基于GIS的林业系统需求分析

基于GIS的林业管理系统需求分析报告班 级： 学生姓名： 学 号： 日 期: 目 录1 引言11.1 编写目的11.2 GIS项目背景11.3 定义11.4参考资料22 GIS项目概述22.1 GIS项目目标22.2 GIS项目内容32.3现行系统的调查情况33 GIS数据描述43.1 GIS静态数据43.2 GIS动态数据43.3 GIS数据流图53.4 GIS数据库描述53.5 GIS数据字典54 GIS功能需求64.1 功能划分64.2 功能描述65 GIS性能需求75.1 数据精确度75.2 时间特性75.3 适应性8GIS软件工程实验报告1 引言1.1 编写目的林业管理系统是为林业管理者而开发的。通过林业管理系统研究需求分析报告，使用户、系统开发者及分析人员对该系统的初始规定有一个共同的理解，它说明了本系统的各种功能需求、性能需求、数据需求、实现环境及所使用的实现技术，阐述使用背景及范围，提供用户解决问题或到达目标所需的条件，提供一个度量或遵循的基准。 1.2 GIS项目背景社会经济的迅速发展，促进了森林资源开发、利用和保护需要随时跟上经济发展的步伐，随着人们的物质和文化生活的日益提高，生态建设也日益重要。掌握森林资源动态变化，及时做出森林经营决策的即时性是林业可持续发展的重要保障。以前林业森林资源监测，从资源调查到数据整理成册，最后制定经营方案，需要的时间长，造成经营方案与现实情况不相符。这种滞后现象势必出现管理方案的不合理性和不适时性。林业管理系统能有效的对进行合理与高效的管理，可以加快造林绿化步伐，全面推进森林经营，加强森林资源保护，着力增加森林总量，提高森林质量，增强森林功能，为维护国家生态安全、应对全球气候变化做出更大贡献。实现林业管理信息化，一套好的系统可以实现林业信息共享和信息畅通。通过以计算机网络（林业专网）为基础的省、地（市）、县三级数据库管理系统的建设，实现信息内容、信息存储和信息传递的数字化、规范化和系统化，为形成快速和可靠的信息反馈机制，通畅信息渠道提供条件。使各级林业管理部门、林业技术单位内部及上下部门实现森林资源信息共享，使林业内部与社会各界相关者实现资源信息共享。各级管理部门之间信息上传下达，从技术上实现不同管理层次的统计汇总计算机化，为各级管理部门提供及时准确的信息。另外，系统还能够帮助林业部门提高林业管理水平、增强服务能力，并提高森林资源监测水平。采用以地理信息系统为核心的3S技术，并通过网络和数据库技术的结合，建立实用的管理信息系统，为森林资源档案管理、森林经营规划设计、造林规划设计、林业生态效益评估、森林灾害预测预报和森林灾害评估等提供决策依据；从整体上提升森林资源监测水平，使管理部门准确全面和及时掌握各地森林资源的消涨变化，为政府决策提供科学依据。1.3 定义GIS即地理信息系统（Geographic Information System），地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。数字林业，主要是综合运用GIS、遥感、遥测、宽带网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对林业资源进行信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统；它具有数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能，为林业的宏观管理、指挥、调度、协调工作提供快速、准确的信息服务，用信息化技术改变传统的林业生产管理模式，从而全面实现森林资源管理工作的数字化，实现林业的现代化和可持续发展。ArcGIS是ESRI在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其它多方面的计算机主流技术之后，成功推出地代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。ArcGIS是一个全面的，可伸缩的GIS平台，为用户构建一个完善的GIS系统提供完整的解决方案。GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。