陳婧怡，陳清耀，邱榮祖

（福建農(nóng)林大學交通與土木工程學院，福州 350002）

南平市煙葉種植信息管理系統(tǒng)設(shè)計

陳婧怡，陳清耀，邱榮祖

（福建農(nóng)林大學交通與土木工程學院，福州 350002）

系統(tǒng)采用Google maps API技術(shù)實現(xiàn)了WebGIS系統(tǒng)的開發(fā)，在GPS的技術(shù)輔助下，對煙葉種植進行了實時的監(jiān)管，讓管理者及時掌握煙葉原材料在生產(chǎn)、加工過程中的信息。煙葉種植基地信息管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，對提升煙葉種植過程的管理水平，提升供應(yīng)鏈的質(zhì)量控制能力，提升煙草企業(yè)的綜合競爭力具有較大的作用。

煙葉；種植；WebGIS

中國煙草行業(yè)正在從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)加工模式向現(xiàn)代化供應(yīng)鏈管理模式邁進[1]，煙草供應(yīng)鏈的源頭是煙葉種植基地，如果要加煙草供應(yīng)鏈的精細化管理，則要從煙葉種植開始[2]。傳統(tǒng)的耕種方式和粗放管理，使得一些煙田生產(chǎn)的煙葉原料質(zhì)量不佳，影響了成品煙的口感；不同煙田生產(chǎn)的煙葉原料質(zhì)量差異大，使得成品煙的原料配比難以計算，品質(zhì)管控困難。因此煙草加工企業(yè)一直要求煙田種植實現(xiàn)基地化、標準化[3]。Google Maps作為免費提供空間信息的電子地圖，在信息管理領(lǐng)域得到廣泛使用，從簡單提供公眾地理信息服務(wù)到房地產(chǎn)資源管理，地震信息發(fā)布與查詢，道路災(zāi)難監(jiān)測等信息平臺，都建立在Google Maps基礎(chǔ)之上。該文擬依托3S技術(shù)，應(yīng)用Google Maps的二次開發(fā)方法[4]，構(gòu)建“煙葉種植基地信息管理系統(tǒng)”，將把煙葉生產(chǎn)經(jīng)營信息和空間地信信息的有效結(jié)合，促進“決策科學化、管理可視化、作業(yè)精準化”，實現(xiàn)煙田的精細化管理[5]，從煙草供應(yīng)鏈的源頭開始，加強質(zhì)量管理，使得原料能夠滿足煙草加工企業(yè)的收購要求，提高成品煙的質(zhì)量。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 需求分析

對福建省南平市煙葉農(nóng)田的生產(chǎn)調(diào)研，歸納總結(jié)了三條需求。

基礎(chǔ)信息管理：應(yīng)用地理信息技術(shù)記錄煙田的權(quán)屬、使用者、土壤質(zhì)量、種植物等信息管理，能夠?qū)崿F(xiàn)種植時間、施肥、打藥、輪作情況的日志記錄記錄。便于管理者及時調(diào)整生產(chǎn)措施，開展煙葉收購業(yè)務(wù)。

基地設(shè)施管理：為了實現(xiàn)基地化管理，實現(xiàn)生產(chǎn)流程標準化，需要建設(shè)育苗園、煙葉收購站、煙葉烤房、農(nóng)機具倉庫，能夠直觀了解設(shè)施租用情況，獲知各設(shè)施的工作壓力，及時補充或維修生產(chǎn)器具。

煙葉質(zhì)量管理：系統(tǒng)應(yīng)能反饋煙葉種植生產(chǎn)的實際情況，實現(xiàn)對煙葉種植和收購的監(jiān)管。記錄完整的生產(chǎn)日志，實現(xiàn)煙葉流向和流量的追蹤。在發(fā)生原料質(zhì)量問題時，應(yīng)能夠追溯責任人。

1.2 WebGIS技術(shù)的選擇

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)是現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)科技的核心技術(shù)，以地理空間數(shù)據(jù)為根基，采用地理模型分析方法，對地表分布的物體信息進行采集和管理，具有強大的空間信息處理和分析能力，能夠幫助管理者更好地進行三維空間分析，做出正確的決策。

地理信息系統(tǒng)正在進行著從單機向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的變革，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展又有兩種趨勢，一個方向是向“客戶/服務(wù)器”（C/S）架構(gòu)發(fā)展，另一個方向是向“瀏覽器/服務(wù)器”（B/S）架構(gòu)發(fā)展。由于Internet的普及，B/S架構(gòu)的WebGIS成為了地理信息系統(tǒng)開發(fā)的主流模式。WebGIS系統(tǒng)在軟件升級時，只要更新服務(wù)器的程序即可，所以比（C/S）架構(gòu)維護成本低，售后服務(wù)簡單。開發(fā)WebGIS平臺常用組件有Google Maps API、Arcgis Server、Mapxtreme等。對比認為，應(yīng)用Google Maps API組件開發(fā)WebGIS平臺，無需購買地圖庫，可以免費利用Google公司的地圖資源，也無需維持地圖庫的更新，Google公司會不定時更新地圖數(shù)據(jù)庫。因此在沒有現(xiàn)成的地圖數(shù)據(jù)庫時，充分利用Google Maps服務(wù)資源，使開發(fā)成本降至最低[5]。另外Google Maps服務(wù)能提供遙感地圖，用戶操作起來更加的形象直觀。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

