劉 勇，楊德利

（濱州市林業(yè)局，山東 濱州 256600）

森林資源是國(guó)家重要的生態(tài)資源，是生態(tài)建設(shè)的主體。及時(shí)準(zhǔn)確掌握森林資源現(xiàn)狀、實(shí)施森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，是科學(xué)合理劃定生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)、維護(hù)國(guó)土生態(tài)安全、改善生態(tài)環(huán)境、建設(shè)生態(tài)文明的基礎(chǔ)；也是創(chuàng)新林業(yè)治理體系，實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源數(shù)據(jù) “一套數(shù)、一張圖、一盤(pán)棋”管理，確保森林面積、森林蓄積“雙增長(zhǎng)”的重要保障。森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)建設(shè)是森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的重要組成部分，是現(xiàn)代信息技術(shù)與林業(yè)的深度結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源管理現(xiàn)代化的關(guān)鍵技術(shù)之一。

基于GIS的森林資源管理系統(tǒng)，相關(guān)研究和報(bào)道較多。莊晨輝、陳銘潮、潘俊忠的《林業(yè)資源管理地理信息系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)》[1]、劉獻(xiàn)倫、張靖、鞏延蘋(píng)等的 《山東省林業(yè)資源管理地理信息系統(tǒng)（SDSFRMGIS）開(kāi)發(fā)》[2]和蘇晨輝、劉麗婷、莫曉勇的 《基于GIS的雷州林業(yè)局林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)研究》[3]，都以 ArcGIS的二次開(kāi)發(fā)控件MapObjects為例，介紹了林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。何濤、張世祿[4]利用ArcGIS Engine的強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)功能，結(jié)合SQL Server，開(kāi)發(fā)了一個(gè)縣級(jí)林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)。張?jiān)?、張普寧在《林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)》[5]中，介紹了林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)的基本原理、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及功能?？梢钥闯?，有些研究較早，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)發(fā)生很大變化；有些研究基于縣域，對(duì)系統(tǒng)要求較低；有些研究側(cè)重理論。本文基于濱州市，利用ArcGIS Engine，從系統(tǒng)的實(shí)際布設(shè)角度，側(cè)重于硬件、軟件、應(yīng)用3個(gè)方面，對(duì)林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究。

1 系統(tǒng)建設(shè)的指導(dǎo)思想

森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)以 “智慧林業(yè)”為指針，充分利用地理信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源管理現(xiàn)代化。以海量的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、森林資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立多級(jí)、分類(lèi)、大型、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一審核、存儲(chǔ)、匯總和分發(fā)。以各類(lèi)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新為保障，實(shí)現(xiàn)各級(jí)、各部門(mén)內(nèi)部有關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)、快捷的信息發(fā)布。以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，提升傳輸速度和安全水平，實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)、互通、安全、共享。

2 硬件平臺(tái)建設(shè)

森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)硬件部分建設(shè)依據(jù)實(shí)用、可靠、高效、擴(kuò)展、安全的原則進(jìn)行技術(shù)方案的設(shè)計(jì)。平臺(tái)的穩(wěn)定、可靠是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵保證。

2.1 布設(shè)范圍

系統(tǒng)布設(shè)范圍為濱州市及下轄的濱城區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)、高新區(qū)、沾化區(qū)、北海新區(qū)、惠民縣、陽(yáng)信縣、無(wú)棣縣、博興縣、鄒平縣十個(gè)單位。

2.2 服務(wù)器

單機(jī)運(yùn)行和局域網(wǎng)運(yùn)行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)大多都是地理信息數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和存儲(chǔ)都要很高的要求?？紤]系統(tǒng)硬件平臺(tái)的兼容性，采用高性能服務(wù)器作為業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器使用浪潮NF8460M4，4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式服務(wù)器；Intel至強(qiáng)E7系列處理器；支持IOAT2高級(jí)網(wǎng)絡(luò)加速功能和VMDq虛擬化加速功能，具備網(wǎng)絡(luò)喚醒、網(wǎng)絡(luò)冗余、負(fù)載均衡等高級(jí)網(wǎng)絡(luò)特性。

