基于GIS的成都市森林资源数据管理平台设计

王勇军，肖前刚*，廖兴勇，杨 科，谢文娟，张 文 李永忠，靳 敏，王洪荣,罗 文

(1.成都市农林科学院,四川 成都 611130;2.成都市林业和园林管理局,四川 成都 610031;3.四川省林业生态环境监测中心,四川 成都 610081;4.成都大地吉信科技有限公司,四川 成都 610014)

森林资源是国家重要的生态资源，是生态建设的主体。森林资源监测是林业重要的基础性工作和公益性事业，是国情国力调查的重要组成部分，开展森林资源监测，准确掌握森林资源的现状及其动态变化，是各级政府和林业主管部门的一项重要基础工作[1-2]。实现森林资源数字化、可视化管理，既是科学合理实现林业资源数据“一张图”管理，确保森林面积、森林蓄积“双增长”目标，也是维护国土生态安全、改善生态环境、发展现代林业和建设智慧林业的重要支撑。成都作为长江上游重要的生态屏障和生物多样性富集区[3]，也是大规模绿化全川行动重要组成部分，在国家生态安全格局中具有重要地位，森林资源数据管理平台的建设，将为推进全市国土绿化美化建设、资源数据的监测、林业发展规划、森林经营方案、林权制度改革等提供数据支撑。

1 建设目标

平台建设以充分利用地理信息系统技术、遥感技术和计算机网络技术为手段，以森林资源二类调查成果、林地保护利用规划及更新成果为基础，嵌入其他各类林业信息，为市级林业数字化建设和管理提供森林资源基础数据平台，形成一个高度协调化、信息交流网络化和信息分析智能化系统，最终建立完善、高效的森林资源监测体系，实现信息查询、数据更新、统计报表等基本应用功能，为林业管理决策提供科学依据。

2 建设原则

①标准化与规范化：数据库、操作系统等应符合行业标准，数据类型、编码、图式符号应符合行业规范。

②科学性与先进性：林业信息系统建设应采用先进科学软件，可靠的硬件配备，在系统设计上具有领先和面向未来可扩充性要求，方便数据共享和信息交换。

③实用性和高效性：林业信息系统建设要注重实用性、可操作，系统能进行高效和快速的数据传输与处理，数据访问的便捷。

④安全性与稳定性：系统运行具有良好安全性，确保系统和数据运行安全、稳定。

3 总体设计

3.1 整体框架

成都市森林资源数据管理平台直接用于管理全市森林资源数据，对上能与四川省林业信息系统平台对接，对下连接辖区内县(区、市)级林业信息系统，也可供辖区内县(区、市)及单位森林资源数据管理，并可融入省林业厅、成都市其它部门信息体系，实现数据信息共享。

图1 成都市森林资源数据管理平台使用设计图

3.2 集成构架

成都市森林资源数据管理平台基于SOA架构设计，由核心数据层、应用服务层、用户交互层组成。

3.2.1 核心数据层

包含用户数据、基础地理数据、林地变更数据、二类调查数据、公益林数据、其他数据等系统中涉及的数据。所有数据统一存储在Postgresql数据库中以被各类服务应用进行调用。

3.2.2 应用服务层

应用服务层主要是访问数据层向用户交互层提供服务支撑，服务分为GIS服务和非GIS服务，GIS服务基于ArcGIS Server 和Portal搭建，非GIS服务基于JAVA搭建。服务层基于Spring Boot开发，以REST服务形式交付。

3.2.3 用户交互层

用户交互层是系统直接面向各级用户的界面，此系统基于二维GIS开发，包含管理类功能和业务类功能。管理类功能主要针对系统管理员，对整个系统进行配置管理的功能；业务类功能主要针对省市县各级林业用户，包含全面数据查询、统计、报表、在线制图等功能。

