周 齡，包玉海,2，陳鳳臻,2

（1.赤峰學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.內(nèi)蒙古師范大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

基于SuperMap IS.NET森林資源網(wǎng)絡(luò)地理信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
——以?xún)?nèi)蒙古鄂托克旗為例

周 齡1，包玉海1,2，陳鳳臻1,2

（1.赤峰學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.內(nèi)蒙古師范大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

以鄂托克旗森林資源為例，論述運(yùn)用W ebGIS技術(shù)構(gòu)建森林資源網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的總體方案和設(shè)計(jì)方法.系統(tǒng)根據(jù)鄂托克旗目前森林資源管理工作的現(xiàn)狀和需求，依據(jù)W ebGIS技術(shù)的特點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及GIS技術(shù)相結(jié)合的研究設(shè)計(jì)方法，采用SuperMap IS.NET為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)一體化集成和存儲(chǔ)、森林資源的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢(xún)、服務(wù)定位、地圖數(shù)據(jù)分析與處理、統(tǒng)計(jì)分析、專(zhuān)題圖制作等功能,并討論了網(wǎng)絡(luò)地圖發(fā)布平臺(tái)構(gòu)架、網(wǎng)絡(luò)地圖功能與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)更新等方面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)鄂托克旗森林資源的數(shù)字化、信息化管理,建立了森林資源網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，為森林資源的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支持,也為林業(yè)基礎(chǔ)部門(mén)的實(shí)際辦公工作提出了新的辦公模式.

WebGIS；森林資源；地理信息系統(tǒng)；SuperMap；IS.NET

1 引言

1.1 森林資源開(kāi)發(fā)、管理需要GIS

森林資源是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是人類(lèi)賴(lài)以生存的基礎(chǔ)資源，具有維護(hù)地球生命、改善人類(lèi)生存空間的生態(tài)價(jià)值.GIS是高分辨率、多層次、動(dòng)態(tài)性描述地理事物時(shí)空分布特征、動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理地理資源的嶄新管理工具和高新技術(shù).森林資源的地理位置分布與森林資源信息管理的地域性、層次性特點(diǎn)決定了森林資源管理需要GIS. WebGIS技術(shù)是隨著網(wǎng)絡(luò)(Internet/Intranet)發(fā)展起來(lái)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)擴(kuò)展和完善GIS的一項(xiàng)新技術(shù).將WebGIS技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)代森林資源管理中將是實(shí)現(xiàn)“數(shù)字林業(yè)”和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì).

1.2 WebGIS特點(diǎn)

本研究把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及GIS技術(shù)結(jié)合起來(lái)建立森林資源網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)以查詢(xún)顯示方便快捷、分析應(yīng)用操作簡(jiǎn)單區(qū)別于傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)，并有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）森林資源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速更新；（2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、地圖數(shù)據(jù)發(fā)布，可進(jìn)行全球范圍內(nèi)的GIS數(shù)據(jù)更新. 1.3研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂托克旗地處鄂爾多斯市西部，全旗大部分地區(qū)為緩慢起伏的波狀、層狀平原，東南部為連綿起伏的毛烏素沙地.鄂托克旗是一道生態(tài)屏障，一旦失守，必將威脅內(nèi)蒙古自治區(qū)以及我國(guó)華北地區(qū)的生態(tài)安全.歷史上的鄂托克旗“水草豐美，土宜產(chǎn)牧”、“牛馬銜尾，群羊塞道”.但，十九世紀(jì)以來(lái)，鄂托克旗降水量極少，近15年平均降水量為165mm，受農(nóng)田墾殖、人為的濫墾草地、濫砍濫伐、超載過(guò)牧和氣候惡化等影響，境內(nèi)土地沙化嚴(yán)重.2009年底，鄂托克旗林業(yè)用地面積僅為1348萬(wàn)畝，森林覆蓋率為21.53%.就森林資源管理而言，長(zhǎng)期以來(lái)，鄂托克旗森林資源由人工紙質(zhì)管理或計(jì)算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)管理，森林資源數(shù)據(jù)更新困難，很少涉及數(shù)據(jù)的共享，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺乏空間分布信息、實(shí)時(shí)性差，評(píng)價(jià)匯總困難、顯示不直觀，一定程度上影響了決策的科學(xué)、及時(shí)性，鄂托克旗林業(yè)資源現(xiàn)代化管理迫切需要信息化、數(shù)字化.

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)目標(biāo)

本系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，基于森林資源空間和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)，以森林資源數(shù)據(jù)和地理環(huán)境數(shù)據(jù)為運(yùn)行對(duì)象，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、WebGIS等各種實(shí)用技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的地理信息系統(tǒng).系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，一是將森林資源各類(lèi)屬性信息和所在空間位置在林相圖下進(jìn)行統(tǒng)一管理；二是屏幕直觀展現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)；三是輔以強(qiáng)大查詢(xún)統(tǒng)計(jì)功能.本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，符合鄂托克旗森林資源狀況的實(shí)際需求，較好的實(shí)現(xiàn)了森林資源管理規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化.