（2）應(yīng)用服務(wù)器使用浪潮NF5280M4，2U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式高性能服務(wù)器；2顆Intel至強(qiáng) E5504處理器；支持RAID0/1/5/6/10/50/60等RAID級(jí)別；4個(gè)千兆網(wǎng)口，具備網(wǎng)絡(luò)喚醒、網(wǎng)絡(luò)冗余、負(fù)載均衡等高級(jí)網(wǎng)絡(luò)特性。

2.3 網(wǎng)絡(luò)

在林業(yè)局內(nèi)部構(gòu)建局域網(wǎng)，為各業(yè)務(wù)科室之間數(shù)據(jù)的傳遞與交流提供服務(wù)；市、縣兩級(jí)之間和縣與縣平級(jí)之間連接政務(wù)專(zhuān)網(wǎng)，為林業(yè)部門(mén)之間數(shù)據(jù)的相互傳遞與交流提供服務(wù)；非涉密部分接入互聯(lián)網(wǎng)，為社會(huì)公眾提供服務(wù)。

通過(guò)安全網(wǎng)關(guān)、防火墻、IPS入侵防御等設(shè)備，提升網(wǎng)絡(luò)安全，有效抵御網(wǎng)絡(luò)安全攻擊，確保森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)的完整性、安全性、保密性。

2.4 防火墻

使用新一代防火墻做各區(qū)域互聯(lián)的安全設(shè)備。防火墻采用下一代防火墻天融信NGFW4000-UF，本防火墻除提供防火墻的基本功能以外，還集成了身份認(rèn)證、流量管理、上網(wǎng)行為管理、DoS/DDoS 防護(hù)、SSL VPN、IPSEC VPN、入侵防御、病毒防御、僵尸網(wǎng)絡(luò)阻斷、URL分類(lèi)過(guò)濾、APT防御、反垃圾郵件及負(fù)載均衡等功能，同時(shí)該防火墻具有良好的擴(kuò)展性。通過(guò)防火墻與外網(wǎng)進(jìn)行連接，并設(shè)置網(wǎng)關(guān)。

2.5 路由器

本研究平臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)出口配置一臺(tái)路由器作為上聯(lián)設(shè)備。路由器采用H3C MSR36-60，支持靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，支持ADVPN，支持基于域的防火墻，攻擊防范；支持基于角色接入控制；支持對(duì)于終端準(zhǔn)入控制的支持；支持VRRP、VRRPv3；支持基于帶寬的負(fù)載分擔(dān)與備份；支持基于用戶(hù)（IP地址）的負(fù)載分擔(dān)與備份；支持NQA同路由、VRRP和接口備份的聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)端到端鏈路的檢測(cè)與備份功能。

2.6 交換機(jī)

本系統(tǒng)配置一臺(tái)核心交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚，樓層放置接入交換機(jī)并做雙線(xiàn)匯聚接入核心交換機(jī)。

（1）核心交換機(jī)采用H3C S7503E-S，該交換機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu)，擁有5個(gè)槽位，背板帶寬大于1Tbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率為276Mpps，采取存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式。利用HSRP、VRRP協(xié)議保證核心設(shè)備的負(fù)荷分擔(dān)和熱備份，在核心交換機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，三層路由設(shè)備和虛擬網(wǎng)關(guān)能夠快速切換，實(shí)現(xiàn)雙線(xiàn)路的冗余備份，保證整網(wǎng)穩(wěn)定性。核心交換機(jī)放在核心層，處理來(lái)自接入層設(shè)備的所有通訊量，通過(guò)高速轉(zhuǎn)發(fā)通信，提供優(yōu)化、可靠的骨干傳輸結(jié)構(gòu)，