為了滿足生產(chǎn)需求，實現(xiàn)煙葉種植基地的可視化管理，設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)見圖1，系統(tǒng)至底向上劃分為基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層、用戶層。其中基礎(chǔ)層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、硬件設(shè)施外包給當?shù)赜嬎銠C公司完成，WebGIS組件采用Google Maps API收費版本。數(shù)據(jù)層在Google Maps服務(wù)提供的免費基礎(chǔ)空間信息之上，再增加種植園的煙田、設(shè)施的空間信息，并以專題數(shù)據(jù)庫的形式，組織生產(chǎn)、交通、環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。平臺層利用Google Maps服務(wù)快速搭建了WebGIS服務(wù)網(wǎng)站，同時利用手持GPS終端采集各農(nóng)田、設(shè)施的位置信息，GIS平臺和GPS平臺互相開放數(shù)據(jù)交換接口，以便實現(xiàn)坐標采集和位置校驗[6]。在應(yīng)用層開發(fā)各項軟件模塊，具有擴展機制，能根據(jù)以后生產(chǎn)搭載更多的軟件模塊。最頂端為用戶層，系統(tǒng)將對業(yè)務(wù)人員提供輸入輸出的人機交互接口，向各級領(lǐng)導提供不同尺度的生產(chǎn)報表，而系統(tǒng)管理員則可以實現(xiàn)對業(yè)務(wù)人員和領(lǐng)導的權(quán)限分配[7]。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 System structure

2 系統(tǒng)功能與實現(xiàn)

2.1 WebGIS的基本操作模塊

（1）地圖縮放：提供縮放地圖到指定等級功能。系統(tǒng)用戶可通過點擊分級縮放滑桿、分級縮放按鈕，將當前地圖以中心點為中心、快速縮放地圖進行瀏覽查看。比如要查看煙葉產(chǎn)地的基地單元基礎(chǔ)設(shè)施的地理位置，系統(tǒng)用戶可通過放大電子地圖，改變比例尺數(shù)值，以顯示更詳細的地圖內(nèi)容。

（2）地圖漫游：在地圖上拖曳鼠標可平滑拖動地圖視野，但是平移的方法也會使得網(wǎng)絡(luò)中地圖數(shù)據(jù)通訊量變大，增加網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的工作壓力。所以還提供“鷹眼”功能，在鷹眼圖上顯示地圖全貌，點擊鷹眼圖上的位置，主地圖瀏覽窗口迅速跳轉(zhuǎn)，以提高WebGIS操作效率，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量。

（3）圖層控制：在WebGIS的地圖數(shù)據(jù)庫中，遙感地圖、煙田、地形地貌、煙葉的交通路徑、煙葉加工設(shè)施被獨立建設(shè)在不同的圖層中，通過疊加的方式，組合呈現(xiàn)出復(fù)雜的地理信息。系統(tǒng)應(yīng)支持用戶自行關(guān)閉或顯示某個特定圖層，以方便對種植園的管理。

（4）狀態(tài)欄開發(fā)：開發(fā)一個系統(tǒng)狀態(tài)欄，在狀態(tài)欄中可顯示鼠標所處的地理位置，顯示當前地圖縮放的比例尺，顯示W(wǎng)ebGIS系統(tǒng)中的活動用戶數(shù)等信息。

2.2 農(nóng)田和設(shè)施信息的錄入模塊

數(shù)據(jù)錄入功能是提供對地理三維空間數(shù)據(jù)的錄入，還需要支持地物屬性數(shù)據(jù)的錄入。以煙田為例，主要的屬性數(shù)據(jù)項有：煙田名稱，煙田位置、權(quán)屬者、使用人、面積、土壤特征、周邊的生態(tài)環(huán)境特征等。錄入模塊還需要完成“育苗園、烤房、煙站”的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)錄入，主要的數(shù)據(jù)項有設(shè)施編號、地點、經(jīng)緯度、受益農(nóng)戶數(shù)、容積、總造價、補貼金額等。針對空間數(shù)據(jù)，模塊提供圖形編輯的功能。能對各種生產(chǎn)結(jié)點進行增加、刪除、移動、修改等操作。錄入模塊還應(yīng)具有數(shù)據(jù)交換接口，通過批量導入GPS終端所采集到的坐標數(shù)據(jù)方式來實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的更新。

