莊晨輝 方藝輝 陳銘潮 鄒炳淵

（1 福建省綠化委員會辦公室 福建福州350003；2 福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院 福建福州350003）

古樹名木是自然界和前人留下的寶貴遺產(chǎn)、綠色文物和活的化石，是中華民族悠久歷史與文化的象征，具有珍貴的歷史價值、極高的生態(tài)價值、深厚的文化價值、重要的科研價值、豐富的旅游價值和可觀的經(jīng)濟價值。

古樹名木普查內(nèi)容包括樹木特征、生長狀況、立地條件及周邊影響生長環(huán)境因素、保護現(xiàn)狀和建議等方面，同時采用全球定位技術(shù)精確定位每棵古樹名木的坐標，并拍攝數(shù)碼照片。因此，在此基礎(chǔ)上建立覆蓋省、市、縣、鄉(xiāng)四級網(wǎng)絡(luò)的古樹名木管理信息系統(tǒng)，用信息化手段科學、高效管理古樹名木，對于古樹名木資源的動態(tài)監(jiān)測、跟蹤管理、保護利用及科學研究等有著重要理論意義和實際應用價值。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計目標

著力構(gòu)建一個標準化、規(guī)范化、信息化、數(shù)據(jù)共享的動態(tài)信息管理系統(tǒng)，能夠更好的適應古樹名木信息管理的未來需求。按照“加快林業(yè)信息化，帶動林業(yè)現(xiàn)代化”的總體思路和“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一制式、統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一管理”的建設(shè)要求，福建省古樹名木管理信息系統(tǒng)涉及省、市、縣、鄉(xiāng)四級行政區(qū)域。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下建設(shè)目標：

⑴根據(jù)全國綠化委員會辦公室最新的《古樹名木普查技術(shù)規(guī)范（修訂稿）》，建立全省古樹名木的調(diào)查因子采集系統(tǒng)；

⑵建立覆蓋省、市、縣、鄉(xiāng)四級用戶的系

統(tǒng)管理和辦公應用平臺；

⑶實現(xiàn)各級行政區(qū)域用戶的報表數(shù)據(jù)綜

合查詢與統(tǒng)計分析；

⑷按福建省古樹名木管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)規(guī)范要求，建立歷史數(shù)據(jù)邏輯檢查、數(shù)據(jù)過濾和數(shù)據(jù)割接方案。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計原則

⑴易用性原則

系統(tǒng)提供清晰、友好、簡潔的人機交互界面，靈活、易學易用，便于日常管理和維護。在快速操作和處理突發(fā)事件上有較高的時效性，最大限度地減輕操作人員的負擔，做到部分業(yè)務(wù)的自動化處理。

⑵業(yè)務(wù)完整性原則

對于業(yè)務(wù)進行中的特殊情況能夠做出及時、正確的響應，保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完整性。

⑶規(guī)范性原則

系統(tǒng)中采用的接口協(xié)議、編解碼協(xié)議、傳輸協(xié)議等符合國家標準、行業(yè)標準和國家林業(yè)局頒布的技術(shù)規(guī)范，系統(tǒng)具有良好的兼容性和互聯(lián)互通性。在系統(tǒng)設(shè)計的同時，也為將來的業(yè)務(wù)流程制定了較為完善的規(guī)范，具有較強的實際操作性。

⑷可擴展性原則

根據(jù)信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速、更新?lián)Q代快的特點，應用環(huán)境、系統(tǒng)硬件及軟件都將不可避免地被更新或淘汰，系統(tǒng)的可擴展性和版本的兼容性，直接影響著應用系統(tǒng)和用戶需求的發(fā)展和功能的提升。系統(tǒng)設(shè)計應充分考慮未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，設(shè)計時采用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化，降低模塊間的耦合度，便于系統(tǒng)后期的功能擴展，同時需要充分考慮數(shù)據(jù)庫的兼容性。

