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基于GIS的集體林森林資源信息管理系統的研制與論文
本研究的目的是為我國南方集體林區的森林資源信息管理探索并實現一個實用的以GIS技術為核心的信息管理系統.
南方集體林區分布在我國南方的山區，且大多是貧困山區.山區的綜合開發是當地經濟發展，人民脫貧致富奔小康的根本大計，也是國土和江河治理、改善生態環境的基礎.山區綜合開發要追求生態環境，結構優化，經濟規模，資源配置和科技進步5個方面的效益.為了實現這些效益，要求管理科學化和信息化.只有在管理層及時掌握準確的信息源時，才能實現結構的優化和資源的配置.森林資源是集體林區最為重要的信息.目前集體林區的經營形式呈現多樣性，集體統管、農戶承包、租賃、拍賣、股份合作和自留山并存，大大增加了森林資源管理的復雜性，特別是分散到農戶的自主經營，很難為林業管理人員把握，也就難于對他們進行指導.本項研究在于通過信息管理系統在計算機上建立以農戶為對象的資源與經營檔案，使林業站管理人員可以實時了解與其管理業務活動有關的全鄉(鎮)范圍內的森林資源信息.
地理信息系統是一種為了獲取、存儲、查詢、分析和顯示空間定位數據而建立的計算機化的數據庫管理系統.地理信息系統的應用已經十分普遍，但在我國南方集體林區，目前這種信息技術的應用極少.一個地區的信息應用程度與其經濟發展密不可分，因此，在南方林區進行基于GIS的森林資源信息管理系統的研建，將有利于地區的對外開放，也有利于信息管理人才的培養.在未來的地區林業發展中，可以預計目前分散的小規模家庭式的經營將逐漸被大規模集約經營所替代.在這個轉型的過程中已經建立的計算機信息管理系統將提供有價值的森林資源和經營方面的信息，有助于管理和決策.當前，在我國南方林區建立集體林森林資源信息管理系統的基本條件已經具備.
1系統分析
1.1需求分析
通過對鄉鎮林業站森林資源管理工作的調查情況和與用戶的座談交流情況進行總結和分析認為，鄉鎮林業站對森林資源管理方面的信息需求主要包括以下3個方面：
(1)統計信息.如根據人工造林需要，按面積大小分組統計出各立地類型的宜林荒山、疏林地、成過熟林地和火燒跡地等適合于造林的林地的面積和各林地適宜種植的樹種.
(2)空間信息.給出各林地的地理位置，以及地形信息如三維地形圖等，則信息的使用就會更加有效.
(3)農戶經營信息.如某農戶承包了多少林地，在什么位置，種植了什么樹種，是否適地適樹，對沒有適地適樹的林地建議農戶種植什么樹種等.
鄉鎮林業站需要查詢和統計的森林資源信息管理的主要項目有:①營林生產;②森林釆伐；③病蟲害發生的歷史記錄檢索；④森林火災發生的歷史記錄檢索;⑤林地權屬;⑥經營形式;⑦經營戶主;⑧小班;⑨林地的適地適樹情況.
1.2系統的軟硬件配置
隨著社會信息化進程的不斷深入，鄉鎮林業站對森林資源信息管理系統的需求必然會增加.但是，鄉鎮林業站的經濟條件十分有限，研建信息系統的投入不會很大.因此，在系統的軟硬件配置上就不能一味追求高檔次，基本投入在3萬元左右比較合適.
本系統的硬件配置為:一臺IBM586微機，一臺噴墨打印機，一臺數字化儀和一臺繪圖儀.其中數字化儀和繪圖儀可在需要時租用，不必自己購置.軟件配置為MicrosoftWindows98系統軟件，Map-InfoProfessional41中文版GIS應用軟件.本系統使用MapInfo作為圖形輸入平臺.MapInfo是桌面辦公GIS軟件「4，其價格適中，界面直觀，使用簡便，基本上能夠滿足鄉鎮林業站森林資源信息管理的需要.
