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摘要:為摸清林業自然保護區管理現狀和本底信息，解決傳統Excel表形式的自然保護區數據庫在填報、上報、統計匯總中存在的問題，推進林業自然保護區建設和發展信息化、數字化進程，引領全國自然保護區事業健康發展，提升自然保護區治理能力現代化水平，2014年國家林業局開發了全國林業自然保護區信息管理系統，2015—2017年已有國家、省廳、自然保護區3個層面近2000用戶使用，系統運行良好，易學易懂，減少了人力物力消耗，提升了數據質量和工作效率。本文是全國林業自然保護區信息管理系統開發設計、實現和主要功能的總結，是我國自然保護區現代化管理的一次有益探索。
關鍵詞:自然保護區;信息管理系統;設計
0引言
自1956年我國建立第一個自然保護區———廣東鼎湖山國家級自然保護區以來，我國自然保護事業走過了從無到有、從小到大、從單一到綜合的發展歷程，幾代人砥礪奮進，在保護珍稀動植物物種資源、維護生物多樣性、保障國家生態安全和實現中華民族有序發展等方面做出了歷史性貢獻。目前，我國自然保護區主管和建設部門有林業、環保、農業、國土、海洋、水利等行政主管部門［1］。截至2016年底，林業部門建立并管理的自然保護區共有2301處，面積1．25億ha，約占國土面積的13．08%，分別占全國自然保護區總數的84．32%、總面積的85．40%，是全國自然保護區建設管理的主體部門［2］。2002年，在各級林業部門和有關單位的支持配合下，建立了以傳統Excel表形式的全國林業自然保護區數據庫，對于掌握林業系統自然保護區發展建設情況發揮了一定作用。但在數據填報與上報過程中，存在自然保護區無編碼設計、信息填報不完整不規范、度量單位不統一等問題，導致數據在省廳和國家層面匯總、統計、更新困難。為解決以上問題，推進自然保護區科學化、規范化、信息化建設，更好地指導林業自然保護區建設管理。本文是全國林業自然保護區信息管理系統開發設計、實現和主要功能的總結。
1自然保護區信息管理系統開發分析與設計
1．1系統開發需求分析
系統需要滿足5個方面的需求，即通過網絡約束環境實現自然保護區數據的在線填報和規范保存，在數據填報過程中，實現對數據的有效性、邏輯性驗證;通過與往年數據對比，實現數據檢查和審核;實現國家層面、省級層面及自然保護區層面用戶對信息數據的逐級管理和數據共享;實現自然保護區信息數據的查詢、瀏覽、統計分析等功能;系統維護管理。
1．2系統設計
1．2．1數據庫設計
數據是系統功能的發揮及信息數據展示的核心，數據庫的設計直接影響系統的性能［3］。本系統使用SQLServer2000作為數據庫平臺，分為專題數據庫和空間數據庫。1)專題數據庫專題數據庫涉及自然保護區基本情況，包括級別、類型、四至邊界經緯度、行政區域、主要保護對象、總面積、建立與晉升時間及文號等;機構和負責人，包括管理機構名稱、單位性質、單位級別、負責人、聯系方式、管理機構建設等;人員編制與從業人員;管理包括土地權屬、林地與林木、非林地、執法權、管理辦法(條例)等;人口及林地分布;總體規劃;基本建設批復;基本建設年度計劃安排與完成;經費來源;土地覆被狀況;濕地資源;合作交流;科研宣教和文物古跡;生態旅游基本情況調查;野生動植物資源;案件、野生動物肇事及有害生物入侵;圖件等17個專題屬性數據，對自然保護區管理和資源本底等相關信息基本實現了全覆蓋。另外，增加保護區小區專題數據庫。2)空間數據庫空間數據庫以shapefile文件格式存儲，通過專題數據庫獲取自然保護區中心點經緯度、編碼、類型、面積等主要屬性信息，實現自然保護區基本信息的空間化展示，通過地圖放大、縮小、漫游等功能，在不同空間范圍查看自然保護區整體分布情況。3)數據庫之間關聯專題屬性數據庫之間以及專題屬性數據庫與空間數據庫均由自然保護區編碼和名稱關聯在一起。①自然保護區編碼設計自然保護區編碼在信息管理系統中即自然保護區的“身份證號碼”，具有唯一性，級別晉升或者名稱修改，自然保護區編碼不變。