農(nóng)用地信息化管理研究與開發(fā)

1、農(nóng)用地信息化管理研究與開發(fā) 金山區(qū)是上海的農(nóng)業(yè)大區(qū)，近年來隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和城市化進程的不斷加快，金山區(qū)農(nóng)用地日益緊縮，農(nóng)用地供需矛盾加劇，耕地保護任務(wù)艱巨。因此，了解金山區(qū)農(nóng)用地利用現(xiàn)狀，調(diào)整用地結(jié)構(gòu)，優(yōu)化空間配置對金山區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定顯得尤為重要。近年來，以3S（GIS、GPS和RS）1、物聯(lián)網(wǎng)（IoT，nternetofthings）2、大數(shù)據(jù)（bigdata）3，4等為代表的新一代信息技術(shù)逐漸被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，成為推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要力量。本文以金山農(nóng)用地信息化管理為研究目標(biāo)，基于GIS技術(shù)手段，針對空間數(shù)據(jù)的分析與管理環(huán)節(jié)，探討了物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)、GIS空間數(shù)據(jù)

2、與計算機軟件系統(tǒng)的融合研究與應(yīng)用，建立了金山區(qū)農(nóng)用地信息化管理系統(tǒng)，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供更便捷的應(yīng)用服務(wù)。 一、系統(tǒng)的總體設(shè)計 （一）系統(tǒng)目標(biāo) （1）全面查清金山區(qū)范圍內(nèi)的農(nóng)用地利用狀況，建立和完善農(nóng)用地調(diào)查、統(tǒng)計和登記制度，滿足經(jīng)濟社會發(fā)展及農(nóng)用地資源管理的需要。（2）采用數(shù)據(jù)“通存通取”機制，整合金山區(qū)農(nóng)業(yè)用地的分類、使用信息以及種植養(yǎng)殖業(yè)務(wù)所涉及的相關(guān)資料，建立高精度“數(shù)字基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫”“農(nóng)業(yè)用地分布數(shù)據(jù)庫”“農(nóng)業(yè)專題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫”等。（3）基于B/S框架，實現(xiàn)基于金山區(qū)農(nóng)業(yè)用地信息化管理平臺為統(tǒng)一信息門戶的“一站式”登陸和應(yīng)用服務(wù)。（4）開發(fā)金山區(qū)農(nóng)業(yè)用地田塊的管理功能，實現(xiàn)各農(nóng)用地

3、項目成果在地圖上的準(zhǔn)確定位、準(zhǔn)確分析并動態(tài)了解金山區(qū)農(nóng)業(yè)規(guī)劃發(fā)展趨勢。（5）開發(fā)金山區(qū)農(nóng)用地用途及種植、養(yǎng)殖的管理功能，實現(xiàn)農(nóng)用地用途及種植品種填報、統(tǒng)計功能，為各級業(yè)務(wù)部門監(jiān)督農(nóng)用地利用及建設(shè)情況提供直觀的圖形化分析工具，為農(nóng)用地建設(shè)項目提供決策依據(jù)。（6）建立靈活的組織機構(gòu)、角色、權(quán)限配置管理。系統(tǒng)采用靈活的、可伸縮的組織機構(gòu)、角色、權(quán)限配置管理，使用戶可以根據(jù)當(dāng)前組織架構(gòu)配置系統(tǒng)的實體使用環(huán)境，也支持當(dāng)現(xiàn)有組織架構(gòu)發(fā)生變化后根據(jù)新環(huán)境重新配置實體使用系統(tǒng)。 （二）系統(tǒng)總體架構(gòu) 系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)框架可分為三個層次：數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用分析層和人機交互層（圖1）。應(yīng)用分析層通過人機接口與決策分析

4、人員和決策者交互，在數(shù)據(jù)服務(wù)層的數(shù)據(jù)、模型和應(yīng)用分析層眾多功能的支持下，完成信息編輯、查詢、統(tǒng)計、分析等各種需求。 二、系統(tǒng)實現(xiàn) （一）系統(tǒng)建設(shè)原則 金山區(qū)農(nóng)用地信息化管理平臺是一項覆蓋金山全區(qū)、專業(yè)性極強的系統(tǒng)工程。系統(tǒng)建設(shè)遵循統(tǒng)一、可擴展、穩(wěn)定、安全、可維護、易用的設(shè)計原則。在平臺開發(fā)過程中，不僅要實現(xiàn)在建平臺與已有系統(tǒng)的應(yīng)用集成，同時也要考慮到未來工作中可能出現(xiàn)的新業(yè)務(wù)和新變化。因此，在滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)需要的前提下，可靈活擴展本系統(tǒng)，使平臺具備較強的適應(yīng)能力；實現(xiàn)724小時的99%在線數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器的CPU、內(nèi)存等關(guān)鍵參數(shù)應(yīng)避免產(chǎn)生劇烈波動，數(shù)據(jù)庫連接池、線程池應(yīng)保持穩(wěn)定

