基于GIS的基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)獲獎科研報(bào)告摘要：借助GIS技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對地理信息數(shù)據(jù)的查詢、管理、分析等功能。本文將GIS技術(shù)應(yīng)用到國土部門的基本農(nóng)田管理工作中，提出了基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)的進(jìn)行了需求分析和相關(guān)功能設(shè)計(jì)，系統(tǒng)闡述了模塊的實(shí)現(xiàn)形式，結(jié)果表明基于GIS的基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以提升國土部門對基本農(nóng)田的管理水平、提升工作效率的同時降低了成本，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：GIS;基本農(nóng)田;監(jiān)管系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

0引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，國家為了保障民生實(shí)現(xiàn)社會穩(wěn)定安全，實(shí)施了基本農(nóng)田保護(hù)政策。國土管理部門首先開展了基本農(nóng)田的劃定工作，但目前對基本農(nóng)田的管理還達(dá)不到實(shí)時查詢與共享。因此，加強(qiáng)基本農(nóng)田的信息化管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)管，完成國土部門“數(shù)字國土”的建設(shè)是需要完成的首要目標(biāo)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）逐漸的進(jìn)入了大眾視野，GIS是融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)為一體地理學(xué)信息管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的管理、查詢、分析以及計(jì)算等功能。目前GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單機(jī)向網(wǎng)路化的演化，并且被廣泛的應(yīng)用到國土部門的相關(guān)業(yè)務(wù)中，如：土地承包經(jīng)營權(quán)、地籍管理、不動產(chǎn)登記、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等方面。

1、基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)

本研究的需求分析主要是包括兩個方面即：數(shù)據(jù)需求和用戶需求。數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，基本農(nóng)田管理系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)包括基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、耕地?cái)?shù)據(jù)、土地調(diào)查數(shù)據(jù)、耕地質(zhì)量等別數(shù)據(jù)等專題數(shù)據(jù)，除此之外還包括行政區(qū)劃數(shù)據(jù)等專題數(shù)據(jù)。用戶需求則包括公眾需求、監(jiān)管部門需求和系統(tǒng)管理者需求。

系統(tǒng)的開發(fā)需要在服務(wù)器端和客戶端實(shí)現(xiàn)聯(lián)合開發(fā)，采用的是B/S結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫的管理采用的是ArcGISSDEforSQLServer，結(jié)合.NET語言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理，客戶端是利用API完成操作和調(diào)試。

本研究的基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)是基于WebGIS進(jìn)行研發(fā)，系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、服務(wù)器層、業(yè)務(wù)層以及用戶層，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層是整個系統(tǒng)架構(gòu)的最底層也是最為基礎(chǔ)的層，主要是為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、耕地?cái)?shù)據(jù)、質(zhì)量等別數(shù)據(jù)庫等所有相關(guān)數(shù)據(jù);服務(wù)層主要是通過GIS服務(wù)器和Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖層的發(fā)布，同時也可以接受用戶發(fā)出的服務(wù)指令;業(yè)務(wù)層則為中間的銜接圖層，主要可以選擇各項(xiàng)功能，而用戶層則為最上面一層，可以直接實(shí)現(xiàn)用戶的需要。

基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是服務(wù)于國土部門、系統(tǒng)維護(hù)部門以及大眾，因此實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能直接影響用戶的質(zhì)量。在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)的基本操作功能、信息查詢功能、空間分析計(jì)算功能、專題圖生產(chǎn)與輸出功能、監(jiān)管與信息反饋功能等。具體的系統(tǒng)功能的分布于實(shí)現(xiàn)的操作如圖1所示。

