森林资源监测与管理系统初探

王湘龙

(广东省森林资源保育中心，广东 广州 510713)

本文所介绍的森林资源监测与管理系统，主要是通过ArcGIS Engine这一组件研发而成，其中主要包括对森林相关数据的采集与处理、对空间数据库的维护与运转、对森林资源监测所得到的相关数据信息进行录入与更新以及输出相关监测与管理结果。通过将这一系统应用于森林资源的监测与管理之中，能够有效提升林业单位的工作效率，有效推动林业信息化的良性发展。

1 森林资源监测与管理系统组成

如图1所示，本系统主要有客户端、数据源以及服务器三个部分构成，这三个部分主要位于数据层、中间层以及表现层之中。

图1 森林资源监测与管理系统组成

1.1 数据层

在数据层中，存在着针对空间以及属性所构建的大型数据库，诸如Oracle等。这类数据库主要是依靠不同数据之间的关系所组成，例如对象关系型数据库，其又属于分布式数据库[1]。当森林资源监测与管理相关数据信息在本系统中进行传输时，会由中间层传递至数据层，其中必须还要依靠空间数据引擎来起到牵线搭桥的作用，本系统中一般采用了ArcSDE这一引擎来充当其中的纽带。

1.2 中间层

在中间层中，主要包含Web Server、互联网、地图服务器以及移动互联网等。其中地图服务器主要是用于对森林资源的地理数据信息进行获取，该服务器能够将空间数据引擎所给出的相应接口进行调用，与空间数据库建立一定的连接，进而获取到空间数据信息以及其自身的属性。接着就可以转换已经获得的空间数据，并传输至Web Server之中。Web Server主要是用于对互联网以及移动互联网所上传的信息浏览等需求进行响应，并根据用户的相应请求，对地图服务器中的相关森林资源数据信息进行更新与优化。这样一来，中间层能够有效地联合各类服务器，充分发挥出服务器所具备的效果，最大化地降低负载不平衡所产生的负面效应。

1.3 表现层

表现层主要是用于承载客户端的相应需求，完成与客户面对面的交流与沟通。表现层能够通过各类转换设备进行使用，主要包含了PDA、平板电脑、智能手机以及相关单位设计出的GIS嵌入式设备，同时表现层能够与各类移动终端进行联系，将相关数据信息进行同步，有效支持GIS在离线状态下所具备的数据信息更新操作。

2 森林资源监测与管理系统的运转

在林业单位对森林资源进行监测与管理时，往往对保密性要求较高，这就导致了无法把不同部门之间的林业系统相关数据通过互联网来进行连接，一般都会采取内部局域网的模式来进行信息的传输与共享。而不同部门之间的交流与沟通，一般通过拷贝相关的数据来完成，这样一来既能够确保数据信息不至于外泄，同时也能够在进行管理时，对相关数据信息的访问权限进行有效的把控。故而在本森林资源监测与管理系统中，一般通过以下方式来进行运转。

2.1 合理运用空间数据库，达成数据的保密传输

空间数据库主要是通过标准关系数据库技术来对森林资源的地理信息进行有效的表达，通过空间数据库的应用，能够将森林资源的相关关键信息储存至数据库管理系统，能够用于各种不同类型数据库，且支持多人同时进行访问。在此森林资源监测与管理系统中，主要是通过两类空间数据库结构来完成系统的良好运转。

2.1.1 个人以及文件地理数据库

这类数据库在ArcGIS中并不会收取任何费用，主要是选取了Microsoft Jet Engine 这一数据文件结构，能够把GIS相关数据信息有效地储存至各类规模较小的文件夹以及数据库之中。这类数据库的储存容量是依据文件工作空间大小所决定的，一般来说不超过2GB。由此可见，这类空间数据库主要是应用于森林资源数量较少的监测与管理之中，通过空间数据库的合理运用，此森林资源监测与管理系统在运转时能够有效保证数据传输与共享的安全性，解决了传统监测与管理系统所存在的安全性不强这一问题。

2.1.2 多用户空间数据库

这类数据库主要由ArcSDE提供技术支撑，能够对森林资源数据信息进行多维度的访问。与文件地理数据库有所不同，前者只能够由单一用户进行编辑，且无法管理相应的版本。多用户空间数据库则通过ArcSDE，能够有效承载不同的数据库平台，诸如informix、Oracle、IBM DB2以及SQL Server等都能够完美地进行对接[2]。多用户空间数据库有着较为广泛的使用范围，一般应用于部门、企业以及各类工作组，能够将DBMS这一结构的作用发挥得邻淋漓尽致，有效完成对GIS相关数据信息的连续储存。由于我国当前需要进行监测与管理的森林资源范围较大，数量较多，故而此森林资源监测与管理系统主要还是应用了多用户空间数据库，在系统运转时，林业单位应当充分考虑到森林资源的实际情况，对整个结构进行重新架构，在Oracle的基础之上让空间数据库能够得到有效的应用。在此系统之中数据采取前页端口，能够通过既有的PDA软件，来完成森林资源相关数据信息的收集与存储。如若此系统应用于省级或以上林业单位，那么就主要是在林业单位内部局域网之中，完成服务器数据的下发，以及检测成果的上传。如若此系统应用于省级以下的林业单位，那么就要采取个人及文件地理空间数据库，存储下临时的数据信息，并和省级服务器中的ArcGIS空间数据库建立有效的对接。

