林业资源信息管理系统建设方案

林业资源信息管理系统建设方案内容摘要：

 《 GB938588 计算机软件测试文件编制指南》  《 GB/T 1250490 计算机软件质量保证计划规划》  《 GB/T 1250590 计算机软件配置管理计划规范》  《国标 GB152689 信息处理、数据库流程图、系统流程图、程序网络图 和系统资源图的文件编制符号及约定》  《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》  《 HAVDBOOK OF SOFTWARE RELIABILITY ENGINEETING》 3. 总体设计 全球变化和资源环境可持续发展战略的提出使数字地球已受到各国、各行各业的普遍重视。 在林业上，森林资源的辽阔性、再生性、周期性和调查工作的艰巨性及调查环境的复杂性，已经使林业和以“ 3S”技术为主要内容的数字地球技术、信息技术紧密结合起来， GIS 是“ 3S”中的核心内容。 我国林业地理信息系统的建设工作已在全国逐步开展起来，并且它已在林业资源管理、森林资源动态监测、生态公益林规划管理、森林病虫害监测、森林防火等多项工作之中发挥了重要作用。 11 . 总体结构框架 根据海口市森林资源地理信息管理系统建设目标和系统分析，系统总体架构设计如图 31 所示： 图 3 1森林资源地理信息管理系统总体框架 海口市森林资源地理信息管理系统包括基础平台、信息集成平台、信息服务平台三层架构，最底层是基础平台，其上是信息集成平台，最高层是信息服务平台。 其中基础平台包括操作系统、数据库平台、 GIS 平台以及计算机硬件与网络设备等，是整个系统运行应用的基础。 信息集成平台是指统一存储管理系统所有信息，具体包括基础地理数据库、林业资源库、图形库等，是信息服务和应用的基础。 信息服务平台主要有数据监测采集、数据存储更新、统计分析和显示输出等功能，负责绝大部分数据采集、建库、更新，进行统计分析，并利用各种形式输出信息。 海口市森林资源地理信息管理系统的总体结构及其功能模块图如图 22 所示： 12 图 3 2森林资源地 理信息管理系统总体结构和功能模块 因为要使系统易于扩充和升级，所以需要把系统分成若干个符合一定要求的模块，各模块的设计是单独进行的，设计过程中需要不断地吸取用户调查所提供的信息，并把它与目前林业生产的需要及将来发展的可能结合起来，不断进行修改。 模块设计均采用自上而下的方法，从实际软件包调查出发，研究其可能涉及的资料，确定其实体的属性，然后逐级向上综合，模块的划分为系统的逻辑设计和物力设计打下基础，为整个系统的顺利运行提供保证。 根据海口市林业生产的实际状况和未来发展的需要，分别设计了空间查询、空间分析、统计分 析和制图输出等模块，各个模块相对独立、功能单一，按照层次结构组织，有利于今后系统的扩展和升级。 13 . 软件架构 整个业务软件采用三层架构设计模式。 三层架构 (3tier application) 通常意义上的三层架构就是将整个业务应用划分为：表现层（ UI）、业务逻辑层（ BLL）、数据访问层（ DAL）。 区分层次的目的即为了“高内聚，低耦合”的思想。 在软件体系架构设计中，分层式结构是最常见，也是最重要的一种结构。 微软 推荐的分层式结构一般分为三层，从下至上分别为：数据访问层、业务逻辑层（又或成为领域层）、表示层。 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数数 数 数 数 数 数数 数 数 数 数数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 S e l e c t数 I n s e r t 数 U p d a t e 数 D e l e t e 数 数 数数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数数 数 数 数 图 3 3软件架构图 14 三层结构原理： 3 个层次中，系统主要功能和业务逻辑都在业务逻辑层进行处理。 所谓三层体系结构，是在 客户端 与数据库之间 加入了一个“中间层”，也叫组件层。 三层体系的 应用程序 将业务规则、数据访问、合法性校验等工作放到了中间层进行处理。 通常情况下，客户端不直接与数据库进行交互，而是通过COM/DCOM 通讯与中间层建立连接，再经由中间层与数据库进行交互。 . 表示层 位于最外层（最上层），离用户最近。 用于显示数据和接收用户输入的数据，为用户提供一种交互式操作的界面。 . 业务逻辑层 业务逻辑层（ Business Logic Layer）无疑是系统架构中体现核心价值的部分。 它的关注点主要集中在业务规则的制定、业务流程的实现等与业务需求有关的系统设计，也即是说它是与系统所应对的领域（ Domain）逻辑有关，很多时候，也将业务逻辑层称为领域层 业务逻辑层在体系架构中的位置很关键，它处于数据访问层与表示层中间，起到了数据交换中承上启下的作用。 由于层是一种弱耦合结构，层与层之间的依赖是向下的，底层对于上层而言是“无知”的，改变上层的设计对于其调用的底层而言没有任何影响。 如果在分层设计时，遵循了面向接口设计的思想 ，那么这种向下的依赖也应该是一种弱依赖关系。 因而在不改变接口定义的前提下，理想的分层式架构，应该是一个支持可抽取、可替换的“抽屉”式架构。 正因为如此，业务逻辑层的设计对于一个支持可扩展的架构尤为关键，因为它扮演了两个不同的角色。 对于数据访问层而言，它是调用者；对于表示层而言，它却是被调用者。 依赖与被依赖的关系都纠结在业务逻辑层上，如何实现依赖关系的解耦，则是除了实现业务逻辑之外留给 设计师 的任务。 15 . 数据层 数据访问层：有时候也称为是持久层，其功能主要是负责数据库的访问，可以访问 数据库系统 、二进制文件、 文本文档 或是 XML文档。 简单的说法就是实现对数据表的 Select， Insert， Update， Delete 的操作。 如果要加入 ORM 的元素，那么就会包括对象和数据表之间的 mapping，以及对象实体的持久化。 . 技术路线 根据海口市农业局的相关需求，以及系统的功能需求，采用结构化设计方法实现海口市森林资源地理信息管理系统的开发，这种设计方法以数据流为中心，自上而下，逐层分解系统工作过程。 通过数据流图、数据字典、加工说明等主要分析工具，将系统功能分解、刻画出来。 系统总体设计的思路如下： (1) 根据海口市林业部门生产特点以及未来林业部门发展远景，确定系统的主体目标，从而获得系统设计的当前模型； (2) 根据系统当前模型抽象 出当前系统的逻辑模型； (3) 分解目标系统与当前系统逻辑上的差异，建立目标系统逻辑模型； (4) 为目标系统逻辑模型作补充，如人工界面的要求等。 海口市森林资源地理信息管理系统是专门为海口市地方林业生产服务的实用系统。 在目前“数字林业”技术基础尚薄弱的基础上，系统设计的主要目的是为海口市森林资源监测管理服务，而不能面面俱到，系统设计需要紧凑合理，今后在条件更为成熟之后，再将系统应用范围再进行相应扩展到林业生产管理的其它环节，主要包括林政管理、营林项目管理、生态公益林管理、森林公园管理、森林防火指挥、 森林病虫害防治等。 工作流程如图 34 所示： 16 图 3 4森林资源地理信息管理系统工作流程 总体上看，在已有先进成熟的技术基础上，参考借鉴新一代 GIS 的设计思想与理念，深入研究林业生产的需求，确定系统的数据源，设计数据采集的入口与建库方案，建立森林防火信息系统基础数据库，采用前端采集更新与分布式共享的机制，以及基于元数据的数据管理方式实现数据共享。 在基础数据库的设计上提供数据接口，提供与广东省林业局、国家林业地理信息系统以及海口市各部门专业信息系统 的接口，也要为将来农业局其它地理信息系统及林业地理信息系统的扩展与完善提供共享数据接口。 同时数据库的设计上强调数据的维护、更新、安全、海量、支持多平台。 充分考虑数据的安全性，包括硬件、软件、网络带来的数据的安全性。 在数据需求与数据流分析的基础上，规划建立森林资源地理信息管理系统数据标准体系。 重点建设数据的编码体系，在充分利用已有编码体系的基础上，对于目前还没有统一编码的数据，结合实际需求与先进的数据编码方法，确定数据编码体系，力争使其成为行业或国家编码标准。 海口市森林资源地理信息管理系统建成运行之后， 可实现森林资源监测管理，并进一步扩展到林政管理、营林项目管理、生态公益林管理、森林公园管理、森林防火指挥、森林病虫害防治等信息管理，从而建立先进、高效、科学、完善的海口市林业地理信息系统。 . 关键技术 . 