（2）接入交換機(jī)使用 H3C S5120S-28P-EI，該設(shè)備提供靈活的全千兆以太網(wǎng)端口，并支持創(chuàng)新的IRF技術(shù)，增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)的易用性，性能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，功能齊全豐富。

2.7 存儲(chǔ)

存儲(chǔ)使用浪潮AS520E-M1，該磁盤(pán)陣列具備1Gb/10Gb iSCSI、8Gb/16Gb FC混合主機(jī)架構(gòu)，同時(shí)配置FC-SAN和IP-SAN功能；支持磁盤(pán)漫游，RAID元數(shù)據(jù)分布在每一塊磁盤(pán)上，沒(méi)有特定的metadata盤(pán)，在系統(tǒng)維護(hù)或更換硬盤(pán)時(shí)，可以任意調(diào)整位置，即使將所有硬盤(pán)拔下重新插入新的存儲(chǔ)中，RAID數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生任何邏輯不一致或數(shù)據(jù)丟失。該存儲(chǔ)具有獨(dú)立的管理網(wǎng)絡(luò)接口；自動(dòng)分層、自動(dòng)精簡(jiǎn)配置、SSD緩存加速、遠(yuǎn)程卷鏡像、卷復(fù)制和卷鏡像功能。

2.8 工作站

由于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、森林資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量都很大，需要高性能的圖形工作站用于數(shù)據(jù)處理。市局配置2臺(tái)戴爾PrecisionT7910臺(tái)式工作站，每縣局配置1臺(tái)戴爾PrecisionT7810臺(tái)式工作站。

本次組網(wǎng)，把接入層和服務(wù)器區(qū)分別放在防火墻的trust、DMZ區(qū)域。單位辦公業(yè)務(wù)區(qū)各樓層分別放入VLAN11-VLAN13，此外還為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備單獨(dú)設(shè)一個(gè)管理網(wǎng)段VLAN100，與辦公業(yè)務(wù)網(wǎng)段一樣，網(wǎng)關(guān)設(shè)在防火墻上，通過(guò)核心交換機(jī)trunk口接入防火墻，服務(wù)器區(qū)放在vlan10網(wǎng)段，在防火墻上起路由口，服務(wù)器通過(guò)核心交換機(jī)Access接口接入防火墻，路由器通過(guò)路由模式與防火墻相連，并被劃入防火墻untrust區(qū)域。系統(tǒng)硬件總體布設(shè)見(jiàn)圖 1。

圖1 系統(tǒng)硬件總體布設(shè)

3 軟件平臺(tái)建設(shè)

森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的軟件部分采用Web-Service、地圖服務(wù)、XML等技術(shù)和開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，分布標(biāo)準(zhǔn)的WMS/WFS/Rest森林資源地圖服務(wù)。

森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要的內(nèi)涵是綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括4大類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，第一是公共基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，主要包括地形數(shù)據(jù)(DLG)（1、2.5、5、10、25 萬(wàn)等），歷年的遙感影像數(shù)據(jù)（DOM），數(shù)字柵格數(shù)據(jù)（DRG），數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM）（5萬(wàn)或25萬(wàn)）以及行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。第二是林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括一類(lèi)、二類(lèi)資源調(diào)查數(shù)據(jù)，荒漠化和沙化調(diào)查數(shù)據(jù)，濕地調(diào)查數(shù)據(jù)，種質(zhì)資源調(diào)查數(shù)據(jù)等。第三是林業(yè)資源專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括林政數(shù)據(jù)、公益林?jǐn)?shù)據(jù)、林權(quán)數(shù)據(jù)、國(guó)有場(chǎng)圃數(shù)據(jù)、營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)、有害生物監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。第四是林業(yè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括辦公自動(dòng)化數(shù)據(jù)、公共信息發(fā)布數(shù)據(jù)、林業(yè)產(chǎn)業(yè)綜合數(shù)據(jù)、林業(yè)綜合決策支撐數(shù)據(jù)、林業(yè)災(zāi)害監(jiān)控和應(yīng)急措施管理。

