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林業有害生物監測預警綜合信息系統

期以來,傳統的森林病蟲害信息處理技術和手段十分落后,容易造成歷史數據丟失,無法較好地分析、歸納出森林病蟲的發生發展規律,且耽誤最佳防治時間,不利于森林病蟲害的監測預警和防治。隨著計算機和網絡技術的飛速發展,應用信息技術改變傳統的時間、空間、資源的存貯、獲取與處理方式,提高信息數字化水平已成為社會發展的必然趨勢。森林有害生物的監測數據采集及病蟲害的預測預報系統對于及時、準確傳遞病蟲害情信息,研究分析森林病蟲發生發展規律,組織部署防治救災,實現森林病蟲害的可持續控災戰略,保護森林資源和建設生態環境具有十分重要的意義。
林業有害生物監測預警綜合信息系統是以計算機技術、人工智能技術、地理信息系統技術和計算機網絡技術為手段,以數據管理、監測分析、統計、查詢、可視化輸出等為核心應用的數據處理和管理平臺,實現對全省林業有害生物監測調查的監控、發生數據的匯總分析和預警發布。其目標是實現森林有害生物預防和管理的科學化和現代化,實現對病蟲害的發生期、發生量以及危害趨勢預測,對林區的病蟲害發生前提供預測預報,預防病蟲害的發生,對病蟲災害發生后或發生期間向用戶提供防治的方法和措施。
為了滿足網絡森林病蟲害專家系統功能和性能的需要,系統采用三層的B/S結構和基于.net標準的開發模式。三層的B/S結構的第一層是用戶層,用戶通過瀏覽器來進行操作和數據傳遞。第二層是應用層,主要負責接受用戶的請求、進行業務處理和訪問數據庫。第三層是數據層,主要是存放各種資源數據。林業有害生物監測預警綜合信息系統的設計是一項復雜的系統工程,必須在明確系統目標、基層用戶需求和對此系統進行全面分析的基礎上,進行系統的設計,以確保系統的實用性和優良結構。項目系統設計采用系統結構分析法,遵循“自頂向下,逐層展開”的結構化設計原則。
林業有害生物監測預警綜合信息系統除了人機界面外,主要有系統管理、數據管理、圖層管理、數據查詢、統計分析、輔助繪圖、知識庫管理、病蟲害預測等功能。界面設計采用面向用戶的Window風格圖形用戶界面,設計成面向任務的標準菜單及圖形方式,以實現高度的交互性,力求做到功能實用、操作簡單方便、運行穩定可靠、數據規范準確,以滿足操作人員和縣級以上森防部門的管理需要。
林業有害生物監測預警綜合信息系統總體結構如圖1所示,該圖表明了系統的實現技術、設計方法、所用工具及實現功能。系統的技術流程見圖2所示。

圖1  系統總體結構

圖2  系統技術流程


系統主要功能包括系統管理、數據管理、圖層管理、數據查詢、統計分析、輔助繪圖、知識庫管理、病蟲害預測等。
(1)系統管理:系統分管理員用戶和普通用戶。普通用戶具有查詢、統計分析的功能。而管理員用戶除了具有一般用戶的權限外,還具有修改刪除數據的權利,同時可以添加刪除普通用戶,管理員用戶還可以指定一個用戶的具體權限,允許用戶使用某一功能選項。
(2)數據管理:對于監測、發生、防治數據,都可以在圖上實現可視化操作,即在圖上直接選取所要錄入的具體位置,然后對發生在這個范圍內的發生或防治數據進行錄入,系統便會自動保存錄入的信息到數據庫。包括林管局管理、林業局管理、林場管理、樹種管理、病害管理、蟲害管理、鼠害管理、有害植物管理、土壤種類管理、林種管理、植被種類管理、防治成本管理、林分類型管理、立地類型管理、林木組成管理等,這些基本數據信息為專家系統提供基礎數據。
(3)圖層管理:此功能實現圖層的打開與關閉,可以選擇不同的底圖進行數據輸入、查詢等。地圖空間數據信息的顯示、漫游、空間數據和屬性數據的查詢、打印、導航、全景顯示等功能,同時為其它功能提供專題圖和基礎地理數據。
(4)數據查詢:可以按林業有害生物發生的時間、程度、發生量以及組合查詢。這主要是按相關條件進行空間數據查詢,并且可以查看其屬性或把查詢結果生成選擇集等。
(5)統計分析:按地區、按病蟲害、按年度、按月份生成各種樣式的統計圖,分析病蟲災害情況。
(6)輔助繪圖:在目前的林業有害生物管理中,最重要的是要知道病蟲害發生的位置,面積、危害程度等信息,以便及時的進行預防和處理。本系統可以對PDA或GPS的數據進行導入,在圖中進行定位及顯示?!?輔助繪圖:通過輔助繪圖模塊,基層森防人員可以自己繪制能正確表示有害生物發生范圍的圖層,區域確定以后,系統將自動對多邊形進行面積計算,并將計算結果自動儲存到相應.shp圖層的屬性數據庫中?!?把PDA數據導入系統:對PDA中的數據能導入本系統,具有良好的兼容性和實用性,為PDA技術在林業有害生物管理中的應用創造了條件。
(7)知識庫管理:針對本系統所使用的知識模型進行管理的功能模塊??梢苑奖愕卦谥R庫中增加新的有害生物知識,刪除、修改舊的知識以及調整數學模型中的參數。1)標本鑒定:通過標本鑒定系統用戶可以根據害蟲特征來判斷害蟲名稱,將用于判斷的特征分為九大類:寄主樹種、危害方式、危害部位、分目、成蟲體長、成蟲體寬、翅展長、成蟲體色、翅色。用戶可以對這九種條件中的一種或者多種進行設置,然后系統進行查詢,并將符合條件的記錄一一列出。2)標本查詢:通過輸入要查詢的有害生物名稱,便可查詢到相關的信息,包括名稱、類別、分布、基本特征、生物學特征、形態特征、為害特點等。還可以鏈接到相關的圖片,為辨別各種有害生物提供了方便。
(8)預測預報:根據當前林區狀況以及氣象信息對未來可能發生的有害生物進行預測。預測預報功能包含發生期預測、發生量預測、發生程度預測、發生位置預測、發生范圍預測。

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