用户交互层基于HTML5、CSS3、ArcGIS JS API、AngularJS等技术开发，最终以B/S Web应用系统交付，可支持在任何操作系统的桌面浏览器、智能手机平板浏览器使用。

3.3 硬件系统

建设空间足够的“市级森林资源数据管理平台机房”1个，配备办公座椅、空调、防盗门、防静电地板、防雷系统、消防系统、配电系统、机柜、网络系统等基础设施设备。购置一批硬件设备(服务器3台、工作站1台、UPS电源确保不间断供电10 h以上、防火墙1套、磁盘阵列两套，交换机1台，KVM切换器1台，大型制图仪1台、多功能一体打印机1台等)，组建硬件系统。

图1 成都市森林资源数据管理平台框架结构图

3.4 软件构架

①地理信息系统平台：ESRI ArcGIS Server 10.3

ESRI ArcGIS Desktop 10.3

②数据库：PostgreSQL 9.3

③数据库服务器操作系统：Microsoft Windows 2012 Server

④客户端操作系统：Microsoft Windows 78

⑤应用服务器操作系统：Microsoft Windows 2012 Server

⑥Web浏览器：Microsoft Internet Explorer 9.0或更高版本

⑦开发平台：JDK 8、JavaScript、Html5

⑧杀毒软件：金山毒霸企业版2012

3.5 系统安全

系统采用TCP/IP计算机网络协议实现网络连接，为确保系统数据传输及访问，在内部和外部网络的边界配置防火墙，上下级网络边界部署安全网关，核心交换配置入侵防御系统，实现网络的安全访问控制、数据的保密传输。为防止林业资源数据丢失，数据访问权限控制要求专人专管，同时，利用存储备份恢复软件进行重要数据备份、逐步实现异地数据备份，并具有完全恢复功能。为实现用户的安全访问，基于省、市、县级服务体系分别搭建身份认证，授权管理和应用系统，外网访问平台采用网页防篡改技术，防止恶意攻击修改网站。

4 系统功能设计

4.1 C/S系统下功能

C/S(Client/Server)结构，即客户机和服务器结构，它可以充分利用两端硬件环境优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低系统通讯开销，结构具有数据维护更便捷，数据存储模式更安全，数据处理速度更快等优点，广泛运用于森林资源管理系统中[4～6]。成都市森林资源数据管理平台采用的C/S软件体系结构，设计用户管理、权限管理、底图配置、专题服务管理、数据归档、编辑更新、切片管理、其他管理功能8个模块，从而实现森林资源数据管理、维护的高效、安全等特性。

表1 C/S软件体系结构下的管理功能

4.2 B/S系统下功能

B/S(Browser/Server)结构，即浏览器和服务器结构，用户工作界面是通过浏览器来实现，具有操作简单，使用覆盖的范围广，网络带宽要求不高即可访问，系统升级便于维护等特点，从C/S向B/S体系的演化，是信息系统结构体系的升级[7～9]。本系统设计采用的B/S软件体系结构，设计具有用户登录、搜索定位、底图切换、专题图管理、权限过滤、行政区划树、小班卡片显示、地图书签、资料管理、数据查询、统计图表、专业统计报表、数据下载、制图标绘、在线打印、其它功能共16项功能，满足不同用户对资源数据的高效查询、快速输出等功能。

表2 B/S软件体系结构下的管理功能

4.3 C/S 与B/S混合体系结构设计

成都市森林资源数据管理平台采用C/S 与B/S混合体系结构设计。C/S结构针对管理类用户，被授权人通过局域网直接访问数据库， 进行数据的维护和更新等。B/S针对业务类用户，省、市、县各级林业授权用户通过Internet访问Web服务器，进行数据查询、统计、报表和在线制图等功能。C/S 与B/S软件体系结构的结合，在保证数据安全性和内部用户较强的交互性上，有满足了外部用户数据查询的高速度，从而实现森林资源数据管理的网络化、智能化和现代化。

