基于北斗單基站CORS服務的梨園精準化管理系統的設計與實現

沈 瓊，吳云志，張曉明

安徽農業大學信息與計算機學院，合肥，230031

1 問題的提出

隨著信息技術的發展，人工智能和物聯網技術正在進入果園古樹名木的監控管理領域[1-3]，林果業管理正逐步實現信息化和智能化。

碭山酥梨種質資源省級自然保護區不僅是安徽省重要的自然保護區，更是珍貴經濟樹種的自然保護區[4-6]。保護區面積達8 892公頃，擁有逾百齡梨樹資源4萬多棵，且離散分布，保護難度較大。對于大面積的保護區而言，著眼于解決當前逾百齡梨樹實時動態監測以及保護工作所面臨的各類難題，有效整合和關聯地理空間信息，實現保護區主要種質資源管理業務流程的信息化、保護區“家底”數據的可視化，便于多種形式的查詢、統計和分析，找出潛藏的問題，對于提高保護區工作的科學化、精細化和現代化管理水平十分必要。

基于北斗單基站CORS服務的梨園精準化管理系統是各種現代化信息技術在碭山縣梨園管理系統的集成應用[5]，它面向碭山縣酥梨種質資源自然保護區，可促進梨園精準化管理系統項目的開展，提高梨園信息化管理水平，增強梨園管理輔助決策能力，實現保護珍貴古老梨木和提高梨園農業資源利用率的目標。

2 系統設計

利用單基站CORS服務系統精度高、范圍廣的特點，精確獲取實時位置坐標，然后基于Web端服務，與服務器進行數據通信和操作交互，開發出基于單基站CORS服務系統的梨園精準化管理系統(見圖1)，實現梨園精準化管理。系統以“農戶+樹齡+品種”為基本單元，每個單元之間都有唯一編碼(id)來實現系統的操作關聯,并對操作進行實時記錄和管理[7]。采用Google Map和北斗單基站CORS服務技術將梨木的地理位置坐標插入地圖內[8]，每顆梨木都擁有屬于自己的信息庫，包括梨木相關圖片、地理位置坐標、樹齡、樹種、保護單位信息等。

圖1 基于北斗單基站CORS服務的梨園精準化管理系統技術路線圖

為了方便數據和系統更新及相關參數的修改，系統采用B/S架構，包含數據訪問層、應用邏輯層和表現層，并建立了基礎地理數據庫和業務數據庫[9]。數據訪問層主要是負責梨園數據的存儲、管理和維護。根據碭山縣地理面貌和碭山縣梨園分布狀況，以“農戶+樹齡+品種”作為劃分基本管理單元的依據，收集梨樹生長過程的信息，從而方便梨園管理[10]。應用邏輯層的功能是負責解析梨園地理信息數據，對數據進行處理，實現數據顯示。表現層的實現基于應用邏輯層，為監管人員、農戶、游客等提供管理、查詢和瀏覽等功能。

3 系統組成與功能

基于北斗單基站CORS服務的梨園精準化管理系統根據用戶角色(政府監管人員、農戶和游客)提供相應的管理、查詢和瀏覽服務。根據梨園保護區管理工作需求，系統分為公共服務、梨園地理信息、梨園環境監測和后臺管理四大模塊。該系統門戶網站模塊組成如圖2所示。

圖2 基于北斗單基站CORS服務的梨園精準化管理系統門戶網站模塊組成圖

(1)公共服務模塊。公共服務模塊主要介紹碭山縣的地理風情面貌、梨園保護區的詳情資料、保護區管理機構的組成架構，以及碭山縣酥梨自然保護區的梨園精準化管理的全景、實景視頻資料。

(2)梨園地理信息模塊。該模塊主要用來獲得所需要的地理數據，并將各種地理要素數據進行整理和預處理[11]，然后進行數據入庫和有效的空間數據管理。梨園地理信息系統主要采用Ajax技術[12]，可有效減少用戶因為瀏覽器卡頓而中斷操作的可能性[13]。

(3)梨園環境監測模塊。該模塊主要儲存和展示保護區環境檢測結果，其中所檢測的內容由水指標、土壤因子、大氣因子和病蟲害因子構成[10，14,15]，輔助農戶來管理、保護果木，降低果木受損的概率。

(4)后臺管理模塊。該模塊為用戶管理、更新和維護數據資料提供服務。同時，后臺管理的賬號是根據不同角色分配并注冊獲得。Web系統中監管人員和農戶可通過門戶網站不同后臺管理入口進入。

4 系統實現

目前，基于北斗單基站CORS服務的梨園精準化管理系統已完全交付碭山縣環保部門工作人員，并在碭山縣酥梨種質資源自然保護區投入使用。

公共服務模塊主要為自然保護區提供線上服務，實現了梨園管理的數字化建設，為管理人員、農戶和游客提供監管、管理和查詢服務，如圖3所示。

圖3 公共模塊圖

梨園地理信息模塊主界面直接定位到碭山縣，是采用衛星影像圖展示，也可以通過對定位位置進行放大、縮小、全圖、移動等操作來協助用戶更好地了解地理位置，如圖4所示。

圖4 梨園地理信息模塊主界面

數據庫中存儲碭山所有園區的梨樹資源的位置信息坐標，并實現梨樹王景區內所有逾百齡梨樹中各年齡段分布專題圖，可以通過專題圖的展示，直觀了解到不同樹齡梨樹的分布情況與比例，梨樹樹齡與圖標成正比，圖標會隨著樹齡的增長而增大，如圖5所示。

圖5 梨樹資源分布圖

以柱狀圖的形式展示梨樹王景區、乾隆御植園景區、黃河故道省級現代農業示范核心區梨樹當前產量、最高產量和樹齡，如圖6所示。

圖6 景區資源統計圖

通過查詢功能，可以搜索梨樹的基本信息，如輸入梨樹編號，能夠查詢出該梨樹的所屬區域、經緯度、品種、逾百年梨樹產量與樹齡關系圖等，如圖7所示。

圖7 信息查詢顯示圖

梨園環境監測模塊包括：環境監測點布設表、檢測規范表。系統主要儲存和展示保護區環境檢測結果。檢測的環境因子有環境空氣、地表水、地下水以及土壤，檢測項目有PM10、SO2、NO2、pH、BOD5、CODCr、氨氮、溶解氧、總氮、總磷、高錳酸鹽指數、氟化物、硝酸鹽、硫酸鹽氯化物、亞硝酸鹽、鋅、鎳、鉛、銅、鎘等，如圖8所示。

圖8 檢測結果顯示圖

后臺管理模塊是后臺管理系統的登錄入口，用戶可由此進入，對系統信息進行一系列的管理、增添、修改、維護等操作，主要用于維護、更新和管理數據資料。圖9為后臺管理系統功能展示圖。

圖9 后臺管理模塊功能展示圖

數字化管理平臺的使用給監管人員、農戶和游客帶來快捷、便利的服務體驗，有效提升了碭山梨樹資源的監督、管理和宣傳工作。

5 結 語

目前，梨園精準化管理系統已經在碭山縣投入使用，提升了梨園信息化管理水平和管理輔助決策能力，提高了梨園資源利用率，并取得了用戶的一致認可。在使用的過程中，該系統仍存在需要進一步完善的地方，如：進一步提高梨樹地理位置坐標定位的準確度，減少推薦后用戶距離目標的誤差。后期將針對地理位置實時獲取精度的問題，在CROS服務技術方面開展更加深入的研究工作來繼續完善系統，提升系統應用效果。