河南省草地資源信息管理系統的設計與實現

盧清國 丁林可 王榮 王喜 趙慧芬

（1.河南省地圖院，河南 鄭州 450003；2.河南省天地圖測繪地理信息有限公司，河南 鄭州 450003）

1 引言

草地作為畜牧產業的物質基礎、野生動植物的棲息繁殖場所，是我國的重要戰略資源，在我國社會、經濟、文化、生態保護方面發揮著重要作用[1]。為了促進草地生態信息科學的發展，加快草地資源的數字化進程，河南省開展了草地資源清查工作，綜合應用地面調查和空間信息技術，全面查清河南省草地資源的面積、區位、草地類型、草場等級、生態狀況、利用現狀等，基于ASP.NET 技術和ArcGIS Server 技術構建B/S 多層結構WebGIS 系統的思想，設計了集移動端外業采集、地圖瀏覽、地理信息查詢、統計制表、空間分析、空間數據管理等功能于一體的草地資源信息管理系統，為河南省加強草地生態保護建設，促進草地合理開發利用、提高草地精細化管理水平，全面深化生態文明體制改革提供信息基礎和決策支持[2]。

圖1 框架設計圖

2.2 技術路線

在草地資源清查工作實際需要和地區特點的基礎上，遵循軟件工程的方法，開發河南省草地資源信息管理系統，系統主要技術路線如圖2 所示。

2 系統架構和技術路線

2.1 系統架構

根據數據結構、平臺應用領域和技術應用的相關要求，草地資源管理系統整體采用四層B/S（Browser/Server）結構，包括客戶層、業務邏輯層、服務器層和數據層[3]，共享平臺總體框架如圖1 所示。

共享用戶通過Network發送不同的信息服務請求，經過服務端的Web 服務層、應用服務層和數據層交互操作并返回請求結果，客戶終端最終獲取服務內容。層與層之間存在交互，但每一層只能與本層所在區位直接相連的上下兩層通信，不能跨層交互，保證了系統層次的相對獨立性，也便于功能的擴展和bug 的排查修復。

圖2 河南省草地資源信息管理系統技術路線

3 數據組織與空間數據分層

系統所包含的數據種類復雜多樣，從數據來源看，有草地資源范圍及屬性數據、外業調查記錄數據、草地資源圖集圖件成果數據、草地專題地圖數據、草地清查指標統計數據、基礎地理信息數據以及普通的網頁及注冊用戶數據。其中，指標統計數據和專題地圖數據是系統功能實現的基礎，是系統所有數據組織的重點。

3.1 指標統計數據的組織

草地資源管理系統的指標統計數據來自草地資源清查內外業工作中的匯總、統計和計算，內業以遙感解譯、查閱相關資料和分析數據為主，外業以實地踏勘和入戶調查為主。

草地清查指標統計數據包括草地資源狀況統計數據、生態狀況統計數據、利用現況統計數據三類。草地資源狀況指標數據主要包括各不同類型、權屬、產量、質量分級的草地面積，生態狀況專題指標數據包括各不同草地植被蓋度、草地退化程度的面積，利用現狀指標數據包括不同利用方式（如刈割、放牧和未利用）和不同使用情況（如承包和未承包的面積等）。指標統計數據與省、市、縣三級行政區域通過行政區劃代碼關聯，保證數據的兼容性。各類指標數據之間通過設定固定的ID 進行串聯，保證各類統計功能的實現和成果的展示。

3.2 專題地圖數據的組織與分層

空間數據是草地資源管理系統的數據主體，針對不同的用戶需求，包括基礎地理數據和專題地圖。基礎地理信息數據包括河南省縣級行政區劃和河南省DOM 影像 ，專題地圖包括草地類型圖、利用狀況專題圖、質量分級圖、植被蓋度圖、草地退化圖、紅線圖、保護區專題圖、功能區專題圖和承包專題圖等。圖層組織順序如圖3 所示。

圖3 草地專題地圖數據組織與分層

4 數據庫建設

一個穩定、高性能的數據庫是構建草地資源管理系統的基礎和工作重心。按照數據分類，河南省草地資源信息管理系統數據庫包括基礎地理信息數據庫、草地資源空間數據庫、指標統計數據庫、專題地圖數據庫、外業調查記錄數據庫、信息管理數據庫6 個子庫，具體內容如表1 所示。

數據子庫名字 數據形式 內容描述 數據來源基礎地理信息數據庫 矢量數據 河南省的行政分區 河南省省、市、縣級行政區域草地資源空間數據庫 矢量數據 草地圖斑的空間范圍及屬性信息經過外業調繪、內業編圖的草地圖斑空間數據及其屬性數據指標統計數據庫 文本數據草地的資源狀況、生態狀況和利用狀況三個類別的區域面積及相關的指標統計數據草地清查工作的內外業匯總、計算和統計草地清查工作整理提供的專題圖件和地圖成果外業調查記錄數據庫專題地圖數據庫 矢柵混合數據河南省、各縣（市、區）系列草地資源圖件、圖集和專題地圖數據文本數據和多媒體數據樣地、樣方調查數據和實地草地景觀照片河南省草地資源清查外業調查成果信息管理數據庫多媒體和文本數據構建網站的Logo 圖標、美工圖片、用戶、注冊信息、用戶權限以及運行信息等網絡資源及開發者編制、用戶注冊及系統運行等

