基于C#和組件式GIS的黑龍江省三北防護林工程營造林信息管理系統研建

張玲敏,梁志強,張鵬飛

(黑龍江省林業監測規劃院，黑龍江 哈爾濱 150080)

基于C#和組件式GIS的黑龍江省三北防護林工程營造林信息管理系統研建

張玲敏,梁志強,張鵬飛

(黑龍江省林業監測規劃院，黑龍江 哈爾濱 150080)

基于Microsoft .NET框架的主要的開發語言C#與組件GIS二次開發技術編制的黑龍江省三北營造林信息管理系統，實現了黑龍江省三北營造林工作中的具體業務需求。該系統采用地理信息系統模式，實現了對三北工程營造林和封山育林的小班地塊空間數據的GPS信息成圖、圖形面積核算、圖形編輯、重疊分析，屬性數據的增加、刪除、修改、查詢、匯總、統計、打印等功能，并基于網絡環境下，使用谷歌地圖API技術實現了圖形與遙感底圖的疊加顯示，最終實現三北工程營造林小班數據的圖、表、卡的統一管理。

三北防護林工程；信息采集；GIS模式

三北工程是我國于1978年興建的一項大型跨世紀林業生態工程，工程規劃期限為70年，分七期進行，目前正式啟動第五期工程建設。黑龍江省三北工程建設有效地緩解了黑龍江省生態環境進一步惡化的趨勢，提高了抵御自然災害的能力，重點治理區的水土流失和西部風沙危害得到了有效控制和治理，取得了顯著的生態 、經濟、社會效益，促進了區域經濟和社會的可持續發展。

長期以來，黑龍江省三北工程的管理一直停滯在傳統的數據、報表管理層面，無法直觀的獲得小班地塊的空間位置及屬性數據信息，信息透明度和共享性差，科學性、系統性不強，影響了工程建設質量和管理水平。各實施單位數據管理方式不規范、技術標準不統一；檔案建設未真正實現小班資料的圖、表、卡的統一管理，尤其是標準、格式、規則不統一，不規范；工程實施地塊的現狀及變化情況的文本和數據不能及時準確的進行系統更新；對檔案的查詢、更新、匯總等，操作復雜，無法滿足生產和政府決策需要。

該信息管理系統采用地理信息系統方式建立起覆蓋整個黑龍江省三北防護林工程建設單位的營造林信息管理系統，能夠客觀地反映黑龍江省工程實施的森林資源和工程建設等現狀，可以系統、科學地建立工程建設的監測指標體系，為各級工程管理部門綜合分析和評價工程建設成效，提高管理水平提供技術支持。

1 開發技術簡介

1.1 .NET框架與C#語言

.NET框架是位于操作系統之上的，NET是最重要的基礎框架，其提供了創建、部署和運行網絡服務、桌面端應用程序的平臺環境[1]。.NET框架的組成分為公共語言運行環境(CLR)和.NET框架類庫。

C#語言是可用于創建要運行在.NET CLR上的應用程序的語言之一，是一種簡單、現代、面向對象和類型安全的編程語言。它可以快速地編寫各種基于Microsoft .NET平臺的應用程序。它是唯一為.NET 框架而設計的語言。其可以用來設計Windows桌面端應用程序，網絡應用程序及網絡服務、移動平板程序等。其通過.NET 框架的Active DataObjcets.NET(ADO.NET)來實現對數據庫的訪問[2]。是快速開發的集成工具。

1.2 組件式GIS

組件化的GIS平臺集中提供空間數據管理能力，并提供空間要素的拼接、裁剪、重疊分析、緩沖區等空間處理能力和豐富的空間查詢與分析能力。組件式GIS均按照微軟的ActiveX控件標準開發應用接口，軟件開發人員無須學習專門的地理信息系統開發語言，只需要使用自己熟悉的開發語言，如VB、JAVA、C#等，調用組件GIS的接口，即可實現地理信息功能，并且能以靈活的方式與數據庫系統連接。組件式GIS在保證功能的前提下，系統表現得小巧靈活且價格不高。這樣，用戶便能以較好的性價比開發GIS應用系統。

