基于ComGIS的农业资源信息管理系统

２０１０年３月　农机化研究　第３期　

基于ＣｏｍＧＩＳ的农业资源信息管理系统　李　翠　，赵　明　，齐建东　，陈钊　（１．北京林业大学信息学院，北京１０００８３；２．中国农业大学信息与电气工程学院，北京１０００８３）　摘要：以河北省曲周县为研究区域，开发了基于ＡｒｅＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ　９．２的农业资源信息管理系统，系统具有空间　信息处理和分析功能，可为农业部门提供直观的信息服务，完成农业资源监测和农业资源数据综合管理的任务。　为此，对系统的数据库设计、总体结构以及各个模块功能进行了详细的探讨和分析。　关键词：ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ；农业资源；信息系统　中图分类号：１＝３０３．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—１８８Ｘ（２０１０）０３—００２１—０４　０　引言　十一届人大二次会议于２００９年３月在北京召　开，其中（２００９年政府工作报告》中明确指出“巩固和　加强农业基础地位，促进农业稳定发展和农民持续增　收”¨ｊ。中国是一个农业大国，以高效利用为目标的　农业资源管理，其首要任务是对各类农业资源进行科　学有效的管理，如何充分地利用有限的农业资源是关　系到国计民生的大事。近年来，由于一些地方存在忽　视农业资源保护的倾向，擅自调整基本农田保护区，　违法违规占用基本农田，造成了基本农田面积减少、　土地用途变化较大、耕地质量下降等后果，影响了粮　食生产和农业发展。　“十一五”国家科技支撑计划“农村粮食生产信息　化技术研究”课题正是在这个背景下提出的，由河北　省农业技术推广总站承担，本研究农业资源信息管理　系统隶属于这个课题，旨在建设基于ＧＩＳ的农业资源　信息系统。其用户是河北省曲周县农业局，目的是在　于实现对农业资源利用的科学化管理，为基本农田耕　地保护、农业土地利用现状和土地利用规划等提供科　学的决策依据，以实现农业土地信息监管、科学储备　农业资源信息、方便的农业资源信息查询与检索、科　学掌握农业土地的数量以及分布特征，最终达到农业　资源的可持续利用。　１　系统架构　收稿日期：２００９—０５—０８　基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目（２００６ＢＡＤ１０Ａ１２０２）　作者简介：李翠（１９８４一），女，广西北海人，硕士研究生，（Ｅ—ｍａｉｌ）　ｍｉｄｉａｎｍｉｃｈｅｌ＠１６３．ｃｏｒｎｏ　通讯作者：陈钊（１９７０一），男，甘肃天水人，副教授，硕士生导师。　目前，国内外对农业资源管理信息系统的研究已　经做了大量的工作并取得了实际应用的成果，建立了　从国家到区县各级农业资源管理信息系统，为有效地　管理农业资源提供了保障，但总体上来说存在着资金　投入过大、开发难度较高和不能脱离专业软件平台等　不足　。　农业资源数据不仅有非空间数据，还有空间数　据。在农业资源管理中，ＧＩＳ主要应用于对空间农业　数据进行管理、查询、分析，还可以利用ＧＩＳ的统计制　图功能，将大量抽象的农业数据变成直观的农业专题　地图或统计地图，形象地展示出各种农业专题内容、　农业数据空间分布与数量统计规律，以满足农业生产　和管理的各种实际需要　。　ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ是美国ＥＲＳＩ公司推出的由一组核　心ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ包组成的并用于构建定制应用的完整　ＧＩＳ组件库。由于ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ采用了嵌入式的开　发技术，使得建立的农业资源信息管理系统能够更好　地兼容目前的管理系统（ＭＩＳ），并且能以最少的投人　来获得　。　本研究在．ＮＥＴ２．０平台上，选用ＡｒｃＧＩＳ　９．２平台　的系列产品ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ进行二次开发。通过使用　ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ与ＭＩＳ集成开发，用ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ实　现系统需要的ＧＩＳ功能，又可以根据用户需求实现其　它功能，这样的开发方式能以最少的投入满足用户需　求，又能使ＧＩＳ的相关功能及ＭＩＳ能很好地相结合起　来，降低了开发成本，具有很强的灵活性。　系统的构建采用Ｃ／Ｓ架构模型，根据３层结构思　想，将系统设计为表现层、逻辑层（中间层）、数据层３　层，空间数据库采用ＡｒｃＳＤＥ＋Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ模式。系　统架构图如图１所示。

