供标准XML、GML接口，与林业基础GIS系统及其他林业专题业务管理系统紧密集成，能够科学、及时、准确、直观地反映林地资源管理状况;提供面向各部门用户的森林资源信息查询浏览服务，为其他林业业务管理工作提供可靠的林地资源数据信息，为领导提供决策依据。通过系统建设，进一步提高森林资源监测管理效率和服务水平，促进林业宏观决策的科学化，适应林业跨越式发展的需要。

2 技术思路

研究林地资源“多库合一”技术方法，考虑重点技术指标的差异和协同，融合形成林地资源“一张图”数据库。在此基础上，采用客户/服务器（Client/Server）体系结构形式进行系统开发，严格保证数据库安全[6]。利用面向数据操作和管理用户为主的模式，开发可扩展、易维护的应用系统，用户通过安装客户端来实现功能，计算和数据管理任务合理分配到Client端和Server端。服务器端采用.Net进行开发，使用GIS Server技术进行地图服务发布;客户端采用.Net进行开发，使用GIS技术进行图形开发。

用户利用本系统开展森林资源管理、林地资源管理、公益林建设、营造林规划设计等多方面业务工作的同时，实现林地资源数据从本地调查到年度一体化采集更新的全过程、全流程循环。

3 数据库设计

收集现有各类数据资源，按照数据库建设规范和建库流程，实现不同数据源、不同格式、不同空间参考、不同比例尺、不同时态数据标准化处理，完成数据库建设。数据建库流程分3步进行：第1步是标准规范建设，包括数据建库规范、数据库更新标准规范、数据成果质量规范;第2步是收集各类数据资源，并进行数据规范、整合、处理、检查、入库;最后是发布数据服务，为系统开发提供数据资源服务层，并按照数据库组织和内部循环方式，完成数据汇交更新。数据建库流程如图1。

为了便于管理，将林地资源数据库分为3层：第1层是基础层，为基础空间数据库建设，数据包括4D产品，即基础矢量数据（DLG）、遥感影像数据（DOM）、数字栅格图形（DRG）、数字高程模型（DEM）及相应各类数据的原始数据和元数据;第2层是专业层，包括一类清查、二类资源调查数据，林地保护利用规划数据、公益林区划界定、荒漠化沙化数据及湿地数据等成果;第3层是管理层，包括营造林规划设计、占用征收、森林采伐、森林灾害及林业重点工程等业务数据。所有数据按结构化和非结构化格式统一管理，并通过建立索引进行相互关联。基础层、专业层和管理层共同组成了林地资源数据框架体系，利用基础层建立系统应用背景服务，专业层建立本底数据支撑，通过业务过程“沉淀”成果数据，再按照年度更新到本底数据的过程，完成林地资源数据库的逐年累积，实现林地资源数据的全生命周期管理及全业务流程管理，形成实时性、有效性和权威性的林地资源数据库。各层之间的关系如图2。

4 系统功能设计与应用

系统功能设计主要包括林地资源空间查询子系统、资源本底数据更新子系统、智能分析子系统、资源统计汇总子系统及二三维一体化子系统。

4.1 空间查询子系统

通过空间查询子系统（图3）可以掌握林地资源的空间分布情况，利用检索功能可以查询到山头地块小班的详细属性和空间信息。

系统支持多种数据查询方式：（1）按政区查询。系统列出当前区域内所有行政单位 （省或自治区、市、县、乡、行政村），通过用户选择单位，实现政区内林班、小班快速检索和定位。（2）任意点击查询。可任意点击地图上某一资源小班，列出对应小班卡片信息列表。（3）条件组合查询。支持用户自定义SQL语句条件查询，包含单因子SQL语句和多因子SQL语句组合查询。（4）通过位置查询。根据要素之间的位置关系，利用一个图层上的图形选择另外一个或几个图层上的资源图形。（5）按图幅检索。系统提供1∶1万、1∶2.5万、1∶5万和1∶10万的标准分幅，可通过任意图幅检索该范围内资源詳情信息。

4.2 数据更新子系统

系统提供高效便捷的数据采集编辑功能，数据采集过程中可进行图形拓扑分析和属性逻辑控制，提升数据采集的质量。同时提供丰富的图形编辑工具和属性更新工具。区划时，系统能自动检测碎小班，对面积小于0.067 hm2的碎小班进行自动融合。系统支持多种数据更新方式：（1）前后期影像对比更新。通过前期影像、后期影像卷帘对比分析，人工找出变化小班，然后对变化区域进行区划更新。（2）按照现有经营管理资料更新。通过现有工程验收图（图片格式），如造林作业设计图、征占用林地红线、天保工程资料等，经过校正后，添加到地图，完成变更图斑勾绘。（3）用已有矢量数据动态更新。通过已有矢量图（shp、mdb、sde等格式）直接更新资源本底。

