数据库技术在现代林业信息技术中的应用概述

数据库技术在现代林业信息技术中的应用概述
信息学院3117241 周赟
摘要
随着我国信息产业的飞速发展，林业信息产业也有了迅猛的发展。

林业数据库建设是林业管理信息化的基础，数据库的建设必须为林业管理服务，为社会服务。

本文论述了数据库在林业信息技术中的应用，从基本理论到分析方法，然后举例分析数据库在现代林业信息技术中的作用。

关键词：林业，信息，数据库，概述
Abstract
With the rapid development of the information industry, the forestry information industry also have rapid development. Forestry database construction is the foundation of forestry management information, database construction must be for forestry management service, service to the society. This paper discusses the database in the forestry information technology application, from basic theory to analysis method, and then for example analysis database in the modern forestry information technology in the role.
Keywords：information,forestry,database,introduction
介绍：
林业是我国重要的基础产业和公益事业。

“发展现代林业，建设生态文明，促进科学发展”需要强有力的科技支撑和信息保障。

随着我国信息产业的飞速发展，林业信息产业也有了迅猛的发展。

自20世纪80年代引入计算机，林业数据库建设经历了一条不断探索、不断前进的发展历程，以林科院科技信息研究所数据库为例，经历了三个发展阶段[2]：
第一个阶段（1985-1993年）：起步探索阶段。

以单机使用为特征，简历了规模不等的13个数据库，内容以资源清查、专项调查为主。

第二个阶段（1993-2003年）：是林业数据库初步发展阶段，建设了类型齐全、出具规模的34个林业专题数据库。

凭借自建数据库和网络技术力量，科信所建设了我国林业系统第一个资源丰富、功能先进的大型信息服务网络，实现数据库资源的网上检索，在林业信息化建设中发挥着重要作用。

第三个阶段（2004年至今）：是林业数据库加速建设发展的阶段，主要成果是将第二阶段建成的数据库进行了整合，目前99个林业数据库已经建成，数据累计量已达到2980810条，而且数据库时时更新。

随着互联网技术的普遍应用，数据库资源得到了更加的广泛应用。

森林既是再生资源，又是保护和改善生存环境的重要支柱，运用计算机网络技术、数据库技术、GIS技术等现代技术手段发展林业信息工程，实现林业资源信息的开放性、可共享性和时效性是目前林业GIS发展的重要方向，具有十分重要的现实意义。

1．基本分析方法
林业数据库建设是林业管理信息化的基础，数据库的建设必须为林业管理服务，为社会服务。

因此，林业数据库应用研究的基本理论也应建立在林业管理基本理论之上。

林业管理理论包括人林关系协调理论、生态系统平衡理论、可持续发展理论。

1.1林地利用时空演变建模
林地利用时空结构演变是个相当复杂的过程,它不仅是一种空间概念上的表达, 而且还是时间序列上的演变。

(1) 林地利用适宜性评价模型: 主要有定性分析、多维灰色、评估模型、模糊综合评判、模糊聚类分析、灰色聚类分析等方法。

(2) 林地利用现状分析模型: 包括林地结构构成分析、林地开发程度分析、宏观经济效益分析等。

(3) 林地利用程度变化模型: 将林地利用程度按照林地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡状态分为若干级并赋予分级指数, 可以得到林地利用程度综合指数及林地利用程度变化模型的定量化表达式。

(4) 林地利用需求预测模型: 包括灰色预测模型、马尔可夫预测方法原理、系统动力学预测法原理、规划预测法。

(5) 林地利用结构优化模型: 包括林地利用数量结构优化、林地利用空间布局和合理规划林地规模等方面的模型。

(6) 林地利用动态分析模型: 主要包括系统诊断模型、林地利用动态变化模型和林地利用变化综合评价模型。

1.2GIS空间分析方法
GIS作为传统学科与现代技术相结合的产物,为空间数据分析学科提供了崭新的技术方法和研究手段, 为涉及空间数据的应用及辅助决策提供了手段。

(1) 矢量数据空间分析: 包括属性量算和分析、空间缓冲区分析、空间叠置分析以及空间格局分析。

(2) 栅格数据空间分析: 栅格数据空间分析,大大地扩展了林业数据库的应用范围。

林业数据库记录的信息比较有限, 在GIS支持下, 根据小班属性将林业数据库相关内容进行矢量与栅格数据转换, 结合其他栅格数据图层, 如数字高程模型图、立地因子图等, 进行单层的、多层栅格数据分析,可以完成森林资源评价相关内容, 并使遥感和林业数据库的各种综合分析应用成为可能。

(3) 空间数据决策支持: 采用时间序列灰色
系统分析预测方法、线性回归预测法、罗吉斯模型方法林地和森林资源、人口及GDP增长趋势, 预测未来林业发展规模。

1.3GIS技术支持下的林业数据库随着遥感、
全球定位系统等空间信息技术的快速发展, GIS技术支持下的土地利用数据库建设正朝多技术集成、多数据来源、多业务系统的方向发展。

(1) 多技术集成。

将GIS与全球定位系统、遥感、多媒体和动画技术、虚拟现实技术、Inter2net技术、网格GIS技术相结合, 并将其应用于林业数据库建设与应用中, 为空间数据与属性数据的获取、数据实时更新、空间数据查询和可视化分析以及地理信息资源的社会共享提供了重要手段。

(2) 多数据源将林地现实数据与各种比例尺地形图、卫星遥感影像、森林资源管理数据以及其它经济社会数据进行叠加, 实现不同领域与森林资源现实信息的相关分析。

(3) 多业务系统将林业数据库系统和相关统计软件系统、业务系统集成, 由
林业数据库系统负责提供数据作为相关软件的数据输入, 完成相关计算后, 计算结果可以作为林业数据库系统数据输入进行空间查询、空间分析及可视化应用。