5、，避免死鎖和長時間排隊；網(wǎng)絡(luò)安全與現(xiàn)有機房環(huán)境的安全設(shè)備兼容，關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行加密傳輸，利用現(xiàn)有的備份機制、身份驗證、角色權(quán)限進行控制，對關(guān)鍵業(yè)務(wù)的關(guān)鍵操作進行日志記錄；使系統(tǒng)管理員集中方便地配置、監(jiān)視、控制、診斷整個平臺，并且能夠監(jiān)視和控制用戶情況，通過專用的系統(tǒng)管理工具實現(xiàn)對平臺各功能模塊的配置、控制、監(jiān)視、診斷等；考慮到平臺的使用者計算機操作水平參差不齊，界面設(shè)計應(yīng)做到簡潔、友好、符合用戶工作習(xí)慣，并提供充分的即時、在線幫助等智能服務(wù)，方便用戶使用。所有輸入輸出界面應(yīng)滿足用戶辦公需求，按用戶要求定制；在數(shù)據(jù)建庫與平臺設(shè)計和開發(fā)過程中，遵循國家、農(nóng)業(yè)部及地方的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，嚴(yán)格遵守信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化與

6、規(guī)范化要求，保證信息系統(tǒng)的規(guī)范性和實用性。 （二）采用技術(shù)及建設(shè)內(nèi)容 考慮到在整個軟件設(shè)計的過程中必須遵守多層體系設(shè)計模式，因此采用組件技術(shù)實現(xiàn)基礎(chǔ)模塊，具有可復(fù)用性、靈活性、開發(fā)性和擴展性等特點。本系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)思想，以通用性、穩(wěn)定性為主導(dǎo)，進行分層設(shè)計和開發(fā)，橫向以功能類別為導(dǎo)向，縱向以服務(wù)內(nèi)容為導(dǎo)向，逐級設(shè)計，逐步細化各組件的顆粒度。系統(tǒng)包含8個組成部分（圖2），其中系統(tǒng)管理機制、系統(tǒng)安全機制、信息分類與編碼體系、數(shù)據(jù)更新與維護機制貫串于系統(tǒng)始終。前兩者為系統(tǒng)的運行管理與安全提供保障；后兩者為數(shù)據(jù)庫的更新維護提供保障。系統(tǒng)管理機制：為整個系統(tǒng)提供一個統(tǒng)一的管理功能，包括用戶管理、授權(quán)

7、管理、應(yīng)用管理、數(shù)據(jù)備份等。系統(tǒng)安全機制：安全性是系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫建設(shè)的一個重要原則。安全隱患可能存在于構(gòu)成系統(tǒng)的各個要素上，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、組件平臺、應(yīng)用系統(tǒng)、人員等。因此，系統(tǒng)需要一個全面的安全機制。信息分類與編碼體系：在系統(tǒng)建設(shè)之初就建立信息分類與編碼體系標(biāo)準(zhǔn)，并且在系統(tǒng)的整個生命周期中貫徹執(zhí)行，保證數(shù)據(jù)的共享與交換。數(shù)據(jù)更新與維護機制：在系統(tǒng)建設(shè)之初搞清各類數(shù)據(jù)的來源，并在此基礎(chǔ)上明確數(shù)據(jù)更新與維護的責(zé)任單位以及數(shù)據(jù)更新的周期，形成一套完善的數(shù)據(jù)更新與維護機制。系統(tǒng)平臺：提供數(shù)據(jù)庫建設(shè)與系統(tǒng)運行的軟硬件系統(tǒng)環(huán)境。數(shù)據(jù)庫：按照信息的類型，將信息資源分為空間數(shù)

8、據(jù)庫、非空間數(shù)據(jù)庫和多媒體文檔三個邏輯組成部分?？臻g數(shù)據(jù)庫由空間數(shù)據(jù)庫引擎管理，保存空間數(shù)據(jù)信息；非空間數(shù)據(jù)庫與地理位置無關(guān)的信息數(shù)據(jù)，包括各專業(yè)部門必要的辦公和業(yè)務(wù)的信息、部門信息、人員信息、元數(shù)據(jù)信息等；多媒體文檔保存各種非結(jié)構(gòu)化的信息，包括掃描圖紙、聲音、錄像等，并建立必要的全文檢索引擎，它在實現(xiàn)上可以基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫或文件系統(tǒng)。應(yīng)用服務(wù)平臺：提供一系列的工具和通用系統(tǒng)，使得各業(yè)務(wù)單位能夠比較快速地建立上層應(yīng)用系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)：建立在應(yīng)用服務(wù)平臺之上，實現(xiàn)具體的應(yīng)用功能的部分。另外在進行農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)采集填報之時，通過具體的地理位置以及用途分類建立農(nóng)用地地塊唯一編碼，提高數(shù)據(jù)采集的效率以及準(zhǔn)