⑸安全性原則

由于該系統(tǒng)將為全省各級用戶提供古樹名木網(wǎng)上數(shù)據(jù)采集輸入、傳輸和審核審批等功能，因此在系統(tǒng)設(shè)計中，既要考慮信息資源的充分共享，更要注意信息的保護和隔離。從系統(tǒng)方面，設(shè)計時必須采用安全、成熟的系統(tǒng)開發(fā)框架，具備權(quán)限控制、支持身份認證、防暴力破解、防篡改等功能，并提供完善的日志功能，能夠記錄系統(tǒng)使用人員的關(guān)鍵操作，保證系統(tǒng)應用的安全。同時，還應考慮系統(tǒng)嚴密、靈活的訪問安全控制，功能授權(quán)與數(shù)據(jù)范圍授權(quán)結(jié)合，做到統(tǒng)一身份管理、統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一權(quán)限配置、統(tǒng)一訪問控制。從硬件方面，系統(tǒng)部署在安全性和穩(wěn)定性較高的服務(wù)器上，有支持容災備份、網(wǎng)絡(luò)防火墻等硬件設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，確保系統(tǒng)長期正常運行。

2 系統(tǒng)架構(gòu)及平臺

2.1 軟硬件平臺

福建省古樹名木管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺包括部署的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、應用軟件。操作系統(tǒng)采用具有很高的安全性、可靠性和實施簡易性的 Microsoft Window2003 Server；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫架構(gòu)采用Microsoft SQL Server 2008 Enterprise ； WEB 服務(wù)采用Microsoft IIS 7.0,客戶端推薦使用IE8.0 或更高版本。

服務(wù)器采用惠普DL580 R02 X3000 4M 2P PRC。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)體系包括數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層、中間層、表現(xiàn)層，在分層的設(shè)計過程中應遵循面向接口設(shè)計的思想，盡量做到高內(nèi)聚，低耦合的目的。數(shù)據(jù)訪問層主要是對單株古樹名木、古樹群檔案數(shù)據(jù)以及柵格影像文件的操作層，具體為業(yè)務(wù)邏輯層或表現(xiàn)層提供數(shù)據(jù)服務(wù)。業(yè)務(wù)邏輯層主要是針對古樹名木業(yè)務(wù)邏輯處理、調(diào)用數(shù)據(jù)訪問以及其它事務(wù)處理，基于數(shù)據(jù)訪問層與表現(xiàn)層中間，在數(shù)據(jù)交換過程中起到承上啟下的作用，對于一個可擴展的系統(tǒng)架構(gòu)，該層尤為關(guān)鍵。中間層是將業(yè)務(wù)邏輯提取應用服務(wù)層，形成瘦客戶（Thin Client）結(jié)構(gòu)，這樣可以大大降低了客戶端負擔。將古樹名木的應用邏輯單獨進行處理，使得用戶界面與應用邏輯位于不同的平臺上，兩者之間的通信協(xié)議可以由系統(tǒng)自行定義，如通過XML 或Web Services 將數(shù)據(jù)共享到林業(yè)的其它部門。表現(xiàn)層主要包括用戶界面（ UI,User Interface）和用戶處理組件，在本系統(tǒng)主要通過同步模型或異步模型實現(xiàn)和用戶的交互，接收用戶請求或者返回用戶請求后的結(jié)果展示，它為用戶和系統(tǒng)的中間層之間提供了一種通信機制。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)庫建立

福建省古樹名木管理信息系統(tǒng)所涉及的單株古樹名木和古樹群作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過MS SQL Server 2008 Enterprise 數(shù)據(jù)庫建立相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中古樹名木表字段有：編號、調(diào)查年度、調(diào)查號、原掛牌號、樹種代碼、鎮(zhèn)代碼、村代碼、小地名、生長場所、是否名木、權(quán)屬、管護單位/人、林班、大班、小班、東經(jīng)、北緯、分布、估測年齡、真實樹齡、是否分杈、胸圍、地圍、樹高、東西冠幅、南北冠幅、海拔、坡向、坡度、坡位、土壤名稱、緊密程度、生長勢、生長環(huán)境、現(xiàn)存狀態(tài)、地上保護現(xiàn)狀、養(yǎng)護復壯現(xiàn)狀、影響生長環(huán)境因素、歷史傳說或來歷、特殊狀況描述、鑒定記載、現(xiàn)狀建議等字段。古樹群表字段有：編號、調(diào)查年度、調(diào)查號、原掛牌號、主要樹種代碼、鎮(zhèn)代碼、村代碼、主要樹種株數(shù)、四至（東至、南至、西至、北至）、林班、大班小班、東經(jīng)、北緯、面積、古樹總株數(shù)、平均胸圍、平均地為圍、平均樹高、平均樹齡、郁閉度、海拔、坡向、坡度、土壤名稱、土壤厚度、下木種類、下木蓋度、地被物種類、地被物蓋度、目的保護樹種、管護單位/人、管護現(xiàn)狀、現(xiàn)存經(jīng)營活動情況、保護建議、備注等字段。

