县级森林资源信息管理WebGIS的框架设计
姓名：李健生
学号：2008049
学校：西南林业大学
论文虽然作了较大的修改,但论文的写作结构松散,没有主线.可能由于受原题目的限制,论文好像在介绍WEBGIS的基本知识,没有明确的主题和目的; 你按现在的题目进行论文展开.首先森林资源信息管理分不同的层次,上至国家,下至省\\县等.各级管理又有不同的需求.县级森林资源信息管理主要是基于二类资源调查数据.而中央级的管理主要是基于一类资源清查数据.有关这些内容你要多参考一些相关文献.按此题目的论文内容要包括(1)基于WEBGIS技术信息管理的优点;(2)实现WEBGIS的关键技术;(3)县级森林资源信息管理WEBGIS应该包括的内容(功能设计);(4)系统开发方式和开发工具.
如果时间来不及按新题目修改,你可以先投稿,如能发表就好,不能发表你要按此新的结构尽快写好投稿.之后按新的题目进行论文构架.以后的大论文大概也要按此结构进行展开!大论文当然就不仅仅是框架设计,而且要加以部分功能的实现.
摘要：WebGIS是一种基于因特网/内联网的技术标准和通信协议的网络化地理信息系统。选择合适的开发模式和开发技术是构建高效WebGIS的关键。本文主要介绍WebGIS的特点、优势、构造方法以及WebGIS在森林资源信息管理中的应用现状，分析研究WebGIS开发的关键问题和实现技术，并着重探讨在森林资源信息管理中WebGIS的开发。
关键词：WebGIS；森林资源；信息管理；开发模式
Abstract：The WebGIS is a kind of electric network geography informations system based on Internet /Intranet engineering standards and the communication protocol .Chooseing the appropriate development pattern and development technique is the key of constructing a high efficiency WebGIS .This article mainly introduce the distinguishing feature,original,preponderance,structure means of WebGIS along with the application situation of WebGIS in forestry resources information management nowadays,and analyse the key problems and the realization techniques of WebGIS,and emphasizees the development of WebGIS\'s system in forestry resources information management.Key words：WebGIS; Forestry Resources;Information Management； Development pattern 1．引言
森林资源是一种地域性资源和可再生性资源，其分布的地域性以及资源本身所具有的空间性决定了森林资源信息管理必须应用地理信息系统（GIS）技术，才能更合理、直观、及时和动态地监测和预测森林资源的动态变化，取得更好的管理效果和效益。而森林资源作为一个地域分布广、生产周期长、空间性明显的动态资源，网上实时更新、监测、预测和管理就显得尤为重要。WebGIS在森林资源信息管理的应用符合了这一需求，而且森林资源信息的管理、查询、使用和分析将更便捷，GIS的功能和使用将更趋大众化、更深入人们的生活。
WebGIS技术的问世，使人们可以利用互联网技术和内联网技术在Web上发布空间数据，用户可以在全世界范围浏览、查询并获取所需的空间数据和应用。同时，由于网络技术的发展，对各种WebGIS软件的二次开发技术也越来越成熟，使用者可以根据自身的需要来完善和改进已有平台的功能，使所建立的应用系统更合理。
作为开放性的应用平台，WebGIS在我国森林资源信息管理中的应用前景非常广阔。如何结合WebGIS技术和森林资源信息管理的特点，为林业管理部门建立一套便捷实用的森林资源信息管理系统，是一个值得研究的问题。
2．WebGIS 的特点
