山西省林草资源信息化系统建设初探

戎桂凤

(山西省林业和草原资源调查监测中心，山西 太原 030012)

多年来，山西省林业和草原资源调查监测中心在信息化建设方面已进行了很多工作，积累了多年度、多种类的各项业务数据，由于没有形成统一标准的数据库、没有完整建设数据管理系统，尽管有各种类型的数据资源，但一直无法准确快捷地为各项业务工作提供信息服务，无法有效地指导生产和提供决策性服务。2019年11月国家林业和草原局发布了《关于促进林草人工智能发展的指导意见》(林信发〔2019〕105号)，明确要加快林草信息化、智慧化建设步伐。山西省林业和草原局多次提出建设山西省林草资源信息系统的指示和倡议，要求用高科技手段和创新思维服务山西林草事业高质量发展，基于以上主要原因和背景，亟待进行全省各类数据的整理和融合、规范与统一，以山西省森林资源“一张图”为主线，搭建山西省林草资源管理信息系统，为林草各业务工作提供解决方案，为山西省林草全面信息化管理打下坚实的基础。

1 建设目标和内容

1.1 建设目标

充分依托主流的现代信息技术、“3S”技术，利用全省基础地理信息、森林资源和草原、林草专题调查、森林防火、遥感影像等业务数据，建设架构合理、支撑有力、安全稳定的林草资源管理体系，为山西林草高质量发展提供可靠的数据和技术支持。

1.2 建设内容

1.2.1 标准规范建设

在国家林草资源信息标准、国土三调、森林资源“一张图”标准规范的基础上，结合本省范围内数据情况，编制山西省林草资源管理信息化建设标准。包括基础设施构架体系规范、代码标准、数据库建设标准、林草资源更新数据标准、服务接口标准、系统应用标准等，并充分考虑与国家级相关标准规范的统一和衔接及兼容性。

1.2.2 林草数据库建设

在已有数据库内容、结构、格式的基础上，立足于森林资源、草原、自然保护地、国家级公益林、沙化荒漠化、野生动物和植物、营造林、森林火灾等相关数据成果，按照统一的数据库标准进行数据框架设计和数据库设计，建设山西省林草系统权威的、有效的、现势性强的林草资源数据库，实现数据的一体化组织，统一的管理维护，标准数据库在融合时采取逻辑上、物理上、内涵上有机整合和统一[1]。

1.2.3 林草资源信息系统建设

林草资源信息系统建设，是在林草资源数据库基础上，建立的省级林草资源管理应用系统，直观、准确、动态地展示山西省林草资源信息。为全省各级林业和草原行政管理部门提供用于管理各类信息，辅助决策和评价；为生产事业单位提供与业务相关的各类信息数据，服务于生产经营。该系统共分为以下几个子系统。

1.2.3.1 林草资源管理系统

以全省森林资源“一张图”为本底数据，整合全省历年林草数据，并对全省的林草资源信息数据进行集成管理与更新维护，通过对数据的入库、质检、汇总、分发实现与市、县(市)级系统的数据交互和对省林草资源数据库的时点更新。

1.2.3.2 林草资源监测系统

实现林草资源数据专题信息提取、加工分析、信息统计查询、报表输出、专题分析、图形制作、监测报告。可以利用本系统进行历年林地变化趋势分析、历年造林保存率的分析等，从而动态掌握林草资源变化规律，准确制定相应的策略，有效保护好林草资源。

1.2.3.3 自然保护地资源信息管理系统

为了适应对各类自然保护地的科学化管理，以各类自然保护地优化整合数据为基础，建立自然保护地信息管理系统，逐步实现自然保护地各类相关资源数据一体化管理。

1.2.3.4 森林防火信息管理系统

充分利用林草资源数据库，构建森林防火信息管理系统，通过3S技术、现代通讯等各项技术，有效预防预测森林火灾的发生，发生火情后能够迅速分析火灾的发展趋势，制定科学的扑灭方法，为各级决策者提供强有力的科学支撑。

