县级退耕还林工程管理信息系统的研制_杜纪山

县级退耕还林工程管理信息系统的研制
杜纪山1
,赵玉涛1
,乔　炜2
,于尊祥
2
(1.国家林业局退耕还林办公室,北京100714;2.北京中地时空数码科技有限公司,北京100085)
摘要:县级退耕还林工程管理信息系统是基于MA PGIS6.6为二次开发平台研制开发的,按照国家退耕还林工程管理主要标准和规范性政策文件的要求,以县级退耕还林工程实施和管理的工作流程为基础,采用多层体系结构、组件式设计思想、流程化业务处理和层次化的开发方法,设计了工程计划、作业设计、证卡管理、检查验收、钱粮兑现、政策文件、查询统计、图形处理、数据交换、系统设置等十大主体功能模块。

本管理信息系统具有流程化的模块设计、一体化的图表互动、格式化的证卡管理、自主化的查询统计、严格化的权限控制等特点,能有效提升和改善县级实施单位的工程管理水平,进而为国家对退耕还林工程的科学决策提供依据。

关键词:县级;退耕还林工程;管理信息系统;研制
中图分类号:T P31;F326.2　文献标识码:A 文章编号:1002-6622(2006)04-0049-07
Research and Development of the Management Information
System for Conversion of Cropland to Forest Project at County Level
DU Jishan 1,ZHAO Yutao 1,QIAO Wei 2,YU Zunxiang 2
(1.Of fice for C onversion of Croplan d to Fores t ,State For est Administration ,Beijing 100714;2.Beijing Zondy T &G Cyber -Tech Co .,LTD .Beijing 100085,China )
A bstract :With MapGIS6.6as the platform ,the management info rmation system for conversion of cropland to forest at the county level (CFM IS )is developed .Based on the policies ,management regu -lations and workflow of the project for conversion of cropland to forest at the county level ,ten major management modules are developed in CFMIS ,w hich are the plan ,design ,card ,checking ,cashing ,policy ,inquity and statistics ,graphic com piling ,data exchange and system setting .In CFMIS ,multi -layer sy stem framew ork ,subassembly desig n idea ,flow operation disposal and arrangement develop -ment method are adopted .M oreover ,flow ing module planning ,formatting card management ,free in -quity and statistics ,and strict authorization control are also considered .With the CFMIS ,project management efficiency at county level can be improved effectively .Furthermo re ,scientific references can be provided fo r the decision makers .
Key words :county level ,project fo r conversion of cropland to forest ,management inform ation system ,research and development
收稿日期:2006-04-03;修回日期:2006-05-17作者简介:杜纪山(1962-),男,河南孟津人,博士,研究员,长期从事森林资源经营管理工作。

退耕还林工程是党中央、国务院从关系中华民族生存和发展的战略高度,为治理水患和土地沙化、
改善生态环境、优化国土利用结构、促进农村经济发展做出的重大决策。

它不仅仅是一项新时期我国林
2006年8月第4期林业资源管理
F OREST RESOU RCES M ANA
G EM EN T A ugust .2006
NO .4
业五大历史性转变之一———由毁林开荒到退耕还林的标志性重点林业生态建设工程,更是一项社会性强、政策性强、操作难度大的社会系统工程,工程建设内容繁多、涉及面广[1]。

截至2005年底,国家已累计下达退耕还林任务2293.33万hm2(3.44亿亩),累计投资1030多亿元,涉及全国25个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团的1800多个县、3000多万农户、1.2亿农民。

在如此宏大的退耕还林工程建设中,工程县是最基层的综合实施单位[2],负责组织和实施退耕还林工程的计划分配、作业设计、合同签订、造林施工、检查验收、钱粮兑现以及林权证发放等诸多工作环节,同时在工程管理中还产生了大量与工程建设相关的图、表、卡、册、证和各种文字资料。