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)

整個(gè)系統(tǒng)采用Browse/Server體系結(jié)構(gòu)，在邏輯上分為3層，這3層包括客戶(hù)機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器與Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(參見(jiàn)圖1).客戶(hù)機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示和用戶(hù)請(qǐng)求的提交；地圖應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)和處理用戶(hù)的請(qǐng)求；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理工作.所有的地圖數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序都放在服務(wù)器端，客戶(hù)端只是提出請(qǐng)求，所有的響應(yīng)都在服務(wù)器端完成，只需在服務(wù)器端進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)即可，因此可大大降低系統(tǒng)的工作量.

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的GIS平臺(tái)采用了SuperMap IS.NET，SuperMap IS.NET地圖的瀏覽查詢(xún)、編輯、動(dòng)態(tài)專(zhuān)題圖制作、路徑分析和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)查詢(xún)等強(qiáng)大功能，能夠滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)地理信息建設(shè)所需的基本功能，且兼?zhèn)浜?jiǎn)單的模板開(kāi)發(fā)方式，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作只需在客戶(hù)端進(jìn)行，按照地圖引擎提供的接口進(jìn)行簡(jiǎn)單修改既可使用.此外，在進(jìn)行SuperMap IS.NET功能模塊的邏輯劃分和詳細(xì)功能設(shè)計(jì)的過(guò)程中，自主研發(fā)了大量的基本功能擴(kuò)展和自定義行為，既充分利用現(xiàn)有資源，又積累了寶貴的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可大大降低開(kāi)發(fā)難度，縮短開(kāi)發(fā)周期. 2.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

空間數(shù)據(jù)庫(kù)是GIS中空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)場(chǎng)所，在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，空間數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)揮著核心作用.根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)特色和設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)系型數(shù)據(jù)模型并采用SQL Server 2005存儲(chǔ)管理；系統(tǒng)為空間數(shù)據(jù)建立專(zhuān)有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，即用SuperMap Deskpro5將GDF地圖文件轉(zhuǎn)換成SuperMap IS.NET中的數(shù)據(jù)集，并用SuperMap GIS平臺(tái)的SuperMap SDX+空間數(shù)據(jù)引擎訪(fǎng)問(wèn)空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、索引、讀取和更新.系統(tǒng)通過(guò)SuperMap SDX+把屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)到兩種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行索引維護(hù)、追加、更新、刪除等維護(hù)操作，并可以按屬性條件或空間條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種查詢(xún)并返回需要的數(shù)據(jù).

數(shù)據(jù)庫(kù)的組織方式采用擴(kuò)展數(shù)據(jù)模型（見(jiàn)圖2），其中，空間數(shù)據(jù)采用文件方式分層管理，屬性數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理，二者之間通過(guò)關(guān)鍵字段連接.系統(tǒng)為完善屬性數(shù)據(jù)庫(kù)提供人機(jī)交互窗口，可修改屬性表結(jié)構(gòu)、編輯空間要素的屬性值等.

圖2 擴(kuò)展數(shù)據(jù)模型

3 系統(tǒng)功能

用戶(hù)在瀏覽器的地址欄內(nèi)輸入地址可鏈接服務(wù)器端和客戶(hù)端應(yīng)用，服務(wù)器端用影像和矢量數(shù)據(jù)流方式進(jìn)行數(shù)據(jù)在線(xiàn)發(fā)布，與此同時(shí)客戶(hù)端發(fā)送請(qǐng)求并接收信息及顯示地圖和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了二者的協(xié)同操作.連接到鄂托克旗森林資源網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，首先進(jìn)入登錄窗口，輸入正確的用戶(hù)名和密碼登錄后加載主界面，如圖3所示，主界面采用可以靈活改變窗口大小和布局的多窗口形式，左側(cè)是操作面板；中間是地圖顯示窗口，其中浮動(dòng)著可移動(dòng)的基本工具欄和放大鏡窗口；右側(cè)是鷹眼窗口和圖層控制窗口.用戶(hù)可方便地進(jìn)行以下功能操作：

3.1 地圖控制模塊

提供拉框放大、拉框縮小、快速放大、快速縮小、地圖平移、全幅顯示、查看圖例、指北針等功能，其中圖形放大具有獨(dú)特的放大鏡放大方式，即效仿人們借助放大鏡觀察地圖的方式，在圖形顯示窗口中添加放大框來(lái)實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域的2倍、4倍等不同比例的放大.通過(guò)這種放大方式，能詳細(xì)了解某局部地域的細(xì)節(jié)，從而把握該局部在特定整體中的位置以及與周?chē)鷧^(qū)域的相互關(guān)系.

3.2 森林資源信息的查詢(xún)

提供點(diǎn)查詢(xún)、拉框查詢(xún)、多邊形查詢(xún)、圓選查詢(xún)、SQL查詢(xún)等多種方式進(jìn)行空間、屬性信息雙向可視化查詢(xún).

