分布式森林资源共享管理系统设计研究
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摘要
分布式森林资源共享管理系统针对当前各类数字林业平台建设过程中普遍存在的信息难以共享的问题，以林业管理为中心，以“林分”为对象，通过“全局设计，局部实施，本地管理，信息共享”的模式，依托互联网构建数字林业应用平台。充分利用基础地理信息资源，构建了分布式数据管理的数字林业应用平台新途径，建立了海量影像数据库的分地域存储管理模式，提出了用邻接多边形管理邻接区域边界的方法，创建了可用于信息共享的林分类数据结构，实现林业信息化管理。
该系统从林业生产管理的基本数据入手，采用相对集中的分布式数据管理模式，按照属地管理的原则，生成、管理本地的相关数据，通过连接互联网来提供数据共享。系统的建设与实施完全是针对本地林业生产的实际情况来进行，不同地域的实施进度并没有相关性，完成建设的本地服务器就可以加入森林资源共享管理系统服务网络，为全国用户提供服务，随时建设，随时互连，具有非常便利的扩展特性。
分布式森林资源共享管理系统以经纬度坐标标识地物的位置，采用墨卡托投影的方法将地球球体表面投影到二维平面上，构成墨卡托平面直角坐标系。对获得了大量高分辨率的地球影像资料，通过影像分幅处理形成无缝拼接海量影像库。建立了图像分幅算法和分幅图像的编码规则，对分幅后的每一幅图像进行编码命名，图幅编码与图幅所对应的地域位置相关，这种图幅的一元编码与平面区域相对应的编码方法简化了对分幅图像的检索过程，提高了检索效率。
该系统以多边形的形式描述某一区域的边界，用地理坐标区划出行政管理边界和数字化小班边界，采用邻接多边形的方式对邻接区域边界进行管理。构建了一种邻接多边形的数据存储方式及其相应的算法，当多边形的边界需要调整时，仅需获取少量相关连的多边形数据，生成局部邻接多边形的拓扑结构，调整结束后，再分别更新相应的多边形。
林分是森林经理研究的基本对象，也是林业生产管理的基本单元。森林资源共享管理系统从软件设计的角度，设计开发的林分类的属性除了包含林业生产管理过程中所需的林分特征因子外，还包括地理位置、边界信息及其他一些用于系统管理的信息。林分的边界信息是由一组以经纬度坐标表示的点组成的闭合折线来标识，这同时也表明林分边界的唯一性，奠定了林分类可用于信息交换与共享的基础，林分类采用XML格式来存储数据，这种人机均可识别的存储方式也为信息共享提供了便利。
该系统目前主要针对林业的生产管理功能开发的信息共享服务模式，为了使该系统能真正得到应用，非常有必要开发以此为基础的应用管理系统，包括林分有关的统计功能、样地数据的分析与统计等，真正为林业生产管理服务。
Currently, the greatest challenge in construction of the digital forestry is data sharing.This research proposed an internet network-based digital forestry platform that focuseson the forest management through a model of “global design, regional implementation,local management, and information sharing ". It enables us to effectively use variousinformation of nature resource, constructed a new approach of distributive data storagemanagement for digital forest platform, built territorial storage and management modelfor a massive library of high resolution images, Proposed a method of handling theadjacent region borders by adjusting adjacent polygons, and established a approach ofdata sharing about the forest stands.
The distributed and shared forest resource management system starts with basicinformation of forest management, based on the relative concentration of distributed datamanagement model, local departments are responsible for their own data generation andmanagement and serve others through internet. The regional and local forestryadministrations are responsible for establishing digital forestry their own. Theconstruction of national digital forestry will be progressively conducted according to theprogress of its regional and local development. Once regional or local digital forestrysystems are established, they can join into national digital forestry network and provideservices for local and national users.
In this system, surface features are identified by their coordinates. Here MercatorProjection is used to project Earth's spherical surface to two-dimensional plane. A largenumber of satellite imageries or aerial photographs are mosaiced seamlessly according totheir spatial resolutions, and generate an image library containing various spatial andspectral resolutions. Based on the geographical coordinates of a certain region, the regionis divided with the method of quad tree till to reach the required resolution. The imageframing algorithm and fram encode rule was constructed, each quad tree is assigned aunique number as identification according to the predefined coding system. Theidentification number also corresponds to its geographic location. The code of image iscorresponding with its geographical location, thus it simplified the process of imagesearching, improved the searching efficiency.
A geographic region is represented by a polygon which is formed by a series of lineswith specific arrangements, and lines are consisted of a series of points with a specificorder. The location of point is defined by its geographic coordinates. Thus, the system describes the administrative boundary and forest sub-compartment boundary by usingpolygons. These delineations and modification of borders are controlled by adjusting theneighboring polygons. The system proposed a new method of storing the adjacentpolygon information, and developed an algorithm to convert two types of storing formats,i.e. during delineation, nodes coordinates are stored, when nodes coordinates needchange, it converts to arc-based structure topology format. When the boundaries ofpolygons need to be adjusted, information of few associated polygons but not all polygonsneeded to be obtained. Splitting arcs of adjacent polygons and generating topology ofadjacent polygons are completed by the member function of adjacent polygons. After aseries of procedures, more associate polygons are updated.
Forest stand is the basic object in forest management, and also is the basic unit offorest production management. From a software design point of view, the systemconstructed a forest stand class, the attributes of forest stand class include standcharacteristics commonly used in forestry production management, geographic locations,boundary information, and other information for system management, for example, theglobal identification. Particularly, forest stand boundary is defined by a closed polygonwhich consists of a group of points that represent latitude and longitude. This alsocharacterizes the uniqueness of forest boundary and enables the forest informationexchange and sharing. Digital forest uses XML format to store stand information, whichcan be recognized by both human and computer, and enhances the data sharing.
