基于GIS的海南省古树名木管理系统设计与开发.pdf

Vo o.25$No.1Ma e.2023第25卷第1期2023年3月测绘技术装备Geo ma io esTeeh n o o o gya n d Eq u o pmen i基于G IS的海南省古树名木管理系统设计与开发覃茂运（海南省环境科学研究院，海南海口 570205）摘 要：古树名木具有极高的生态、经济、社会和科研价值,加强古树名木的保护，不仅是生态文明 建设的重要内容,也是促进生态资源转化为生态资本的重要举措。本文针对当前海南省古树名木 保护工作存在的巡查不到位，管理力量薄弱，后续资源管理缺乏技术支撑等问题，提出了采用信息 化手段建立古树名木数字档案，辅助开展日常巡查、古树会诊、资源开发等业务管理工作的思路、技 术路线和实现方法，并介绍了系统的总体框架、数据库和系统功能设计，旨在以更加直观、科学的手 段，为古树名木日常监管、巡查养护和领导决策提供服务#关键词：古树名木;地理信息系统，动态管理中图分类号:P208D0I：10.20006/j.c n k i.61-1363/P.2023.01.023Design and devel opment of anc ieet and famous t rees managemeet syst em in Hainan Provnnc eba)edonGSSQIE Maoyu n(Ha o n a n Peo eo n eeEn eo eo n men ia o Seo en eeSiu d yIn sio iu ie，Ha o k o u，Ha o n a n 570205，Ch o n a)Abst rac t:An c ien t a n d fa mo u s tr ees h a v e gr ea t ec o l o gic a l,ec o n o mic,so c ia l a n d sc ien tific r esea r c h eD u es.Hen c e,in ten sifyin g th eir pr o tec tio n is n o t o n l y a n impo/a n t ta sk o f ec o l o gic a l c iv il iza tio n c o n sto c-io o n,bu ia so a n o mpo eia n imea su eeio iea n sio em eeo o go ea Eeeso u eeeso n io eeo o go ea Eea po ia.Fo esu eh po bl ems a s in a d eq u a te in spec tio n,po o r ma n a gemen t fo r c e a n d l es tec h n ic a l su ppo i fo r su bseq u en t r e-so u 3eema n a gemen ieto sied on ih ep3o ieeio o n o ia n eo en ia n d ia mo u sieeso n Ha o n a n Po eo n ee,ih o spa pe3 pu isio wa 3d ih ewo 3k o n gih o u gh is,ie ehn o ea o o u ies a n d o mpo emen ia io o n meih o d so iesia bo o sh o n gd o go ia o fil es o f a n c ien t a n d fa mo u s tr ees by mea n s o f in fo u n a tio n tec h n o l o gy to a ssist in su c h bu sin ess ma n a ge-men Iwo ek sa sd a o o yo n speeo o n,eo n su o a o o n o ia n eo en Ieeesa n d eeso u eeed eeeo o pmen.Io n eo d u eesIh e