2 总体设计

2.1 总体架构

山西省林草资源信息系统总体结构设计采用面向服务的体系架构(SOA)思想[3]，实现全省林草资源信息“四横两纵”的横向和纵向集成。基于林草数据库提供统一的数据服务、功能服务，在统一的平台上，搭建各种管理系统；选择开放的架构体系，实现整个应用系统在网络环境下运行，内外网数据分开存储；以县为数据管理的基本单元，县级应用主要是具体的数据更新、业务实现及数据统计汇总，省级应用主要是全省数据汇总、分发、展示。

2.1.1 基础层

基础层主要包括支撑山西省林草资源信息化管理系统的网络运行环境、硬件环境和软件平台支撑环境。构建覆盖省、市、县3级网络运行环境，拟建立完善专项应用的专用宽带网和充分利用主流互联网支持面向相关行业公众的应用，为资源数据的共享和应用系统的建设提供基础保障[2]。

2.1.2 资源层

资源层是实现山西省林草资源信息系统的数据依据和来源，以山西省森林资源“一张图”数据为主线，整合近年来林草各个专业部门的专题数据，经过数据的格式标准化、类型标准化、空间标准化等处理，实现全省数据集中管理、汇交交换、共享利用，为应用系统提供应用支撑。

2.1.3 支撑层

支撑层是山西林草资源管理系统中转枢纽，为林草资源管理系统、林草资源监测系统、自然保护地资源信息管理系统、森林防火信息管理系统等4大应用系统提供基础服务，以基础框架和公共服务设施为主要支撑，最终达到业务流程管理，基础组件、数表模型、工具软件以及信息资源目录和交换体系等基础服务内容[3]。

2.1.4 应用层

应用层是实现各种服务的关键。主要是以面向用户桌面端的窗口类应用[3]，外网应用是面向浏览器应用，通过内外网的结合，为各类用户提供B/S、C/S、移动端相结合的智能客户端，实现管理系统业务的高效、便捷的应用。

2.2 技术架构

系统采用SOA的总体技术架构，利用RESTWeb、JavaScript、APIService等技术实现系统的模型化、可组装化和接口统一性。应用自主GIS平台、ArcGIS平台以及Oracle等数据库技术，实现全省数据组织管理、更新维护、信息发布。数据库统一部署在山西省林草资源监测中心数据库中心，基于强大的数据库条件，采用客户/服务器(Client/Server)和浏览器/服务器(Browser/Server)2种体系结构形式进行系统开发，服务器端和客户端均采用.NET进行开发[1]，用户通过安装客户端来实现各种功能，严格保证数据库安全，开发可扩展、易维护，系统保证兼容IE11以上。各子系统采用统一的认证服务和用户权限模型，根据业务的需要能够动态扩充[2]，从而实现系统的先进性、稳定性与扩展性等技术性要求。

2.3 运行架构

2.3.1 数据库服务器

配置Oracle11g大中型数据库、MySQL、ArcSDE 10.0及以上软件。

2.3.2 应用服务器

配置Windows 2008 Server企业版sp2(64位)操作系统、Tomcat 6.x及以上Web服务器软件、Oracle客户端(11g)及以上大中型数据库客户端。

2.3.3 C/S应用客户端(PC)

配置Win 7/10/Server 2008/2012操作系统、MS Office 2003/2007/2010处理软件、.Net Framework 3.5运行环境、ArcGIS Engine Runtime 10.0运行环境。

2.3.4 B/S应用客户端(PC)

配置Win 7/10/Server 2008/2012操作系统、MS Office 2003/2007/2010处理软件、.Net Framework 3.5运行环境。

3 数据库建设

林草资源数据库建设能够实现多源、异构、多尺度、多类型的各类林草资源数据的“一体化”集成管理。将各类资源数据按照业务类型不同、空间尺度的不同，在统一空间参考、统一数据编码、统一数据分类、分层组织的情况下，根据业务管理的需求、业务应用范畴的不同，对数据进行重新“排列组合”，进行“集中式”管理，为山西省林草资源管理系统提供数据支撑。

