营造林工程信息管理系统的设计与应用

1、营造林工程信息管理系统的设计与应用何国业，罗胜万，谢能坚，唐耀剑，韦雪东(南宁达尔沃工程监理咨询公司，南宁)摘 要：介绍了广西区营林开发中心营造林工程信息管理系统研制的总体结构、主要系统设计、技术关键和应用效果，为GIS在营造林工程应用提供了一个实际应用的解决方案。关键词：地理信息系统；营造林工程；空间数据；属性数据中图分类号：营造林工程建设具有典型空间特性，因此可以采用地理信息系统(Geographic Information System，GIS)对其信息进行有效的管理。笔者以广西区营林开发中心基地工程造林为研究开发案例，采用GIS和数据库技术，研制了营造林工程信息管理系统。该系统面向该中

2、心各职能生产与管理部门，集营造林工程信息采集、发布、查询与决策系统于一体，实现了空间和属性数据的实时更新，为及时掌握工程施工现场劳力与机械设备情况、工序进度和质量情况、资金投放情况、森林资源状况和伐区设计情况等提供了准确信息，为各有关部门提供了工程管理和决策支持手段。1 系统总体设计1.1 系统总体目标系统设计的总体目标是实现营造林工程的全过程信息系统管理，实时地提供工程建设的相关信息，为有关部门实行工程管理和决策提供准确依据。1.2 系统总体结构图1系统总体结构查询检索结果营造林工程图统计报表作业设计施工监理森林监测其它调查小班空间数据库小班属性数据库数据更新系统总体结构包括属性和空间数据库

3、建立、数据更新和信息输出，见图1。1.3 系统功能设计营造林工程需要营林单位各部门参与决策。以往从土地征租、作业设计、施工管理到工程监理等工作流程派生的各类数据信息都记录于Excel数据表格中。当工程面积不大时，可用Excel进行数据记录、管理与查询，但随着工程面积不断扩大，造林小班数不断增多，工程信息不断积累，用Excel进行工程数据信息管理已满足不了实际工作的需要。系统功能包括属性和空间数据编辑、工程信息管理、信息查询和报表统计输出等，见图2。图2 系统功能设计营造林工程信息管理系统属性数据造林作业设计基地建设档案基地资源档案伐区调查设计空间数据作业设计专题建设施工专题森林资源专题伐区作业

4、专题GPS图层工程管理报验核查台帐资金支付台帐投资偏差分析信息查询属性综合查询空间信息查询系统管理系统代码维护系统初始设置系统参数维护报表统计作业设计报表建设施工报表资源统计报表专题图件伐区设计报表1.4 系统开发环境与工具1.4.1硬件环境支持Windows98以上硬件环境，配置越高对图形处理的运行速度越快。另配置打印机等输出设备，GPS为可选。1.4.2操作系统系统在Windows2000平台上设计，适用于Windows98以上各版本平台下运行。1.4.3系统开发工具数据库平台上选择Visual Foxpro6.0数据库管理系统，空间图形管理选用Mapinfo商业GIS平台。2 系统数据库

5、设计数据库设计和系统设计是紧密相关的。本系统中空间数据和属性数据采用双重库结构模式管理，即空间数据由Mapinfo进行管理，属性数据存储在关系型数据库中，两者之间通过关键字实现关联。2.1 空间数据库提供统一的空间定位信息。作业设计、建设施工、森林资源、伐区设计的小班均按县乡村林班小班的区划系统定位。2.2 营造林作业设计库按照工程林造林作业设计标准建立涵盖所有造林作业设计信息的数据库。由于营林物资运输单价因基地不同而不同，故在计划单价表中为每个林班设计单价字段。2.3 工程造林监理数据库包含营造林工程计量工序报验审核、工程进度、工程质量等系列信息。2.4 投资分析数据库包含营造林工程各工序资