2 總體設計

系統設計的總體目標是應用地理信息技術和Web遙感影像實現對黑龍江省三北防護林工程營造林信息管理，提供圖形及屬性數據的標準化操作。

2.1 結構設計

采用省級開發設計、縣鄉級應用反饋的模式，鄉(鎮、場)級單位使用鄉級信息管理系統功能將三北工程建設中人工造林和封山育林小班地塊的GPS拐點信息及小班屬性因子信息，錄入信息管理系統中，實現工程項目的圖表卡的統一管理，并實現空間要素的疊加分析、質檢等操作。鄉級數據錄入并質檢完畢后，將工程數據備份給縣級系統用戶，縣級系統接收各鄉級系統上報的數據進行縣級匯總統計，最終上報省級管理部門，進行省級數據匯總。

2.2 功能設計

系統以單位列表的方式實現省、縣、鄉三級數據管理，各級別根據業務需要使用具體的功能，主要的業務模塊均集中于鄉鎮級數據操作，即基礎地塊的GPS錄入及屬性數據管理等。

2.2.1 鄉(鎮、場)級信息管理 鄉(鎮、場)級林業管理部門，掌握著基礎的林業信息資料，將這些資料進行標準化管理，是此系統的重要部分，主要劃分以下業務功能模塊：

基礎空間數據管理：根據黑龍江省三北防護林工程建設特點，以西安80坐標系為參考，設計點狀、線狀、面狀三個空間矢量圖層。小班地塊空間要素的生成通過使用開源NPOI技術讀取Excel格式的GPS坐標標準表，驗證后自動生成圖形，并實現空間要素的查詢、刪除、修改、面積核算、地圖的放大、縮小、漫游、比例尺顯示、標注、空間數據初始化、圖幅號批量計算等功能。

谷歌地圖利用：使用C#的WebBrowser控件，嵌入網頁技術，結合Web谷歌地圖的遙感影像，在有網絡連接的情況下，加載遙感影像資料，通過JavaScript(腳本語言)實現小班地塊拐點與遙感影像的疊加顯示，并可根據鼠標獲取遙感影像的經緯度坐標，通過獲取到的經緯度坐標轉換成工作人員常用的公里網坐標，實現數據的獲取與標準格式導出等操作。

屬性數據管理[3]：完成三北防護林工程人工造林和封山育林地塊的屬性數據的輸入、瀏覽、查詢、統計匯總等功能，并實現空間數據與屬性數據的相互動態查詢。1數據錄入模塊：小班屬性字段的規則性校驗，邏輯分析驗證，錄入的過程中，按照數據字典的設計規則，文字的部分盡量采用下拉選項的方式完成錄入，保證錄入因子的規則統一，不可修改。2查詢分析模塊：根據要素關鍵值(工程任務的計劃年度、林班號、小班號組合而成)建立小班目錄樹，通過目錄樹進行空間數據的定位與數據查詢。3統計匯總模塊：實現各年度、各任務類別的分析統計、并可將統計結果輸出。4報表打印:在統計數據的基礎上，實現對統計結果的打印與轉換。