3.2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計

福建省古樹名名木管理信息系統(tǒng)實行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理，實現(xiàn)了省、市、縣、鄉(xiāng)四級聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)實時同步、業(yè)務(wù)審核審批網(wǎng)絡(luò)化進程加速，業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)流程圖

3.3 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)的主要功能模塊劃分遵循每個模塊功能單一、接口簡單、結(jié)構(gòu)精簡的原則，在諸多的建設(shè)需求歸類整理后，根據(jù)能需求分類的方法對目標系統(tǒng)進行劃分模塊，主要模塊分為：

圖3 系統(tǒng)功能模塊圖

3.4 系統(tǒng)部署和應用

福建省古樹名木管理信息系統(tǒng)已在全省多個試點縣使用。由于系統(tǒng)是基于B/S 架構(gòu)技術(shù)和AJAX 異步傳輸技術(shù)應用，大大降低了客戶端載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量。系統(tǒng)在兼顧業(yè)務(wù)邏輯嚴密性的同時，UI和用戶體驗上也經(jīng)過了多次的驗證和完善，使得基層用戶在經(jīng)過短暫的系統(tǒng)使用培訓或通過閱讀操作教材后，就可以快速入門。系統(tǒng)主界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)主界面

4 系統(tǒng)特點及關(guān)鍵技術(shù)

福建省古樹名木管理信息系統(tǒng)采用微軟典型的.NET Framework C#（ASP.NET）+Microsoft SQL Server 2008 三層架構(gòu)體系，將數(shù)據(jù)訪問、業(yè)務(wù)規(guī)則、邏輯校驗等工作放到中間層進行處理。Microsoft.NET Framework 是包含公共語言運行時（CLR）、框架類庫（FC）及基類庫（BCL）等核心類，支持C#、VB、J#、C++等編程語言的開發(fā)。Microsoft.NET Framework 采用預先編譯技術(shù)，使得代碼安全性加強，并通過其提供的應用程序模型及關(guān)鍵技術(shù)，可快速方便地增加系統(tǒng)的延展性，系統(tǒng)主要特點有：

（1）系統(tǒng)采用一種創(chuàng)建交互式WEB 應用并且支持異步請求的開發(fā)技術(shù)，在用戶身份認證、卡片校驗、唯一性檢查、統(tǒng)計報表等方面進行應用，避免重復加載，浪費網(wǎng)絡(luò)資源，大大提高用戶體驗；

（2）全程記錄每一個棵古樹名木從調(diào)查建檔到滅失或死亡的數(shù)據(jù)變化過程，在關(guān)鍵節(jié)點上做到可查詢、可追溯。

（3）結(jié)合現(xiàn)代化電子信息技術(shù)，實行一樹一標牌一二維碼，通過二維碼技術(shù)可以快速地將一棵古樹名木的古樹編號、所在地、年齡、胸圍、地圍等重要因子記錄在二維碼中。

（4）采用固定和自定義相結(jié)合的報表模式，將省級林業(yè)主管部門的評審驗收報表作為固定報表開發(fā)原型，通過樹種、行政區(qū)域以及數(shù)據(jù)狀態(tài)進行快速篩選和一鍵導出；同時可以根據(jù)不同用戶級別和不同行政區(qū)域的需要自定義調(diào)查因子并查詢或?qū)С龅絜xcel，應對靈活多變的場景和用戶需要。

5 討論與展望

福建省古樹名木管理信息系統(tǒng)是全省各級林業(yè)部門日常管理和保護的信息化平臺之一，該系統(tǒng)在建設(shè)之前吸取了多級相關(guān)部門反映的需求或建議，并對其進行整理和歸納；系統(tǒng)所涉及的功能涵蓋了福建省單株古樹名木和古樹群信息管理的重要業(yè)務(wù)流程以及多元化的統(tǒng)計報表需求。目前該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、順暢，有效地提高了林業(yè)主管部門的工作效率，同時也解決了以往數(shù)據(jù)不規(guī)范、系統(tǒng)流程滯后、卡片輸入準確率不高等諸多問題。

隨著WebGIS 技術(shù)的長足發(fā)展，該系統(tǒng)還可以進一步利用古樹名木的位置信息，直觀地展示古樹名木的空間分布情況，以及空間和屬性信息的交互查詢，將信息系統(tǒng)進一步提升到WebGIS 系統(tǒng)。

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