6、金申报、审批、结算、分析等财务管理系列信息。2.5 森林资源数据库按照广西壮族自治区森林资源规划设计调查技术方法中的“小班属性数据库结构”标准建立森林资源数据库(xbsj.dbf)。为直观表达代码含义，建立相应的字段名相同而字段类型不同资源数据库(xbsj_c.dbf)，以实码表示信息。为容纳各种统计、计算结果数据，还建立相关的数据表。2.6 营林管护数据库包含施工合同、管理员、管护人员等营林管护的相关信息。2.7 伐区设计数据库根据广西壮族自治区伐区调查设计技术规程设计数据库，处理伐区调查收集的标准地调查资料及计算统计过程。3 各子系统设计3.1 空间与属性数据子系统营造林工程信息包含空间数

7、据与属性数据两大类。空间数据与属性数据是相对而言的，空间数据主要是存贮地理位置信息并能以图形表现的数据，包括标注。属性数据主要包括作业设计、施工管理、森林资源、伐区调查设计等信息的数据。3.1.1 空间数据分层组织空间数据实行分层管理，各层单独存贮，可单独访问，方便修改和管理。根据营造林工程用图特点，结合广西壮族自治区森林资源规划设计调查技术方法的规定，营造林工程空间数据分五层，分别为点(point)、线(line)、面(poly)、整饰(decorate)和地形图(reliefmap)。3.1.2 空间数据的采集与录入营造林工程图包括栅格地形图、矢量小班界线图等，比例尺均为1：10 000，

8、其采集与录入过程如下：(1)地形图：将清晰的地形图扫描后得到栅格文件，以JPG格式存贮，并在Mapinfo中配准，即完成地形图的采集录入。(2)矢量图：常用的方法有屏幕矢量化法和扫描矢量化法。数据量小时采用屏幕矢量化法，其具体方法是对照外业手图，用鼠标在已配准地形图上按点、线、面图层跟踪录入。数据量大时采用扫描矢量化法，其具体方法是先用透明纸覆盖于整幅清绘好点、线、面的工作手图上，将点、线、面转绘到透明纸上，经扫描后采用矢量化软件进行矢量化，最后用Mapinfo打开配准。(3)GPS测量数据：GPS除了可以准确定位以外，也是一种高效能的GIS空间数据采集的一种手段。通过相应GPS数据转换平台，

9、把GPS上的图层数据转成相应的MIF格式数据，再利用Mapinfo转入功能转成Mapinfo的数据格式。3.1.3 属性数据的采集与录入作业设计和施工管理按工程林基地列为目录结构，选择基地打开相应属性表，对照列表字段录入相关信息。森林资源数据利用森林资源调查成果资料进行代码转换读入，系统提供更新维护功能。伐区数据录入先是确定数据存放位置，新伐区进行必要的代码设置，之后进入编辑功能按外业调查表录入数据。3.1.4 空间数据与属性数据的联接为把小班空间数据和属性数据进行关联，分别在空间图形数据库和小班属性数据库中增加一个公共字段“keycode”，并令keycode=val(xh)*1014+va

10、l(ch)*1011+val(lbh)*108+val(jyb)*105+xbh，将打开的小班属性库与图形数据库通过公共标识符进行连接。当图形数据与属性数据连接起来之后，就构成了一个完整的地理信息数据库，可以进行各种GIS的操作与运算。3.2 工程管理子系统为了随时掌握工程建设动态过程各工序进度、质量；工程管理人、财、物等台帐信息，系统设计工程管理子模块。该模块提供了包括工序质量报验核查、工程资金支付申报、审批等台帐信息功能录入、浏览、监督、分析对比等功能。3.3 数据查询分析子系统空间和属性数据实行双向综合查询。空间数据和属性数据的联系通过接口文件中的属性数据库名、Keyword特征来实现，

11、它提供了具有点、线、面特征的地物之间相互空间关系的查询以及空间数据与属性数据的综合查询，对线状特征地物还可以进行多目标动态段查询。3.3.1 空间特征查询属性特征面状图层中每一小班的面积或线状图层中每条线的长度经计算同时可存储于空间数据库中，并自动地写入到用户指定的属性数据库相应字段中，以进行其它统计分析。通过空间数据直接查询属性数据，指派图形中某小班，可直接得到小班的调查因子表，并进行简单的统计、求和，还可以添加实地的照片、文字介绍、声音、形成具有多媒体功能的图文并茂的电子地图。3.3.2 属性特征查询空间特征在属性窗口，当查询条件指派后，可以在图形窗口将满足条件的空间地理要素标识出来，对于

