基于WebGIS的煙草種植管理信息系統(tǒng)研發(fā)論文
引言
空間信息技術(shù)在推廣煙葉生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高農(nóng)民科技素質(zhì)，優(yōu)化煙草種植模式與技術(shù)等方面起到至關(guān)重要的作用M。2015年全國(guó)煙草工作會(huì)議提出，大力推進(jìn)“兩化”融合，全面加強(qiáng)數(shù)據(jù)資源開發(fā)應(yīng)用，提高行業(yè)信息化建設(shè)水平。近年來，隨著煙草產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和空間信息技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)者們對(duì)煙草信息化管理與“3S”技術(shù)的融合進(jìn)行了一系列研究，并取得良好的效果。如董謝瓊等H應(yīng)用GIS技術(shù)進(jìn)行云南省烤煙種植區(qū)劃研究，實(shí)現(xiàn)了原料基地的優(yōu)化選擇;魯韋坤等利用“3S”技術(shù)，建立了現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)示范區(qū)規(guī)劃信息系統(tǒng);楊小冬等^設(shè)計(jì)了基于Web GIS的農(nóng)業(yè)生態(tài)監(jiān)測(cè)與決策支持系統(tǒng)以指導(dǎo)煙葉種植和生產(chǎn)。李一山等開發(fā)了基于ASP.NET的優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)咨詢系統(tǒng)。但現(xiàn)有系統(tǒng)主要是針對(duì)煙草種植現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行決策分析，缺少將系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、管理、決策和RS技術(shù)(高光譜)相結(jié)合的具有較強(qiáng)時(shí)效性和綜合性的大型煙草應(yīng)用系統(tǒng)。由于數(shù)字化煙草種植管理系統(tǒng)各資源環(huán)境要素具有較強(qiáng)的時(shí)空差異性，若能與高光譜和Web GIS技術(shù)有機(jī)集成，借助GIS強(qiáng)大的空間分析能力和高光譜技術(shù)的高時(shí)空分辨率，可深層次地挖掘作物的決策支持能力，使煙草種植管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、檢索與分析等逐步向?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、精確模擬及智能化決策方向發(fā)展。
中國(guó)煙葉總產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的41.5%。其中，烤煙約占世界烤煙總產(chǎn)量的59.9%。煙葉種植主要集中于云南、貴州、四川、重慶、湖南、河南等地的貧困山區(qū)0，其中，黔西北山地是西南地區(qū)重要的煙草種植區(qū)，也是烤煙種植的適宜區(qū)，為提高該區(qū)域煙草種植質(zhì)量，提升山區(qū)煙草管理效率，本系統(tǒng)采用面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)思想，利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、Google Maps API、Web GIS等技術(shù)，設(shè)計(jì)并構(gòu)建出煙草種植空間管理信息系統(tǒng)，依托高光譜技術(shù)的定期監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了煙草種植環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能化預(yù)警、網(wǎng)絡(luò)化管理。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)涉及主要煙草的高光譜監(jiān)測(cè)模型、栽培管理知識(shí)模型、生長(zhǎng)過程模擬模型等相關(guān)數(shù)字煙草種植管理模型，本研究遵循集成性、實(shí)用性、可拓展性的設(shè)計(jì)原則，對(duì)組成系統(tǒng)的各構(gòu)件及相互關(guān)系進(jìn)行合理組織和設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)的3層結(jié)構(gòu)一用戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程，采用數(shù)據(jù)分層技術(shù)對(duì)用戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層進(jìn)行功能的分割和細(xì)化，設(shè)計(jì)出新型軟件架構(gòu)體系(圖1)。該體系融合了高光譜遙感技術(shù)、GIS技術(shù)與空間定位技術(shù)，基于Web GIS平臺(tái)，解決了模型組件間、模型組件與業(yè)務(wù)功能之間復(fù)雜的數(shù)據(jù)兼容、集成分析問題。不僅從邏輯上將子系統(tǒng)劃分成數(shù)據(jù)層、開發(fā)層、邏輯層、用戶層和數(shù)據(jù)庫(kù)管理層，還將常規(guī)業(yè)務(wù)邏輯抽取出來，減少了各個(gè)子模塊間的依賴關(guān)系，使系統(tǒng)以彈性方式進(jìn)行耦合，滿足系統(tǒng)的集成性和擴(kuò)展性要求。
1.1系統(tǒng)總體構(gòu)架
依據(jù)系統(tǒng)整體架構(gòu)，對(duì)業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行細(xì)分，劃分結(jié)果見系統(tǒng)功能框架圖(圖2)。本系統(tǒng)最上層為系統(tǒng)層，中間為功能層，最下層為分析層，由于煙草種植管理系統(tǒng)的主要用戶群為煙草種植區(qū)內(nèi)部管理人員和系統(tǒng)維護(hù)人員，系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，不同種植區(qū)網(wǎng)絡(luò)通訊狀況差異性較大，故本系統(tǒng)采用了基于B/S的三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式設(shè)計(jì)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)采用ArcSDE10.2數(shù)據(jù)引擎，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer2008、WebGIS服務(wù)器采用ArcGISServer10.2，客戶端采用瀏覽器提升系統(tǒng)的可操作性。