o v er a l l fr a mewo r k,spiia l d ia ba s e a n d system fu n c tio n d esign s o f th e system,so to pr o v id e d a il y su per-eo so o n a n d o n speeio o n o ia n eo en ia n d ia mo u sieeesb6mo eeo n iu o io eea n d seo en io io emea n s.Keyword)：a n eo en ia n d ia mo u sieees,geo gea ph o ea o o n io ema io o n s6siem,d 6n a mo ema n a gemen i1引言随着海南省社会经济的持续、快速发展,海南自 由贸易港和国家生态文明试验区建设对生态环境提 出了越来越高的要求。古树名木作为优秀的旅游资源和绿色文化遗产,不仅体现“绿水青山”的生态价 值，也能转化为“金山银山”的经济价值和社会价 值，具有科学研究、历史纪念、旅游观光、生态调节等 重要作用。保护古树名木不仅是生态文明建设的重 要内容，更是推进生态产品价值实现的重要举措。收稿日期收稿日期：2021-10-14项目来源项目来源：2019年海南省基础与应用基础研究计划（自然科学领域）高层次人才项目基金资助（2019RC354）作者简介作者简介:覃茂运，高级工程师，注册测绘师，主要从事环境信息化管理和应用、环境规划和政策研究等工作第1期覃茂运:基于GIS的海南省古树名木管理系统设计与开发115由于古树名木大多分散在偏远的山区和农村,使得 日常巡护监管工作量大，难以及时、准确掌握古树基 本信息和养护状况，再加上林业管理力量薄弱、巡查 不到位，使得现有的工作模式和业务习惯已经很难 适应当前古树名木巡护管理工作的需要，导致古树 名木的经济价值尚未充分实现。为了加强海南省古树名木及古树后续资源的保 护和管理，需要充分利用现代先进的技术和手段,实 现“市（县）、镇、村”各级护林员上下联动，全面推行 古树名木及古树后续资源保护和管理任务的量化管 控,构建全省上下贯通、左右联通、分级管理、运行高 效的古树名木资源信息管理系统，提高古树名木及 古树后续资源信息化管理水平本文采用WebGIS和物联网技术,以古树名木 信息化管理为目标，设计开发了海南省古树名木管 理系统，探讨了该系统在古树名木日常管理中的 作用。2系统需求与主要目标海南省林业局掌握的古树名木信息主要来自于 林业调查、古树名木普查、森林资源调查等项目%利 用先进的网络技术、“3S”技术、RFI技术,以古树 名木数据库为基础,使古树名木信息与空间信息的 管理融为一体，多层次、多方位直观显示相关信息，实现业务数据的动态管理及古树名木分布的动态变 化，为古树名木管理提供直观、高效、便捷、综合性的 管理手段，已成为当务之急系统建成后,主要实现以下目标：1）将“一张图”大数据分析与人工智能（Ar tific ia l In tel l igen c e,AI）相结合，实现古树名木及 古树后续资源数据的空间管理和综合应用；2）及 后续资源保护 理工作人员、古树名木保护和监测设备、护林巡林任务 和事件处置等服务古树名木管理的人、物、事的统一理；3）辅助建立网格化管理体系，明确责任区域、管护职责、考核指标等，实现树有人管、事有人做、责 有人担的目标3系统设计与实现3.1总体架构总体架构所设计的海南省古树名木管理系统涵盖了古树 名木管理的所有业务，实行“多库合一”“一树一档”管理，提供古树建档管理、古树后续资源管理、任务 管理、古树巡查、古树会诊、主题公园管理、监督考 核、科普宣教、统计分析、投诉举报、预警管理、二维 码管理、交流互动、古树“一张图”和运维管理等业 务模块，系统总体架构如图1所示系统运行在海南省“政务云”网络环境中,服务 于省、市（县）两级环境保护管理部门,并与海南省 森林资源管理系统、海南省森林防火管理系统、海南业“调”理、业 信公 等行信息互联互通系统以在线数据服务为基础,深入掌握古树名 木全方位信息，并引入AI预警技术,全面提升数据 质量集古树名木数据收集、审核、管理、业务应用 为一体的古树名木管理系统，为古树名木规范化、动 态化地监管提供有力支持，提高抵御御环境风险的 能力。