2系統的功能設計
根據調查分析，鄉鎮一級林業站的森林資源信息管理主要以信息查詢和數據輸入、更新、維護為主.
2.1信息查詢功能
本系統的信息查詢內容如圖1所示.
信息查詢首先指定查詢范圍，可以在鄉、村、農戶三級范圍中進行信息查詢；查詢內容分層次逐級進行，查詢方式主要包括:①根據屬性數據條件查詢輸出屬性數據結果，即文—文查詢方式.②根據屬性數據條件查詢輸出圖形數據結果，即文—圖查詢方式.如:在進行人工造林計劃時，需要查詢宜林荒山小班的面積、位置、適宜樹種等信息，并按面積分組顯示（圖2).③根據圖形數據條件查詢輸出屬性數據結果，即圖—文查詢方式.如查詢某一小班由哪些農戶經營等.④根據圖形數據條件查詢輸出圖形數據結果，即圖—圖查詢方式，如根據小班圖元查詢輸出局部三維地形或二維地形圖（圖3).
2.2數據維護功能
2.2.1屬性數據的輸入與維護
系統中有大量的屬性數據需要輸入系統，如森林經營小班調查數據、立地類型及適宜樹種數據、森林經營模式數據都需要輸入系統.它們為森林資源信息管理系統奠定了數據基礎.本系統中的森林經營小班調查數據輸入平臺，解決了小班基本數據與經營戶主數據之間的自動關聯.
2.2.2圖形數據的輸入與維護
除了大量的屬性數據需要輸入系統外，還有大量的圖形數據需要輸入系統，如小班區劃圖、地形圖、道路、村莊位置等圖形數據都需要輸入系統.本系統使用MapInfoProfessional4.1中文版實現圖形數據的輸入、編輯和修改等.本系統的功能框圖見圖4.
3系統的結構設計
系統的總體結構如圖5所示.
查詢用戶界面是用戶使用本系統進行森林資源信息查詢的主界面，主要由鄉鎮林業站站長及一些專業人員使用.該界面使用VisalBasic作為其開發工具，實用、簡便、易操作是開發該界面的指導思想.
屬性數據輸入界面完成各類屬性數據的計算機錄入工作，如森林資源小班調查數據、立地類型及適宜樹種數據和森林經營模式數據的輸入(這里稱之為原始數據庫)，以及數據字典的建立與維護等.該界面使用VB開發，主要由專門的系統操作員使用.系統中的圖形數據的輸入使用MapInfo即在MapIn-fo平臺上進行圖形的數字化輸入.
數字高程模型DIM(DigitalElevationMode)生成模塊用VisalC++開發，主要實現地形圖的三維表示.其使用的等高線數據為Maplnfo格式數據.本系統還含有多個使用VB，VC十十開發的接口模塊，如查詢用戶界面與Maplnfo之間的接口，用VB和MapBasic結合完成，主要實現查詢條件的輸入和查詢結果的輸出，其輸入輸出數據包括圖形數據和屬性數據兩類.
4系統開發與實現中的3個主要技術問題的解決
4.1圖元與經營戶主的一對多查詢問題的解決
在查詢系統的開發過程中，首先要解決的問題是實現圖元與經營戶主的一對多查詢.
在本系統中，圖元與小班是一對一的關系，而小班與經營戶主是一對多的關系，要實現圖元與經營戶主的一對多查詢，必須要通過小班基本表來實現圖元與經營戶主之間的關系查詢.圖元與小班、小班與經營戶主之間的關系如圖6所示：
用一個實例來說明圖元與經營戶主的一對多查詢問題的解決：
4.2使用VB和MapBasic生成專題地圖
在營林生產、森林釆伐等多項查詢中，需要將查詢結果用不同顏色分類顯示于小班區劃圖上，如“營林生產—人工造林”查詢中需要將查詢結果按經營面積大小分成4個組(大于等于50，大于等于10而小于50，大于等于5而小于10，小于5)，以不同的顏色顯示于圖上.由于每一個小班對應著多個經營戶主，而每個經營戶主的經營面積大小可能不同，因此，在1個小班中，多個經營戶主的經營面積可能會屬于不同的經營面積組，這就導致了實際顯示的顏色類別可能不止4種，而是多種，并且顏色類別的種類數是隨機的.