1.2系統(tǒng)模塊分析
1.2.1用戶登陸子系統(tǒng)
本系統(tǒng)主要對(duì)達(dá)到一定權(quán)限的煙草種植管理、系統(tǒng)維護(hù)等相關(guān)人員開放相應(yīng)的功能。擁有不同權(quán)限的用戶，通過登陸模塊登陸本系統(tǒng)后，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶權(quán)限自動(dòng)激活、屏蔽相應(yīng)的模塊，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)個(gè)性化處理功能。
1.2.2數(shù)據(jù)更新模塊
煙草種植與初加工過程涉及監(jiān)測(cè)、管理、決策數(shù)據(jù)龐雜，且數(shù)據(jù)格式多樣，為資料收集、匯總帶來諸多不便，而基于WebGIS的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)填報(bào)方式能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)多次填報(bào)，系統(tǒng)定期上傳，解決了用戶在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)更新的問題。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、共享，在開發(fā)數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)時(shí)設(shè)定了嚴(yán)格的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，不符合要求的數(shù)據(jù)一律不能入庫(kù)，并提示上傳人員更改格式后上傳。
1.2.3數(shù)據(jù)瀏覽與查詢模塊
本系統(tǒng)依據(jù)用戶的瀏覽、查詢請(qǐng)求，自動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)果，并根據(jù)需要將結(jié)果以網(wǎng)頁、WebGIS圖形(以種植區(qū)1:10000DEM和0.5m分辨率遙感影像圖為基礎(chǔ)資料)或圖表形式在瀏覽器顯示出來，通過程序開發(fā)可實(shí)現(xiàn)查詢指標(biāo)共有29個(gè)，用戶可根據(jù)復(fù)合查詢條件，篩選查詢目標(biāo)，部分查詢代碼如下：
1.2.4煙草生長(zhǎng)現(xiàn)狀分析模塊
煙草生長(zhǎng)現(xiàn)狀分析、趨勢(shì)分析、煙草估產(chǎn)的開發(fā)是本項(xiàng)目的重點(diǎn)也是難點(diǎn)所在，通過對(duì)歷年研究區(qū)域煙草的生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，建立相應(yīng)的生長(zhǎng)現(xiàn)狀、趨勢(shì)分析、產(chǎn)量預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，并通過計(jì)算機(jī)編程，以WebGIS技術(shù)平臺(tái)為載體，使分析結(jié)果以圖形或圖表形式直觀地表現(xiàn)出來。用戶只需點(diǎn)擊相應(yīng)子模塊命令，就可以了解研究區(qū)域煙田分布、煙草主產(chǎn)區(qū)的煙草生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。通過本系統(tǒng)使煙草主產(chǎn)區(qū)歷年來煙草生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得以充分有效利用，為區(qū)域烤煙行業(yè)發(fā)展決策的重要依據(jù)。
1.2.5高光譜監(jiān)測(cè)分析模塊
高光譜技術(shù)在煙草中的'研究主要集中在冠層與葉片水平。通常利用原始光譜反射率與煙草的葉面積指數(shù)、生物量、品質(zhì)指標(biāo)等建立監(jiān)測(cè)模型，通過反演，對(duì)煙草的生長(zhǎng)和煙葉品質(zhì)進(jìn)行估算和監(jiān)測(cè)0。高光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)用于煙草長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量預(yù)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)煙草生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)規(guī)�；�，空間數(shù)據(jù)獲取即時(shí)化，并利用估產(chǎn)模型對(duì)煙草產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。本系統(tǒng)通過IDL語言開發(fā)集合了ENVI高光譜影像解譯技術(shù)，高光譜數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)格式上傳后，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)影像進(jìn)行流程式處理，處理結(jié)果以屬性統(tǒng)計(jì)表、煙草產(chǎn)量預(yù)測(cè)圖的形式存儲(chǔ)于SQLServer中，便于用戶調(diào)用查詢。
1.2.6數(shù)據(jù)輸出模塊
本數(shù)據(jù)輸出模塊是整個(gè)系統(tǒng)的輸出窗口，系統(tǒng)所有分析結(jié)果都要通過本模塊實(shí)現(xiàn)輸出。輸出的方式有網(wǎng)頁顯示、WebGIS圖形、圖表輸出等幾種。具體的輸出方式可根據(jù)用戶需求及系統(tǒng)自身特點(diǎn)進(jìn)行選擇定制。
1.2.7數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)
