湖北智慧造林工程管理系统的设计与实现
袁传武 罗勇 黄光体 刘永杰
摘要：根据湖北省造林特点，基于湖北林业专网，以湖北省林业厅数据中心为核心，采用面向服务架构、异构空间数据共享、瓦片地图与地图服务联动更新以及在线分析处理等关键技术，设计开发了湖北智慧造林系统。该系统将各类造林工程信息及核查信息进行了统一管理，建立了以造林小班为主体的全省统一的造林数据库，形成了全省造林数据“一张图”，实现了造林业务流程化管理和造林数据的共享与开放，提高了造林数据的权威性与真实性，对造林成果实现了实时快速输出，为湖北造林信息化管理和科学决策提供了技术支撑。
关键词：造林信息管理；造林系统框架设计；造林数据架构；湖北
中图分类号：S757.1文献标识码：A文章编号：1004-3020（2016）05-0001-05Design and Implementation of Afforestation Projcet Management
Abstract： According to the characteristics of Hubei afforestation and based on the forestry privatenetwork and adopting the data center of Hubei Provincial Forestry Department as the core and using the technologies of serviceoriented architecture （SOA）， heterogeneous spatial data sharing （Service GIS）， tile map （Tile Map） linkage map update service and online analytical processing （OLAP） and son on， we designed and developed the Hubei afforestation information management system.This system realized a unified management for all kinds of the information and its verification information of afforestation project and set up the unified reforestation database，which used the plant small class as the main body， among the province and formed “a map” including entire afforestation data all over the province and realized the sharing of the open data of the forestry business process management and afforestation dataand improved the authority and authenticity of the afforestation data and achieve the realtime and fast output of the reforestation achievements and provided the technical support for Hubei afforestation information management and scientific decisionmaking.
Key words：afforestation information management；afforestation system framework design；afforestation data architecture；hubei province
湖北省是我国南方集体林区重点省份，也是南水北调中线工程水源区和三峡、葛洲坝等国家大型水利枢纽所在地，在构建维护国家生态安全体系的格局中居于重要地位。近年来，把发展林业作为推动经济社会可持续发展的战略举措，生态状况明显改善，全省森林资源持续增长，森林覆盖率达到384%，助推了湖北绿色发展。为保障湖北省委、省政府的“绿满荆楚”和“3年绿色全覆盖”行动顺利实施，加强造林工程的质量管理，提高造林工程效率，对造林工程进行信息化管理显得尤为重要。只有及时准确地掌握造林工程的动态信息，才能做到决策正确和管理高效，保证造林工程的质量和效益。因此，开发湖北造林信息管理系统是提高造林工程管理效率，实现“绿满荆楚”和“绿色全覆盖”重要目标的有效途径和根本保障。
