毕业论文山东省粮食安全预警管理系统设计

本科生毕业论文（设计）题 目：山东省粮食安全预警管理系统设计 专业代码： 070703 作者姓名： 王 振 洋 学 号： 2007202083 单 位： 环境与规划学院 指导教师： 肖 燕 2011年5月31日原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的相应责任。学位论文作者签名： 日期 指 导 教 师 签 名： 日期 2聊城大学本科毕业论文（设计）目录1前言11.1 山东省粮食安全概况11.2 系统实现的相关技术支持11.3系统数据来源12 系统需求分析22.1系统分析22.2系统架构原则23 系统架构方案33.1 系统总体设计33.2数据库设计43.3电子地图功能设计53.4系统管理方案53.5系统预警方案54详细功能设计64.1社会经济信息子系统74.2粮食网点信息子系统84.3粮食监测预警子系统84.4粮食安全预警决策子系统85系统技术特点95.1地图分级显示95.2超标定位检测95.3道路网络数据生成及路径计算方案106结语10参考文献1致谢2摘 要2008年一场世界性的粮食危机给全球带来了广泛而深刻的影响，粮食安全再次成为国际社会普遍关注的重要问题。山东省9300多万人口，粮食产量位居全国第二，消费位居全国第一，是一个典型的人口大省、粮食生产大省和消费大省，山东省的粮食安全在全国具有举足轻重的地位。因此，必须立足当前，着眼于长远，保障全省粮食安全。同时在信息技术革命的今天，利用GIS来实现粮食安全的管理和处理已成为必然，WebGIS作为一种前沿的信息处理技术，具有跨平台、互操作、更新及时等特点，结合VB.NET、MAPINFO等相关软件形成一套综合的管理系统，通过数据分析处理，实现对粮食安全的有效监控和管理。关键词： 粮食安全；GIS信息系统；信息管理；预警AbstractIn 2008 a worldwide basis food crisis has brought widespread and the profound influence to the whole world, the food security becomes the international society universal attention once more important question. The Shandong Province more than 9300 ten thousand populations, the grain yield is situated the nation second, expends is situated the nation first, is a typical population big province, food production big province and expends big province, Shandong Provinces food security has the pivotal status in the nation. Therefore, must base current, focuses in long-term, safeguards the entire province food security. Meanwhile in information technology revolutions today, realizes the food security management and processing using GIS has become inevitably, WebGIS takes one kind of front the information processing and management technology, has the cross platform, interoperability, the renewal prompt and so on characteristics, unifies VB.NET, MAPINFO and so on to be related the software to form a set comprehensive manage system, pass a data analysis transaction, carry out the effective supervision to the commissary safety and supervision.Key words：Commissary safety; The information system of GIS; The information manages; It is early-warning山东省粮食安全预警管理系统设计1前言1.1 山东省粮食安全概况近年来，山东省政府和学界对粮食安全的越来越重视，粮食安全管理的网络化和大众化的趋势日益明显。