此时,运用传统的工程管理手段和管理方式已难以及时、准确、全面、高效地满足退耕还林工程管理和工程决策的需要。

因此,为了实现退耕还林工程的科学化、信息化、智能化管理,提升工程管理效率和决策水平,研制开发实用性和操作性强的县级退耕还林工程管理信息系统十分必要。

1　系统设计
1.1　系统设计思想
县级退耕还林工程管理信息系统(以下简称CFM IS)总体设计思想是,按照国家制定的退耕还林工程实施与管理的有关规定[3],结合县级退耕还林实施和管理的工作流程,选用适宜的地理信息系统优选平台,采用多层体系结构、组件式设计思想、流程化业务处理和层次化的开发方法,为县级退耕还林工程实施和管理人员提供实用、灵活、便捷的工程数据存储、统计、查询、管理和辅助决策工具。

具体来说,1)在模块设计上,为便于县级用户使用,遵循县级退耕还林工程管理流程(图1),结合系统设计和应用的基本要求,对工程计划、作业设计、证卡管理、检查验收、钱粮兑现、政策文件等退耕还林工作环节以及查询统计、数据交换、图形处理、系统设置等应用要求,均单独设计为功能模块,使得管理层次明晰,应用灵活方便。

2)在图表互动上,依托MAPGIS强大的地理信息管理功能,统一标准和规范,将国家科技部推荐的国产地理信息系统优选平台———MAPGIS6.6作为二次开发平台[4],对工程计划图、作业设计图、检查验收图与配套数表进行一体化管理,以实现图形信息和文字表格信息的互动。

3)在查询统计上,不但要实现任意组合条件下的图、表查询及自主化查询结果专题图的绘制与输出,而且能根据退耕还林工程实施者、管理者、决策者和社会各界的需求,实现数据库各种信息的部分字段或全部字段的二次统计与汇总,以便更快捷方便地挖掘工程进展的更多信息,为工程的管理、分析评价和科学决策提供依据。

4)在权限控制上,对不同的用户进行访问权限的控制。

通过访问权限的限制,一方面能根据不同用户的需求,快速地应用相应的系统功能,有效地获取所需的各种信息,另一方面也有利于保障管理系统安全,更好地为退耕还林工程建设服务。

1.2　系统设计原则
为实现系统科学化、合理化和经济化,CFM IS 设计遵循以下原则[5]:
1)完备性。

一个完备的CFM IS应具备数据采集、管理、处理、查询、编辑、显示、绘图、转换、分析、输出等功能。

2)标准化。

CFM IS的标准化有两层涵义:一是指系统设计应符合GIS行业的基本要求和标准;二是指数据类型、编码、图式符号应符合现有的国家标准和行业规范。

3)兼容性。

系统在输入、输出方面应具有较强的兼容性,能进行各种不同数据格式的转换。

4)可扩充性。

考虑到CFM IS的发展,系统设计时应采用模块化结构设计,且要具有良好的接口。

模块的独立性强,模块增加、减少或修改均对整个系统影响很小,便于对CFM IS的改进、扩充、求精和完善。

5)层次性。

系统设计层次性,就是将系统设计为多层结构,能够一目了然地看出和了解各层次在整个系统中的作用。

6)科学性和实用性。

系统应以软件工程的思想和方法来建立,保证系统结构的科学性和合理性。

同时,系统的各项功能应符合退耕还林管理的需求,
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符合行业或地方规范,并在保证各项功能完满实现的基础上,以最好的性价比配置系统的软、硬件,满
足退耕还林管理的需要。

图1　县级退耕还林工程实施管理流程
1.3　系统设计关键技术1.3.1　数据与数据库设计
CFM IS 中的数据分为空间数据与非空间数据。

空间数据主要由地理底图数据,即点文件
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　第4期杜纪山等:县级退耕还林工程管理信息系统的研制
(.w t)、线文件(.w l)、区文件(.w p)等组成,其中地理底图数据包含一些最基本的信息,如行政区地形图(如乡镇、村行政区图)等。