目前，全国部分省份已开发了相关造林工程信息管理系统，在提高造林工作效率和造林信息化管理水平方面发挥了重要作用＼[1-8＼]。由于各省气候条件和社会经济状况不同，造林管理水平存在着差异，系统彼此无法照搬套用。同时，还存在着造林数据的权威性、真实性、共享与开放性等问题，无法对造林业务进行流程化管理，实现造林成果实时的快速输出，以及集中展现造林地的分布和属性等问题。
本文结合湖北林业实际状况，基于湖北林业专网，以湖北省林业厅数据中心为基础，对湖北造林信息管理系统进行分析和设计，建立了一个准确、高效、快速、全面、规范的湖北智慧造林信息管理平台。该平台将各类造林工程信息及核查信息进行统一自动化管理，建立了以造林小班为主体的全省统一的造林数据库，实现造林业务的流程化管理和造林成果实时快速输出，使造林工程规划、信息管理、信息发布、分析、决策融为一体，直观、形象、动态地显示了湖北造林工程的成效，为湖北营造林科学管理和科学决策提供了技术支撑。
湖北林业科技第45卷第5期袁传武，等：湖北智慧造林工程管理系统的设计与实现1系统总体设计
1.1总体框架设计
根据《全国林业信息化建设纲要》“四横两纵”总体框架要求，结合湖北造林信息管理的实际需求，采用面向服务的体系架构，构建了湖北省造林信息管理系统建设总体设计框架。“四横”主要包括基础设施层、数据层、应用支撑层和应用层，“两纵”主要包括政策法规与标准规范保障层、组织和安全保障层，总体框架见图1。
基础设施层主要提供网络及软件的基础服务，包括网络、硬件和软件平台。数据层主要提供湖北各类造林数据，包括公共基础数据库、森林资源数据库建设和已有的数据库。应用支撑层主要提供数据库和平台的运行保障技术支撑服务，以及各类应用支撑服务组件，包括二维引擎、各类数据服务、信息共享、规划设计、业务审批、检查验收、运维等。应用层主要提供省、市、县等多级业务人员的造林业务、管理应用等服务。政策法规与标准规范保障层以及组织和安全保障层主要提供平台需要依托的政策法规与标准规范以及人员、资金等组织保障体系，为整个平台运行提供支撑软环境。
1.2数据架构设计
根据湖北造林信息的特点，数据架构主要分为三层。第一层为基础层，为基础空间数据库的基础空间数据，主要包括遥感影像等栅格数据等。第二层为资源层，包括森林资源数据、林地保护数据。第三层为业务层，包括造林数据以及相关资源档案数据。各层的数据主要包括结构化数据和非结构化档案数据，两部分数据通过建立索引相互关联，以便有效地进行管理。
基础层、资源层和业务层组成了湖北造林信息管理系统的数据框架体系。该体系以资源层建立本底数据为支撑，通过业务过程“沉淀”业务数据，再更新到本底数据，完成由业务数据到资源数据库的逐年累积，形成实时性、有效性和权威性的全省造林数据库。
1.3运行架构设计
根据系统特点，将运行架构分为数据库、网络基础设施和应用系统建设等三个层面。数据库层面主要建立造林数据库，形成全省统一的造林规划设计数据和检查验收数据。基于造林数据成果，按时点提交给管理部门，进行森林资源和林地资源数据的更新。网络基础设施层面主要利用省、市、县三级互联互通的林业专网，同时考虑网络带宽、安全性和稳定性要求等。应用系统建设层面主要采用B/S体系，在省级集中部署，各级业务和管理人员通过网页进行访问。
2系统功能设计与实现
本系统根据湖北林业特点，分别采用了四种关键技术实现了造林设计、计划、自查、核查等管理需求，即面向服务架构（SOA）技术将造林业务流程进行重构和优化，实现业务需求的快速响应以及信息服务对外发布；Service GIS技术实现了跨平台、跨网络、跨语言的多种客户端调用，以及各类林业资源的信息共享；瓦片地图技术，对海量基础地理、遥感影像和湖北林业资源空间数据进行分割和组织，提高了林业资源空间数据发布效率；在线分析处理（OLAP）技术实现了造林各项监管指标与林业资源利用状况的对比核查，提高了造林科学管理决策能力和水平。通过利用这四种关键技术，对湖北造林信息上报、业务审查、检查验收等各环节实行信息化智慧化管理。
系统主要包括地图浏览、综合查询、普查成果、计划指标、设计成果、进度上报、检查验收、汇总统计、数据管理等9个主要功能。系统功能结构见图3。
（1）地图浏览。主要实现在二维模式下林业基础空间数据、造林绿化数据的全图、放大、缩小、政区定位、地图漫游、距离量算、面积量算等功能。