2. 应用模式及表达方式分析
2.1应用模式分析
目前林业数据库在森林资源管理、林业规划以
及其它行业的应用主要有以下几种模式:
(1) 直接在数据库上使用林业数据库管理软件或其它GIS软件, 完成有关查询和调用。

这种模式需要对林业数据库的数据结构、数据组织有一定了解, 能使用相关的软件进行操作, 需要维护和管理林业数据库。

其优点是能够自己对数据进行相应的处理, 满足其特定的工作需要, 缺点是由于林业数据库是不断更新的, 容易造成多个数据库版本。

(2) 采用大型的空间数据库软件对林业数据
库进行管理, 通过网络采用应用程序进行实时查询和调用。

这种模式是由林业数据建库部门对数据进行集中、统一的管理, 通过网络向用户提供地理信息服务。

这种方式的优点是用户无需对数据进行管理和维护, 只需要安装一定的软件或访问特定的网站, 即可实现对数据的查询、访问和分析等操作。

缺点是对数据管理和维护部门的要求很高, 需要提供完善的地理信息服务以满足用户的需求。

(3) 采用Web Service、空间元数据管理和发布等技术, 实现空间数据互操作与应用。

基于Web的地图服务和Web的要素服务, 使用户通过客户端工具对空间元数据库进行查询、检索访问,进而根据查询的元数据结果定位和检索林业数据库中相应的空间数据, 在此基础上根据需要进行数据的集成以及各种空间、统计分析等操作。

2.2 应用成果表达方式
林业数据库应用成果的表达方式主要有: 表格、柱状图或饼图、折线图、空间分布图、二维显示以及多媒体方式。

3．应用领域简介
运用上述各种理论和方法, 林业数据库可以广泛应用于日常林业管理、森林资源与资产管理以及经济社会发展等其它领域中, 提高了工作效率和管理决策水平, 取得了较好的社会和经济效益。

3.1 在林业资源工作中的应用
(1) 森林调查。

将林业现状数据库应用于林业调查工作中, 包括一类、二类和三类调查, 可有效地提高森林资源变化的发现率和准确度, 保证了图、数和实地的一致, 提高了林业调查的工作效率和质量。

(2) 林权证登记发证。

利用数据库快速完成林业地图的制作, 有效地规范了发证工作。

(3) 征占用林地勘测定界。

利用数据库快速完成勘界信息与林地现状的比对、分类面积与权属的核实工作。

3.2 在森林资源其它业务工作中应用
(1) 林业总体规划。

利用统计数据, 对不同年度林地利用数据的空间分析, 直观地复核规划实施情况。

(2) 森林资产管理。

利用数据库中的权属、地类、起源、土壤等信息, 结合经济、人口、林地投入和林产品价格等因素, 划分管护区, 测算某一具体区域的
综合林价和林地综合收益值, 辅助制定评估标准。

(3) 森林执法监察。

依托林业数据库平台,结合3S技术, 实施林地、林木动态监管。

4. 以下分析了数据库在林业信息管理系统中的应用
传统森林资源管理手段是靠纸张表格、手工统计、绘图等，不仅费时费力，而且准确性不高。

一、系统性能特点
易扩展性: 系统底层全部采用GIS 组件化设计, 利于实现系统功能模块热插拔, 可便捷地对系统功能模块进行扩充或缩减。

开放性: 系统能兼容来自其他系统的多种功能, 如办公自动化、图像处理、CAD、数据库、统计等; 同时, 系统提供了一个比较容易的应用开发环境。

安全性: 对系统的不同用户设置不同的访问和处理权限, 对重要数据自动备份; 同时具备容错、检错、纠错、信息恢复和系统重建能力。

高档和低档系统共存性: 根据不同任务, 建立不同级别的
GIS 处理功能。

工作站、服务器、PC 在不同水平上给用户提供硬件的选择, 系统也能在不同的工作平台上工作。

操作简单实用性: 系统面向不同用户, 操作简单实用; 同时系统具有较快的响应速度, 以减少用户的等待时间。

4.1 系统总体结构。

整个系统可分为森林资源规划设计调查子系统、森林资源空间信息子系统、森林资源年度变化调查子系统三个子系统, 它们共同调用森林资源信息空间属性一体化数据库中的数据。

具体见下表。

4.2信息库总体结构。

系统建立与森林资源有关的信息库, 如社会经济、自然资源、降水分布、流域分布等信息, 并以县( 区) 为单位, 建立各自的背景数据库, 如林相地图库、DEM库、GPS 信息库等, 为森林资源管理提供可视化的背景数据库; 提供对资源信息和背景数据库的维护, 如添加、删除、修改、变更、查询等; 实现多比例尺地形图、林相图、DEM数据统一管理和使用, 实现一个矢量、栅格一体化的空间数据管理; 提供多种比例尺( 1∶10000, 1∶50000 等) 的地图调阅、矢量和DEM、GPS 数据叠加显示和操作以及多种调图方式等, 可以任意选择不同的图层显示,窗口可进行放大、缩小、漫游等操作, 可固定比例尺显示, 在任意比例尺图上, 都可以量算折线距离和封闭多边形面积。

5. 结论
林业数据库的广泛应用是林业数据建库的延伸, 也是其最终目的。

从林业管理信息化建设这一战略高度, 将林业数据库建设置于林业管理信息化进程中, 更全面地、更深刻地去认识、理解林业数据库建设取得的成就、存在的问题和未来的发展方向, 并进而深入挖掘林业数据库应用潜力。

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