3 多业务协同工作

在此森林资源监测与管理体统进行运转时，采用了多业务协同工作的模式，通过不同级别的子系统协同运转，能够有效组织相关森林资源数据的收录与处理。此系统的亮点在于，不单单能够完成对森林资源相关数据信息的收集与存储，还能够在运转之时与森林资源的管理进行协同工作。在森林资源的管理之中，存在着对森林资源进行调查这一项工作，一般来说对森林资源进行调查周期是十年左右，这就造成了森林资源数据缺乏一定的及时性。通过此系统的多业务协同工作，就能够根据实际情况对森林资源数据进行有效的更新，保证了后续工作的工作效率以及工作质量。

4 构建多时态数据库

构成林业资源数据的组成成分包括时间和空间两种，随着时间和空间变化的数据的有效组织、管理、分析运用成为林业资源管理的重难点工作。这就需要林业资源管理系统具备有效处理时态数据的功能，能够以完整的时序分析来高效的处理并解决时间相关的问题，合理控制时间和空间各个方面存在的问题，将林业资源数据实现全面的处理。另外对林业资源的输入实现动态监测及更新，这也是对时间GIS数据进行管理的一个体现，按照原始数据的阶段性得出不同阶段的结果数据，然后对该数据进行管理及分析。管理时态数据的一个基本思路，就是将最新的遥感影像设置为底图，将各时间节点的信息作为独立的图层，然后显色设置差异来实现对不同图层信息进行调节的目的。将所有图层中的变化单元的属性进行一一对应的记录，在此基础上采用最常用的存储方式将不同对象的标识符进行对应，然后将标识符的原始状态和当前状态进行关联对比，确保所有历史版本能够与相邻的版本实现前后关联[3]。在记录时态数据特征的系统中，设定数据记录的空间范围，在该范围内寻找某个时刻的特定数据，在这些数据的基础上，并非单独的某个时空的快照，而是整个时空过程以及时空序列表。通过时间维度的加入，三维地理对象描述能够基于传统的空间分析的基础上更加精确的了解某个区域内的数据变化，掌握整体情况后再确定监测和研究的重点。

其中，基态修正法是建立时态数据库中最常用的方法之一。基态指的是数据在某个特定时刻的状态。这种方法不会对研究区域内的多由信息进行储存，而只是选择一些特殊的时间点的数据进行储存，基态的数据变化量有利于大大减小研究对象中的数据量，根据数据存储方式看来，基态修正法中的模型指的是一种指导的数据存储方法。这个模型有效将时空数据划分成了变化量数据以及基态数据两个部分，同时这两个部分的数据在这个数据库中又是单独存储的，他们在数据结构和组织结构中也有所不同。基态修正法中的模型能够细分为向前和向后两种版本法。其中，向前版本法就是指将某个初始时刻中的状态设定为基态，然后记录的部分仅相对于初始状态的这个部分；向后版本法是指将实用最频繁时刻的状态设置为基态，将每次变化前后的数据作为历史数据进行存储。针对林业时态的空间数据存储来说，需要按照时间的不同来对数据版本进行归档，当需要对某个时刻的数据进行查询时，按照数据库中存储的增量信息，以基态版本为基础对数据进行恢复处理，帮助特定版本状态下的数据完成重现。

5 在森林资源的监测与管理中合理运用离线编辑

如图2所示，此森林资源监测与管理系统中的中心数据库，是构建于ArcSDE基础之上，在对所有森林资源相关数据进行存储时，会对相关数据进行下载，并进行登出的操作。需要注意的是，在登出操作时会注册当前的数据版本，注册登出时相关数据信息所呈现出的状态，此时系统通过离线编辑的方式，就能够让林业单位的中心数据库构建出更多数量的端口，多个数据库也就此形成。一般来说，所构建的登出数据库，都属于个人地理数据库的范畴，因为这类数据库仅仅是用于储存范围较小的相应数据信息，其容量已经完全能够满足相关要求。当更新数据信息完毕后，就会把登出数据库中的相关数据信息进行拷贝，并传输至中央数据库，完成更新数据信息的回收工作[4]。由于登出数据库大部分都是个人地理数据库，那么所更新的相关信息就会被存储于DBMS表内，且这个DBMS表相对独立，所以能够直接传送至中心数据库的登出版本之内。如若在完成数据登出操作之后，相关人员修改了相应的登出版本，那么该版本中随后修改的内容将被覆盖掉。通过离线编辑的合理运用，能够有效让本系统进行良好的运转，进而提升对森林资源监测与管理的效率与质量。

图2 离线数据编辑模式

6 结语

综上所述，我国幅员辽阔，地大物博，森林资源在我国经济发展道路中有着巨大的价值，是我国经济水平不断提升的基本保障，诸如农耕行业等都离不开珍贵的森林资源。因此，对森林资源进行良好的检测与管理就显得至关重要。当前大部分林业单位都应用了森林监测与管理系统，目的是为了提升森林监测与管理的效率与质量。阐述了该系统的组成以及运转方式，旨在让相关人员能够明确该系统对于森林资源保护的作用，从而推动森林资源监测与管理工作的有效开展，有效消除生态环境与经济发展之间所存在的矛盾。