支撑层是指系统运行的软硬件和网络环境，包“务”业等 资源,为 提供 运行所需的 络备资源数据 是 的数据基,主要 基地理信息数据、间信息数据、木业务数据库及元数据库等应用 是提供面 全 各级 理部的应用服务系统，该层基于Web服务器和GIS服务 器实现了查询定位、数据管理、系统管理、专题图绘 制等各类应用服务 Web服务器负责将用户请求 的数据发送到客户端浏览器用户层主要包括林业部门的领导、业务办理人 员、信息管理人员及社会公众，用户的权限决定了用 户可进行的操作所有用户都能通过Web浏览器 界面调用应用服务层的具体功能3-2平台选择及技术路线平台选择及技术路线系统从基础信息管理、专题应用开始，逐步深化 到综合分析、地图应用、辅助决策,是一个循序渐进、逐步扩展的过程因此,在选择GIS平台时需要考 虑体系结构的伸缩性、系统功能强度、系统开放性及 系统成熟性4个因素在本系统中选用Ac GIS作 为基础GIS平台，系统数据库均由Or a c l e 11g分布 式存储和管理，对空间数据库的访问借助于空间数 据库引擎（Ac Spa tia i Da ta ba se En gin e,Ac SDE）%116测绘技术装备第25卷Ao SDE是Ao GIS与关系数据库中地理空间数据的 据库功能，从而使空间数据能以面向对象的通道,通过Ao SDE能扩展 数据库的空间数 Geo d a ta ba se空间数据 储于 数据库中。资料上传地图应用用户层管理部门巡查人员市民系统管理数据层、图图1系统总体架构系统总体架构Fig.1 Overal l arc hit ec t ure of t he syst em服务器环境.II数据库平台操作系统IIG IS平台支撑层网络环境II存储设备通讯环境II物联网在WebGIS系统中，由于服务器端有海量的GIS 图形数据需要处理,需要有效解决服务器与 之间的交互延迟问题。本文采用基于ASP.NET Ca l l ba c k 机制的 WebADF Ca l l ba c k 框架来实现 GIS 页面异步刷新%ADF Ca l l ba c k框架中包含很多客户 端Jwa Sc r ipI函数库，以便用户进行高性能的地图交 操作。3.3数据库设计数据库设计立一个完整、稳定、高效的数据库是实现 WebGIS的%根据 数据的特点及数据查询检索的需要，本文的数据 主要 基础地理信息数据库、间信息数据库、古树名木业务管理数据 元数据库其中：1)基础地理信息数据库主要 的行政界线、水系、乡镇居民区、主要交通干线、行政中心 等地理要素，数据为 的管理提供了基础地理信息。2)间信息数据库是整个数据库系统的核4,是实现GIS操作、空间 分析的基，主要 称、地、管护任人等空间 信息 及 的 信息%3)业务管理数据库主要包括古树名 木基本信息、古树后续资源普查登记信息、古申请移植信息、期检查报表、护报表、主动上报登记 理报表、行 处罚报表等各类信息资料。4)元数据库主要记录空间数据库数据、业务数据库元数据、数据表3个方面的元数据 元数第1期覃茂运:基于GIS的海南省古树名木管理系统设计与开发117据描述了空间地理数据 的内容、质量、表达方式、空间参考、管理方式及其他特征,用于实现地理 间信息的共享。3.4 统功能设计统功能设计理系统根据古树名木管理工作需求，结 间数据，按、行区域等分，图文并茂地展现各类信息,为古日常管理 查养护提供了、高效、便、的技术手段，所 功能逻辑结构如图2所示%海南省古树名木管理系统图2系统功能结构Fig.2 Func t ions of t hc syst em3.4-1 古树档案管理档 信息管理功能，包括古、调查、管理、中文学名、所在市县、小地名、生长环境、保护等级、巡查信息、养 护记录、投诉报等信息及文件的维护管理（添、编辑、删除等），并提供常用树种设置、普查登记、信 息 护、档 资料、360度或720度全景、监控、监测等管理功能，是 的信息入口，所有古树名木通过该功能在系统中创建起 