摘要: 阐述了如何利用组件式G IS开发平台SuperMap Objects 50, VBNET编程语言, SQL Server开发古树名木管理系统的方法; 探讨了系统的总体结构设计, 包括技术路线、系统功能设计及数据库设计; 重点分析了系统实现过程中采用的若干关键技术.
关键词: COMGIS; 古树名木; 管理信息系统; 可视化
古树名木是我国自然文化遗产的重要组成部分, 它不仅是历代陵园、风景名胜区的独特景观, 也是研究古代自然史、树木生理状况的重要参考资料.2002年, 全国绿化委员会、国家林业局联合出台了关于开展古树名木普查建档工作的通知及全国古树名木普查建档技术规定之后, 全国各地陆续开展了对古树名木的普查和建档工作. 王元胜[ 1 ] 、李晓东[ 2] 等学者先后探讨了如何采用VB对MapInfo进行二次开发, 利用G IS工具实现古树名木空间信息和属性信息的一体化管理. 笔者在已有研究的基础上, 讨论了采用先进的COMG IS 技术建立古树名木管理系统的总体结构设计和系统关键技术, 为古树名木的可视化、系统化管理提供依据, 为数字林业的发展奠定基础.
1 系统总体结构设计
11 系统需求分析
针对以往古树名木管理中存在的档案管理手段落后、采用手工查询检索等问题, 新建的古树名木管理系统将实现以下功能: 全面收集古树名木资源的种类、数量、属性、影像及分布情况等资料, 建立古树名木的电子档案; 将古树名木以类别专题图的形式显示在地图中, 并使其图形数据和属性数据一一对应; 建立基于电子地图、可视化的古树名木查询检索机制; 满足数据变更、数据审核、报表输出、病虫害古树的保护和监测等日常工作的需要.
12 系统技术路线
系统采用GPS 采集古树名木的空间信息, 以Visual BasicNET、组件式G IS 软件SuperMap Objects 50及SuperMap ISNET 50为主要开发工具,对基础地理信息(如行政区划、单位、道路等要素)和古树名木的空间信息和属性信息进行处理, 并统一存储在大型关系数据库SQL Server中. 系统采用C /S架构建立古树名木内网管理平台, 利用G IS 强大的空间模拟和空间分析能力, 为园林局技术人员提供基于地图可视化的资料查询检索方式, 提供基于行业应用的专题图、统计图及各类报表; 采用B /S架构建立古树名木的网络发布平台, 为相关建设单位、管理单位提供古树名木基础信息的浏览和查询途径. 系统的技术路线如图1所示.
13 系统功能设计
基本图形操作功能: 即对地图进行缩放、漫游、全局显示、鹰眼导航等基本操作.
基础地理信息维护模块: 矢量电子地图(包括道路、单位、行政区划、河流等矢量图层以专题图的形式显示)和名木古树空间信息共同构成数字地理背景, 通过电子地图和名木古树空间图层的叠加,可以非常直观地了解古树名木在各个区域的分布情况. 为了尽可能的保证基础数据的现势性、完备性和准确性, 需要对基础地理信息的空间和属性信息进行必要的维护, 即进行增加、修改和删除操作.
古树名木数据录入和更新模块: 可通过系统提供的界面将古树名木的属性信息及其坐标信息单个录入; 也可以先将古树名木的属性数据按照统一的格式输入Ex cel表单, 再通过系统提供的接口将Excel表单批量导入数据库中, 实现大量属性数据的智能、批量化入库(此时通过编码来连接古树名木的空间位置和属性信息) . 数据更新是指对古树名木空间信息和属性信息的修改和删除操作.
可视化查询模块: 提供基于古树名木图形信息和属性信息的多种查询方式, 包括按坐标查询、按单位查询、按道路查询、古树名木多条件组合查询等. 查询的目的是按照某些过滤条件查找出用户关心的古树名木信息, 即古树名木在地图上的地理位置信息、属性信息及相关图片等.
数据审核及报表输出模块: 审核已经录入的古树名木信息, 保证数据的准确和完备; 输出是将满足某种条件的古树名木信息以Excel表单形式进行保存及输出各区域古树名木的分布图和统计图表.
病虫害和养护措施管理: 列表显示存在病虫害的古树名木及其养护措施.
用户权限管理和操作日志管理.
笔者结合某市园林局的实际数据和业务需求,开发了古树名木管理系统, 系统主界面如图2所示.
14 系统数据库设计
由系统实现的功能可知, 系统数据包括基础地理信息数据和古树名木数据, 这些数据具有极强的时效性. 因此, 系统的数据库是一个空间时态数据库, 以下对各种数据的数据库管理方案进行分析.
( 1) 基础地理信息数据
可对纸质地图进行坐标配准、分层数字化并录入属性, 图层主要包括道路、单位、行政区划、河流等, 属性主要包括道路名称、道路级别、单位名称、单位性质、行政区划名称等.