（2）综合查询。主要实现公共基础数据、造林数据等数据浏览定位，以及坐标定位、政区定位、书签定位、小地名查询等功能，通过多种条件对造林绿化图形或以图形为核心的业务信息进行查询，包括普查小班信息查询、设计小班信息查询、检查信息查询、查询结果导出等。
（3）普查成果。主要实现可造林绿化地、通道绿化地、村庄绿化地等3类普查成果的管理功能，包括录入、维护、删除、详情等功能。
（4）计划指标。主要包含绿满荆楚行动计划和年度造林生产计划。系统将各县分年度计划指标录入到系统，提供查询和浏览功能。
（5）设计成果。主要包含绿满荆楚行动设计成果和林业重点工程造林设计成果。系统按照绿满荆楚要求建库，实现录入、维护、删除、查询等功能。林业重点工程按照人工造林、封山育林等类别分别定义结构。
（6）进度上报。主要包括工程实施进度上报、小班造林进度上报，其中小班造林分为人工造林、封山育林两类。
（7）检查验收。主要包括县级自查验收和省级核查验收。针对县级自查验收，系统提供工程检查表、小班检查验收表，实现检查验收的录入、维护、删除、查询等功能。针对省级核查验收，系统提供核查资料管理和核查成果管理功能。
（8）统计报表。主要包括依据造林绿化相关报表模板，生成造林绿化统计报表，实现支持报表输出，并根据实际业务需要生成各类管理专题图表等功能。
（9）数据管理。主要实现数据模板管理和数据上报，以及后台数据操作和数据归档等功能。
3系统主要特点
（1）全省造林数据“一张图”。本系统通过整合全省造林数据，自动形成了普查小班、造林设计小班、自查验收小班以及实绩核查小班等4类“一张图”，真实反映了造林地信息，集中展现了全省造林地的分布和属性。
（2）造林业务的流程化管理。根据湖北具体造林业务，本系统依次建设了普查—造林设计—进度上报—自查验收—实绩核查等多个业务管理模块，实现了全省造林业务的自动化和流程化管理。
（3）造林成果的实时快速输出。本系统在对全省造林数据自动汇总统计后，快速形成了造林相关的各类统计汇总表和年度造林成果数据表，实现了一键生成与导出。
（4）数据的权威性与真实性。本系统的造林数据采取由县级用户提交—市级监管—省级汇总的模式，保证了全省造林数据的权威性。系统中所有造林成果均形成一张图数据，每一个小班的图属信息均落实到具体的山头地块，保证了数据的真实性。
（5）造林数据的共享与开放性。本系统与湖北林业信息共享平台实现了横纵集成，以OGC服务标准进行了数据共享与数据开放，体现了湖北林业从数字林业到智慧林业的转型，以及网络互通与信息共享的建设构想。
4结语
（1）为了本系统借助信息化技术手段，实现了全省各级造林信息的共享与数据交换，以及各类造林工程信息的动态监管，对巩固生态成果，推进造林绿化成效具有重要意义。
（2）本系统针对湖北各类造林工程的规划设计、质量监管、政策兑现、成效监测及地理信息等实际工程管理需求，采用网络高级编译语言和开放性数据库，充分利用湖北林业专网，建立了省、市、县三级造林管理的系统架构模式，实现了资源共享、实时管理、独立运行、统分结合的高效管理目标，切实提升了全省造林工程建设的信息化管理水平。
（3）本系统对全国其它省或地区的造林信息化管理工作具有借鉴和指导意义。以年度可造林普查成果为造林绿化管理的基础数据，对数据进行更新维护归档，从根本上杜绝了数据作假、重复造林等造林绿化业务中普遍存在的顽疾，确保了造林绿化成果落到实处。本系统对加快推进全国林业治理体系和治理能力现代化，加快推进全国林业电子政务和林业信息化建设具有重要意义。
参考文献
[1]胡丹.辽宁省人工造林信息管理系统的设计与应用[J].安徽农业科学，2015，43（12）：374375.
[2]李玉堂，矫恒训.吉林省营造林工程信息管理系统的设计与开发[J].吉林林业科技，2010（2）：13.
[3]宋宏光，于鸣，刘丹.基于Web GIS平台的营林、造林管理信息系统[J].东北林业大学学报，2009（11）：111112.
[4]程小义.江苏营造林管理系统的研建与应用[J].江苏林业科技，2005，32（5）：1922.
[5]杨肖琪，全斌.基于Web GIS平台的森林资源管理信息系统的开发与研制[J].水土保持研究，2005，12（3）：134137.
[6]何国业，罗胜万，谢能坚，等.营造林工程信息管理系统的设计与应用[J].广西林业科学，2004，33（4）：197200.
[7]罗大叶，徐声远，陈勇，等.中德合作滇渝造林管理系统的研究与应用[J].西南林学院学报，2001，21（2）：9195.