同时,也包括退耕还林工作的各组成成分(如设计小班、验收小班图形等)的图形数据。

为便于在二次开发时对地图信息数据进行分析和处理,CFM IS空间数据的数据组织有其特定的模式。

例如,在标注点文件中将村标注与乡标注分离出来,形成两个点文件分别描述村标注信息与乡标注信息。

非空间数据(即属性数据)库设计是指在现有数据库管理系统上建立数据库的过程,它是系统数据库的重要组成部分。

由于退耕还林工程具有政策性、小班零星分散、数据量大、牵涉面广等特点。

为了合理组织属性数据,CFM IS设计了3个重要的基础信息:1)小班信息,用于记载小班编号、造林年度、面积、林种、密度等信息;2)地块信息,包括小班、农户名、面积等信息;3)农户信息,包括农户名、行政单位等信息。

为避免信息重复记载并使信息能得到同步更新,CFMIS定义了这3个基础信息之间的关联关系。

小班信息与地块信息形成一个对多个的父子关系,一个小班对应多个地块;农户信息与地块信息形成一个对多个的父子关系,一个农户可以有多个地块;小班信息与农户信息形成多对多的关系,一个小班牵涉多个农户,而一个农户的多个地块分布于不同的小班。

CFM IS数据库主要包括《退耕还林工程作业设计技术规定》(林退发[2003]90号)中的9个表和《退耕还林工程建设检查验收办法》(林退发[2001] 521号)中的15个表[1,6]。

1.3.2　数据字典设计
数据字典是系统数据库应用设计的重要内容。

它是描述系统数据库中各数据属性与组成的数据集合,它包括每一数据类型的名字、意义、描述、来源、职责、格式、用途以及与其他数据的联系等。

CFM IS数据字典的设计主要依据国家和林业行业有关标准及有关行政区地名规范建立。

数据字典主要由字段序号、字段名称、字段表示(字段提示) 3部分组成,每个字段又由字段值代码、字段取值组成,并分别对应多条记录。

CFM IS数据字典的信息存储在MapGIS的WB表文件中,提供对数据字典操作的各种函数接口。

CFM IS数据字典的开发采用DLL(动态连接库)方式,分CDDClass(数据字典管理类)、CDDFldClass(数据字典字段管理类)、CODE VALUE(字段值、代码的结构体)等3层结构来构建。

数据字典中管理的关键字段是行政区代码字段,用于管理行政区(乡镇、村),其中乡镇编号用3位表示,村编号也用3位表示,乡镇代码即乡镇编号后加三个0,而村代码则是乡镇编号加上村编号。

例如,一个村的编号是2,它所属的乡镇编号是16,则该村所属的乡镇代码是016000,村代码是016002。

在系统设计中,约定的是不取行政区代码前面的零,因为存储类型采用的不是字符串,而是长整型。

所以,该村在系统中实际存储的乡镇代码是16000,村代码是16002。

采用“冒泡法”对字段内的所有字段记录排序,按照字段值代码的大小将字段记录进行排序。

数据字典的相关类中封装了大量的函数,在系统的初始阶段即打开数据字典,直到系统关闭时刻才关闭数据字典。

同时,提供用户可以编辑数据字典的功能,以便用户可以编辑、修改、添加数据字典中的项目。

另外,支持数据导入、导出,可以将EXCEL数据表导入到数据字典中,也可以把数据字典中的数据导出为EXCEL格式的数据。

1.3.3　数据编辑与显示设计
对于系统的各种属性数据表,都需要提供专门的编辑界面,只要用户在其编辑权限范围内,均可以利用系统直接对数据库中的数据表进行编辑操作。

在编辑的过程中,在数据保存前对数据进行逻辑检验,即检查用户输入的数据是否是合法值。

同时,实现一些自动计算的功能,如总面积应该等于退耕面积与荒山面积之和。

从系统的稳定性方面考虑,系统绑定字段名称的方法实现逻辑审核。

即使用户随意修改属性结构,它都可以保证逻辑审核的正确性。

在数据的录入编辑界面,通过截获消息来审核用户输入的数据是否是合法的,如果是非法的,则系统进行提示。

当用户录入的数据是非法的时候,并且用户在系统提示后仍然不修改,则该条记录是无法保存或添加到数
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据库中的,从而保证整个数据库的数据正确性。