本系統釆用生成一個獨立值專題圖層并把它顯示在圖形窗口，用MapBasic中的Shade命令來實現.生成獨立值地圖關鍵在于建立一個合適的基礎圖層和獲得所有獨立值.
4.3三維圖生成模塊開發中主要技術問題的解決
本研究選擇桌面地理信息系統Maplnfo作為系統的平臺的出發點是考慮其價格適合，功能滿足一般行政管理的需要，使用簡便的優點.但是，它不具有森林資源管理中需要的地形的三維表示和處理功會能為此本項研究使用VC十十開發了建立數字高程模型的程序模塊和與Maplnfo的接口程序，實現了林地地形的三維表示.
在本系統中，米用Delaunay三角網對離散高程數據點建模，使用VC++調用OpenGL函數生成三維地形圖.
方集體林的森林資源管理中.為此，以浙江省淳安縣大墅鎮林業站為試點建立了一個以GIS技術為核心的集體林區鄉鎮一級的森林資源信息管理系統.在其他森林資源信息管理系統中，通常將小班作為系統數據的基本單元.而在該系統中，從南方集體林森林資源經營管理的實際情況出發，以小班作為森林資源的空間基本單元，以農戶為森林資源經營管理的基本單元，并將兩者結合，實現了在計算機上落實到農戶的森林資源信息管理，滿足了林業站當前管理的需要.
在系統的研制開發過程中，遇到了很多技術問題.其中，主要問題有兩個:①由于MapInfo是一個桌面系統，其空間分析的功能比較弱，例如，它不提供數字高程模型，只能在MapInfo外部單獨開發1個數字高程模型的程序以顯示區域的三維地形；②數據結構問題，在地理信息系統中1個空間數據對應于1個屬性記錄，而在本研究中無法采用這樣的一對一的數據結構，這是由南方集體林經營的特點引起的，在森林資源信息管理系統中，空間數據以小班多邊形為最小的基本單元，而系統的查詢和統計是以農戶為基本單元，1個小班通常由多個農戶經營，1個農戶又在多個小班里有林地，這就使得數據之間的關系互相交叉.在本研究中采用多個屬性數據記錄與1個空間記錄關聯和多個空間記錄與1個屬性記錄相關聯的數據結構來解決這個問題.這兩個難題的解決也構成了本系統的特色.
5.結論
本研究目前實現的功能主要是數據的處理和查詢，無疑，這是所有信息系統必不可少的功能，但是要全面實現森林資源管理的信息化，這是遠遠不夠的.本文認為進一步的開發方向可以在以下3個方面：
(1)面向經濟管理與決策.無論對林業站還是農戶，最關心的是經濟效益，目前的系統中沒有經濟的和市場的信息，是很大的不足，例如應該有種植的成本信息、林果產品價格，以及成本估算、市場預測、風險分析模型等等，才能使信息系統為林業生產帶來效益.
(2)與外部的聯系.現在開發的是一個封閉的系統，只是處理內部的信息，在一個開放的社會，信息和信息系統必須是開放的，是能夠與外部交換的，因此，今后的森林資源信息系統要建立在網絡上.
(3)動態的空間分析.隨著時間的推移，森林資源的空間分布格局和經營的分布格局都會發生變化，這種變化的趨勢對于地區的經濟和生態環境的控制與管理是很重要的.表現地理對象的時態特征將是應用于森林資源管理的地理信息系統的一個重要研究課題.
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