Currently the system mainly focuses on developing data sharing service for forestproduction and management, therefore, the advantages of the system is far from fullyimplement. It is necessary to develop an application management system such asstatistical functions capable of analyzing forest sample plots, and provide services forforestry production and management.
该系统从林业生产管理的基本数据入手，采用相对集中的分布式数据管理模式，按照属地管理的原则，生成、管理本地的相关数据，通过连接互联网来提供数据共享。系统的建设与实施完全是针对本地林业生产的实际情况来进行，不同地域的实施进度并没有相关性，完成建设的本地服务器就可以加入森林资源共享管理系统服务网络，为全国用户提供服务，随时建设，随时互连，具有非常便利的扩展特性。
分布式森林资源共享管理系统以经纬度坐标标识地物的位置，采用墨卡托投影的方法将地球球体表面投影到二维平面上，构成墨卡托平面直角坐标系。对获得了大量高分辨率的地球影像资料，通过影像分幅处理形成无缝拼接海量影像库。建立了图像分幅算法和分幅图像的编码规则，对分幅后的每一幅图像进行编码命名，图幅编码与图幅所对应的地域位置相关，这种图幅的一元编码与平面区域相对应的编码方法简化了对分幅图像的检索过程，提高了检索效率。
该系统以多边形的形式描述某一区域的边界，用地理坐标区划出行政管理边界和数字化小班边界，采用邻接多边形的方式对邻接区域边界进行管理。构建了一种邻接多边形的数据存储方式及其相应的算法，当多边形的边界需要调整时，仅需获取少量相关连的多边形数据，生成局部邻接多边形的拓扑结构，调整结束后，再分别更新相应的多边形。
林分是森林经理研究的基本对象，也是林业生产管理的基本单元。森林资源共享管理系统从软件设计的角度，设计开发的林分类的属性除了包含林业生产管理过程中所需的林分特征因子外，还包括地理位置、边界信息及其他一些用于系统管理的信息。林分的边界信息是由一组以经纬度坐标表示的点组成的闭合折线来标识，这同时也表明林分边界的唯一性，奠定了林分类可用于信息交换与共享的基础，林分类采用XML格式来存储数据，这种人机均可识别的存储方式也为信息共享提供了便利。
该系统目前主要针对林业的生产管理功能开发的信息共享服务模式，为了使该系统能真正得到应用，非常有必要开发以此为基础的应用管理系统，包括林分有关的统计功能、样地数据的分析与统计等，真正为林业生产管理服务。
Currently, the greatest challenge in construction of the digital forestry is data sharing.This research proposed an internet network-based digital forestry platform that focuseson the forest management through a model of “global design, regional implementation,local management, and information sharing ". It enables us to effectively use variousinformation of nature resource, constructed a new approach of distributive data storagemanagement for digital forest platform, built territorial storage and management modelfor a massive library of high resolution images, Proposed a method of handling theadjacent region borders by adjusting adjacent polygons, and established a approach ofdata sharing about the forest stands.
The distributed and shared forest resource management system starts with basicinformation of forest management, based on the relative concentration of distributed datamanagement model, local departments are responsible for their own data generation andmanagement and serve others through internet. The regional and local forestryadministrations are responsible for establishing digital forestry their own. Theconstruction of national digital forestry will be progressively conducted according to theprogress of its regional and local development. Once regional or local digital forestrysystems are established, they can join into national digital forestry network and provideservices for local and national users.
In this system, surface features are identified by their coordinates. Here MercatorProjection is used to project Earth's spherical surface to two-dimensional plane. A largenumber of satellite imageries or aerial photographs are mosaiced seamlessly according totheir spatial resolutions, and generate an image library containing various spatial andspectral resolutions. Based on the geographical coordinates of a certain region, the regionis divided with the method of quad tree till to reach the required resolution. The imageframing algorithm and fram encode rule was constructed, each quad tree is assigned aunique number as identification according to the predefined coding system. Theidentification number also corresponds to its geographic location. The code of image iscorresponding with its geographical location, thus it simplified the process of imagesearching, improved the searching efficiency.
A geographic region is represented by a polygon which is formed by a series of lineswith specific arrangements, and lines are consisted of a series of points with a specificorder. The location of point is defined by its geographic coordinates. Thus, the system describes the administrative boundary and forest sub-compartment boundary by usingpolygons. These delineations and modification of borders are controlled by adjusting theneighboring polygons. The system proposed a new method of storing the adjacentpolygon information, and developed an algorithm to convert two types of storing formats,i.e. during delineation, nodes coordinates are stored, when nodes coordinates needchange, it converts to arc-based structure topology format. When the boundaries ofpolygons need to be adjusted, information of few associated polygons but not all polygonsneeded to be obtained. Splitting arcs of adjacent polygons and generating topology ofadjacent polygons are completed by the member function of adjacent polygons. After aseries of procedures, more associate polygons are updated.
Forest stand is the basic object in forest management, and also is the basic unit offorest production management. From a software design point of view, the systemconstructed a forest stand class, the attributes of forest stand class include standcharacteristics commonly used in forestry production management, geographic locations,boundary information, and other information for system management, for example, theglobal identification. Particularly, forest stand boundary is defined by a closed polygonwhich consists of a group of points that represent latitude and longitude. This alsocharacterizes the uniqueness of forest boundary and enables the forest informationexchange and sharing. Digital forest uses XML format to store stand information, whichcan be recognized by both human and computer, and enhances the data sharing.
Currently the system mainly focuses on developing data sharing service for forestproduction and management, therefore, the advantages of the system is far from fullyimplement. It is necessary to develop an application management system such asstatistical functions capable of analyzing forest sample plots, and provide services forforestry production and management.
引文
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