其組成為5位數編碼，采取省區代碼(2位數)+三位編號(3位數)。例如北京松山國家級自然保護區編碼由北京市代碼11和三位編碼001組成，為11001。內蒙古、黑龍江、新疆等涉及多個自然保護區主管部門的，采用以下方式:省區代碼(2)+主管部門(1)+兩位編號(2)，其中，森工集團和建設兵團主管部門碼為2，大興安嶺集團公司主管部門代碼為4。例:黑龍江林業廳為230××，龍江森工為232××，大興安嶺林業集團公司為234××;新疆林業廳為650××，新疆建設兵團為652××。②自然保護區名稱自然保護區名稱應為自然保護區批建、晉升和更名文號中的自然保護區全稱，不應簡化縮寫。
1．2．2角色管理
由于自然保護區管理部門管理權限的不同，系統采用角色管理設計，即國家層面、省廳層面和自然保護區層面三級用戶，實現數據共享和數據安全。
1．2．3開發環境
系統采用微軟．net平臺開發，VisualStudio2012開發工具?；陧攲釉O計，考慮到系統的易用性、安全性、穩定性和可擴展性［3－4］，系統采用B/S體系結構，運用Asp．netMVC3．0+EntityFramework技術，既減少了系統的維護成本，實現了客戶端零安裝、零維護，又能將業務邏輯、數據、界面顯示進行分離，在改進軟件界面及用戶交互方式時，不需要對業務邏輯內容進行重寫。GIS模塊采用免費開源式的網絡平臺Geoserver+OpenLayers3．0開發，Geoserver具有規范統一、開發靈活且可更新的特點，適當組合即可順利搭建起功能強大的網絡地圖服務平臺，便于進行專業性的空間信息服務;OpenLayers是一個專為WebGIS客戶端開發提供的JavaScript類庫包，用于實現標準格式的地圖數據訪問，可以通過遠程服務的方式，將的地圖數據加載到基于瀏覽器的OpenLayers客戶端中進行顯示，可擴展性強［5］。
2系統實現
自然保護區管理信息系統包括自然保護區門戶網站、國家層面子系統、省廳層面子系統和自然保護區層面子系統。結構體系如圖1所示。
2．1自然保護區門戶網站
自然保護區門戶網站(www．nrms．afip．com．cn)設置信息公告、法律法規、常見問題等欄目，自然保護區法規條例以及歷年自然保護區年報等。用戶點擊“自然保護區信息管理系統入口”，連接服務器，進入自然保護區信息系統登錄界面。
2．2國家層面信息管理系統
國家層面系統是國家用戶瀏覽、查詢、檢查審核、匯總統計全國的林業自然保護區數據，同時，進行上報流程管理、用戶管理、數據管理以及角色管理等后臺管理維護。主要包括:(1)自然保護區空間位置展示:在地圖中顯示不同級別的保護區位置及編碼、名稱、面積，級別等信息;(2)數據瀏覽:通過屬性表的方式瀏覽查詢歷年保護區專題數據;(3)數據檢查入庫:掌握各省(市)數據填報進度，同時，對已提交的數據信息檢查審核，檢查通過的數據存入正式數據庫，問題數據返回省廳用戶核實修改;(4)統計分析:對已入庫數據進行統計與分析;(5)流程管理:對自然保護區數據填報流程的管理與控制;(6)自然保護區名錄:瀏覽、增加、核減、修改自然保護區編碼和名稱;(7)字典表管理、邏輯檢查:減少填報信息的手動錄入，對數據進行邏輯校驗;(8)數據管理、用戶管理、角色管理、日志管理、填報/修改日志:系統維護功能。
2．3省廳層面信息管理系統
省廳層面系統主要包括空間展示、數據表瀏覽查詢、數據接收與檢查、保護小區填報、數據上報。其中，空間展示、數據表瀏覽查詢及數據接收與檢查模塊同國家層面，展示及查詢的數據源為本省的自然保護區數據。保護小區填報，填報本省的保護小區數據。數據上報，省廳層面用戶也可在數據檢查欄中填報當年度本省自然保護區信息數據。
2．4自然保護區層面信息管理系統