为了方便用户浏览编辑各种类型的数据,CFM IS 采用CGridCtrl 类[7]来显示数据,替代了传统的采用控件显示数据的方法。

在实现过程中,采用了虚拟存储管理技术
[7]
进行编程,即应用虚拟模
式显示大规模数据。

经测试,这种技术大大提高了系统显示数据表的速度,即使读取10万行数据与读取1000行数据时间基本上是相等的。

2　系统功能模块
本系统根据上述设计思路,以县级退耕还林工程管理流程为基础,采用多层体系结构、组件式设计思想、流程化业务处理和层次化的开发方法,将GIS 的强大功能与退耕还林工程的需求相结合,设计了工程计划、作业设计、证卡管理、检查验收、钱粮兑现、政策文件、查询统计、图形处理、数据交换、系统设置等10大功能模块,见图2。

图2　县级退耕还林工程管理信息系统功能模块
2.1　工程计划模块
本模块管理的数表为退耕还林工程年度计划分配表,管理的图件为退耕还林工程年度计划分布图,实现的功能是国家下达的年度计划数据管理与输出,年度计划在乡、村两级的分布图和工程计划的说明书。

具体过程为:输入国家下达的退耕还林年度计划在乡、村两级的分配,配合具有区划特征的图形数据,形成退耕还林年度任务分布图及乡、村的属性信息,下设计划录入、列表浏览计划、点击查看乡计划、点击查看村计划和计划说明书等子模块,见图3。

图3　工程计划模块流程图
2.2　作业设计模块
管理的数表为《退耕还林工程作业设计技术规定》(林退发[2003]90号)中的9个表:社会经济情
况表;林业用地情况调查统计表;耕地情况调查统计表;营造林作业设计一览表;营造林作业设计汇总表;分树种种苗供需平衡表;基础设施设计汇总表;国家补助测算一览表;投资测算汇总表。

管理的图件为小班作业设计图。

实现的功能为:作业设计数据管理与输出;小班作业设计图管理与输出;作业设计图与数据的互动;作业设计说明书。

对每个作业设计表均设有子模块,还可通过对基础图形数据的数据分析、空间分析、三维分析等手段,完成退耕还林地块的计算机辅助设计,具体实现流程见图4。

2.3　证卡管理模块
本模块的主要功能是实现退耕农户分户卡片录入、查询及输出,合同书录入、查询及输出,退耕林权证主要信息的录入、查询。

通过建立格式化的退耕还林合同书和农户基本信息卡,对退耕还林农户证卡实行统一管理和电子化管理,下设分户卡片、合同书和林权证管理等子模块,具体流程见图5。

2.4　检查验收模块
本模块管理的数表为《退耕还林工程建设检查验收办法》(林退发[2001]521号)中的15个表:退耕还林复(核)查小班(地块)年度完成情况调查表;
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历年退耕地还林复(核)查小班(地块)保存情况调查表;退耕还林工程年度核查按林种统计表;退耕还林工程年度核查按权属统计表;退耕还林工程年度核查按植被类型统计表;退耕还林工程年度核查按树种统计表;退耕还林年度核实面积按坡度统计表;退耕还林工程年度核查结果分析表;退耕地还林历年保存情况按造林年度统计表;退耕地还林历年保存情况按林种统计表;退耕地还林历年保存情况按权属统计表;退耕地还林历年保存情况按植被类型统计表;退耕地还林历年保存情况按树种统计表;退耕地还林历年保存情况按坡度统计表;退耕地还林历年保存情况结果分析表。

管理的图件为小班检查验收图。

实现的功能为:县级检查验收数据的管理与输出;《退耕还林工程建设检查验收办法》的15个表;小班验收图,实现验收数据与图互动;形成县级检查验收的月报、季报表,并上传下达。

本模块下设退耕进度月报表、退耕进度季度报表、年度核查表、历年复查表、设施检查表、验收小班、上传下达等子模块,具体流程见图6。

图4　
作业设计模块结构流程图
图5　
证卡管理模块流程图
图6　检查验收模块结构流程图2.5　钱粮兑现模块
根据国家和各地制订的退耕还林补助项目和补助标准,通过系统设置的补助标准选择功能,自动生成退耕还林农户应兑现的钱粮数据,并进行检查。

