基于ArcEngine及Sql Server數(shù)據(jù)庫(kù)的公益林檢查管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

錢(qián)發(fā)斌

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650051)

公益林的區(qū)劃界定是生態(tài)文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)，肩負(fù)著保護(hù)自然環(huán)境、促進(jìn)和諧發(fā)展的重要任務(wù)，發(fā)揮著顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。公益林區(qū)劃界定是公益林管護(hù)和補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)，如何科學(xué)、合理地進(jìn)行公益林區(qū)劃，對(duì)此過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督、管理，保證這一過(guò)程嚴(yán)謹(jǐn)、透明，對(duì)于長(zhǎng)期指導(dǎo)和協(xié)同縣級(jí)林業(yè)部門(mén)進(jìn)行區(qū)劃界定以及從事公益林的管理、檢查、匯總的人員來(lái)說(shuō)，既是一項(xiàng)光榮的使命，也是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，在工作過(guò)程中所要面對(duì)的情況具有其實(shí)際性、特殊性和復(fù)雜性。2019年云南省再次開(kāi)展了省級(jí)公益林區(qū)劃界定工作，基于作者多年從事該項(xiàng)工作的經(jīng)驗(yàn)積累，并結(jié)合自身的專業(yè)所學(xué)，開(kāi)發(fā)了“云南省公益林檢查管理信息系統(tǒng)”，對(duì)云南省公益林進(jìn)行區(qū)劃、檢查、匯總和管理，以期促進(jìn)云南省公益林?jǐn)?shù)字化、智能化、規(guī)范化管理。

1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景及需求分析

1.1 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)背景

當(dāng)前，云南省公益林檢查匯總主要通過(guò)ArcGIS軟件和編寫(xiě)模型的方式來(lái)進(jìn)行，編寫(xiě)模型檢查的方式主要適用于對(duì)圖層的拓?fù)錂z查，大批量的屬性邏輯檢查通過(guò)模型不易實(shí)現(xiàn)，還需采用手工查詢和修改的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。技術(shù)力量較薄弱的縣林業(yè)主管部門(mén)對(duì)使用ArcGIS檢查還不夠熟練，無(wú)法完成編寫(xiě)模型進(jìn)行自行檢查。總之，目前全省公益林檢查匯總還處于手工+模型的半自動(dòng)檢查和修改的模式階段，檢查過(guò)程漫長(zhǎng)、流程繁瑣，稍不注意還易出錯(cuò)。

1.2 系統(tǒng)需求分析

1.2.1業(yè)務(wù)性需求

公益林區(qū)劃和檢查是一項(xiàng)十分精細(xì)的工作，因其直接關(guān)系到農(nóng)戶的切身利益，同時(shí)還關(guān)系到生態(tài)防護(hù)、生態(tài)效益、社會(huì)效益。尤其重點(diǎn)生態(tài)區(qū)位的公益林劃分和保護(hù)更是十分關(guān)鍵。區(qū)劃好了，保一方水土的同時(shí)，還能促一地脫貧或生活的改善。因此，為了在有限的人力、物力下把公益林區(qū)劃和檢查工作盡可能地做到最好，檢查管理系統(tǒng)的引入勢(shì)在必得。

通過(guò)引入第三方系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行檢查和管理是一種方式，但往往第三方人員只懂技術(shù)不懂業(yè)務(wù)，開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)從實(shí)用性到可操作性都會(huì)大打折扣。另一種方式是管理單位自行開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，這樣做的好處不言而喻，不僅可以結(jié)合業(yè)務(wù)，還可以把業(yè)務(wù)骨干集中起來(lái)召開(kāi)頭腦風(fēng)暴會(huì)議，以盡可能地把問(wèn)題提出來(lái)并加以解決，同時(shí)將常用的功能以大家比較熟悉或習(xí)慣的方式展現(xiàn)出來(lái)以便于操作，鑒于此，開(kāi)發(fā)一套公益林檢查管理信息系統(tǒng)十分必要。

1.2.2功能性需求

在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)前、中、后期，通過(guò)召開(kāi)頭腦風(fēng)暴會(huì)議，集中了很多專業(yè)技術(shù)人員的建設(shè)性意見(jiàn)，并經(jīng)反復(fù)斟酌和修改完善，把常用、需要用、好用的一些功能通過(guò)分析后進(jìn)行整合開(kāi)發(fā)，包括功能和界面整合，讓一些好用的功能實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得，見(jiàn)即會(huì)用，操作傻瓜化、簡(jiǎn)單化、集中化，使開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)好用、好學(xué)、好上手，以方便不同技術(shù)層次的人員進(jìn)行操作。