自然保護區層面系統主要包括:(1)自然保護區注冊:各自然保護區根據所在省份申報注冊自然保護區用戶，由省廳確認用戶信息的真實性;(2)數據表瀏覽查詢;(3)自然保護區數據填報:填報自然保護區17個專題屬性庫信息，設置數據格式驗證、友好性提示、邏輯性檢查、復制上一年數據、字典表等便捷實用的操作方法;(4)數據上報:提交數據信息至省廳用戶審核。
3創新點
1)設計了全國林業自然保護區編碼，規范了自然保護區名稱。2)建立了自然保護區數據中心，構建了國家、省、自然保護區互聯的基礎網絡，通過分層建設，結合MVC技術，實現三級角色數據互聯互通，管理共享，輔助領導科學決策，達到系統功能和應用的可擴充。3)首次實現國家、省、自然保護區三級層面數據審核、檢查。自然保護區涉及面廣，屬性數據較多，為了得到準確、規范的信息數據，自然保護區專題信息數據填報表中制定了數據格式驗證、友情提示、字典表、邏輯校驗、自動數據對比表等便捷有效的填報和檢查方法，減少了數據錄入過程，提高了數據填報率、有效性和精準度。其中，數據格式驗證，包括定義數據屬性、定義屬性字段長度精度、明確信息單位等;友情提示，包括數據信息注解和自動提示示例數據;字典表輔助下拉選項;邏輯性檢查，對時間、金額、面積等信息數據加入邏輯檢查模塊，關聯驗證，對填報邏輯有誤的數據予以提示，確保該類數據合理;自動數據對比表，數據填報完成后，執行數據檢查，生成數據檢查結果報告供填報人員進行針對性核實。省廳層面和國家層面用戶，設置“一鍵變化詳情表”“單一自然保護區專題數據對比表”，并用醒目顏色標注有數據變化的專題數據庫和具體屬性數據，減少了數據判別誤差和審核時間，提升了數據的準確性和可視化，使決策層深入、準確地掌握自然保護區實際情況。4)信息管理系統面向全國31個省(自治區、直轄市)、新疆生產建設兵團和內蒙古森工、龍江森工、大興安嶺林業集團公司等三大森工集團，2000多處自然保護區的用戶群體，加之數據填報具有時效性，因此采用“負載均衡”技術，很好地解決了訪問量大、并發量高、數據量多的難題，高效實現了所有自然保護區同時在線、同時填報，保證系統運行穩定，為資源共享提供了技術支撐。
4系統的主要功能
1)采集規范、準確的自然保護區數據。2)瀏覽、快速準確地查詢自然保護區信息。3)根據區域、自然保護區屬性條件或類別屬性庫進行信息數據匯總統計，生成專題統計報表，為管理層決策分析提供數據基礎，提升管理水平，實現對珍稀瀕危物種的有效保護。
5結束語
信息管理系統的建成，將2000多處自然保護區緊密聯系在一起，很好地解決了傳統數據采集、規范保存和統計分析困難等問題，提高了填報效率和數據準確性，統一了數據標準，實現了數據的集中管理和共享，為各級管理層的決策支持提供詳盡的數據，更有針對性地制定政策和措施，推動了自然保護區信息化進程。隨著數據量劇增，業務需求不斷提升以及信息技術的發展，系統還有待完善。(1)進一步提高數據采集的廣度、深度和精度，深入、細致地掌握全國林業自然保護區發展建設狀況。(2)提高數據利用效率，增強數據分析能力，優化分析算法，優化數據可視化形式，提高數據挖掘能力，進一步提升輔助決策水平。(3)增強遙感技術的應用，利用國產多源、多時相衛星遙感資料，采用遙感解譯與實地調查相結合的方法，在宏觀上掌握自然保護區變化趨勢，對自然保護區發展建設起到重要作用。
參考文獻:
［1］環境保護部自然生態保護司編．全國自然保護區名錄．2014［M］．北京:中國環境出版社，2015．
［2］國家林業局野生動植物與自然保護區管理司．全國林業自然保護區統計年報(2016年度)［G］．北京:國家林業局野生動植物與自然保護區管理司，2017．
［3］張洪吉，羅勇，滕連譯．基于GIS的自然保護區特色資源信息系統設計與實現［J］．測繪與空間地理信息，2014，10(37):85－87．
［4］王紅霞，王兵，李保玉，等．基于B/S模式的自然保護區信息管理系統構建［J］．林業資源管理，2015(5):126－131．
［5］陳德鑫．基于OpenLayers客戶端的網絡地圖實現技術框架［J］．現代測繪，2010，3(33):48－49.
作者:邱勝榮 單位:國家林業局調查規劃設計院