系統(tǒng)的功能影響著用戶的體驗(yàn)，但是數(shù)據(jù)庫是保證用戶需求的關(guān)鍵，系統(tǒng)開發(fā)是否完善關(guān)鍵取決于數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在本研究設(shè)計(jì)的基本農(nóng)田監(jiān)管數(shù)據(jù)庫中包括耕地?cái)?shù)據(jù)庫、土地利用數(shù)據(jù)庫、土地分等定級數(shù)據(jù)庫、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)庫等。在構(gòu)建基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫時嚴(yán)格遵照相關(guān)的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和存儲形式直接決定了數(shù)據(jù)的讀取速度，因此除了按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫外還需對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化存儲，將相關(guān)的數(shù)據(jù)與擴(kuò)展關(guān)系編制成關(guān)聯(lián)操作，在數(shù)據(jù)查詢和分析時可以提高效率。

2、系統(tǒng)能供模塊實(shí)現(xiàn)

地圖的基礎(chǔ)操作模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)地圖的查詢、圖層管理的功能，可以實(shí)現(xiàn)地圖的放大、縮小、平移、圖層切換等基礎(chǔ)功能，在WebGIS系統(tǒng)中圖層的管理主要是利用圖層樹中的開關(guān)切換來實(shí)現(xiàn)動態(tài)圖層的加載。在基本農(nóng)田系統(tǒng)監(jiān)管系統(tǒng)中還調(diào)用了第三方地圖，用以對照基本農(nóng)田的斑塊數(shù)據(jù)，調(diào)用的地圖為天地圖的影像數(shù)據(jù)資源。

信息查詢模塊主要是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，根據(jù)用戶的需求鎖定查詢信息的過程，查詢模塊可以實(shí)現(xiàn)多種查詢方式，比如圖形查詢和條件查詢，圖形查詢示根據(jù)選擇的斑塊數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)定位查詢，而條件查詢則可以根據(jù)用戶輸入的指令進(jìn)行查詢。地理信息系統(tǒng)最為強(qiáng)大的功能就是可以實(shí)現(xiàn)空間分析的功能，基本農(nóng)田管理系統(tǒng)的空間分析模塊主要包括空間量測功能、面積計(jì)算、壓占分析等。

目前的基本農(nóng)田管理均是依靠國土相關(guān)部門，這樣監(jiān)管勢必會存在著疏漏，因此在監(jiān)管系統(tǒng)中完善了制圖與信息反饋模塊。基本農(nóng)田監(jiān)管系統(tǒng)的制圖功能可以簡單操作實(shí)現(xiàn)專題地圖的生成，并利用一鍵生成功能輸出為專題地圖，可以實(shí)現(xiàn)大眾化使用，在基本農(nóng)田受到破壞時，用戶可以快速的查找基本農(nóng)田斑塊，實(shí)現(xiàn)簡單的編輯與信息反饋，然后利用專題制圖輸出成圖，上報(bào)給有關(guān)部門，實(shí)現(xiàn)基本農(nóng)田的快速精準(zhǔn)化管理。

系統(tǒng)管理模塊主要針對的是系統(tǒng)維護(hù)人員，重點(diǎn)是為了區(qū)分用戶與管理者的應(yīng)用權(quán)限。在基本農(nóng)田管理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了較為復(fù)雜的用戶權(quán)限，對于每一個菜單、每一個功能、數(shù)據(jù)的查詢和處理分別設(shè)計(jì)了多種用戶權(quán)限，用戶可以根據(jù)不同的需求，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操作和應(yīng)用。而對數(shù)據(jù)的編輯和刪除等功能只有最高權(quán)限的用戶可以使用，根據(jù)不同權(quán)限設(shè)立的系統(tǒng)管理模塊可以保證系統(tǒng)安全的運(yùn)行。

3、結(jié)論

目前基本農(nóng)田數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用還不能實(shí)現(xiàn)信息化，更不能滿足對基本農(nóng)田數(shù)據(jù)的實(shí)時查詢與共享。本研究基于GIS技術(shù)設(shè)計(jì)了基本農(nóng)田數(shù)據(jù)監(jiān)管系統(tǒng)，從需求分析、架構(gòu)設(shè)