以空间信息处理为核心的地理信息系统(GIS) 技术, 因具有强大的空间信息管理、空间信息分析、空间信息查询及三维影像显示等功能，而成为粮食安全管理信息化的首选平台。基于VB.NET+Mapxtram的粮食安全管理系统是以山东省地理信息数据库为基础，在计算机软硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论和方法，综合地、动态地获取、存储、管理、分析和应用地理信息的多媒体信息系统。该系统的建立，将以其快速高效收集、存储、整理、输出、查询、检索等专家决策效率，更以其优越的空间分析功能使粮食安全得以保证。1.2 系统开发相关技术1.2.1 Visual Basic 6.0中文版介绍Visual Basic是在原有Basic语言基础上的进一步发展，它包含了数百条语句、函数及关键词，其中很多与Windows GUI有直接的关系。可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。1.2.2 Mapxtrame简介Mapxtrame是一种集MapInfo强大功能于一身的性价比非常高的ActiveX控件，MapX支持用户将地图功能添加到任何应用中，提供了一种高度可视化的方法，来显示和分析基于位置的数据，它和众多的可视化编程工具例如Visual Basic、Visual c+、PowerBuilder、Delphi等紧密结合，使得众多的用户利用它可以很快的开发出非常专业的地理信息系统应用软件。1.3系统数据来源本研究以山东省17个地区为例，进行基于WEBGIS的粮食安全预警管理系统的设计研究。数据资料有：山东省 1:1750000比例尺的行政区划图；各县市的土地利用分布图；山东省粮食产量统计；相关统计数据等。2 系统需求分析粮食生产安全预警需要大量空间信息、属性信息和文档资料，为了有效管理这些数据,须建立一个结构合理且能够适应多种数据类型的综合数据库及其管理系统。考虑到定量统计或观测数据与空间地理特征信息的不同性质，因而将数据的存贮与管理分割为属性数据库与空间数据库，并采用一个关联项将二者联接起来。由于粮食生产是通过行政机构加以管理的, 因而将行政单元代码作为联接属性数据库与资源空间数据库的关联项（图1）。系统数据支持空间信息数据属性数据基础地理数据土地利用数据土地采样数据气象资料数据野外调查数据社会经济数据其他统计数据图1 预警系统数据支持Figure 1 Early-warning system resource environment databank2.1系统分析系统以山东省市17个地市基础地理信息，结合山东省粮食信息数据库，实现粮食属性信息与地理图形信息的集成，应用GIS强大的空间分析功能直观地体现区域粮食供求、储存、预警等事件的现状与趋势，为决策者提供信息参考，从而对各种事件作出快捷、有效的处理。系统通过对各类粮食专题数据与空间数据的综合统计分析，快速地为粮食管理部门在日常监控、监测预警、预警决策等方面提供可靠、直观的信息，为各级决策部门正确掌握全局发展态势、合理决策提供科学准确的依据，从而提高工作效率，减少失误，减低工作和管理的成本，提高决策的科学性。2.2系统架构原则系统的设计模式与体系结构遵循以下原则：可靠性：保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的，设计系统的软硬件解决方案时要首先考虑选用成熟、稳定的系统。标准性：系统实现时采用了多项标准技术，保证技术实现的质量，以及便于日常维护和系统的扩展。实用性：系统的操作以方便、简捷、高效为目标，既充分体现系统快速反应的特点，又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，有利于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。兼容性：系统支持多种数据格式的导入和导出，能很好地和其他信息处理平台的良好对接；同时系统支持多种数据库的数据存取。3 系统架构方案基于WEBGIS的粮食安全管理系统是一个以人为主导，利用计算机硬件、软件等设备，进行信息收集、模拟、处理、检索、分析和表达，以方便用户、提高效率为目的，对山东省粮食安全信息进行描述、管理的系统。系统登录界面（图2）。