普通用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，借助系統(tǒng)提供的查詢(xún)工具，可以得到服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意面狀地物（如林班、小班）、線(xiàn)狀地物（如河流、道路）和點(diǎn)狀地物（如高程點(diǎn)）的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù).

3.3 數(shù)據(jù)更新

用戶(hù)在查詢(xún)、瀏覽信息的同時(shí)可用地圖注釋和地圖編輯功能進(jìn)行數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)更新等操作.地圖注釋是在地圖上添加注釋?zhuān)缥淖帧D形、圖像、符號(hào)等標(biāo)記并提交給WebGIS站點(diǎn)；編輯是對(duì)空間和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除、修改、更新等操作并提交給WebGIS站點(diǎn)，站點(diǎn)管理員對(duì)修改信息和更新數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并決定是否發(fā)布.

3.4 測(cè)量距離面積

按住鼠標(biāo)左鍵并在屏幕上連續(xù)畫(huà)折線(xiàn)來(lái)跟蹤地物可以自動(dòng)計(jì)算出圖中任意兩點(diǎn)之間的距離或圖中任意多邊形的面積.

3.5 定位功能

通過(guò)輸入經(jīng)緯度坐標(biāo)快速在地圖中定位到具體的位置并在地圖顯示窗口中以高亮點(diǎn)顯示.

3.6 點(diǎn)標(biāo)記功能

為方便記憶，可在地圖上任意地方作標(biāo)記，并以高亮度小圓球顯示，如圖4.

圖4 點(diǎn)標(biāo)記功能圖

3.7 專(zhuān)題圖模塊

包括標(biāo)簽、等級(jí)符號(hào)、點(diǎn)密度、統(tǒng)計(jì)、分段等五類(lèi)常用專(zhuān)題圖制圖模式，圖5為標(biāo)簽專(zhuān)題圖示例，首先選擇阿爾巴斯蘇木R圖層，然后指定林班號(hào)為標(biāo)注字段，地圖上就會(huì)標(biāo)注阿爾巴斯蘇木R圖層的所有林班號(hào).

圖5 標(biāo)注林班號(hào)

等級(jí)符號(hào)專(zhuān)題圖（見(jiàn)圖6）和點(diǎn)密度專(zhuān)題圖用于統(tǒng)計(jì)數(shù)值型字段的等級(jí)特征，如面積，人口等.統(tǒng)計(jì)專(zhuān)題圖用于統(tǒng)計(jì)分析相同特征數(shù)值型字段的比例.

圖6 等級(jí)專(zhuān)題圖統(tǒng)計(jì)

3.8 統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)目前有三種統(tǒng)計(jì)分析：“林種面積統(tǒng)計(jì)”、“起源面積統(tǒng)計(jì)”和“年度面積統(tǒng)計(jì)”，可實(shí)現(xiàn)選擇區(qū)域工程類(lèi)別的統(tǒng)計(jì)分析，該功能還可依照用戶(hù)的需要進(jìn)行擴(kuò)展.統(tǒng)計(jì)結(jié)果以統(tǒng)計(jì)圖和統(tǒng)計(jì)表的形式顯示，其中統(tǒng)計(jì)圖有餅狀圖（見(jiàn)圖7）、柱狀圖、二維圖、三維圖等多種表現(xiàn)方式.

4 結(jié)語(yǔ)

本研究以鄂托克旗森林資源為例，開(kāi)發(fā)了森林資源網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)以Microsoft Visual Studio 2005為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用SuperMap IS.NET設(shè)計(jì)WebGIS服務(wù)，采用A-jaxMap框架下的三層分布式體系結(jié)構(gòu)和SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)SuperMap的大型空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎SDX+通道連接SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了森林資源空間和屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與發(fā)布.

圖7 餅狀圖統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下幾點(diǎn)功能：（1）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在本地客戶(hù)端顯示森林資源的空間分布狀況和實(shí)時(shí)森林資信息；（2）森林資源多種空間和屬性間的相互查詢(xún)及結(jié)果的成圖輸出；（3）屬性數(shù)據(jù)的更新和空間統(tǒng)計(jì)分析；（4）多種專(zhuān)題圖的制作；（5）地圖的編輯、瀏覽、打印輸出等基本功能.

系統(tǒng)的功能適應(yīng)森林資源管理新形勢(shì)的需要，能夠?yàn)闆Q策者提供有效、先進(jìn)、科學(xué)的決策依據(jù).該系統(tǒng)在應(yīng)用中明顯的表現(xiàn)出效率高、穩(wěn)定性好、用戶(hù)界面友好、易于操作、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，能有效的管理快速更新的森林資源空間和屬性數(shù)據(jù)，大大減輕了管理決策人員的工作強(qiáng)度并提高了工作效率.本項(xiàng)研究填補(bǔ)了森林資源信息網(wǎng)絡(luò)化管理的一項(xiàng)空白，解決了林業(yè)及相關(guān)單位的實(shí)際需要并為后續(xù)課題工作的開(kāi)展奠定了基礎(chǔ).

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A

1673-260X（2014）03-0014-03