數(shù)據(jù)管理是整個(gè)地理信息林業(yè)系統(tǒng)中信息處理的核心，選擇性能優(yōu)異的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，對(duì)整體工作有著至關(guān)重要的影響，平臺(tái)采用Oracle+ArcSDE數(shù)據(jù)管理技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)可能由多種數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）來(lái)完成數(shù)據(jù)的管理和處理。

林業(yè)業(yè)務(wù)大多需要GIS的輔助，所以GIS選型對(duì)林業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其它軟、硬件配置至關(guān)重要。根據(jù)平臺(tái)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求，GIS平臺(tái)應(yīng)具備下列功能：界面友好、工具豐富、以數(shù)學(xué)模型和決策分析為支撐、能夠管理海量數(shù)據(jù)、易于客戶(hù)化、支持網(wǎng)絡(luò)化、支持通用標(biāo)準(zhǔn)、可擴(kuò)展性好、可集成性好。地理信息系統(tǒng)軟件選用 ArcGIS Engine，ArcGIS Server，以及 Skyline 等。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要包括森林資源管理系統(tǒng)、林政管理系統(tǒng)、營(yíng)造林管理系統(tǒng)、森林防火管理系統(tǒng)、種質(zhì)資源管理系統(tǒng)、有害生物監(jiān)控系統(tǒng)等。在森林資源地理信息共享服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)森林資源、林地一張圖管理、濕地資源、造營(yíng)林工程、森林防火、種質(zhì)資源等進(jìn)行管理。

整個(gè)森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)為一個(gè)適合統(tǒng)一配置的系統(tǒng)平臺(tái)，所有子系統(tǒng)和功能都將有機(jī)地整合在一個(gè)系統(tǒng)框架內(nèi)，內(nèi)部模塊關(guān)系明確，數(shù)據(jù)傳輸順暢；系統(tǒng)總體上采用通用配置的計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并提供二次開(kāi)發(fā)接口，便于結(jié)合具體應(yīng)用業(yè)務(wù)需求，開(kāi)發(fā)出新的專(zhuān)業(yè)化應(yīng)用處理系統(tǒng)；針對(duì)功能需求設(shè)計(jì)以高度模塊化和組件化的方式，將系統(tǒng)按照功能組成和系統(tǒng)流程劃分為粒度適中的功能模塊，按照“基礎(chǔ)功能模塊＋專(zhuān)業(yè)功能模塊＋組合功能模塊”的方式，構(gòu)建滿(mǎn)足一體化處理要求的系統(tǒng)平臺(tái)。此平臺(tái)分別應(yīng)用于局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，在局域網(wǎng)中采用C/S架構(gòu)，客戶(hù)端可以充分利用本地設(shè)備，減少通訊流量，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和查詢(xún)；服務(wù)端主要承擔(dān)數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)，這種構(gòu)架即安全又高效。在互聯(lián)網(wǎng)中采用B/S架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)信息共享的要求，彌補(bǔ)了C/S的不足；B/S架構(gòu)能夠滿(mǎn)足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨?，客?hù)端處理簡(jiǎn)單、負(fù)擔(dān)小，擴(kuò)展方便，并且可以應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備，延伸了數(shù)據(jù)使用的范圍。

[1] 莊晨輝，陳銘潮，潘俊忠.林業(yè)資源管理地理信息系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，2005,25（1）：56-61.

[2] 劉獻(xiàn)倫，張靖，鞏延蘋(píng)等.山東省林業(yè)資源管理地理信息系統(tǒng)（SDSFRMGIS）開(kāi)發(fā)[J].山東林業(yè)科技，2007，（2）：64.

[3] 蘇晨輝，劉麗婷，莫曉勇.基于GIS的雷州林業(yè)局林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)研究[J].林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2012，26（4）：363-368.

[4] 何濤，張世祿.基于ArcGIS的縣級(jí)林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2009,19（2）：183-186.

[5] 張?jiān)拢瑥埰諏?林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011，（1）：123-124.