　２０ｌＯ年３月　农机化研究　第３期　ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉ　ｎｅＲｕｎｔｉｍｅ　Ｉ　ｏｏ．ｗ一　ｌ　Ｉ　ＡｒｃＳＯ－　Ｉ　ｌＩ　ｌｌ　【１　ｌｌ　『　＜　ｌ　１　属性ＤＢ　Ｉ　ｌ　ｏｅｏ　ａ　ａｓｅ　ｌ　图１系统架构图　Ｆｉｇ．１　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｄｉａｇｒａｍ　２　系统数据库设计　农业资源是人们从事农业生产或农业经济活动　所利用的各种物质与能量。它主要包括大气、土地、　水域等农业自然资源　ｊ。农业资源涉及的种类繁多、　数据量大。通过实地调研和数据前期处理，获得了曲　周土地利用数据、土壤数据、气象数据及统计年鉴数　据，如图２所示。　

图２数据组成结构图　Ｆｉｇ．２　Ｄａｔａ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｉａｇｒａｍ　充分利用这些数据不仅可以合理布局农业资源，　还可以为城乡规划、资源勘查、耕地保护等提供基础　的数据资料。　２．１　土地利用数据　土地利用数据包括１９８５年、１９９６年、２００３年共３　个时段的土地利用图层数据。其中，１９８５年土地利用　现状图层是从１９８５年制作的、纸质的土地利用现状　图中获取的；１９９６年，土地利用现状图层是从１９９９年　制图、电子版的ＡＵＴＯＣＡＤ（．ｄｗｇ格式）的ｌ９９６年土　地利用图上获取的；２００３年土地利用现状图层是从　２００３年制图、电子版的正射影像上目视解译出来的。　２．２土壤数据　土壤数是据从１９８０年的第２次土地数字化普查　１：２５　０００邯郸土坡图中截取，包括两部分：土壤图和　土壤养分图。其中，土壤图为面状数据，土壤养分图　为点状数据。两个图层均包含土壤类型、土壤系统分　类、土壤母质和氮磷钾含量等信息，可以用来为许多　地理模型提供输入参数。　２．３气象数据　气象数据为１９５４—２００７年共５３年的气象数据，　包括温度、湿度、降水量、气压及日照时数等特征。　２．４统计年鉴数据　该数据从曲周县年鉴纸质版获得，主要包括人口　基本情况、牲畜基本情况、粮食种植基本情况３个方　面。数据内容分类描述如表ｌ所示。　表１数据内容分类描述　Ｔａｂ．１　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ　ｄａｔａ　

３功能模块设计　喜　蓦　差乏　本系统根据系统工程的设计思想，满足实用性、　适合于曲周县的农村信息管理服务平台，建立和完善　可靠性、可扩展性和开放性原则，采用Ｃｏｍ技术组建　信息农业技术应用和服务推广体系。

　２０ｌＯ年３月　农机化研究　第３期　按照农业资源类型将农业资源信息管理系统分　为４个子系统，分别为：土地资源管理子系统、土壤特　征分析子系统、气象特征分析查询子系统和农田资源　查询子系统，如图３所示。　