12、查找到的地理要素，逐一用鼠标点按进行随机查询、条件查询，反查其属性。3.3.3 空间到空间的查询包括线线查询、线面查询和区域查询。(1)线线查询:在一幅或多幅线状图中，求出与指派线相交的线，并查询其属性，实现线到线的查询。如某条公路共穿过多少条河流，某条铁路有几条公路穿过。(2)线面查询:指派一幅线状图和一幅面状图，求出与指派线相交的多边形，标识出该线穿过的小班，并能查询小班的属性，在状态栏中显示查到所有多边形的总面积。如某条公路、河流经过多少个小班，小班的位置，林分生长状况如何。(3)区域查询:指派一幅点状图和面状图，可以用区域指派(矩形指派，椭图指派，多边形指派)，将落在指派区域内的点全部

13、标识出来，并反查属性。如查询某区域内有几个行政村、护林点，某林场有几个经营区，基本情况如何。3.3.4 动态段查询根据应用的需要，按照不同的分类标准，对线状要素划分成线段，并对所分线段进行属性描述，在同一参考系下对动态段的空间信息进行描述，可实现由属性数据查其对应的动态段，也可在由动态段查其属性特征。这样就获取一条线(公路、水系)的起点，线全长及线上某点距线起点的距离等，又可在动态段的属性数据库中，指派任意一条动态段属性记录，反查出其动态的位置等信息。3.3.5 属性到属性查询Mapinfo本身具有一套功能齐全的报表系统，可不须编程就能完成数据库管理，操作简便、快捷，实现各类资料统计分析。GI

14、S系统能根据用户的需要，实现多范围、多目标、多条件的查询统计，提供各类统计报表资料，输出成果可用文件、图形、图像形式提供给用户。3.3.6 资源数据的统计和查询在属性数据库中，用户可以利用常规的关系型数据库数据处理方法对资源数据进行统计、查询等一系列操作,得到所需的各种统计表格。3.4 报表输出子系统计算、统计及输出营造林工程信息各类标准化报表，主要包括林地管理、项目造林设计报表、造林工程建设报表、森林资源数据统计报表及伐区调查设计报表等。3.5 系统管理子系统包含系统单位代码维护、树种代码维护、系统初始化设置、营造林工程各种工序单价、物资单价等参数维护及用户信息维护等。4 系统应用及效果4.

15、1系统应用从2004年初开始，本系统在广西区营林开发中心的营造林工程建设业务中推广应用，主要应用于造林作业设计和施工管理及投资控制两个方面。4.1.1造林作业设计通过GIS的采集、处理、分析，按照林业行业制图标准编制各类造林作业设计专题图。为营林中心2004年在邕宁、横县、上林、宾阳等四县的规划造林(2467 hm2)编制造林作业设计专题总图(A0幅面)及25个造林基地的基地造林作业设计专题图(A3)；为广西区林业局绿色示范林工程2004年在博白林场、马山、上林、邕宁、陆川、横县等六县的规划造林(2667 hm2)编制造林作业设计专题总图(A0幅面)及分78个造林基地的基地造林作业设计专题图(

16、A3)。同时，完成了相应属性数据表的输入、编辑、计算、统计，生成相关的统计报表。4.1.2施工管理及投资控制根据实际造林边界以对作业设计图进行修改，得到造林施工图和验收图。为承建部门设立工序报验/核查申请、工程款支(预)付申报台帐管理；为监理部门设立报验核查结果登记、工程款支(预)付审批登记台帐管理，随时统计汇总，掌握工程施工现场劳力与机械设备情况、工序进度质量、资金投资情况，实现动态管理。4.2 应用效果通过营林开发中心在造林作业设计、施工管理等工作中的运用，操作者认为本系统设计合理，操作简便，功能比较齐全，运行可靠，维护方便，基本达到了设计要求，效果良好。参考文献：1 范文义,周洪泽.资源与环境地理信息系统M.北京:科学出版社,2003.2 陆守一,唐小明,王国胜.地理信息系统实用教程M.北京:中国