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        基于縣級可定制化林業(yè)資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2020-09-27 11:59:24張振中徐志揚(yáng)李浩然
        自然保護(hù)地 2020年3期
        關(guān)鍵詞:圖斑圖層林業(yè)

        張振中 徐志揚(yáng) 李浩然

        (1國家林業(yè)和草原局華東調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院 浙江杭州 310019;2國家林業(yè)和草原局管理干部學(xué)院 北京 100094)

        林業(yè)資源數(shù)據(jù)管理是林業(yè)部門的核心工作之一。目前,縣級林業(yè)部門一方面需要掌握和上報(bào)本縣森林資源變化和保護(hù)管理情況,監(jiān)測國家級公益林保護(hù)管理成效,完成每年森林資源管理“一張圖”更新工作;另一方面需要辦理林地征占用審核審批、林木采伐管理、森林督查、森林經(jīng)營等相關(guān)工作。縣級林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)能夠有效地為縣級林業(yè)部門的相關(guān)業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐,但同時(shí)也遇到了以下一些難點(diǎn):系統(tǒng)單機(jī)工作,數(shù)據(jù)共享難;規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)變化后,軟件系統(tǒng)更新難;業(yè)務(wù)邏輯變化,系統(tǒng)修改難;現(xiàn)有系統(tǒng)與上級系統(tǒng)融合難。

        從軟件設(shè)計(jì)層面著手,通過使用Oracle大型數(shù)據(jù)庫、WebGIS 和SOA 架構(gòu)技術(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可定制化開發(fā),著力解決縣級林業(yè)資源數(shù)據(jù)管理中的現(xiàn)實(shí)問題,從而實(shí)現(xiàn)縣級林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)應(yīng)用中的用戶可定制化。

        1 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

        1.1 WebGIS 技術(shù)

        WebGIS(網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng))是指工作在Web 網(wǎng)上的GIS,是傳統(tǒng)GIS 在網(wǎng)絡(luò)上的延伸和發(fā)展,具有傳統(tǒng)GIS 的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的檢索、查詢、制圖輸出、編輯等GIS 基本功能,同時(shí)也是Internet 上地理信息發(fā)布、共享和交流協(xié)作的基礎(chǔ)[1-2]。它是通過網(wǎng)絡(luò)向Web 服務(wù)器發(fā)出請求,Web 服務(wù)器進(jìn)一步向GIS 服務(wù)器發(fā)出GIS 請求,GIS 服務(wù)器會(huì)向Web 服務(wù)器返回HTML 格式結(jié)果,Web服務(wù)器接收到返回結(jié)果后,再把結(jié)果傳輸給Web 瀏覽器。WebGIS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案如圖1 所示。與基于Desktop 的GIS 相比,WebGIS 具有以下優(yōu)點(diǎn):訪問不受地域限制,跨平臺(tái),經(jīng)濟(jì)實(shí)用,操作簡單易用,負(fù)載均衡。

        圖1 WebGIS 技術(shù)解決方案

        1.2 SOA 架構(gòu)

        SOA(Service-Oriented Architecture)是面向服務(wù)的架構(gòu)。SOA 架構(gòu)的解決方案主要解決了“信息孤島”問題。它多應(yīng)用于企業(yè)應(yīng)用集成(EAI)領(lǐng)域[3-5]。應(yīng)用程序的不同服務(wù)通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來,使得構(gòu)建在系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方法進(jìn)行調(diào)用[6-7]。

        1.3 可定制化功能設(shè)計(jì)

        定制化服務(wù)是指按用戶自身要求,為其提供適合其需求的,同時(shí)也是用戶滿意的服務(wù)[8-9]。從定義可以得知,定制化功能可提高用戶對系統(tǒng)的適用性和體驗(yàn)度。為了使用戶能夠根據(jù)其自身需求設(shè)定系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯,本系統(tǒng)引入設(shè)計(jì)模式中的策略模式。策略模式作為一種軟件設(shè)計(jì)模式,指對象有某個(gè)行為,但是在不同的場景中,該行為有不同的實(shí)現(xiàn)算法。根據(jù)策略不同分為數(shù)據(jù)模型策略、算法處理策略、業(yè)務(wù)定義策略和統(tǒng)計(jì)報(bào)告策略。應(yīng)用策略模式實(shí)現(xiàn)定制化功能設(shè)計(jì)邏輯框圖如圖2 所示。