基礎地理信息數據庫、草地資源空間數據庫、指標統計數據庫、專題地圖數據庫、外業調查記錄數據庫、信息管理數據庫6 個子庫分別按照下述原則和方式組織建庫。

（1）外業調查記錄、指標統計數據及信息管理數據等文本屬性數據，直接以二維關系表的形式采用SQLServer2008 數據庫進行存儲和維護。

（2）基礎地理信息、草地資源信息以及專題地圖等空間數據，采用空間數據引擎ArcSDE 將屬性數據與空間位置數據整合與集成，間接以二維關系表的形式利用SQLServer2008 數據庫進行存儲和維護[4]。

5 系統功能

基于.NET 技術和ArcGIS Server 技術構建B/S 多層結構WebGIS 系統的思想，設計了具備圖件展示、專題地圖應用、草地資源信息查詢、指標統計數據展示、外業調查記錄管理、系統管理和維護功能的河南省草地資源信息管理系統，系統功能結構如圖4 所示。

5.1 圖件展示

圖件展示模塊的展示內容為草地資源清查工作圖集、圖件的掃描成果以及相關的文字說明資料，展示方式分為圖件的管理、瀏覽等。

采用專題欄目結構，按照專題—欄目—圖件進行組織。內容由圖件圖片和文字資料組成，圖件圖片支持獨立查看、下載、放大。每個專題和欄目結合圖件制作的背景、意義和目的做詳細文字說明。

圖4 河南省草地資源信息管理系統功能結構

5.2 專題地圖應用

專題地圖應用在地圖界面完成，應用數據為河南省草地資源系列專題地圖，應用方式為草地資源專題地圖的管理、瀏覽、分析和輸出等功能。

利用樹形結構，按照行政區—專題圖類別—專題圖進行組織。不同類型的圖件可以切換顯示并疊加到行政區劃矢量等地圖上，以系統提供的漫游、放大、縮小、全圖、比例尺、透明、定位等工具進行瀏覽。模塊提供了疊置分析和量測分析兩種方式，來分析不同草地類型的質量等級。

5.3 草地資源信息查詢

草地資源數據查詢在地圖界面呈現，查詢的數據對象是草地斑塊數據，查詢內容是其空間范圍及屬性，查詢方式主要是屬性查詢和空間查詢。

（1）屬性查詢 ：可以根據草地類型、采集人、行政區劃等多個條件進行查詢，查詢結果將匯總并在頁面上形成列表，其空間分布范圍在地圖上標注。用戶點擊查詢結果列表，系統會定位到該草地所在位置，并以懸浮窗口展示該塊草地的詳細屬性信息。

（2）空間查詢：系統提供圓、線、多邊形、矩形等4 種查詢方式，點選任意一種方式，在地圖顯示區內繪制出查詢范圍后，對話框內就會顯示出查詢到的圖層要素的基本信息。點擊查詢結果列表，系統會定位到該要素所在位置，并以懸浮窗口展示該要素的屬性信息。

草地資源信息查詢模塊利用電子地圖呈現河南省草地資源的空間分布特征，利用統計圖表呈現河南省草地資源屬性統計特征，通過二者的有機結合、相互補充，用戶可快速掌握河南省草地資源的總體情況。 草地資源信息查詢功能模塊界面如圖5 所示。

圖5 草地資源信息查詢功能模塊界面

5.4 指標數據統計

指標數據統計對象為草地清查指標數據，展示內容包括草地資源狀況、生態狀況、利用現況等統計數據類[5]。

展示方式以柱狀圖和餅狀圖為主。柱狀圖展示，以某一指標（例如國有草地面積）為縱坐標，以三級行政區域（例如省、市、縣）為橫坐標，展示指標在行政區域內的面積分布。餅狀圖展示，以某一區域草地總面積為整體（例如鄭州市草地總面積），以某一類不同指標的面積為局部（例如國有草地、集體草地），展示不同指標在某一區域的面積占比，草地資源信息

圖6 草地資源信息指標統計功能模塊界面

7指標統計功能模塊界面如圖6 所示。

5.5 外業調查記錄管理

外業調查記錄管理數據對象為河南省草地資源清查外業調查數據表（包括河南省草地清查天然草地樣地調查表、河南省草地清查中小草本及小半灌木樣方調查表、河南省草地清查灌木及高大草本樣方調查表、河南省草地清查非草地地類樣地調查表）及外業調查時選取的樣地、樣方的空間范圍。管理功能主要為樣地、樣方數據的查詢、展示、輸出和空間定位。

5.6 系統管理功能模塊

系統管理模塊主要包括用戶注冊處理、用戶信息管理、登錄處理、權限管理以及整個系統的數據更新和維護。

（1）用戶信息管理主要對注冊信息進行編輯更新、增加或刪除。

（2）權限管理主要針對數據的保密與公開進行權限分配，以及負責不同用戶使用功能的分配。

（3）數據更新與維護對整個系統的各類數據（包括用戶數據、外業調查記錄數據、指標統計數據、專題地圖數據、草地圖斑的空間范圍及屬性信息）進行管理和及時更新。

6 結論

河南省草地資源信息管理系統為河南省草地資源保護、牧草種植和畜牧業發展提供多層次、全方位的分析與研究手段，并對分析的成果進行展示，為河南省飼草飼料站進行重大項目的論證和重要問題的決策分析提供有效的技術支撐，同時也為自然資源清查成果共享和應用提供了一種有效的技術手段，具有很好的社會和經濟效益。