WebGIS俗称万维网地理信息系统，又称为因特网GIS，是一种基于因特网/内联网的技术标准和通信协议的网络化地理信息系统。网络的发展为地理信息系统（Geography Information System，GIS）提供了机遇和挑战，它改变了GIS数据信息的获取、传输、发布、共享、应用及可视化等过程和方式[1]。WebGIS就是Internet技术和内联网技术应用于GIS开发的产物，它具有对大批量数据进行有效的组织管理和分析检索功能，可以实现交互式操作和数据共享。WebGIS具有以下特点： [2] （1）更广泛的访问范围。全球范围内任意一个客户可同时访问多个位于世界各地不同的WebGIS服务器上的最新数据，Internet所特有的这些优势大大方便了WebGIS的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。
（2）平台独立性。无论客户机与服务器是何种机器，操作系统如何，或者服务器端使用何种WebGIS 软件，由于使用了通用的Web浏览器，用户都可透明访问WebGIS数据库，在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据的共享。
（3）真正大众化的GIS。以往的GIS由于成本高、技术难度大，往往成了少数专业人士拥有的专业工具，很难大范围推广。而且对于用户来说，在每个客户端都要配备昂贵的专业GIS软件，但用户经常使用的却只是一些最基本的功能，这样造成了极大的浪费。WebGIS则给更多的用户提供了使用GIS的机会，在客户端通常只须使用通用浏览器进行浏览和查询，从而大大降低了系统成本。
（4）平衡高效的计算负载。以往的GIS大多使用文件服务器结构的处理方式，其处理能力完全依赖于客户端，效率较低。而WebGIS 能充分利用网络资源，将基础性、全局性的处理交由服务器执行，而把数据量较小的简单操作交给客户端去完成。这种计算模式能灵活高效地寻求计算负荷和网络流量负载在服务器端和客户端的合理分配，是一种较理想的优化模式。
（5）良好的可扩展性。WebGIS很容易与Web中的其他信息服务进行无缝集成，建立灵活多样的GIS应用。例如随着通信终端向多媒体和移动化方向发展，数字移动电话、PDA（个人数字助理）将成为WebGIS的客户端，WAP（Wirele Application Protocol，即无线通信协议）服务器和WebGIS服务器将连为一体。
3．WebGIS 的关键技术和实现方案
从技术上看，GIS系统要成为网络化的信息系统，必须符合三个条件： （1）支持Internet/Intranet技术标准，或与Internet/Intranet技术标准相兼容。这对于WebGIS来说就是实现客户端与服务器端数据传输通信。
（2）分布式应用体系结构。分布式应用体系结构能实现在客户机与服务器端都具备提供功能强大的、可执行进程的体系结构，达到真正有效地平衡客户机与服务器之间的处理负荷，实现计算和数据分布的目标，使系统具有可互操作性。
（3）系统的开放性。系统的开放性要求具有硬、软件资源共享、数据多重应用、跨平台运行，且系统易于集成等方面的特性。
因此在实现WebGIS的过程中必须解决上述关键的技术问题[3][4]。 3.1 WebGIS的几个关键技术
WebGIS的发展和GIS技术、计算机技术、信息技术和通信技术的发展密不可分。许多Internet组网技术可直接移植于WebGIS系统。但WebGIS自身还有一些关键技术必须解决，如高质量数据压缩技术、宽带和高码率WAP技术、组件式GIS设计等[5]。
（1）空间数据的压缩与解压缩。GIS中海量的空间数据会产生数据传输和存储问题，即使是宽带高速网，也不能使影像在Internet/Intranet上以各种比例尺任意漫游，因此空间数据的压缩就显得尤为重要。此外，空间数据的管理和使用，如影像数据库的建立（影像无缝漫游）、网上数据分发、数据通信传播等都要求对空间数据进行压缩和解压缩。目前，由于小波理论能有效应用于空间数据的压缩和解压缩而成为地理信息数据压缩领域的研究热点。
（2）基于WAP技术的Web浏览。由于无线互联网属于窄带网，网络环境并不十分稳定，但本身技术含量又非常高，因此如何解决客户端的负荷是一个关键问题。最好的解决办法就是强化服务器端，同时研究具有可兼容、扩展和交互的、满足客户端要求的Web浏览技术[6]。
（3）分布式WebGIS数据库管理。由于地理信息本质上是分布的，而用户又需要对分布的地理信息完成浏览、查询、分析等操作，这就要求WebGIS解决如何实现地理信息客观上分布与实际操作、应用中的集中问题。因此，分布式WebGIS的产生和发展是地理信息获取和处理的必然结果。分布式计算目前的实现是C/S（客户机/服务器）计算，它是实现完全分布式计算的一个中间步骤。完全的分布式计算必须是一个非集中的、点对点对等（简称P2P）的协同计算。
3.2 WebGIS的实现方案
WebGIS逻辑上由四部分组成[7]：Web浏览器和Web方式的功能模块及操作界面，用户可以通过其获取分布于Internet/Intranet上的各种地理信息；WebGIS的信息代理，设定地理信息代理机制和地理信息代理协议，并提供数据访问接口，是实现地理信息发布的关键；WebGIS服务器，根据用户请求操作GIS数据库，为用户提供地理信息服务，实现客户机与服务器的动态交互；编辑器，提供可视化、对话式、多窗口的集成开发环境，建立对象、模型和进行空间数据的编辑及显示（图1）。