4.3 智能分析子系统

利用各种空间分析模型、空间操作技术对林地资源空间数据进行智能分析，解决更加复杂的地理问题。系统提供的智能分析工具有：（1）对比分析。对选定的林地资源业务数据，可通过空间图形和要素属性的对比来分析不同年度间的变化，且比对结果能以图形空间变化、统计汇总及多维图表等形式表达。（2）区域分析。通过绘制图形、导入shp（平面坐标或地理坐标）等，统计林地资源情况并生成统计图、表，支持图形裁剪、相交、包含等操作。（3）时态分析。支持对林地资源小班、历史影像信息的动态回放，分析山头地块小班信息的空间变化过程。（4）缓冲区分析。以点、线（林带）、面（小班）等实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与林地资源小班图层的叠加，从而分析得到缓冲区范围内资源情况。

4.4 统计汇总子系统

系统支持对林地资源数据的统计汇总功能，包括标准统计和定制统计。标准统计指系统能出国家标准格式的统计报表;定制统计指用户自定义统计表的横轴因子、纵轴因子、统计内容和统计范围进行的统计。系统采用自主研发的复杂报表定制技术，研究复杂报表动态可配置方法，设计实现自动生成具体的数据仓库存储结构，使用户可以直接通过可视化界面定制所有复杂类型报表的模板、主题、元素和展示方式，并通过本地缓存技术实现报表快速统计，用户不需要了解系统的底层数据结构就可快速完成复杂报表的设计和统计，实现动态、灵活、按需配置，有效节约开发成本，提升运行效率。

4.5 二三维一体化子系统

利用计算机网络技术、空间数据库技术、三维地理信息技术及虚拟现实技术，集成遥感影像、地形数据、地名数据、林地资源数据及其相关信息，搭建一个二三维环境森林资源空间分布、林区自然风貌等应用的子系统。通过对三维数据的缓存处理及多线程的加载技术，实现二三维数据管理一体化、展示一体化及分析应用一体化，为林地资源提供更直观的监管方式。

5 结语

本系统针对森林资源管理工作的新形势新要求，在基础地理信息、卫星影像、林业管理数据等基础上，通过整合、研发，构建 “一张图”“一个系统”，服务于地方林草主管部门，实现面向调查评价、监管决策和资源共享的信息化服务体系。系统实现了数据采集更新、内业处理、数据入库、服务发布、信息管理及信息共享等一体化，达到森林资源监测管理工作的全过程信息化和可视化，为地方林业的科学管理和决策提供完整的解决方案。通过对本系统的实际应用，实现了对地方森林资源管理业务的科学监管。同时，通过系统规范化、统一化、数字化、网络化和精细化管理，为相关业务工作节约了时间，简化了数据申请工作流程，提高了工作效率。

此外，系统集成了林地资源各类数据，形成了林地资源“一张图”数据库，为各业务部门提供数据支持。其中，管理部门可对所辖区域内森林资源实行更精细化的管理;规划部门可根据森林资源分布状况、生态环境情况与植被生长适应性情况进行造林与生态恢复规划;建设部门可根据森林资源分布情况进行更加科学的选址，从而减少对生态系统的破坏;而生态护林员的管护区域也更加明确，有效避免了管理空区。

参考文献：

[1] 霍振江.基于林分动态生长模型的小班资源档案更新研究[J].林业资源管理， 2018（1）： 141-147

[2] 李春干.基于遥感图像变化检测的森林资源数据更新[J].林业建设， 2014（6）：91-93

[3] 乐通潮.林业外业调查数据采集系统的设计与实现[J]. 防护林科技，2020（6）： 61-63

[4] 李启寿，陈文静，刘美爽.基于VisualC++与MapObjects的森林资源管理系统设计与实现——以帽儿山实验林场为例[J]. 西北林学院学报，2020，35（6）： 221-227

[5] 高金萍，高显连，杜彬，等.森林资源“多库合一”管理和更新业务平台研建与实践探讨——以内蒙古大兴安岭重点国有林区为例[J].林业资源管理，2020（5）：44-51

[6] 孙海宁，孙艳丽.北京市古树名木管理信息系统的开发与应用[J].林业资源管理，2020（2）：161-166