( 2) 古树名木数据
包括古树名木的基础属性信息, 如古树名木所在地点、坐标、挂牌号、权属、树龄、胸径、树高、冠幅、生长势、图片、视频资料等. 系统采用超图公司的SDX for SQL Server空间数据引擎实现古树名木空间信息和属性信息的无缝集成, 如图3所示. 具体步骤如下: 在系统提供的增加古树名木记录的界
面中输入完整的古树名木信息, 包括X 坐标、Y 坐标和其它属性; 在古树名木的空间表和属性表中增加该项记录, 空间表和属性表中的记录通过共同的编码值进行关联.
2 系统关键技术
21 古树名木的编码机制
由于古树名木种类众多, 因此高效的编码机制是实现古树名木信息系统化、规范化管理的关键. 编码即给每株古树名木赋予一个唯一的身份证号, 编码的每位数字都有一定的含义, 用户可以根据编码进行检索古树名木资料. 本系统根据某市园林局的实际情况, 采用分区域、分树种、按挂牌号进行编码的方式. 编码由3部分组成: 第一部分表示行政区域(如 J代表 金牛区、 C代表成华区 ) ; 第二部分表示树种代码(如 13001表示 银杏 ) ; 第三部分表示挂牌号(如 40001、 40002 ) .
22 GIS可视化技术
GIS可视化技术可以实现与特定地理实体相关联的空间和几何信息的定位、查询、检索等操作, 具有信息表达形象、直观、操作简便等特点. 应用G IS建立可视化的古树名木管理系统, 将古树名木的属性数据与其空间位置建立联系, 并直接显示在地图上. 用户可以根据古树名木的种类及其分布信息制作专题地图, 将一些统计数据以饼图、直方图的形式形象化表述, 帮助人们加深对信息的理解, 发现数据下面隐藏的规律, 更有利于辅助决策.
GIS可视化技术与古树名木信息的集成具有以下优势: 为基础地理信息和古树名木的空间分布信息的融合提供了一个空间信息基础平台; 为古树名木实体增加了空间因子, 实现了古树名木的可视化显示与分析, 利用G IS 强大的空间分析环境与工具, 提高了统计数据的利用价值.
23 古树名木多媒体资料的储存方案
对于古树名木图片和视频资料的存储, 有以下两种可选的方案:
将多媒体文件存储于磁盘的特定目录下, 然后将文件存储的路径和文件的其它属性信息存储在数据库的多媒体文件表单中. 这种存储方式的实质是采用文件的存储机制, 其优点是数据库表单所占的空间较少, 并且对多媒体文件的后处理比较方便、快捷. 但是, 用户对多媒体文件的整理和录入工作相对繁琐.
将多媒体文件的内容以二进制块的形式存储在 多媒体文件表单的某一个字段中, 在读取该文件时, 必须通过必要的处理工作识别该文件的类型,程序负担较重. 当文件容量很大时, 必须考虑数据库表单的存储容量. 这种存储方式的优点显而易见: 数据以二进制块的形式存储, 保障了数据的保密性; 充分发挥了数据库管理系统的数据备份、数据恢复以及事务处理等功能.
本系统采用两种方案结合的方式, 对占用空间较大的视频资料采用第一种存储方案; 对更新速度较慢、占用空间较少的古树名木图片采用第二种方案存储.
24 基于SuperMap ISNET的空间数据发布
SuperM ap ISNET是提供基于网络的空间信息发布的专业软件平台, 通过发布空间数据, 客户端仅需要使用浏览器(不一定包含专门插件) 就可以对分布在网络上的古树名木信息进行浏览、查询、分析等交互操作. SuperMap ISNET 服务器端需要执行以下3方面的功能: 响应用户的请求; 后台地图数据的处理和分析; 将处理结果生成图片返回给客户端. 在设计古树名木管理系统时, 不仅要考虑功能完善、采用C /S 架构的内网实现方式, 而且要考虑面向公众、限制功能的B /S 实现方式, 使其它用户可以通过网络访问存储在后台数据库中的空间和属性数据.
3 结论
对上述基于COMG IS开发的古树名木管理信息系统, 通过使用实践发现, 系统以直观的电子地图为载体显示名木古树的空间分布, 实现了古树名木的地理信息和自然属性信息的一体化存储、编辑、查询、显示、统计和输出; 系统提供的基于古树名木空间和属性信息的多样化查询方式, 为名木古树资源的动态管理、监测和养护提供了便利, 满足了园林局的业务需求, 显著提高了企业的办公效率.
参考文献:
[ 1] 王元胜, 甘长青, 周肖红. 香山公园古树名木地理信息系统的开发技术研究[ J]. 北京林业大学学报, 2003, 25( 2): 53- 57
[ 2] 李晓东, 杨义波, 石正璞. 长春市古树名木地理信息管理系统的开发[ J] 长春大学学报,2007, 17( 3) : 91- 94
[ 3] 郑琦, 吴刚, 朱莉, 等. G IS可视化技术在M IS中的应用研究[ J] . 计算机仿真, 2005, 4( 4): 224- 229.
[ 4] 王建华. 空间信息可视化[M ]. 北京: 测绘出版社, 2002.
[ 5] 北京超图地理信息技术有限公司 理解Supe rM ap ISNET 5[ Z] 2004: 29- 44