本模块下设粮食兑现表、当年粮食兑现统计表、历年粮食兑现一览表、资金兑现表、当年资金兑现统计表、历年资金兑现一览表、钱粮兑现一览表、当年钱粮兑现统计表和历年钱粮兑现一览表等子模块,具体流程见图7。

图7　钱粮兑现模块结构流程图
2.6　政策文件模块
根据国家和地方各级政府、有关部门均制定了许多退耕还林工程实施和管理政策文件的实际情
况,对各类退耕还林工程的政策文件通过编号、级别、类型的界定,可以方便地进行文件添加和检索管理。

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2.7　查询统计模块
本模块主要实现查询、统计、二次统计等功能,如小班图与属性表单间相互点击查询,任意组合条件的查询、统计,设计、验收小班图与统计结果输出,自由统计报表与图输出,对查询结果进行二次专题统计和打印输出。

本模块下设条件查询表单、条件查询小班、统计等子模块。

2.8　图形处理模块
通过本模块的扫描矢量化、数字化等手段,可以完成退耕还林工程管理中各种图件的输入,利用M APGIS平台的强大的图形处理功能,可以实现对各种图件的编辑、整饰、生成和输出。

本模块下设矢量化、线编辑、区编辑、点编辑、空间分析、坡度分析、图形输出、处理设置、镶嵌配准、投影变换、误差校正、三维浏览以及其他拓扑处理等子模块。

2.9　数据交换模块
格式不兼容是数据重复利用中遇到的最棘手的问题之一,因此支持不同数据格式之间的转换已经成为大部分GIS软件必不可少的功能模块。

目前,县级退耕还林工程管理的数据存储形式一般是Mi-crosoft Excel。

为了增强CFMIS数据的兼容性以及出于方便用户的角度,CFM IS专门设计了数据转换模块,通过ODBC(Open Database Connectivity,开放数据库互连)对CFMIS数据和其他格式数据的转换[5],可以方便地完成各种格式的数据在系统中的导入与导出,能方便地实现各种数据格式的相互转换,为数据的二次利用和交流提供方便的接口,从而可以最大限度地利用地方原有资源来完成前期数据的准备工作。

本模块下设数据导入、数据导出、裁剪出图、数据转换、小班图形自动编号和表格列表浏览等子模块。

2.10　系统设置模块
本模块主要实现系统环境设置,系统显示设置,数据字典维护,系统权限管理等功能。

用户可对系统工作环境和用户权限进行调整,自主定义和维护数据库,设置补助标准。

本模块下设系统环境设置、数据字典维护、系统权限设置和补助标准设置等子模块。

3　结论与讨论
1)本研究开发出的县级退耕还林工程管理信息系统,选择了国产M APGIS6.6做为二次开发平台,具有流程化的模块设计、一体化的图表互动、格式化的证卡管理、自主化的查询统计、严格化的权限控制等特点,既符合管理信息系统的基本要求[4],又能够与退耕还林工程实施和管理工作实际相结合,可有效地提高县级工程实施单位的现代化管理水平。

2)县级退耕还林工程管理信息系统具有工程计划、作业设计、证卡管理、检查验收、钱粮兑现、政策文件、查询统计、图形处理、数据交换、系统设置等10大功能模块,能够将退耕还林工程各个环节图、表、卡、文件进行电子化管理,用户可按照有关书籍掌握本软件的具体使用方法[6]。

3)退耕还林工程管理信息系统需要进一步开发和完善的工作是如何充分地利用县级退耕还林管理信息系统所得到的各种基础信息,实现国家、省、市级退耕还林工程信息的快速统计和汇总,如何将遥感影像数据、全球定位系统数据与本软件系统生成数据相结合,监测、评价工程的进展、质量和效果。

参考文献:
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[5]吴信才.M APGIS地理信息系统[M].北京:电子工业出版社,
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[6]国家林业局退耕还林办公室.退耕还林工程管理信息系统应用
教程[M].北京:知识产权出版社,2005.
[7]屠祁,屠立德.操作系统基础(第三版)[M].北京:清华大学出
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