图2 用户登陆界面Figure 2 The consumer lands an interface3.1 系统总体设计粮食预警数据库处理平台基础数据库GIS数据处理平台数据管理专题数据查询定位数据输出统计分析用户用户整个系统的体系结构可分为数据层、系统支持层和应用服务层三个层面，数据量庞大、结构复杂，配置演示电子地图，其具有定位、定向、识别地物、对空间数据进行储存、显示、查询等多种功能，系统总体框架如下（图3）：图3 应急系统结构设计图Figure 3 An emergency structure of a system design chart3.2数据库设计空间数据库是指GIS在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。在WEBGIS中空间数据库的管理将利用WEBGIS空间数据引擎进行存储，以实现对数据模型的定义、管理、维护和存储。数据库中不仅存储地理要素的属性数据，还有描述地理要素空间分布位置的空间数据。本预警系统采用SQL Server 2000 数据库，通过ASP访问SQL Server 2000的关键代码如下所示：Set objConn = Server.CreateObject(ADODB.Connection) objConn.Opendriver = SQL Server;server = ServerName; uid = Userid;pwd=PassWord; database = DataBaseNameSet objRs = Server.CreateObject(ADODB.Recordset)按照粮食生产安全预警的需求,选用 SQL SERVER 2000建立资源数据库及其管理系统,以Mapxtrame为开发平台，前端采用VB进行集成开发预警系统各项功能模块。数据库可分为基础地图数据、粮食预警信息数据库两个层次。粮食预警信息数据库包含乡镇以上行政区社会经济主要指标、粮食行情监测信息、粮食储备信息、粮食预警加工信息、粮食预警供应信息、粮食预警交通路线信息以及粮食预警预案等。基础地图数据做为背景，其他信息数据叠加其上并向整个系统提交分析的数据。数据库层次结构示意图如下（图4）：用户应用端口粮食预警信息数据基础数据层图4 数据库结构示意图Figure 4 Databank structure diagrammatic drawing3.3电子地图功能设计电子地图主要是根据不同用途对行政界线、主要地物、河流、铁路、重要设施等的描述。强调电子地图符号的可视性和可分析性。在本系统中，电子地图主要是用于定位、定向、识别地物、对空间数据进行储存、显示、查询等。在相关的软件中参与分析和计算、辅助决策。3.4系统管理方案系统空间数据库将数据按照逻辑分类分成不同的数据层进行组织，系统的地图分为区域边界、省边界、县市边界共4个图层分别存储，若想得到需要地图，将分层地图数据叠置即可。进行空间分析或处理时，可以将有关的若干数据层叠加得到所需要的数据。属性数据库采用 SQL SERVER管理,主要记录社会经济数据等。系统属性数据库是独立于地图的统计数据和与地图有关的字符或数字，反映地物某一方面特征的指标。对于与空间实体密切相关的属性数据，如面积、 周长等，放在空间数据库中,以便于操作。考虑到粮食生产管理的主要途径是通过行政单元管理，为方便数据库维护，提高数据查询效率，系统应用了数据字典。系统采用权限管理方式，最高管理权限可查看、修改整个系统数据库，包括各地粮食数据库、用户权限数据库；地方管理人员只可编辑当地粮食数据库，其权限由最高管理人员进行分配；普通用户只能浏览系统。3.5系统预警方案预警分析是系统最重要的功能。用户采用系统提供的粮食生产安全预警模型，结合数据预测分析，对模型指标进行预测，利用分析结果进行短、中、长期预警，分析粮食生产的安全程度。系统采用的粮食生产安全预警方法是基于耕地面积、 质量及生产投入变化的粮食生产安全模型预警。它是以最小人均耕地面积为基础的耕地数量预警模型和以耕地自然质量以及其他投入因素为基础的耕地质量预警系数模型结合的产物。通过对两个模型的计算以及其警限、 警度区间的确定，可以进行粮食生产安全模型预警。根据模型预警的原理, 把耕地数量和质量预警系数结合即可以开展粮食生产安全预警。根据山东省具体的耕地状况,通过预测模型计算得到耕地预警系数和耕地质量预警系数,获取警度级别,分别是无警、 轻警、 中警、 重警和巨警（表1）。表1 预警模型参数Chart1 Early-warning pattern parameter耕地质量预警系数R耕地数量预警系数K粮食安全预警度R0K1无警R0K1轻警-1R0K1中警-1R1重警R-1K1R1巨警4系统功能简介系统应用功能模块包括社会经济、粮食储备、粮食加工、粮食供应、交通运输、粮食监测预警、粮食预警决策、数据管理和用户管理九个子系统，应用网络地理信息系统技术结合多种表达方式对分析结果进行可视化表达。