9、確度。 三、系統(tǒng)應(yīng)用 金山區(qū)農(nóng)用地信息化管理系統(tǒng)包括地圖管理基本模塊、數(shù)據(jù)填報模塊、綜合查詢模塊、綜合統(tǒng)計模塊的開發(fā)、數(shù)據(jù)字典管理維護、接口開發(fā)以及區(qū)域特色功能開發(fā)等。（1）地圖管理基本模塊。該模塊包含GIS基礎(chǔ)應(yīng)用操作，如地圖瀏覽、地圖漫游。（2）田塊管理模塊。該模塊提供田塊信息的編輯、變更、信息更新、新建田塊、田塊編碼生成、圖形修改、田塊刪除、田塊拆分、合并等功能。（3）數(shù)據(jù)填報模塊。該模塊包括農(nóng)用地用途、使用信息及種養(yǎng)殖信息的錄入、修改、刪除以及數(shù)據(jù)的邏輯校驗等功能。（4）綜合查詢模塊。該模塊包括農(nóng)用地現(xiàn)狀查詢、農(nóng)用地歷史記錄查詢、農(nóng)用地養(yǎng)殖戶查詢分析、農(nóng)用地種養(yǎng)殖查詢分析等。根據(jù)地區(qū)、

10、年份及屬性查詢基表，根據(jù)地區(qū)、年份及屬性查詢綜表，根據(jù)自定義條件組合查詢基表。對符合條件的農(nóng)用地在地圖上顯示。（5）綜合統(tǒng)計模塊。該模塊能根據(jù)行政區(qū)域及年份生成各類總表，按用途、使用信息、種養(yǎng)殖品種進行對比、匯總，統(tǒng)計結(jié)果以農(nóng)用地統(tǒng)計專題圖形式呈現(xiàn)。（6）數(shù)據(jù)字典管理。根據(jù)土地類型包括糧田（設(shè)施糧田、一般糧田），菜田（設(shè)施菜田、一般菜田），規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場，經(jīng)濟果林，水產(chǎn)養(yǎng)殖，花卉，苗木，林地等；使用狀況，種植養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)和類型等類別分類構(gòu)建數(shù)據(jù)字典，同時建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫進行存放，可以對已有類別進行編輯、刪除操作，也可以添加全新的農(nóng)用地分類標(biāo)準(zhǔn)，在不同標(biāo)準(zhǔn)下同樣設(shè)置新增、編輯以及刪除功能，可以進行

11、數(shù)據(jù)元素的管理。（7）接口開發(fā)。系統(tǒng)與現(xiàn)有的“上海市涉農(nóng)補貼資金監(jiān)管平臺”“農(nóng)村土地承包經(jīng)營信息管理系統(tǒng)”“農(nóng)用地綜合管理平臺”“上海農(nóng)業(yè)云平臺”“金山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺（在建）”等實現(xiàn)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)層面的互聯(lián)互通、無縫對接，并采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的編碼規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行建設(shè)開發(fā)。（8）區(qū)域特色功能。完成了糧食功能區(qū)、設(shè)施菜田功能區(qū)、畜禽水產(chǎn)、休閑農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)研發(fā)中心（研究所）、“鑫品美”草莓加盟戶等區(qū)域特色空間數(shù)據(jù)入庫，信息查詢，相關(guān)的信息統(tǒng)計功能等。 四、結(jié)論與討論 農(nóng)業(yè)土地資源是人類賴以生存的不可再生資源，是人民生活和國家經(jīng)濟建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)用地資源的合理配置和科學(xué)管理是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)村社會穩(wěn)定的重要因素。本文通過GIS技術(shù)聯(lián)系物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測與計算機軟件系統(tǒng)，建設(shè)了一套針對金山區(qū)農(nóng)用地信息化的數(shù)字管理工具（圖3圖5），有效整合了金山區(qū)農(nóng)用地信息。而且基于高效的數(shù)據(jù)維護和管理機制，展示了金山區(qū)農(nóng)用地使用信息，滿足了各級農(nóng)業(yè)管理部門及時掌握農(nóng)用地現(xiàn)狀信息，便于科學(xué)