地理信息系统技术 地理信息系统是一项以计算机为基础的新技术，围绕这项技术的研究、开发 17 和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科，是管理和空间数据的系统；在适当的计算机软硬件支持下，可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据进行有效管理、研究各种空间实体及其相互关系。 通过对多因素的综合分析，可以方便地获取满 足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。 一般认为地理信息系统是具有数据采集、管理、查询、计算、分析与可视表现等多种功能的计算机技术系统。 地理信息系统的核心是空间数据及应用软件，尤以 GIS 软件最为引人注目，现在已知的 GIS 已经广泛应用于政治、军事、经济、文化和社会生活的各个方面。 GIS 软件在其中起到了巨大的作用，现代 GIS 软件是在 60 年代中期发端的第一代和 80 年代末的第二代软件产品的基础上，在 90 年代中期开始出现第三代的 GIS 软件，其特征是面向对象的软件构造技术和广域网尤其是 Inter 技术的支持下，出现了一些新的特点，加快了 GIS 在国民经济和社会生活各方面的应用： （ 1）组件化：采用了面向对象的软件技术后，就可以利用商用的软件构造工具，实现地理信息系统的组件化结构，极大的提高了支持二次开发的能力，模糊了软件平台和应用系统之间的界线。 客户可以利用传统的软件开发语言和空间数据处理组件方便地构造个性化的应用软件系统，实现系统的灵活配置，对于提高应用软件的可靠性也有积极的促进意义； （ 2）空间数据与属性数据的一体化存储：新软件采用商用 DBMS 的扩充功能、或自行在传统 DBMS 上扩充其数据管理 能力，普遍实现了空间数据和属性数据的一体化存储和查询。 这种一体化技术实现了数据管理的规范化和数据操纵的标准化，其好处是用户可以方便地组织各类空间信息处理事物，在数据完整性和一致性方面提供有效的保证； （ 3） B/S 结构： Inter 技术尤其是 WEB 技术的发展和跨平台软件技术的发展，使得计算机应用系统迅速由 C/S 结构转为 B/S 结构。 B/S 结构模糊了系统的界线，实现了最终用户端软件的零维护，其好处是显而易见的。 第三代地理信息系统软件普遍采用 WEB 和“软总线”技术，一方面实现了以浏览、查询为主的应用系统的 B/S 结构，另一方面实现了多级服务器和多用户协同工作方式，使应用系统的构建跨越了地域及规模上的限制，为地理信息系统由以系统为中心向 18 以数据为中心的过渡奠定了良好的基础。 目前超大型应用系统（成百上千用户）已经开始出现，特别是将空间信息与人们的日常生活相联系，真正将地理信息系统带入主流软件的行列，可以预见在不久的将来， GIS 将和数据库系统、图形库系统一样，成为计算机应用系统中不可缺少的组成部分； （ 4） 3S 集成：遥感技术是迄今为止人类获取空间数据规模最大、时间最短的技术，卫星定位技术可以帮助人们快捷地获得地球表面任意物 体的空间位置信息。 但是，作为重要的空间数据获取手段，它们只有和地理信息系统技术结合，才能产生广阔的应用前景。 第三代地理信息系统软件开始注重 3S 集成，实现了矢量、图像某种程度上的一体化存储、叠加显示和矢量 — 栅格数据的相互转化，尽管这种集成是相当初步的，但是在实际应用中已经显示了积极的作用。 本系统将采用 SuperMap 作为 GIS 平台进行系统建设，实现系统的 GIS 可视化分析管理的功能。 . 数据库技术 数据库是一个复杂的系统，它是集中、统一地保存和管理着某一单位或某一领域内所有有用信息的计算机系统，这个系统的数据有 较少冗余和较高的独立性，并且能够为多种应用服务。 管理数据库通常利用数据库管理系统实现，常用的数据库管理系统是建立在操作系统基础上的，数据库的所有操作（数据库的建立、使用和维护）都是在管理系统的统一管理和控制下进行的。 林业系统数据库管理通常采用混合管理方式：用地理信息系统管理空间数据，用关系型数据库管理系统管理属性数据，空间数据和属性数据通过内码建立连接。 空间数据和属性数据作为林业专题地理信息系统的核心，出保证森林资源地理信息管理系统能够正常运行的基础；没有数据库，再方便的森林资源地理信息管理系统也无能为 力，可见数据库是森林资源地理信息管理系统建设的先决条件；而且，数据质量的优劣也将直接影响和决定属性传统三建设的成效。 所以说，高质量的数据库是建设森林资源地理信息管理系统的基础。