图1 WebGIS 的实现方案
WebGIS的实现技术主要有三种：CGI技术，即通用网关接口技术（Common Gateway Interface）；Plug2in技术，即应用程序插件技术；Microsoft公司提出的ActiveX控件和DCOM（Distributed Component Object Model，分布式组件对象模型）对象构件技术（DCOM/ActiveX）以及Object Management Group和Javasoft公司联合推出的CORBA/Java技术（CORBA是Common Object Request Broker Architecture的缩写，即公用对象请求代理体系结构）[8],[9]。
4．WebGIS在森林资源信息管理上的应用
WebGIS在森林资源信息管理上具有地图数据浏览直观、数据查询录入更新等操作方便、数据统计更便捷的优势，更利于GIS的推广应用。WebGIS在森林资源管理上的应用目前主要集中在林区地图浏览，位置及数据查询的基本功能，数据录入更新，森林资源数据统计等方面。WebGIS在很多森林资源管理方面有了初步和深入的应用，例如森林资源调查、成图查询和营林活动的经营管理；以及专题图制作，即系统通过对后台网络数据中的各专题数据进行分析运算，根据运算结果生成专题图。然而在网络环境下，对空间数据的编辑、修改操作和分析功能还有待完善，同时也需要向交互式和分布式的动态信息管理能力和空间分析功能方向拓展。
5．森林资源信息管理WebGIS系统开发设计
森林资源信息管理WebGIS系统的设计应包括从森林资源信息数据（包括森林地图、林地位置等空间数据和森林资源属性数据）的组织、地图数字化与图形编缉系统的建立、系统数据库（空间数据库和属性数据库）的建立到地图的浏览、查询、数据更新、等功能的实现。 WebGIS系统在客户端和服务器端都可以由Java编程来实现。
5.1 森林资源信息管理WebGIS系统功能和特点
（1）各类森林资源数据管理。包括属性数据、空间数据等的录入、修改、删除，以及森林资源管理和使用人员数据维护等功能。
（2）图象方式的显示：森林地图、林地位置等地理空间数据以矢量形式存储在服务器端数据库中，客户服务程序通过系统服务层请求矢量空间数据，在客户端浏览器上以图象方式显示，在客户端可直接浏览以地图表达的空间数据；
（3）森林地图的浏览：可对地图进行漫游、缩放、分层等操作； （4）空间数据的查询：可以根据属性数据查询图形中林地的地理坐标、位置等空间数据信息；
（5）属性数据的查询： 可以根据地图空间信息查询相关的属性信息； （6）专题图生成：可将属于某一类的森林资源信息作为条件进行分析运算，生成专题图，供用户使用；
（7）森林资源统计分析功能：如森林资源分类统计、森林景观生态变化分析，而且要根据森林资源数据的变化来动态地进行统计分析，并生成相应的效果图或提出一定的参考解决方案，供森林管辖单位的管理者或领导对森林资源进行评价和作决策时使用。
5.2 森林资源信息管理WebGIS系统开发 1) 系统开发平台：ArcGIS Server ArcGIS Server是ESRI公司推出的应用于构建企业级GIS应用的平台，它实现了GIS功能在服务器端的集中实现，支持多用户应用，还提供了高级的GIS功能。ArcGIS Server凭借其严谨的体系结构、丰富的定制方式、跨平台和分布式的特点，成为目前最常用的WebGIS实现方式。 2) 系统使用的相关技术
使用Java语言支持的JSP动态网页技术，运用JavaServerFace框架，结合ArcGIS Server的ADF二次开发组件，并采用Web2.0相关技术完成WebGIS系统的开发。 使用Ajax技术进行网页更新处理。Ajax技术是一种创建交互式网页应用的网页开发技术。简单地讲，Ajax是一套编程技术，或者说是一种特殊的Web编程方法。通过这些编程技术，开发人员能够使用来自服务器的输入无缝地更新Web页面或一部分的Web应用程序，而且这种更新不需要立即刷新页面[10]。 3) 网站的设计
使用Dreamweaver设计网站。Dreamweaver是建立 Web 站点和应用程序的专业工具，它将可视布局工具、应用程序开发功能和代码编辑支持组合在一起，其功能强大，使得各个层次的开发人员和设计人员都能够快速创建界面吸引人的基于标准的网站和应用程序。 5.3 数据组织和数据库