經(jīng)過(guò)分析和討論，系統(tǒng)的基本功能分為必需功能、拓展功能兩大塊，有些可以實(shí)現(xiàn)但對(duì)可有可無(wú)的功能不進(jìn)行開(kāi)發(fā)。必需功能分為屬性查詢、批量邏輯檢查、圖形拓?fù)錂z查、編輯修改、字段計(jì)算、生成統(tǒng)計(jì)表、成果匯總、成果上報(bào)；拓展功能分為公益林信息標(biāo)注、圖層渲染和智能檢索等功能。

2 相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)發(fā)環(huán)境

2.1 相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)

——國(guó)家林業(yè)局 財(cái)政部關(guān)于印發(fā)《國(guó)家級(jí)公益林區(qū)劃界定辦法》和《國(guó)家級(jí)公益林管理辦法》的通知(林資發(fā)〔2017〕34號(hào))；

——《國(guó)家林業(yè)局關(guān)于國(guó)家級(jí)公益林補(bǔ)充區(qū)劃審核結(jié)果的通知》(林資發(fā)〔2012〕183號(hào))；

——《云南省人民政府關(guān)于同意全省公益林區(qū)劃界定和補(bǔ)償方案修編成果的批復(fù)》(云政復(fù)〔2012〕38號(hào))；

——LY/T 1955-2011《林地保護(hù)利用規(guī)劃林地落界技術(shù)規(guī)程》；

——《云南省森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查操作細(xì)則(2013年修訂)》；

——2011年修編后省林業(yè)廳 財(cái)政廳審核并報(bào)請(qǐng)省人民政府認(rèn)定的各州市總體方案以及經(jīng)州(市)人民政府審核認(rèn)定的縣市區(qū)的縣級(jí)實(shí)施方案；

——LY/T 1821-2009 林業(yè)地圖圖式。

2.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

——數(shù)據(jù)庫(kù)：SQL SERVER 2014

——編程語(yǔ)言：C#

——操作系統(tǒng)：Windows 7 旗艦版

——硬件環(huán)境：Intel Pentium 雙核 E5700 @3.00Hz，硬盤(pán)1TB，內(nèi)存8 G。

3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及功能

3.1 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)的基本功能分為必需功能、拓展功能兩大塊，有些可以實(shí)現(xiàn)但對(duì)可有可無(wú)的功能未進(jìn)行開(kāi)發(fā)，因?qū)捎锌蔁o(wú)的功能也進(jìn)行開(kāi)發(fā)會(huì)使系統(tǒng)變得冗余并增加不必要的開(kāi)發(fā)時(shí)間。在必需功能中實(shí)現(xiàn)了屬性查詢、批量邏輯檢查、圖形拓?fù)錂z查、編輯修改、字段計(jì)算、生成統(tǒng)計(jì)表、成果上報(bào)功能；在拓展功能中實(shí)現(xiàn)了公益林信息標(biāo)注、圖層渲染和智能檢索等功能。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)主要功能實(shí)現(xiàn)及基于ArcGIS的對(duì)比

3.2.1屬性查詢功能

屬性查詢功能同ArcGIS的屬性查詢功能相似，但又有所不同。結(jié)合長(zhǎng)期的應(yīng)用習(xí)慣，同時(shí)為了使用方便，在ArcGIS所實(shí)現(xiàn)的功能基礎(chǔ)上作了3點(diǎn)改進(jìn)，使其用起來(lái)更加人性化。

改進(jìn)一：雙擊某一屬性字段自動(dòng)列出該字段的所有屬性值(在ArcGIS中需要點(diǎn)擊“獲取屬性值”才能列出)，同時(shí)可根據(jù)需要勾選“去掉重復(fù)的屬性值”選項(xiàng)，如勾選該選項(xiàng)，則表中只列出該字段不重復(fù)的屬性值；如不勾選，則會(huì)列出其所有的屬性值信息。

改進(jìn)二：根據(jù)查詢語(yǔ)句自動(dòng)跳轉(zhuǎn)定位到查詢結(jié)果。在ArcGIS中查詢出來(lái)的結(jié)果不會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)，需要先打開(kāi)屬性表，再在屬性表的界面中點(diǎn)擊“縮放到所選項(xiàng)”，才會(huì)跳轉(zhuǎn)到查詢出的結(jié)果。

改進(jìn)三：在查詢框中增加了“上次”功能，即只要點(diǎn)擊該按鈕，則會(huì)自動(dòng)返回到上一次查詢的結(jié)果并跳轉(zhuǎn)顯示。在ArcGIS中，如果想實(shí)現(xiàn)該功能，需要在上一次查詢后進(jìn)行下一次查詢之前用“另存為”功能把該查詢語(yǔ)句保存下來(lái)，這樣下次要用時(shí)要先找到該語(yǔ)句的存放位置將語(yǔ)句調(diào)入才能使用。

ArcGIS中的查詢框和系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的查詢框?qū)Ρ热鐖D2所示。