Oracle：Oracle Database，又名Oracle RDBMS，或简称Oracle。是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统。到目前仍在数据库市场上占有主要份额。FTP（File Transfer Protocol, FTP）是TCP/IP网络上两台计算机传送文件的协议，FTP是在TCP/IP网络和INTERNET上最早使用的协议之一，它属于网络协议组的应用层。FTP客户机可以给服务器发出命令来下载文件，上载文件，创建或改变服务器上的目录。1.4参考资料【1】何瑞珍;基于GIS林业管理信息系统研究D;河南农业大学;2004年【2】马文乔;森林资源档案管理系统的研建与数据更新方法的研究D;北京林业大学;2006年【3】冯秀兰,宋铁英,姚建新,杜京莎,蔡霞;基于GIS的集体林森林资源信息管理系统的研制与开发J;北京林业大学学报;2001年03期【4】张恒;刘群;于洋;基于GIS和RS的林业资源管理系统设计J;农业网络信息;2009年10期【5】兰樟仁;张东水;戴永聪;陈红梅;基于Super Map的县级林业资源管理信息系统以漳浦县为例J;福建农林大学学报(自然科学版);2006年05期【6】陈蓬;中国林业生态工程管理机制研究D;北京林业大学;2005年【7】徐旌;应时而生的林业GIS概论J;云南地理环境研究;2000年01期【8】高金萍,李应国;基于ArcGIS技术的森林防火辅助决策系统的研制J;林业资源管理;2003年02期【9】郑德祥;郑淑娟;张春霞;陈平留;基于Web GIS的林权管理信息系统设计J;福建林学院学报;2006年01期【10】徐爱俊;李清泉;方陆明;唐丽华;“数字林业”及其若干关键技术研究A;中国地理信息系统协会第八届年会论文集C;2004年2 GIS项目概述2.1 GIS项目目标林业管理系统全面快速推进林业信息化，实现林业综合办公系统，实现森林资源信息的科学管理，提供信息服务；实现森林资源信息的综合分析研究；进行森林资源的综合评价；提供森林资源规划研究和开发利用方案等功能。使林业系统能满足各级林业部门的要求；容纳所有相关的森林资源调查数据；能满足森林资源各类统计需要；不同用户可以调用公共数据，信息共享；合理表示各地理特征的特征编码；整个系统要易于使用和维护。使全国林业系统进入无纸化办公时代，彻底打破传统办公方式的时空局限，实现随时随地办公的模式。形成国家林业信息发布、在线办事和互动交流的统一平台。整合林业数据库和应用系统建设，初步实现全国林业决策层面的专业数据集中管理和统一基础平台上的跨部门数据共享。使林业信息化标准规范建设步伐加快，对全国林业工作履行行业信息化管理林业资源管理信息系统将计算机技术、网络技术、数据库技术和GIS技术与林业资源管理业务相结合，建立统一的森林资源管理业务应用系统，实现对森林资源连续清查、森林资源规划设计调查、森林资源动态更新、森林资源数据共享以及生态公益林管护等方面信息化，为其它业务管理部门提供实时、准确、可靠的森林资源信息。系统将森林资源连续清查、森林资源二类调查、森林资源年度变化调查、森林资源数据管理更新维护、生态公益林管理信息管理以及相关的制图、报表与信息管理等森林资源管理应用集为一体，实现对森林资源管理流程全过程管理的功能。根据不同层次、不同级别森林资源管理部门的不同需求，由本系统统一完成省、地市、县、乡四级森林资源主管部门的管理业务和信息管理。2.2 GIS项目内容林业GIS信息管理系统采用自主数据库和自主知识产权的GIS平台，以基层为林业管理对象，实现林业管理模块化。系统基于GIS下的资源管理，林业空间数据结构紧密、管理单一，易于使用。系统基于森林资源数据管理为基础，形成了完整的资源管理体系。系统能同时在局域网或广域网上进行数据处理，完成有关操作，空间数据库、GIS平台、林业模块全内置，功能全、效率高。2.3现行系统的调查情况林业在人民生活、环境保护和国家稳定中发挥着极其重要的作用，森林为很多人提供生活和经济来源，森林的水土保持作用能够防止土壤退化，保证了农业的可持续发展，确保了粮食的稳定生产。因而有效地管理林业，从而更好的利用林业资源是当前重要任务。1949年新中国成立以来，我国先后共开展了七次全国森林资源清查。