輔助分析管理：完成上報面積與核算面積的對照、各年度空間面狀數據的疊加分析、空間數據的關鍵值標注、地塊GPS拐點順序的修改、跨帶空間坐標的轉換等功能。

2.2.2 縣級管理系統 數據接收、數據匯總、數據備份上報等功能。

2.2.3 省級管理系統 數據接收、數據匯總、數據格式轉換輸出、數據備份上報等功能。

3 系統功能實現

軟件以用戶友好的界面設計，將主要功能和次要功能進行菜單欄與工具欄合理布局，以達到操作簡單的目的。

3.1 空間數據管理

3.1.1 GPS導入方式生成圖形 采用常用的電子表格模板方式錄入GPS信息，并標明小班地塊的林班號、小班號、任務年度、圖元類型。系統設置導入接口，通過開源NPOI技術導入Excel模板中標準格式GPS組信息，實現營造林地塊的成圖功能。

3.1.2 地圖操作功能 實現地圖的放大、縮小、漫游、要素選擇、比例尺控制、計算圖形面積、要素著色、關鍵字標注、要素拐點顯示、圖形輸出、查詢等。

3.1.3 GPS拐點編輯 要素拐點在錄入過程中，容易出現拐點順序錯誤導致圖形異常的情況，為了方便圖形拐點順序編輯，設計了用于拐點編輯的模塊，通過移動拐點順序或者是修改拐點值，快速修改圖形。

3.1.4 遙感影像疊加 通過網絡連接的方式，加載谷歌地圖遙感影像，實現對地塊位置與遙感影像的疊加顯示，由于谷歌地圖與實際坐標有誤差，具體工作單位可根據實際坐標信息，進行系統的X、Y坐標值的修正。修正后可對GPS信息進行取點、移動點順序等操作，GPS點確認后，可輸入標準GPS模板中，該功能保證了地塊GPS拐點的完整性與影像資料的一致性。

3.2 屬性數據管理

3.2.1 小班數據添加及修改 小班數據錄入操作采用界面錄入和以電子表格導入2種方式(圖7為數據錄入界面)。

3.2.2 小班數據查詢 數據按年度、林班、小班形式建立目錄樹，查詢小班時，可單擊小班查看小班信息。

3.2.3 小班數據刪除 通過小班列表右鍵快捷菜單，可實現數據刪除功能。

3.2.4 設計卡片的標準化輸出 設計工程外業資料小班卡片模板，通過NPOI技術，將基礎信息輸出到模板中，并采用直接操作Excel宏的方式，將GPS信息的圖形自動生成，這樣對于批量輸出小班卡片提供了快捷的方法。

3.3 輔助分析管理3.3.1 空間面狀數據疊加分析 遍歷地塊要素，進行地塊間的重疊檢查，保證各年度地塊不重復上報。對疊加地塊的源地塊與目標地塊進行定位顯示及重疊部分顯示，并提供小面積重疊部分的去除處理操作。

3.3.2 統計匯總 通過小班錄入信息進行數據統計，實現按類別、林種、樹種、任務年度的統計計算操作。

4 小結

通過C#與組件式GIS集成開發的模式，實現黑龍江省三北防護林工程營造林信息綜合管理，并充分利用網絡的遙感影像資源實現空間要素與影像資料的疊加顯示，保證了地塊位置空間位置。對于屬性數據的編輯方式充分考慮了系統應用人員的工作習慣，采用了界面錄入與數據導入兩種方式，使數據錄入方便快捷。成果輸出方面實現了Excel模板輸出小班信息和GPS拐點信息功能，保證成果信息齊全、直觀。

系統的實現為工程項目管理提供了有效的技術支持。有效地提高了各級部門的工作效率和業務標準化程度。

[1] (美)沃森(Waston,K.),(美)內格爾(Nagel,C.)等著;喬麗波 翻譯.C#入門經典[M].北京:清華大學出版社,2006

[2] 李玉堂,矯恒訓，鄭軍，等.吉林省營造林工程信息管理系統的設計與開發[J].吉林林業科技,2010(2):1-3

[3] 戴前石,閆宏偉，張萬林，等.全國營造林實績綜合核查信息管理系統的研制[J].林業資源管理.2005(12):78-81

1005-5215(2016)12-0084-03

2016-10-30

張玲敏(1984-),女,黑龍江蘭西人,大學,工程師,從事地理信息系統應用、森林經理、林業信息化建設等研究.

P208

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.12.032