系統(tǒng)根據(jù)不同的用戶授予不同的訪問權(quán)限，用戶可以在權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢、編輯更新等操作。系統(tǒng)自身對(duì)用戶傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分類組織、存儲(chǔ)和管理各種數(shù)據(jù)，確定以何種文件結(jié)構(gòu)和存取方式在存儲(chǔ)級(jí)上組織這些數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，并在一定周期內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。
2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
本系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)獲取途徑、預(yù)處理軟件的不同，選取ENVI+IDL5.0和ArcEngine9.3軟件作為WebGIS數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，同時(shí)，選取集成了AJAX項(xiàng)目模板的VisualStudio2010作為高效開發(fā)WebGIS的應(yīng)用平臺(tái)。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可兼容和高效調(diào)用，系統(tǒng)采用SQLServer2008為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，高光譜處理模型組件采用IDL語言按COM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，選用C#語言作為系統(tǒng)集成基本開發(fā)語言，應(yīng)用HTML語言進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，用戶系統(tǒng)界面如圖4所示。
2.2系統(tǒng)運(yùn)用
以貴州省六盤水市水城縣鹽井鄉(xiāng)為應(yīng)用案例，對(duì)所構(gòu)建系統(tǒng)中用戶登錄子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)更新、查詢、瀏覽、輸出，煙草長(zhǎng)勢(shì)分析，高光譜監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理等模塊功能進(jìn)行調(diào)試運(yùn)用。為提高調(diào)試結(jié)果的可信度，先將該鄉(xiāng)的氣象、土壤、品種、農(nóng)村種植經(jīng)濟(jì)信息等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立了屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)，將煙草種植區(qū)1:10000地形圖、高分辨率的Google影像圖、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖進(jìn)行疊加建立了空間數(shù)據(jù)庫(kù)。調(diào)試應(yīng)用結(jié)果表明：系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)符合煙草種植空間信息管理及輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，并表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和普適性。通過使用該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鹽井鄉(xiāng)煙草種植信息的規(guī)范化管理及高效、便捷的查詢，運(yùn)用高光譜預(yù)測(cè)模型生成的決策結(jié)果與當(dāng)?shù)貙?shí)際狀況和專家經(jīng)驗(yàn)基本符合，且系統(tǒng)的預(yù)測(cè)結(jié)果可以不同專題圖和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等形式進(jìn)行顯示。
3結(jié)論與討論
在總結(jié)、融合煙草生產(chǎn)管理決策及評(píng)價(jià)理論與技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了高光譜煙草監(jiān)測(cè)模型，煙草生產(chǎn)潛力分析和精確煙草估產(chǎn)知識(shí)模型，實(shí)例證明，上述模型應(yīng)用的適應(yīng)性強(qiáng)，為煙草管理決策提供一種良好方法。將WebGIS和高光譜遙感技術(shù)相結(jié)合，利用Arc GIS API For Javascript為開發(fā)平臺(tái)，構(gòu)建了煙草種植空間信息管理與輔助決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基本地圖操作、煙草空間信息查詢與瀏覽、種植制度評(píng)價(jià)、適宜性區(qū)劃、生產(chǎn)潛力分析、高光譜長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、圖表輸出以及系統(tǒng)維護(hù)功能，提升系統(tǒng)輔助決策的準(zhǔn)確性和普適性。
以貴州省六盤水市水城縣鹽井鄉(xiāng)為系統(tǒng)應(yīng)用案例，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高光譜空間信息決策化管理，不僅顯著提高了空間信息的管理效率和查詢速度，在煙草生產(chǎn)管理決策方面也表現(xiàn)出了較好的時(shí)效性和指導(dǎo)性。
【基于WebGIS的煙草種植管理信息系統(tǒng)研發(fā)論文】相關(guān)文章：
煙草良繁田綠肥種植技術(shù)論文05-18
淺析基于云計(jì)算的智能計(jì)量平臺(tái)研發(fā)的論文05-28
基于Internet的企業(yè)分銷管理信息系統(tǒng)的構(gòu)建論文07-01
基于分層結(jié)構(gòu)的管理信息系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)探究論文04-21
基于流媒體技術(shù)的微課教學(xué)系統(tǒng)研發(fā)論文07-30
基于植物保護(hù)的綠色種植管理技術(shù)淺議論文07-18
基于J2EE的氣象裝備供應(yīng)管理信息系統(tǒng)的研究論文10-25
關(guān)于煙草的論文參考04-27