2.3 農(nóng)田和設(shè)施信息的查詢模塊

用戶往往會希望系統(tǒng)能提供查詢模塊，能夠通過不同的“關(guān)鍵詞”的檢索，尋找和定位各種地物。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求，支持用戶拖動鼠標實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)多個地物的快速選擇，獲得區(qū)域內(nèi)的統(tǒng)計信息。用戶還希望能夠查詢被選中的農(nóng)田最近的育苗園、煙葉收購站、煙葉烤房等，以提高煙葉的轉(zhuǎn)運效率。

2.4 地理信息分析模塊

將提供“煙葉面積分析、土壤適宜性分析、環(huán)境適宜性分析”等若干地理分析功能。能夠根據(jù)土壤適宜性評估模型和環(huán)境適宜性評估模型，對農(nóng)田進行種植適宜性評價，采用專題圖和表格的方式展示系統(tǒng)的分析結(jié)論，有助于劃分煙田的等級，通過輪休或離肥的方式恢復(fù)土壤的肥力，保證種植園可持續(xù)發(fā)展。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效果

3.1 煙田地理信息管理效果

在地圖上點擊相應(yīng)地塊，能夠顯示煙田的基本信息，例如：田塊的編號、田塊所屬的行政區(qū)劃，田塊的面積、田塊的權(quán)屬人、田塊的使用人、田塊的類型、地形地貌及土壤的類型。點擊詳情后，能夠顯示田塊當前種植煙葉品種、歷年產(chǎn)量、施肥日志和治理日志。能瀏覽農(nóng)田的當前的生產(chǎn)相片，了解周邊的設(shè)施分布和使用情況，應(yīng)用效果見圖2。

圖2 煙田基本信息Fig.2 The basic information of tobacco farmland

3.2 煙田適宜性分析結(jié)果

在地圖上點擊相應(yīng)地塊，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中獲取該地塊土壤的近期指標數(shù)據(jù)，例如“有機質(zhì)”“有效磷”“酸堿度”“速效鉀”“堿解氮”等各評價指標見表1，其中概念型指標隸屬度通過專家評分法確定，非概念型指標隸屬度由隸屬函數(shù)確定，結(jié)合權(quán)重系數(shù)，求出適宜性綜合評價的指標值，分析該農(nóng)田土壤種植煙葉的適宜性，等級越高適宜性越好。南平地區(qū)適宜性評價結(jié)果見表2。分析結(jié)果使用不同的顏色標識，實現(xiàn)了對種植園區(qū)的可視化管理。應(yīng)用效果見圖3。

表1 適宜性評價指標Table 1 Suitability evaluation index

續(xù)表1 適宜性評價指標Continued table 1 Suitability evaluation index

表2 南平市煙田土壤各適宜性等級面積Table 2 The area of each level of Nanping Tobacco soil suitability

圖3 煙田適宜性分析Fig.3 The planting suitability analysis of tobacco farmland

4 總結(jié)

對Google maps API實現(xiàn)了二次開發(fā)，加強了對煙葉種植和初加工過程監(jiān)管，實現(xiàn)了對煙田的可視化管理，了解生產(chǎn)設(shè)施的分布和利用情況，實現(xiàn)了煙田的基地化、標準化的管理，提升了煙葉種植基地的管理水平，在煙草供應(yīng)鏈的源頭保證了煙葉原材料的質(zhì)量，有益于煙草加工企業(yè)實現(xiàn)成品煙的品質(zhì)管控。此研究還通過對農(nóng)田種植煙草的適宜性進行了評估，能提醒管理者及時改良土質(zhì)，改善農(nóng)田周邊的生態(tài)環(huán)境，更好地促進了種植基地的持續(xù)健康發(fā)展。

［1］付依良，張喜，曹偉，等.煙草商業(yè)企業(yè)構(gòu)建“1434”精益物流體系研究［J］.中外企業(yè)家，2013（8）：174-179.

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Design of Information Management System for Nanping Tobacco Planting

Chen Jingyi，Chen Qingyao，Qiu Rongzu
（College of Transportation and Civil Engineering，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002）

The system adopted the Google maps API technology to achieve the development of WebGIS system.With the assistance of GPS，real-time supervision of tobacco plating was realized and managers could grasp timely the information of raw materials in process of manufacture.The system played an important role in improving management level in the process of tobacco planting，enhancing supply chain quality control ability and the comprehensive competitiveness of the tobacco enterprises.

tobacco；cultivation；WebGIS

TP315

A

1002-2090（2016）05-0087-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.05.017

2016-03-21

福建省科技計劃重點項目資助（2014H0010）；國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201610389029）。

陳婧怡（1993-），女，福建農(nóng)林大學交通與土木工程學院2015級碩士研究生。

邱榮祖，男，教授，博士研究生導師，E-mail：875693642@qq.com。