森林资源信息管理WebGIS系统的数据分为空间数据和属性数据。通常采用大型商用关系型数据库系统来管理属性数据，而一般采用专用的文件系统来管理空间数据。空间数据可以使用ESRI公司的ArcSDE数据库引擎软件和选择ArcSDE Geodatabase存储方式来管理。属性数据可以使用Microsoft SQLServer数据库管理系统来管理。SQLServer是特别针对主从运算所设计的高伸缩性高效率的资料库管理系统，是基于C/S模式的大型关系型数据库管理系统。它内置的数据操作功能，强有力的管理工具，以及开放的架构，赋予高端平台一个经济又实惠的数据库解决方案。我们不仅可以从它所提供的各项工具获益，更能够快速且轻易地将SQL Server数据库管理功能与既有的系统结合在一起。
ArcSDE是ArcGIS的空间数据引擎，它是在关系数据库管理系统（RDBMS）中存储和管理多用户空间数据库的通路。从空间数据管理的角度看，ArcSDE是一个连续的空间数据模型，借助这一空间数据模型，可以实现用RDBMS管理空间数据库。在RDBMS中融入空间数据后，ArcSDE可以提供空间和非空间数据进行高效率操作的数据库服务。ArcSDE采用的是客户/服务器体系结构，所以众多用户可以同时并发访问和操作同一数据。ArcSDE还提供了应用程序接口，软件开发人员可将空间数据检索和分析功能集成到自己的应用工程中去。ArcSDE可以管理四个商业数据库的地理信息：IBM DB
2、IBM Informix、Microsoft SQL Server和Oracle。所以利用ArcSDE和SQL Server来创建GIS数据库和进行数据组织及管理是可行且合理的，也有助于空间数据和属性数据进行交互操作。
6．WebGIS在森林资源信息管理上的应用前景
总体来说，现在WebGIS的发展还处于起步阶段，有许多问题亟待解决，但其发展前景是乐观的。经过近几年的发展，WebGIS已经积累了丰富的构造方法和构造的模型，从简单的网上查询和浏览向增强空间分析功能、处理分布式的多源数据及WebGIS之间的互操作方向发展。但要实现真正意义上的网络化森林资源信息管理，结合当前WebGIS的成熟技术、发展趋势以及森林资源信息管理自身的特点，需要从以下几个方面加强和深入发展[11]。
6.1 技术与标准规范。①建立规范的森林资源空间数据交换格式，为当前系统中已有的空间数据格式提供统一的交换接口进行转换，通过采用规范化的空间数据编码使得分布在网络下的所有用户都可以无缝地获取、访问和浏览空间数据。②基于开放式地理信息系统（openGIS）和一体化的空间数据模型（如geodatabase）开发新型的网络化森林资源信息管理系统。解决兼容性、可扩展性、海量数据的存储与管理以及网络环境下的空间分析能力。③利用基于分布式计算的WebGIS 技术实现地理信息客观上分布与实际操作、应用中的集中。④WebGIS与RS、GPS技术结合，实现网上信息资源的实时更新和虚拟仿真，辅助森林经营管理决策。[11]
6.2 管理内容。森林资源信息管理是一个空间数据与属性数据相结合的管理，要实现管理的一体化，主要体现在相关MIS系统与GIS系统的网络化无缝集成。从MIS方面来看，主要实现各种属性数据、报表、文件（公文）、档案数据的存储、查询和处理。从GIS方面来看，主要实现基于森林资源空间数据的图形设计、处理与应用（如木材采伐图、林地权属图和造林规划图等），各种专题图的制作和输出（如森林资源分布图、林相图和生态公益林区划图等）。这就需要对整个系统的网络体系结构、数据标准、数据模型和各开发工具软件的选择上作统盘的考虑，实现MIS与WebGIS的网络化集成。[11]
主要参考文献
[1] 龚健雅，杜道生，李清泉，朱庆等．当代地理信息技术[M]．北京：科学出版社．2004．
[2] 宋关福，钟耳顺，王尔琪。WebGIS）基于Internet的地理信息系统[J]．中国图像图形学报，1998，3（3）：251-254。
[3] 李德仁，李清泉。地球空间信息学与数字地球[J]．电子科技导报，1999，4（5）：33-36。
[4] 刘荣高，庄大方，刘纪远。Web环境下实现空间数据表达的框架研究[J]．测绘学报，2001，30（3）：276-280。
[5] 杨超伟。WebGIS的理论、技术与实现方法研究[D]．北京：北京大学，2000。 [6] 吴旭彦。移动地理信息系统数据模型的研究[D]．成都：西南交通大学，2000。 [7] 周旭。基于万维网的地理信息系统体系结构与关键技术研究[D]．北京：中国科学院地理研究所，1998。
[8] 周旭。基于万维网的地理信息发现与集成研究[D]．北京：中国科学院地理科学与资源研究所，2002。
[9] 费川云。基于WebGIS 的地理信息共享与实现研究[D]．北京：中国科学院地理研究所，1999。
[10] Kito Mann著，铁手等译。JavaServer Faces in Action [M]．北京：人民邮电出版社，2007，6。
[11] 唐丽华，陆守一，吴达胜，徐爱俊。WebGIS及其在森林资源信息管理中的应用与前景[J]．浙江林学院学报，2004，21（1）：107。