圖2 查詢框?qū)Ρ?/p>

3.2.2批量檢查功能

通過(guò)將需要進(jìn)行檢查的項(xiàng)目分別寫(xiě)成邏輯檢查語(yǔ)句放入電子表格中，然后再將電子表格導(dǎo)入系統(tǒng)即可進(jìn)行批量檢查，檢查后會(huì)將所有的邏輯錯(cuò)誤列出，而后用戶根據(jù)錯(cuò)誤情況進(jìn)行修改，修改完成后再進(jìn)行刷新檢查是否還存在未修改完的錯(cuò)誤或是否有新的錯(cuò)誤產(chǎn)生，如是，則重復(fù)以上步驟直至錯(cuò)誤修改完成。在ArcGIS中，只能每次通過(guò)查詢對(duì)話框查找出一種錯(cuò)誤進(jìn)行修改，完成后再查詢出另一種錯(cuò)誤進(jìn)行修改，反復(fù)如是，在遇到邏輯錯(cuò)誤時(shí)這個(gè)過(guò)程繁瑣且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3.2.3圖形拓?fù)錂z查

圖形拓?fù)錂z查功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖層中圖形錯(cuò)誤的檢查，常見(jiàn)的拓?fù)湟?guī)則“不能有空隙”(可根據(jù)需要設(shè)置縫隙大小的控制面積來(lái)檢查細(xì)碎小班)、“不能重疊”設(shè)置，為了默認(rèn)規(guī)則內(nèi)置于系統(tǒng)中，檢查時(shí)只需點(diǎn)擊“拓?fù)錂z查”按鈕，即可自動(dòng)完成對(duì)圖層的圖形檢查，并會(huì)將檢查出的結(jié)果自動(dòng)生成一個(gè)圖層加入到系統(tǒng)的圖層列表框中同原圖層疊加在一起作為參考，從而方便對(duì)小班圖層進(jìn)行直觀修改。當(dāng)然也可根據(jù)需要在參數(shù)設(shè)置功能中添加或設(shè)置其他拓?fù)湟?guī)則而后根據(jù)相關(guān)規(guī)則進(jìn)行檢查。在ArcGIS中拓?fù)涔δ苁謴?qiáng)大，但使用時(shí)需要進(jìn)行新建數(shù)據(jù)庫(kù)—新建數(shù)據(jù)集—導(dǎo)入圖層數(shù)據(jù)—新建拓?fù)洹O(shè)置容差—添加拓?fù)湟?guī)則等一系列操作，步驟相對(duì)較多且復(fù)雜。

3.2.4編輯修改

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖層的啟動(dòng)編輯、保存編輯、撤銷編輯和重做等基本操作，以及常用的增加、刪除、分割、合并、復(fù)制和粘貼小班功能，另外為防止多部多邊形的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了“分解多部多邊形”功能，即所謂的“打散”功能。在ArcGIS中，編輯和修改功能比這要強(qiáng)大很多，但很多功能通常使用不到，本著精簡(jiǎn)、實(shí)用、需要用的原則，系統(tǒng)對(duì)常用的編輯功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的編輯修改如圖3所示。

圖3 編輯修改功能

3.2.5字段計(jì)算

字段計(jì)算功能是在修改公益林矢量圖層過(guò)程中經(jīng)常用到的一個(gè)功能。需要對(duì)錯(cuò)誤的字段內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一賦值，該功能與ArcGIS相同。區(qū)別在于要賦的新值可以自己輸入，也可在選項(xiàng)中雙擊選擇(列表中列出了該字段已存在的所有唯一值供選擇，減少了手工輸入的繁瑣)，而ArcGIS中進(jìn)行屬性賦值時(shí)必需手工輸入所要賦的字段值。

3.2.6生成統(tǒng)計(jì)表功能

通常在上報(bào)材料時(shí)，上級(jí)部門(mén)不僅需要矢量圖層，而且需要提供固定格式的很多統(tǒng)計(jì)表，以方便快速、直觀地掌握各行政單位的公益林?jǐn)?shù)據(jù)信息。而統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能是ArcGIS的弱項(xiàng)，很多專業(yè)技術(shù)人員是通過(guò)把圖層屬性表導(dǎo)出到電子表格中來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的可以把圖層輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)中通過(guò)寫(xiě)語(yǔ)句進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這兩種方法前一種耗時(shí)費(fèi)力，并且一旦數(shù)據(jù)有變動(dòng)還得從頭再來(lái)統(tǒng)計(jì)，后一種要求熟練掌握數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)才行。而系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)表功能，解決了以上繁瑣的過(guò)程，隨時(shí)可以一鍵自動(dòng)生成所需要的所有統(tǒng)計(jì)表。