来，如图3所示系统管理 二人搜索舗省古槛木保沪曹理緘;退出退出 L 一 一*古树名木每木古树名木群古树名木信息古馳查关键字：海口古祈名木复壮交齟动交齟动图3古树名木基本信息Fig.3 Basic informat ion of anc ieet and famous t rees古树编号调查编号管理单位（人员）中文学名市县区村（居委会，小地名（村组）生长环境保护等级460105102203100010001儒益村委会儒益村委会榄仁树榄仁树海口市海口市海秀镇海秀镇儒益村委会儒益村委会儒益村村委会前儒益村村委会前差 差三级三级460105102203100020002儒益村委会儒益村委会高山榕高山榕海口市海口市海秀镇海秀镇傭益村委会傭益村委会儒益村严氏宗祠斜儒益村严氏宗祠斜対面対面极差极差三级三级460105102201100030003水头村委会水头村委会高山榕高山榕海口市海口市海秀镇海秀镇水头村委会水头村委会水头村水头村1区 区119号前号前极差极差三级三级460105102201100040004水头村委会水头村委会高山榕高山榕海口市海口市海秀镇海秀镇水头村委会水头村委会水头村公庙前水头村公庙前差 差三级三级3.4.2二维码管理 把二维码标签悬挂在树上,管理人员巡查或养护时系统为每 分配唯一编码，编码与古树各 使用手持 获取 报 信息，如图类信息汇成 标签，作为 的 身，并 4所118测绘技术装备第25卷图4古树名木二维码信息Fig.4 Two-dimensional c ode informat ion of anc ient and famous t rees3.4.3 巡查养护管理系统提供 日常巡查、信息填报、养护记录和违法 的信息化管理，可快速查询各个业务相关的文档资料，结 GIS空间分析进行分，出 护轨迹专题地图，管理员也可以通过在 后 任务，将巡查任务通过后台推 护人员 APP中,巡护人员查看后 行巡查。3.4.4 查询统计从空间到属性、从 间及其他方式的数据查询功能。对 的数据提供目标交互式查询和多级 尺图形自动切换查询，并 通过外 坐标落 查事件或行政违法事件的资源地块，事全程，以按人、按时段、按区域 护次数、区域内案件、事件统计及 的 资源管理数据等内容。3.4.5 古树名木综合服务搭 服务，为广大市民提供古树名木信息浏览、数据查询、投诉举报、交流 动等交互功能，并作为全 各类信息的线上宣传展 3.4.6 电子地图系统采用GIS技术，以数字海南地理空间框架 成果地图数据为，将所 在地图上进行逐一标注,利用不同图标 同、不同年份的，专题，提供地图浏览、信息查询、坐标、图计、推荐、评选、古树常识、法律法规、游客 留言等功能。3.4.7 古树后续资源管理提供 后续资源普查登记、古树后续资 源空间位置录入及矢量地图管理、古树后续资源空 间位置划定、古树后续资源空间图形管理等功能，便 于 全省各市（县）主管部 展古树后续资源的普查 信息化 记，对 后续资 源鉴定、登记、定级、挂牌、建档管理，及时掌握 古树后续资源 3.4.8 任务管理管理员可以使用系统下发各类古树管理任务，实现全 查保护和日常管理，主要功能保护的年度养护工作计划及目标、年 度工作完成、护资 理、养护任理、古树违法事件管理、古树巡护管理、定期检查和 专业养护管理、网格化管理、移植管理、主动上报登记管理 护管理等功能，护理功能如图5所3.4.9 数据安全管理为了保 普查登记及古树后续资源利用数据的信息 全，法用数据，用3种方式进行数据安全管理:一是立防火墙，部 在 务外网，将数据服务 在内、夕卜火墙之间，通 火墙保护内部络的安全;二是立基于服务器的用户身份验证，并通 对服务器资源访 行控制，为了避免用户口令被窃取，系统对口令进行加密处理;三 是定期对 服务 数据服务 行 查杀第1期覃茂运:基于GIS的海南省古树名木管理系统设计与开发119图5古树名木认定养护管理Fig.5 Ideet iCc at ion and c onservat ion management of anc ieet and famous t rees4系统特色4.1实现古树名木全生命周期管理实现古树名木全生命周期管理近年来,社会经济高速发展，在开发建设过程中难 及 及古树后续资源的占用、移植等问题，林业理部门难以及时准确获知每 颗 的 动态，无法对各 是否影响行及时有效的监管，通理，将所 数据 行信息化理，对 普查登记、日常巡查、养护记录、专诊、移植管理、理等进行信息化处理，便于林业管理部门及时查询动态和发现问题。