[8]王凌燕.基于Sharp Map的江苏省营造林信息管理软件的设计与实现[D].江苏：南京林业大学，2014.（责任编辑：郑京津）第45卷第5期
2016年10月湖 北 林 业 科 技
摘要：根据湖北省造林特点，基于湖北林业专网，以湖北省林业厅数据中心为核心，采用面向服务架构、异构空间数据共享、瓦片地图与地图服务联动更新以及在线分析处理等关键技术，设计开发了湖北智慧造林系统。该系统将各类造林工程信息及核查信息进行了统一管理，建立了以造林小班为主体的全省统一的造林数据库，形成了全省造林数据“一张图”，实现了造林业务流程化管理和造林数据的共享与开放，提高了造林数据的权威性与真实性，对造林成果实现了实时快速输出，为湖北造林信息化管理和科学决策提供了技术支撑。
关键词：造林信息管理；造林系统框架设计；造林数据架构；湖北
中图分类号：S757.1文献标识码：A文章编号：1004-3020（2016）05-0001-05Design and Implementation of Afforestation Projcet Management
Abstract： According to the characteristics of Hubei afforestation and based on the forestry privatenetwork and adopting the data center of Hubei Provincial Forestry Department as the core and using the technologies of serviceoriented architecture （SOA）， heterogeneous spatial data sharing （Service GIS）， tile map （Tile Map） linkage map update service and online analytical processing （OLAP） and son on， we designed and developed the Hubei afforestation information management system.This system realized a unified management for all kinds of the information and its verification information of afforestation project and set up the unified reforestation database，which used the plant small class as the main body， among the province and formed “a map” including entire afforestation data all over the province and realized the sharing of the open data of the forestry business process management and afforestation dataand improved the authority and authenticity of the afforestation data and achieve the realtime and fast output of the reforestation achievements and provided the technical support for Hubei afforestation information management and scientific decisionmaking.
Key words：afforestation information management；afforestation system framework design；afforestation data architecture；hubei province
湖北省是我国南方集体林区重点省份，也是南水北调中线工程水源区和三峡、葛洲坝等国家大型水利枢纽所在地，在构建维护国家生态安全体系的格局中居于重要地位。近年来，把发展林业作为推动经济社会可持续发展的战略举措，生态状况明显改善，全省森林资源持续增长，森林覆盖率达到384%，助推了湖北绿色发展。为保障湖北省委、省政府的“绿满荆楚”和“3年绿色全覆盖”行动顺利实施，加强造林工程的质量管理，提高造林工程效率，对造林工程进行信息化管理显得尤为重要。只有及时准确地掌握造林工程的动态信息，才能做到决策正确和管理高效，保证造林工程的质量和效益。因此，开发湖北造林信息管理系统是提高造林工程管理效率，实现“绿满荆楚”和“绿色全覆盖”重要目标的有效途径和根本保障。