3.2.7成果匯總功能

針對(duì)州市級(jí)或省級(jí)用戶來(lái)說(shuō)，需要把各行政單位上報(bào)的材料進(jìn)行匯總處理。此時(shí)，需要使用“成果匯總”功能。該功能只需找到單位上報(bào)的成果材料存放位置并將成果材料中的矢量圖層導(dǎo)入系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)各圖層進(jìn)行拼接處理，然后生成一張總圖層，再次進(jìn)行拓?fù)溴e(cuò)誤和屬性邏輯錯(cuò)誤檢查無(wú)誤后，即可生成州級(jí)或省級(jí)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，完成匯總。在ArcGIS中需要手工通過(guò)“合并”功能進(jìn)行圖層匯總。

3.2.8成果上報(bào)功能

當(dāng)圖層拓?fù)溴e(cuò)誤和屬性邏輯錯(cuò)誤全部修改完畢后，方能使用成果上報(bào)功能。系統(tǒng)根據(jù)成果上報(bào)的要求、材料和格式，統(tǒng)一將矢量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)表分別導(dǎo)出到同一文件夾中并按要求進(jìn)行命名，使用者直接把文件夾拷貝上報(bào)即可。在ArcGIS中無(wú)相關(guān)功能。

3.2.9一鍵信息標(biāo)注和圖層渲染

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一鍵信息標(biāo)注和渲染功能。信息標(biāo)注即把如公益林小班號(hào)、地類、面積等信息顯示在圖層上，以便于快速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和查看。渲染即染色，繪制地圖至少需要4種顏色來(lái)區(qū)分各圖斑。本系統(tǒng)通過(guò)實(shí)現(xiàn)四色地圖染色法，即用4種顏色來(lái)填充地圖的圖斑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖層的自動(dòng)染色，系統(tǒng)提供了幾種方案，例如“一鍵染色縣”把不同的縣染成4種不同的顏色，對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面來(lái)說(shuō)，“一鍵染色鄉(xiāng)鎮(zhèn)”把不同的鄉(xiāng)鎮(zhèn)染成不同的顏色，同時(shí)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的修改配置文件把不同的權(quán)屬或地類快速地染成四色。在ArcGIS的工具箱中并未提供四色圖功能，雖然可以通過(guò)自己的配色和調(diào)整進(jìn)行，但無(wú)法一鍵成色，過(guò)程相對(duì)繁瑣。

3.2.10智能檢索

在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了智能檢索功能。該功能在圖層屬性表中提供了兩種檢索方式，一種是在屬性表的首行進(jìn)行類似于Excel“篩選”功能，尤其對(duì)于不熟悉地理信息系統(tǒng)操作的人員來(lái)說(shuō)，該功能使其就像置身于電子表格中進(jìn)行相應(yīng)的查詢。另外一種類似于Excel的“查找”功能，在查詢框中輸入一個(gè)查詢值，則整個(gè)表中含有該查詢值的信息均會(huì)高亮顯示，操作人員即可根據(jù)需要有選擇性地進(jìn)行查看。ArcGIS中類似于篩選的功能只能通過(guò)屬性查詢對(duì)話框來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的智能檢索功能如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)的檢索功能

3.3 系統(tǒng)界面

系統(tǒng)可應(yīng)用在省、州(市)、縣(區(qū))林業(yè)主管部門(mén)或業(yè)務(wù)部門(mén)。為了界面的簡(jiǎn)潔有序并達(dá)到見(jiàn)即會(huì)用的效果，結(jié)合處理和管理數(shù)據(jù)的慣性流程，主界面頂端功能區(qū)從左至右依次為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備—數(shù)據(jù)檢查—查詢修改—生成統(tǒng)計(jì)表—生成上報(bào)成果，末端為參數(shù)設(shè)置、渲染和標(biāo)注，以方便查看數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的主界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)主界面

4 應(yīng)用效果及結(jié)論

實(shí)踐表明，將本系統(tǒng)應(yīng)用到公益林的區(qū)劃、檢查、匯總工作中，縮短了檢查時(shí)間，高度規(guī)范了檢查流程，避免了人為因素導(dǎo)致的檢查誤差。同比ArcGIS而言，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的批量檢查，自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)表，自動(dòng)生成上報(bào)結(jié)果等實(shí)用、高效功能，且很多功能操作一鍵式、傻瓜式，方便了不同技術(shù)層次的工作人員，從區(qū)劃到成果匯總上報(bào)，一氣呵成，無(wú)需再通過(guò)第三方軟件來(lái)輔助，不僅充分提高了工作效率，還促進(jìn)和增強(qiáng)了各單位的地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用和信息管理水平。由此可見(jiàn)，通過(guò)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)對(duì)公益林進(jìn)行區(qū)劃和管理十分必要，不僅推動(dòng)工作更便捷、高效地開(kāi)展，同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)公益林的智能管理和監(jiān)控，于私便己，于公利民。