图3 成都市森林资源数据管理平台

5 建议

林业信息化是现代林业建设的重要组成部分，是促进林业科学发展的重要手段，是关系林业工作全局的战略举措和当务之急[10]。全国林业信息化“十三五”发展规划明确要求，“互联网+”林业是互联网跨界融合创新模式进入林业领域，利用云计算、物联网、移动互联网、大数据等新一代信息技术推动信息化与林业深度融合，建立智慧化发展长效机制，形成林业高效高质发展新模式。到2020年，国家级林业信息化率达到90%，省级林业信息化率达到80%，市级林业信息化率达到70%，县级林业信息化率达到60%[11]。在成都肩负建设国家中心城市使命，建设美丽中国典范城市的背景下，发挥成都首位城市作用，更需要科学、先进的技术手段，实现林业资源数据信息化管理。

5.1 加强森林资源数据整合

森林资源数据管理平台以新一期的森林资源二类调查数据、林地更新数据和公益林建档数据为基础，搭建数据综合应用平台，而在下一步工作中，可将年度林地使用、林木采伐、林权管理、林业生态工程建设、林业产业建设等进行整合，形成全市一套资源数据，从而为全市的生态红线监测、资源数据监管、林木种质资源保护、生态环境监测等提供基础数据，为科学保护和利用林地资源、发挥林地最大生产力提供技术支撑。

5.2 优化平台系统功能设计

在现有的B/S和C/S应用系统功能基础上，加强林业信息应用系统展示功能建设，对三维显示，地形模拟，地块显示等进行强化，将每一块林地落实在山头地块，明确林地界线，实现全市林业资源管理立体化、可视化、数字化。

5.3 加快森林资源数据共享平台建设

成都市森林资源数据管理平台建成后，应加强与四川省林业厅、成都市级各部门、成都各县(区、市)林业局的林业资源数据共享，做到成都市林业信息的实时更新。在经费保障的前提下，在省级林业主管部门制定规范化和标准化森林资源监测管理体系下，市级和县级林业主管部门配备专业的人员和软件设备，依托省市级林业专业研究机构，打造一支人员稳定、专业齐全、技术精湛的森林资源监测队伍，为县(区、市)、市、省乃至全国的森林资源监测服务。

[1] 闫宏伟,黄国胜,曾伟生,等.全国森林资源一体化监测体系建设的思考[J].林业资源管理,2011,(6):6～11,26.

[2] 刘三平,李利,曾伟生.关于完善地方森林资源监测体系的思考[J].中南林业调查规划,2011,30(3):1～3,8.

[3] 杨小广.兴林富民-生态文明建设中的成都林改[J].林业经济,2016(1):20～23.

[4] 张庆全,余迎.基于C/S与B/S混合体系结构的林业管护经营监控系统的设计[J].测绘与空间地理信息,2009,32(1):40～43.

[5] 郑鹏,黄斌.森林资源资产信息管理系统软件网络体系结构[J].福建林学院学报,2008 ,28(4):381～384.

[6] 李健生,吴际通,刘福盛.贵阳市森林资源管理地理信息系统的设计与实现[J].林业调查规划,2014,39(5):99～103,107.

[7] 谭靖,杨为民,杨建祥,等.基于B/S与C/S混合结构的森林资源管理信息系统研究[J].四川林勘设计,2004,(4):48～51,56.

[8] 刘永宽.基于B/S结构的森林资源管理信息系统设计初探[J].林业调查规划,2005,30(2):21～24.

[9] 王红霞,王兵,李保玉.基于B/S模式的自然保护区信息管理系统构建[J].林业资源管理,2015,(5):126～131.

[10] 《全国林业信息化发展“十二五”规划(2011-2015年)》[R].

[11] 《“互联网+”林业行动计划——全国林业信息化“十三五”发展规划》[R].

[12] 李世东.中国智慧林业[M].北京:中国林业出版社，2015.