目前，全国部分省份已开发了相关造林工程信息管理系统，在提高造林工作效率和造林信息化管理水平方面发挥了重要作用＼[1-8＼]。由于各省气候条件和社会经济状况不同，造林管理水平存在着差异，系统彼此无法照搬套用。同时，还存在着造林数据的权威性、真实性、共享与开放性等问题，无法对造林业务进行流程化管理，实现造林成果实时的快速输出，以及集中展现造林地的分布和属性等问题。
本文结合湖北林业实际状况，基于湖北林业专网，以湖北省林业厅数据中心为基础，对湖北造林信息管理系统进行分析和设计，建立了一个准确、高效、快速、全面、规范的湖北智慧造林信息管理平台。该平台将各类造林工程信息及核查信息进行统一自动化管理，建立了以造林小班为主体的全省统一的造林数据库，实现造林业务的流程化管理和造林成果实时快速输出，使造林工程规划、信息管理、信息发布、分析、决策融为一体，直观、形象、动态地显示了湖北造林工程的成效，为湖北营造林科学管理和科学决策提供了技术支撑。
湖北林业科技第45卷第5期袁传武，等：湖北智慧造林工程管理系统的设计与实现1系统总体设计
1.1总体框架设计
根据《全国林业信息化建设纲要》“四横两纵”总体框架要求，结合湖北造林信息管理的实际需求，采用面向服务的体系架构，构建了湖北省造林信息管理系统建设总体设计框架。“四横”主要包括基础设施层、数据层、应用支撑层和应用层，“两纵”主要包括政策法规与标准规范保障层、组织和安全保障层，总体框架见图1。
基础设施层主要提供网络及软件的基础服务，包括网络、硬件和软件平台。数据层主要提供湖北各类造林数据，包括公共基础数据库、森林资源数据库建设和已有的数据库。应用支撑层主要提供数据库和平台的运行保障技术支撑服务，以及各类应用支撑服务组件，包括二维引擎、各类数据服务、信息共享、规划设计、业务审批、检查验收、运维等。应用层主要提供省、市、县等多级业务人员的造林业务、管理应用等服务。政策法规与标准规范保障层以及组织和安全保障层主要提供平台需要依托的政策法规与标准规范以及人员、资金等组织保障体系，为整个平台运行提供支撑软环境。
1.2数据架构设计
根据湖北造林信息的特点，数据架构主要分为三层。第一层为基础层，为基础空间数据库的基础空间数据，主要包括遥感影像等栅格数据等。第二层为资源层，包括森林资源数据、林地保护数据。第三层为业务层，包括造林数据以及相关资源档案数据。各层的数据主要包括结构化数据和非结构化档案数据，两部分数据通过建立索引相互关联，以便有效地进行管理。
基础层、资源层和业务层组成了湖北造林信息管理系统的数据框架体系。该体系以资源层建立本底数据为支撑，通过业务过程“沉淀”业务数据，再更新到本底数据，完成由业务数据到资源数据库的逐年累积，形成实时性、有效性和权威性的全省造林数据库。
1.3运行架构设计
根据系统特点，将运行架构分为数据库、网络基础设施和应用系统建设等三个层面。数据库层面主要建立造林数据库，形成全省统一的造林规划设计数据和检查验收数据。基于造林数据成果，按时点提交给管理部门，进行森林资源和林地资源数据的更新。网络基础设施层面主要利用省、市、县三级互联互通的林业专网，同时考虑网络带宽、安全性和稳定性要求等。应用系统建设层面主要采用B/S体系，在省级集中部署，各级业务和管理人员通过网页进行访问。
2系统功能设计与实现
本系统根据湖北林业特点，分别采用了四种关键技术实现了造林设计、计划、自查、核查等管理需求，即面向服务架构（SOA）技术将造林业务流程进行重构和优化，实现业务需求的快速响应以及信息服务对外发布；Service GIS技术实现了跨平台、跨网络、跨语言的多种客户端调用，以及各类林业资源的信息共享；瓦片地图技术，对海量基础地理、遥感影像和湖北林业资源空间数据进行分割和组织，提高了林业资源空间数据发布效率；在线分析处理（OLAP）技术实现了造林各项监管指标与林业资源利用状况的对比核查，提高了造林科学管理决策能力和水平。通过利用这四种关键技术，对湖北造林信息上报、业务审查、检查验收等各环节实行信息化智慧化管理。
系统主要包括地图浏览、综合查询、普查成果、计划指标、设计成果、进度上报、检查验收、汇总统计、数据管理等9个主要功能。系统功能结构见图3。
（1）地图浏览。主要实现在二维模式下林业基础空间数据、造林绿化数据的全图、放大、缩小、政区定位、地图漫游、距离量算、面积量算等功能。