3.1 数据库设计原则

3.1.1 安全性设计

安全性应从操作系统级和网络级与管理制度2方面考虑，相应制定严密的保护安全措施。

3.1.2 可用性设计

本系统设计能满足7×24h不间断运行，数据库运行在归档模式(在线备份可不停机)下，采用在线备份，优化备份策略，使数据库故障需恢复时，尽可能缩短恢复时间且不损失数据。

3.1.3 一致性设计

数据库设计中尽可能按数据规范理论的要求设计数据库表，数据完整性是数据一致性的重要保证，编辑逻辑性强大的检验程序，保证数据库完整而一致。

3.1.4 备份与恢复设计

备份与恢复是保证数据库生命力有力措施，在数据库遭到破坏时，能够瞬间启动备份与恢复功能，把数据库数据破坏与丢失损失程度降到最小。

3.2 数据库内容

涵盖省、市、县3级范围的4D产品(DLG、DOM、DRG、DEM)及相应各类数据的原始数据和元数据[1]。主要类型有基础地理信息数据库、林草资源基础数据库、林草资源专题数据库、栅格数据库、元数据库等5种类型。数据库类型如表1。

表1 数据库类型表

3.3 建设数据库流程

收集现有各类数据资源，按照国家标准数据库建设规范和建库流程，实现不同年份、不同数据源、不同数据格式、不同空间参考的各种差异数据，通过数据分析、标准制定、数据采集、数据整合、数据处理、数据质检、数据入库/更新等方法完成数据库的建设[1]。数据库流程建设如图1。

图1 数据库建设流程

4 林草资源管理系统

林草资源管理系统是以现有林业信息系统为基础，综合运用主流的IT技术、“3S”技术、云计算等技术，在建立基础地理信息数据库、林草资源基础数据库、林草资源专题数据库、栅格数据库、元数据库5大数据库的支持下，实现林草资源有效管理、动态更新、生产维护机制，并逐步建立林草资源空间属性数据库的数据交换、共享机制以及分发体系，为各级林草生产和管理部门提供对应的林草资源信息服务[4]。管理系统组织架构如图2。

图2 管理系统组织架构

5 结语

通过林草资源信息化建设，初步实现了林草工作的智慧化，能够对林草资源变化及演进趋势有效把握，从而制定更加科学、合理、高效的政策，促进林草大发展，极大提高林草资源管理能力，有力促进生态建设。山西省林草资源信息化系统建设具有以下几个特点。

5.1 顶层设计，统一标准

在省林业和草原局统一组织领导下，由山西省林业和草原调查监测中心统筹实施，防止出现数据体系冲突、标准不统一等问题，为信息系统高效运行奠定坚实的基础。

5.2 需求主导，面向应用

系统建设紧密结合省林草局职能，以业务需求为主导，以应用和服务为核心，提供精准、高效、实用的信息产品，推动信息技术与林草资源调查监测工作的融合，满足林草业务管理、行政管理和生产需要。

5.3 整合资源，促进共享

以林草资源调查“一张图”数据为主线，协调林草各业务部门，打破数据封闭繁杂状况，建立信息资源回收机制，建立数据的标准化体系，保证行业内部间信息共享，提高信息资源效益。

5.4 注重实用，适度超前

林草资源信息化系统主要目的是服务于生产和管理，应注重于实用，力争每一位从事林草的职工看得懂会操作，真正成为大家工作中的大帮手。还应保持技术的先进性和前瞻性，采用最先进、最实用的信息技术，确保系统稳定、高效、安全运行，同时充分考虑到林草事业发展趋势，适应生态建设新的要求，系统与基础设施要适度超前，为今后工作，预留拓展空间。

系统的建设填补了山西省林草资源信息化的空白，缩小了差距，也逐步达到国家林业和草原局指导意见的要求。