业部门对部分价值非常 的古树名木采用RFID技 监控相结合的方式，动掌握 的生长指标 护现状，对动态的数据进行统计汇总，便于分析 的各长指标，对 的 日 常 护计划。4.2实现信息共享实现信息共享完成后，省、市（县）各级古树名木管 理单位通过系统将 的基本信息、监测信息、巡查信息、档信息、任务管理、资 等进行动态管理，按 分 动态信息，便于上级林业管理部门及时获知与处理，建立 效的信息共享和沟通渠道 提供数据接口，将全 数据接入全 务大数据，资规、住建、环保、应急急等部门共享使用 数据资源，便于开展各项业务工作，促全 务信息的共建 共享。4.3实现古树名木管理智能化实现古树名木管理智能化根据 及古树后续资源分部门、分级管理模式，以提供 及 后续资源普查登记、日常工作网上办理、责任区网格查询 理、任务传达、违法事件管理、事、协调处、空间 划定及管理、主动上报登记及：管理、监督考核管理、养护计划及落、养护任制管理、移植管理、护、投诉报管理和社会信用监管等功能，为全 及 后续资源的保护和管理提供智慧化管理手段4.4促进 社会化管理促进 社会化管理系统提供了通知公告、资讯快递、政策法规和科 普 等功能，向公众普及 及 后续资源的 基本知识同时,公众通过拍照、录像、文字等方式在 中上报 及古树后续资源的违法事件以同时获得上报者的微信号、手机号 和事发地等信息，这样所在辖区林业主管部门就可 以对案件信息进行查看处理，立启动查证运行工 作机制。另外，将结果 给公众并进行公开,公众对 处理结果进行评价，从 提高了公理的积极性5结束语本文设计的系统将WebGIS应用于林业领域，了 GIS Web 的 机结，通 地 在大 量的数据库信息 终用户之间架起了，120测绘技术装备第25卷可以使海南省林业各部门在不需要单独安装GIS运 行环境的情况下，根据各自权限在网上管理、浏览、查询信息,有效促进信息共享，并形成制度化、常态 化动态更新管理机制,确保古树名木日常巡护和监 管信息的同步。加强古树后续资源信息化管理,不仅可以强化 古树名木动态监管和信息公开，也可以提高林业管 理部门的工作效率和服务质量。在系统应用过程 中，要与古树名木日常管理工作紧密结合，综合考 虑古树后续资源的动态管理，发挥系统在城市建设 过程中涉及的古树移植、古树后续资源普查登记等 方面的辅助作用;建立健全信息交互管理机制，及时 回复公众在交流平台提出的各类问题，及时响应群 众反馈的古树名木投诉举报信息，及时更新古树名 木普查登记和科普内容;充分保证软件平台的稳定 性、可靠性和可扩展性，与各类物联网设备能够进 行无缝接入，与其他业务系统进行有效对接，扩大 信息共享共用范围，使系统在古树名木管理工作中 发挥更大的作用。参考文献1 李长生.物联网技术发展下的古树名木管理系统设计 J.微型电脑应用，2018,34(5)：56-58.2 韩乐乐，黄万梅,朱桂才.枝江市古树名木信息化管理 系统的构建及应用J.长江大学学报(自然科学版)，2019,16(2)：69-74.3 梁怀翔，寇明镜，王晨，等.基于三维GIS的智能渭河 综合管理平台建设J.测绘技术装备,2020,22(1)：55-60.4 陈菁菁.基于GIS的古树名木信息管理及预警系统研 究M.合肥:安徽农业大学,2012.5 盛建立，张慧萍,刘跃平，等.富阳市古树名木地理信 息管理系统J.华东森林经理，2012,26(4)：67-70,6 肖瑾瑜.基于物联网的古树名木管理系统研究开发 J.湖南林业科技,2014,41(1)：102-108.7 张剑威.基于周期补丁算法的房地产测绘管理系统优 化设计J.测绘技术装备,2021,23(2)：84-87.8 王扁头.基于Ar c GIS的“双评价”系统开发及应用 J.测绘技术装备,2021,23(2)：93-98.