其模块结构图如下（图5）及系统预警处理（图6）：粮食预警指挥系统社会经济信息子系统粮食监测预警子系统粮食网点信息子系统数据管理子系统粮食应急决策子系统用户管理维护子系统图5 系统模块结构图Figure 5 The system mold block structure chart图6 系统预测演示Figure 6 The system predicts to play to show4.1社会经济信息子系统 社会经济子系统以乡镇为统计单元，管理全市各县（区）和各乡镇社会经济的主要指标信息，包括县（区）和乡（镇）总人口、耕地面积、农作物总播种面积、粮食种植面积、粮食总产量、油料总产量等。通过对社会经济基础数据进行综合统计分析，结合电子地图，以统计图表、分层设色等多种表达方式动态地将统计结果体现出来，直观地反映了社会经济状况的当前状况与发展趋势。4.2粮食网点信息子系统粮食网点信息子系统分别对粮食储备网点、粮食加工、供应网点数据的属性信息、分布信息，通过数据整合、数据挖掘、数据分析等手段，有效地为各级管理层提供网点信息的分类决策支持。子系统功能包括网点信息模糊查询、超标网点动态监测、历年指标统计分析等功能，分析结果将以图形、报表、表格、数据等多种方式发布，并提交给决策者和相关人员。4.3粮食监测预警子系统粮食监测预警子系统动态监测各行政辖区范围内的粮食产量、粮食进出口总量和需求量、粮食库存、粮食消费量、粮食市场价格及指数等。就具体监测品种而言，主要以本地区习惯性消费的原粮及其制成品为主，对监测收集的相关数据要注意分类整理、分析预测，特别是对能迅速反应粮食市场供求信息的重要品种的市场价格及其指数进行跟踪监测。监测子系统可根据当地各项市场指标的变化动态反映其预警级别，一旦综合指标超过临界指标，该行政辖区即出现警示图标，达到预警效果；同时，用户可调出该地区的历年预警记录以作对比，作出有效决策（图7）。系统预警主网上级机关各局子网预警中心其他子网Internet图7 系统预警主网结构图Figure 7 The system early-warning lord net knots composition4.4粮食安全预警决策子系统粮食预警决策子系统，包括组织领导机构以及在粮食预警状态下采取预警措施。成立市政府粮食安全预警指挥中心，负责领导、指挥和协调全市粮食安全工作。针对粮食预警的平时供应、自然灾害预警、市场预警、特别预警四种不同状态，根据预警预案采取不同的应对措施，并具体落实到市级各责任单位。粮食预警决策子系统包括实时预警操作和道路分析决策，用户可在地图上选择受灾区域，系统将根据受灾区域的特点与范围调出相应的决策数据；道路分析决策则可帮助用户找出两地间的最短路径方案与最佳路径方案，有效地提供一条路线方案。5系统技术特点5.1地图分级显示应用图层分级显示原理，实现图面要素统筹技术，图面要素按其重要性分配图级参数，根据缩放参数改变各类图元的显示，既保全了图面要素的完整性与详尽度，也解决了图元的叠加冲突问题（图8）。图8 山东省各市粮食安全现状图Figure 8 Each city of province commissary in Shandong safe present condition chart5.2超标定位检测实时监测数据，及时发现超标数据，以分层设色叠加警示图标结合数据表的方式直观反映超标区域，分层设色不但反映了一个指标值的区域变化趋势、同时以颜色体现当地指标与平均值的对照关系，配套图表反映详细数据。5.3事件处理的最短路径优化将零散无序的道路数据编辑成道路网络数据，建立一个道路网络数据库；并对最短路径算法和道路网络数据库实现优化，建立了网络最短路径以及最优路径查询系统。6结语山东省粮食安全预警管理系统是山东省粮食信息化管理的有力工具，能实现各种粮食相关指标与地理信息的有机结合，能直观、及时、可靠地反映各区域的发展现状、资源分布等情况，并进行深层次的综合分析统计，为决策部门提供科学而直观的信息，确保紧急情况下措施到位、保障有力。该系统的意义主要体现在：决策部门可实时掌握各地各项粮食指标的发展动态，跟踪研究情况，分析判断长远发展趋势，提出综合对策。加强对粮价行情走势的监督、分析、判断，及时掌握准确的市场信息，科学合理地调控粮食市场，稳定粮价，稳定市场。利用系统的综合信息查询、统计、分析功能和丰富的统计分析模型，获取信息、辅助决策。基于WEBGIS技术的山东省粮食安全预警管理系统，实现了粮食信息的图文一体化管理，简化工作