第七次全国森林资源清查（20042008年）结果显示，全国森林面积19545.22万公顷，活立木总蓄积149.13亿立方米，森林蓄积137.21亿立方米，森林覆盖率20.36%，比1949年的8.6%净增11.76个百分点。我国森林面积居俄罗斯、巴西、加拿大、美国之后，列世界第五位；森林蓄积量居巴西、俄罗斯、美国、加拿大、刚果民主共和国之后，列世界第六位。我国人工林保存面积6168.84万公顷，蓄积19.61亿立方米，人工林面积列世界第一位。除香港、澳门和台湾地区外，全国有林地面积18138.09万公顷。按林种划分，公益林、商品林面积分别占52.41%和47.59%，其中公益林面积中防护林8308.38万公顷、特种用途林1197.82万公顷；商品林面积中用材林6416.16万公顷、薪炭林174.73万公顷、经济林2041万公顷（其中油茶林320万公顷）。按土地权属划分，国有林7246.77万公顷，集体林10891.32万公顷，分别占39.95%和60.05%。按林木权属划分，国有的7143.58万公顷，集体经营的5176.99万公顷，个体经营的5817.52万公顷，分别占39.38%、28.54%和32.08%。全国现有天然林面积11969.25万公顷，占有林地面积的65.99%；蓄积114.02亿立方米，占全国森林蓄积的85.33%。全国现有人工林面积6168.84万公顷，占有林地面积的34.01%；蓄积19.61亿立方米，占全国森林蓄积的14.67%。总体上看，我国森林资源仍存在总量不足、质量不高、分布不均衡的问题。我国的森林覆盖率只有世界平均水平30.3%的2/3，人均占有森林面积不到世界人均占有量0.62公顷的1/4，人均占有森林蓄积量仅相当于世界人均占有蓄积量68.54立方米的1/7强。造林良种使用率仅为51%，与林业发达国家的80%相比，还有很大差距。除香港、澳门和台湾地区外，在我国现有森林中，中、幼龄林比重较大，面积占乔木林面积的67.25%，蓄积量占森林蓄积量的40.03%。从地域分布上看，我国东北的大、小兴安岭和长白山，西南的川西川南、云南大部、藏东南，东南、华南低山丘陵区，以及西北的秦岭、天山、阿尔泰山、祁连山、青海东南部等区域，森林资源分布相对集中；而地域辽阔的西北地区、内蒙古中西部、西藏大部，以及人口稠密、经济发达的华北、中原及长江、黄河中下游地区，森林资源分布较少。3 GIS数据描述3.1 GIS静态数据林业管理系统的GIS静态数据为全国林业基础地理数据库，为专题应用地理信息系统如森林资源管理、森林防火、营造林管理、森林病虫防治、自然保护区管理等提供基础数据平台，达到标准统一，数据共享，避免了重复建设，节约了投资。3.2 GIS动态数据输入数据：在基础测绘所得的数据的基础上添加与测绘本身特点相适应的空间地物属性数据，并使两者有机结合，根据用户需求，向用户提供全方位的基础测绘信息数据或地理信息数据；GPS实时定位获取实时地理信息数据；利用航空遥感、卫星遥感、地面雷达、水文气象观测、通量观测、生态监测等相关设备，开展航空、卫星和地面配合的大型观测，精细观测山区水源涵养林带、中游人工绿洲及天然荒漠绿洲，带获取大量的实时数据。输出数据：对地图图层进行三维分析、空间分析、数据在线编辑时产生的数据3.3 GIS数据流图 数据采集数据入库数据在线编辑数据更新数据拼接空间数据管理图层管理控制数据查询分析数据管理数据管理三维分析数据备份恢复图1.林业管理系统GIS数据流图3.4 GIS数据库描述采用Oracle空间数据库管理数据，空间数据库面向的是地学及其相关对象，而在客观世界中它们所涉及的往往都是地球表面信息、地质信息、大气信息等及其复杂的现象和信息，所以描述这些信息的数据容量很大，容量通常达到 GB级。 相关的数据类型主要可以分为3 类：（1）属性数据：与通用数据库基本一致，主要用来描述地学现象的各种属性，一般包括数字、文本、日期类型。 （2）图形图像数据：与通用数据库不同，空间数据库系统中大量的数据借助于图形图像来描述。 （3）空间关系数据：存储拓扑关系的数据，通常与图形数据是合二为一的。 3.5 GIS数据字典数据字典是数据库系统中用来保存非数据信息的数据库，它承担着管理数据资源、数据标准化等功能，以其重要性被称为“数据库的数据库”。