        圖2 定制化功能設(shè)計(jì)邏輯框圖

        2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)包括五個(gè)層次,三個(gè)保障體系。五個(gè)層次自下而上分別是數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。三個(gè)保障體系是運(yùn)行支撐體系、安全保障體系、政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)必須基于三個(gè)保障體系框架完成,詳細(xì)系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3 所示。

        圖3 縣級林業(yè)資源管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

        應(yīng)用層包括三個(gè)客戶應(yīng)用程序,即WEB 應(yīng)用、手機(jī)APP 和桌面端應(yīng)用(Desktop)。Web應(yīng)用是采用了瀏覽器/服務(wù)器(B/S)的模式,可以兼容IE、Chrome、Firefox 和360 等主流瀏覽器,用戶可以在瀏覽器上對發(fā)布的各專題圖數(shù)據(jù)的圖層進(jìn)行放縮、查詢和圖形編輯等操作;手機(jī)端APP 主要用于外業(yè)信息核查、林業(yè)資源數(shù)據(jù)查詢和圖斑繪制等;桌面端應(yīng)用可以加載本地的矢量數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)。

        網(wǎng)絡(luò)層采用了面向消息的企業(yè)集成EAI組件,具有穩(wěn)定性和兼容性。消息系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和傳輸功能。消息集成包括了消息構(gòu)建、通道、端點(diǎn)、路由、轉(zhuǎn)換、管理、消息模型和事物等組件。

        業(yè)務(wù)層包括了林業(yè)資源管理所需的業(yè)務(wù)邏輯、用戶體系、權(quán)限管理和策略配置管理。其中策略配置管理主要是為迅速響應(yīng)用戶需要設(shè)定的用戶自定義業(yè)務(wù)而設(shè)置的。業(yè)務(wù)模塊目前包括森林督查、森林經(jīng)營管理和森林資源“一張圖”管理等。

        數(shù)據(jù)訪問層主要包括數(shù)據(jù)訪問組件,它負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫交互。本系統(tǒng)應(yīng)用到的是JDBC 和ARCSDE。

        數(shù)據(jù)層主要是存儲(chǔ)系統(tǒng)所涉及的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和其他配置數(shù)據(jù),本系統(tǒng)采用Oracle 數(shù)據(jù)庫。

        3 縣級林業(yè)資源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

        3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

        以安徽省黃山區(qū)林業(yè)資源空間數(shù)據(jù)管理為例,介紹本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用情況。黃山區(qū)系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯框架如圖4 所示。實(shí)現(xiàn)流程:(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。整理黃山區(qū)歷史數(shù)據(jù),并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,通過ARCSDE 寫入到Oracle數(shù)據(jù)庫。(2)發(fā)布空間數(shù)據(jù)。將Oracle 的空間數(shù)據(jù),進(jìn)行符號(hào)化處理后,發(fā)布到Arcgis Server地圖服務(wù)器。(3)模塊設(shè)置和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)配置。根據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)置不同的模塊,同時(shí)配置模塊中字段顯示屬性和讀寫屬性。(4)權(quán)限配置。根據(jù)用戶級別配置相應(yīng)的訪問權(quán)限。系統(tǒng)使用操作流程如圖5 所示。

        圖4 黃山區(qū)林業(yè)資源管理信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯框架圖

        圖5 系統(tǒng)使用操作流程圖

        3.2 系統(tǒng)應(yīng)用情況

        系統(tǒng)主要包括搜索、邏輯檢查、變化數(shù)據(jù)庫、成果質(zhì)檢、統(tǒng)計(jì)和報(bào)告生成等模塊。用戶界面設(shè)計(jì)原型如圖6 所示。