（2）综合查询。主要实现公共基础数据、造林数据等数据浏览定位，以及坐标定位、政区定位、书签定位、小地名查询等功能，通过多种条件对造林绿化图形或以图形为核心的业务信息进行查询，包括普查小班信息查询、设计小班信息查询、检查信息查询、查询结果导出等。
（3）普查成果。主要实现可造林绿化地、通道绿化地、村庄绿化地等3类普查成果的管理功能，包括录入、维护、删除、详情等功能。
（4）计划指标。主要包含绿满荆楚行动计划和年度造林生产计划。系统将各县分年度计划指标录入到系统，提供查询和浏览功能。
（5）设计成果。主要包含绿满荆楚行动设计成果和林业重点工程造林设计成果。系统按照绿满荆楚要求建库，实现录入、维护、删除、查询等功能。林业重点工程按照人工造林、封山育林等类别分别定义结构。
（6）进度上报。主要包括工程实施进度上报、小班造林进度上报，其中小班造林分为人工造林、封山育林两类。
（7）检查验收。主要包括县级自查验收和省级核查验收。针对县级自查验收，系统提供工程检查表、小班检查验收表，实现检查验收的录入、维护、删除、查询等功能。针对省级核查验收，系统提供核查资料管理和核查成果管理功能。
（8）统计报表。主要包括依据造林绿化相关报表模板，生成造林绿化统计报表，实现支持报表输出，并根据实际业务需要生成各类管理专题图表等功能。
（9）数据管理。主要实现数据模板管理和数据上报，以及后台数据操作和数据归档等功能。
3系统主要特点
（1）全省造林数据“一张图”。本系统通过整合全省造林数据，自动形成了普查小班、造林设计小班、自查验收小班以及实绩核查小班等4类“一张图”，真实反映了造林地信息，集中展现了全省造林地的分布和属性。
（2）造林业务的流程化管理。根据湖北具体造林业务，本系统依次建设了普查—造林设计—进度上报—自查验收—实绩核查等多个业务管理模块，实现了全省造林业务的自动化和流程化管理。
（3）造林成果的实时快速输出。本系统在对全省造林数据自动汇总统计后，快速形成了造林相关的各类统计汇总表和年度造林成果数据表，实现了一键生成与导出。
（4）数据的权威性与真实性。本系统的造林数据采取由县级用户提交—市级监管—省级汇总的模式，保证了全省造林数据的权威性。系统中所有造林成果均形成一张图数据，每一个小班的图属信息均落实到具体的山头地块，保证了数据的真实性。
（5）造林数据的共享与开放性。本系统与湖北林业信息共享平台实现了横纵集成，以OGC服务标准进行了数据共享与数据开放，体现了湖北林业从数字林业到智慧林业的转型，以及网络互通与信息共享的建设构想。
4结语
（1）为了本系统借助信息化技术手段，实现了全省各级造林信息的共享与数据交换，以及各类造林工程信息的动态监管，对巩固生态成果，推进造林绿化成效具有重要意义。
（2）本系统针对湖北各类造林工程的规划设计、质量监管、政策兑现、成效监测及地理信息等实际工程管理需求，采用网络高级编译语言和开放性数据库，充分利用湖北林业专网，建立了省、市、县三级造林管理的系统架构模式，实现了资源共享、实时管理、独立运行、统分结合的高效管理目标，切实提升了全省造林工程建设的信息化管理水平。
（3）本系统对全国其它省或地区的造林信息化管理工作具有借鉴和指导意义。以年度可造林普查成果为造林绿化管理的基础数据，对数据进行更新维护归档，从根本上杜绝了数据作假、重复造林等造林绿化业务中普遍存在的顽疾，确保了造林绿化成果落到实处。本系统对加快推进全国林业治理体系和治理能力现代化，加快推进全国林业电子政务和林业信息化建设具有重要意义。
参考文献
[1]胡丹.辽宁省人工造林信息管理系统的设计与应用[J].安徽农业科学，2015，43（12）：374375.
[2]李玉堂，矫恒训.吉林省营造林工程信息管理系统的设计与开发[J].吉林林业科技，2010（2）：13.
[3]宋宏光，于鸣，刘丹.基于Web GIS平台的营林、造林管理信息系统[J].东北林业大学学报，2009（11）：111112.
[4]程小义.江苏营造林管理系统的研建与应用[J].江苏林业科技，2005，32（5）：1922.
[5]杨肖琪，全斌.基于Web GIS平台的森林资源管理信息系统的开发与研制[J].水土保持研究，2005，12（3）：134137.
[6]何国业，罗胜万，谢能坚，等.营造林工程信息管理系统的设计与应用[J].广西林业科学，2004，33（4）：197200.
[7]罗大叶，徐声远，陈勇，等.中德合作滇渝造林管理系统的研究与应用[J].西南林学院学报，2001，21（2）：9195.
[8]王凌燕.基于Sharp Map的江苏省营造林信息管理软件的设计与实现[D].江苏：南京林业大学，2014.（责任编辑：郑京津）第45卷第5期
2016年10月湖 北 林 业 科 技