ArcGIS是一款地理信息系统软件，具有对属性数据的操作功能，通过建立数据字典把具体的图层抽象概括为数据字典中的记录，使得数据结构与程序代码分离，从而通过一个代码文件对数据字典的操作，就可以实现对所有图层的操作，而且更改图层的结构将不影响既有代码的执行效果，不仅可以提高程序代码在系统开发过程中的适应性，而且有助于系统的升级和再应用。4 GIS功能需求4.1 功能划分（1） 文献管理功能（2） 资源调查功能（3） 报表管理功能（4）森林资源管理功能（5） 林权证管理功能（6） 值班调度功能（7） 规划投资功能（8） 个人办公功能（9）林业三维视景功能（10） 系统维护功能（11） 系统备份功能林业管理系统林 权 证 管 理系 统 维 护值 班 调 度规 划 投 资个 人 办 公 林 业 三 维 视 景系 统 备 份文 献 管 理资 源 调 查报 表 管 理森 林 资 源 管 理图2.林业管理系统功能划分图4.2 功能描述（1） 文献管理：进行文献的提交发布和查询浏览，可以根据关键字对文献进行全文检索。（2） 资源调查：及时、准确查清森林资源数量、质量及消长动态,并进行综合评价,为制定和调整林业方针政策、进行林业和生态建设规划提供重要依据。（3） 报表管理：主要完成各类造林、封山育林、采伐林木等报表的上报、浏览、查询及统计分析功能。各部门可以通过浏览器直接上报本部门的报表， 系统自动汇总报表并生成新的对应的汇总报表，可以减少相关业务人员的工作量，提高工作效率。（4） 森林资源管理：在系统中保存并分析管理对森林资源保护、培育、更新、利用等任务所进行的调查、组织、规划、控制、调节、检查及监督等方面做出的具有决策性和有组织的活动的信息。（5）林权证管理：对国家所有的和集体所有的森林、林木和林地，个人所有的林木和使用的林地，确认所有权或者使用权，并登记造册，发放的证书。（6） 值班调度：主要包括监测图像、热点反馈、森林苗木状况、绿林图像和值班记录管理，实现各类信息的登记、浏览、查询等。（7） 规划投资：本模块主要完成规划投资及执行情况的管理。包括立项情况、项目投资、计划投资中历年投资、投资分析、特案情况、 立项批复情况、项目执行情况、年初经费安排意见、年终投资使用情况等。（8） 个人办公：用户可以通过该功能模块完成待办事宜、日程安排、名片、单位名录、个人资料等的管理。（9）林业三维视景：利用林场地形图数据、遥感数据和森林资源二类调查数据，通过系统分类批量展点、以不同的符号类型加以显示，实现森林实景模拟和三维可视化。（10） 系统维护：允许管理员通过远程登录实现系统的日常维护工作。包括日志管理、系统优化等。（11） 系统备份：管理员通过系统备份功能对数据库和文件数据进行备份。5 GIS性能需求5.1 数据精确度数据的精度反映了数据误差的离散程度。地图数字化的精度和质量：地图数字化是GIS的一种重要数据来源。数字化方式主要有手工数字化和扫描数字化两种。由于扫描仪的分辨率和精度提高，使得扫描后屏幕矢量化逐渐成为更重要的地图数字化手段。影响数字化数据精度的主要是：地图原图的固有误差；图纸变形误差；地图要素本身的密度、宽度和复杂程度的影响。误差传播使GIS数据的误差或不确定性均会以某种方式传播，并对GIS的可靠和GIS应用结果的质量产生影响。GIS存在多种误差传播方式，不仅有算术关系下的误差传播，还有逻辑关系下的误差传播和不确定推理关系下的误差传播等。5.2 时间特性（1） 响应时间：大部分操作时系统响应所需时间在5秒以内，由于数据量大，在进行部分操作时，系统进行计算处理时间可能较长，15秒左右。（2） 更新处理时间：对于遥感影像数据获取较快，考虑到经费问题，每3个月更新一次，对于系统管理的一些报表信息、林权证信息等采取实时更新。（3） 数据转换与传输时间：采用分布式数据库和分布处理，数据转换速度快，数据传输在局域网内采用FTP文件传输协议，传输速度可10M/S以上，广域网内根据网速的快慢视情况而定。（4） 运行时间：系统全天候运行，在维护阶段采用备用服务器运行。5.3 适应性（1）适用范围：适用于各林业部门对森林资源管理涉及的各环节内容进行有效管理，可大大提高日常工作的管理效率。（2）硬件系统：服务器，对服务器没有特定要求，品牌机和兼容机均可，根据客户需求实际情况决定客户端，对客户端无过多要求，一般市场主流产品均可胜任，如联想的商用机系列。（3）网络连接：采用局域网或广域网形式，网络设备可灵活选用。7