        圖6 縣級林業(yè)資源信息管理系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

        3.2.1 圖層設(shè)置

        圖層分為兩大類,一類是基礎(chǔ)圖層,即天地圖的矢量圖和影像圖;另一類是業(yè)務(wù)圖層,包括上期數(shù)據(jù)圖層(現(xiàn)狀數(shù)據(jù))、變化圖斑圖層(遙感判讀數(shù)據(jù))、經(jīng)營活動(dòng)類圖層及批注圖層?;A(chǔ)圖層選擇可進(jìn)行矢量圖和影像圖的切換;業(yè)務(wù)圖層可勾選進(jìn)行疊加顯示。圖層顯示與疊加效果如圖7 所示。

        圖7 圖層選擇和疊加工具

        3.2.2 地圖工具

        地圖操作包括了圖形切割、合并、選擇、屬性編輯和圖斑導(dǎo)入等功能。系統(tǒng)功能選擇工具如下圖8 所示。

        圖8 系統(tǒng)功能選擇工具

        3.2.3 圖斑的查詢與編輯

        圖斑的查詢與編輯包括圖形和屬性兩個(gè)部分。屬性部分主要是圖形的屬性字段信息和對應(yīng)值。前期數(shù)據(jù)的查詢是只讀狀態(tài),只是作為檔案資料管理,但是可以顯示用戶設(shè)置的字段信息,對于敏感字段信息后臺(tái)設(shè)置不顯示。本期變化圖斑系統(tǒng)用戶可以編輯用戶設(shè)置的可編輯字段屬性信息。變化圖斑的圖形可以進(jìn)行編輯,包括對圖形的切割、合并等基本圖形編輯操作。檔案數(shù)據(jù)只讀狀態(tài)和變化圖斑可編輯狀態(tài)對照圖如圖9 所示。

        圖9 檔案資料與變化圖斑顯示對比圖

        3.2.4 系統(tǒng)定制化設(shè)置

        前端顯示定制化:系統(tǒng)中設(shè)置了默認(rèn)的模塊,用戶也可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要添加模塊,每個(gè)模塊用戶可以添加不同的分類,每個(gè)分類下面可以添加不同的字段,通過這種策略可以達(dá)到前端顯示定制化的目的。通過相同的模式也可以實(shí)現(xiàn)權(quán)限、數(shù)據(jù)字典、邏輯檢查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)告自動(dòng)化產(chǎn)出功能的定制化。

        相關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)更新后,系統(tǒng)需要添加或刪除某些字段,無需額外的軟件開發(fā)工作,可以通過后臺(tái)的簡單配置滿足。在添加新業(yè)務(wù)的情況下,用戶只需要添加一個(gè)新的業(yè)務(wù)模塊,對該模塊添加不同的分類顯示,在對應(yīng)的分類下面添加該新業(yè)務(wù)所需要的字段,就可以適應(yīng)新業(yè)務(wù)的需要。用戶定制化設(shè)置界面如圖10所示。

        圖10 用戶定制化設(shè)置界面設(shè)計(jì)

        4 總結(jié)與展望

        通過對縣級森林資源信息化管理現(xiàn)狀分析,著力解決了所面臨的問題。以安徽省黃山區(qū)為案例說明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地圖的多數(shù)據(jù)源、多圖層的數(shù)據(jù)展示;通過SOA 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享和不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無縫銜接;用戶可以在系統(tǒng)管理中通過策略設(shè)置、自定義設(shè)置顯示圖層字段、字段之間的關(guān)系,進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和編輯;用戶可以發(fā)布檔案數(shù)據(jù),也可以發(fā)布最新的林

        業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù),并設(shè)置系統(tǒng)圖層顯示風(fēng)格;通過整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用,可以適應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求。下一步需要應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù),對已有的歷時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模,滿足森林經(jīng)營和管理的輔助決策需要。

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