图３系统框架图　Ｆｉｇ．３　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｒａｍｅ　ｄｉａｇｒａｍ　土地资源管理子系统根据《第二次全国土地调查　数据库建设技术规范》设计，包括土地种类分布查询，　土地利用报表统汁，专题图制作等。　土壤特征分析子系统提供５个可选的差值函数　对土壤特征数据进行插值。　气象特征分析查询子系统可对５３年气象资源进　行查询分析，包括日平均气温、日降水量等气象特征。　农田资源查询子系统实现农田资源的分类查询。　３．１　系统基本功能　１）地图文档管理。该模块主要实现了对地图文　档的打开、保存等基本操作。该菜单包含５个子菜　单，分别为：①新建文档；②打开文档；③保存文档；④　另存为文档；⑤退出系统。　２）图层管理。系统实现图层的添加和删除以及　图形数据分层显示，用户可以根据需要来选择所要显　示的图层；图层的上移下移操作、图层的标注和图的　渲染等。　３）查询。该模块主要实现了属性与地图的双向　查询。在属性一地图映射关系的查询中，根据查询条　件，查询到的要素将在地图上高亮显示。同时，在地　图一属性的映射查询中，在地图上选中地图要素后，　可以查询该要素的属性信息。　４）数据编辑。该模块可对已有属性数据类型进　行编辑和更改，并且保存到ｓｈｐ数据文件中。该菜单　包含两个子菜单：①批量更新；②单个数据更新。　５）导入／导出。该模块实现地图要素的导人导出　管理，包括两个功能：①导出所选区域为ＪＰＥＧ图片；　②导出所选区域为ｓｈｐ文件。　６）制图与打印设置等功能。实现地图文档的制　图及打印功能，包括添加指北针、文本框、图例、比例　尺以及打印页面的相关设置等。　３．２土地资源管理子系统　１）土地种类分布查询。该模块可供用户掌握各　类土地的分布特征，包括：①耕地分布查询；②林地分　布查询；③建筑用地分布查询；④其他种类土地分布　查询。　２）土地利用报表统计。该模块实现对土地利用　数据的统计分析，包括面积统计、变更统计等，使用户　能直观地掌握土地利用的情况，便于进行耕地监管等　职能。该菜单包含７个子菜单，分别为：①行政区域　地类面积统计；②选择区域地类面积统计；③权属性　质面积统计；④土地变更一览表；⑤土地变更统计；⑥　土地利用现状一级分类面积统计；⑦土地利用现状二　级分类面积统计。　３）专题图。该模块可制作不同类型的专题图，包　含：①土地利用现状专题图；②土地地类分布专题图；　③权属性质分布专题图；④土地利用规划专题图；⑤　清除专题图。　３．３土壤特征分析子系统　土壤特征分析子系统能对加载的“土壤养分图”　点状数据进行分析处理，用统计学进行空间变异分析　的核心就是通过对采样数据的分析、对采样区地理特　征的认识选择合适的空间内插方法创建表面。系统　提供５个可选的插值函数（Ｋｒｉｇｅ，ＩＤＷ，Ｓｐｌｉｎｅ，Ｔｒｅｎｄ，　Ｖａｒｉｏｇｒａｍ）对氮、磷、钾等土壤特征数据进行插值，生　成栅格图层，以便做进一步的分析，如预测和估值。　系统提供了选择插值函数、选择属性字段、设置输出　栅格象元大小等功能。　插值结果后处理，包括普通渲染和分级渲染两部　分，给原是灰度等级显示的结果着色分级，使插值结　果更加明了清晰，便于分析。用户可以根据实际需求　只进行渲染而不分级，也可以设置要分的等级数进行　分级渲染。　３．４气象特征分析查询子系统　该模块可以实现气象特征查询分析，包括：日平　均温度、日降水量、日平均相对湿度、日平均气压、日　日照时数、日平均风速、日平均０ｃｍ地温等气象指标　的计算查询；同时，包括简单气象特征计算和复杂气　象特征计算。　３．５农田资源查询子系统　该模块可实现农田资源（包括人口基本情况、牲　畜基本情况、粮食种植情况）的按乡级查询。　４系统的实现　

本研究在收集曲周基础地理、土地利用、土壤、气　２０１０年３月　农机化研究　、、　第３期　象、农作管理、社会经济信息的基础上，以ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎ—　ｇｉｎｅ作为地理信息系统的二次开发平台，以ＡｒｃＳＤＥ＋　Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ作为数据存储的解决方案，利用ｃ＃语言开　发构建了曲周农业资源信息系统，并将系统在曲周示　范点进行了实际应用。　农业资源信息系统以农业资源数据处理系统为　基础，具有信息处理、存贮、输出、传递等功能外，能向　农业资源部门提供农业资源高效利用等有关方面的　决策依据　Ｊ。　系统运行总界面如图４所示。