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【题目】森林资源信息化管理模式探析
【第一章】森林资源信息化发展研究绪论
【第二章】森林资源与信息化理论知识及相关技术
【3.1 - 3.2】信息化管理网络基础设施建设
【3.3】信息系统统一数据平台设计
【3.4】信息化大数据云平台详细设计
【第四章】基于大数据云平台的森林资源信息管理系统设计
【结论/参考文献】浙江省森林资源信息化方案研究结论与参考文献
1 绪论
1.1 研究目的和意义。
浙江省，"七山一水两分田".全省陆域面积 10.18 万平方公里，山地、丘陵占总面积的 70%,林地面积 661.27 万公顷，其中森林面积 604.06 万公顷，森林覆盖率 60.82%,湿地总面积 111.01 万公顷，有高等野生植物 5500 多种，陆生野生动物 689 种，38 个国家级森林公园、78 个省级森林公园。丰富的森林资源，加大了管理难度，近年来，浙江省加快林业信息化建设的步伐，开发与应用了《林木采伐管理信息系统》、《林地征占用管理信息系统》、《古树名木管理系统》、《野生动物疫源疫病监测系统》、《林权管理信息系统》、《营造林管理信息系统》、《生态公益林地籍管理信息系统》、《木材运输管理系统》、《林业行政处罚管理系统》、《森林灾害远程视频监控系统》、《森林防火联动监管系统》
等 20 多个林业信息化系统，建立了全省森林资源二类调查数据库、全省林地―一张图‖、全省森林资源连续清查数据库、全省重点生态公益林数据库、全省森林资源动态监测数据库、全省野生动植物资源数据库、全省湿地资源数据库、全省红树林资源数据库、全省古树名木资源数据库、全省采伐证数据库、全省运输证数据库、全省野生动物驯养繁殖和经营利用数据库、全省林权证地籍数据库等林业专题数据库。浙江省林业信息化基本覆盖了林业管理的各个业务区域、各个单位部门，产生了巨大的社会效益和经济效益，林业信息化建设取得了较好的阶段性成果。一是创立了融现代森林资源监测管理思想、技术于一体的管理新模式；二是基于新模式，搭建了相应的林业资源管理应用系统、野外数据采集系统、林业资源数据管理子系统等，建立起森林资源监测管理信息化的环境；三是利用网络和信息终端技术，完成多时空森林资源监测管理数据采集与处理；四是采取MAC 地址（Media Access Control:物理地址）确认、异地备份保存等技术研发的信息系统，具有关键数据加密传输、用户账户机器绑定、在线用户实时跟踪、基础数据操作登记、网站系统屏蔽设计、系统错误即时记录、系统数据备份恢复等措施保障，系统有较高的安全性。
但随着森林资源信息化建设工作的不断深入和展开，浙江省森林资源信息化管理也面临着一些新的问题，主要集中在以下几个方面：
（1）数据采集与管理方面不足。
数据管理缺乏规划，数据采集与处理能力弱，数据交流速度慢，信息冗余，规范性差，不利于信息的共享与数据交流，低水平重开发现象严重。因此，研究数据采集和管理的新手段是必要的。
（2）难以满足现行林业管理体制的需要。
我国现行的林业管理基本的业务模式就是分层实施、逐级汇总上报、各负其责的模式，浙江省林业信息化管理也是遵循这种模式。这种模式在行业管理能力、管理职责、管理制度和管理效率等诸多方面均落后于其他部分行业，无法快速有效实现林业管理，也无法符合时代对林业发展的要求。因此需要研究并制定新的林业管理模式，以加快林业的快速发展。
（3）缺少综合性项目的引导，信息化建设没有形成合力。
目前浙江省信息化工作虽然取得了很大进步，但各部门单兵作战，不可避免的出现资源浪费、重复建设、低水平应用等问题，形成成果"散、小"的格局，没能引起政府和社会的高度关注。因此需要进行现有系统进行综合分析，研究综合协同的机制，通过综合性项目，组织各方力量共同参与建设，形成合力，从而加快各部门工作的协同。
（4）已有信息得不到有效整合，信息资源开发和管理不规范。
全省林业数据规范不够统一，省级和市级数据在空间上的完整性和时间上没有连续性；各类业务系统的建设标准不统一，缺少部门之间广泛的沟通、协调；已建的各个应用系统相互独立运行，相关资源共享度不高，由此形成了以县为单位、按业务划分的一个个信息孤岛。因此，需要建设一个统一的基础信息平台，加强数据和系统的规范化管理。
本研究的主要目的就是利用大数据、云计算技术，建立新型的森林资源管理模式，以解决目前森林资源数据分散，不能有效共享，管理系统各自为政的问题。
同时，构建科学合理的森林资源信息管理新模式是历史发展和技术推动的必然选择。通过建立森林资源信息服务管理新模式可以更好的促进林业信息化的发展，更好的促进森林资源信息集成和"林业一张图"的实现。
1.2 研究现状。
1.2.1 国外相关研究。
人类出现之前，森林完全是在自然竞争中生长、繁衍，形成的是完全的自然竞争格局，人类出现改变了这种格局，人类为了不同的需要，对森林施以不同的干预。多年来，为促进森林资源管理水平提高，融合信息技术与森林管理过程，信息化管理已成趋势，并受到各国的重视。美国爱德华州 Pat1atch 公司在九十年代早期就建立了基于地理信息系统的森林经营系统，可随时提供林地上的林木信息，采伐状况及显示林业专题图[1] [2].美国农业部林务局开发了林分可视化系统（SVS），该系统运用三维虚拟技术和生长模型，直观的分析不同时期的林分生长情况[3].Loh,Douglas K 等提出了一种基于规则的专家系统和 GIS（GeographicInformation System:地理信息系统）的集成的管理模式[4],McRberts 等利用 GIS做合理的森林管理决策以及事后对决策进行评估[5].加拿大林业部 90 年代开始建立国家林业信息系统（FIS）和国家林业数据库。德国建立了森林资源动态监测系统，以获得年度森林资源动态数据。美国林务局在森林多样性保护等方面的管理监测中推广地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机等先进技术手段，收集、补充、贮存有关数据信息，完善制定了统一数据的标准。奥地利利用综合森林管理信息系统汇总全国森林资源的现状和动态分析，利用该系统中地理数据信息处理提供最新森林资源信息[6-7].
从森林资源的利用与流通方面分析，森林资源的利用与流通监管包括林权地籍、森林资源流转、森林采伐与利用、林木与林产品等环节。科学的管理有助于森林资源的保护，有助于森林资源生产力的提高，这些管理过程环节多、相互之间关联性强，只强调单一环节的监管都可能会顾此失彼，另外森林采伐、森林资源流转等都与森林资源的状态监管有关。为了有效监管其过程，各国利用信息技术手段，研制相关信息系统，产生积极的效果。加拿大 Cuestasys 公司开发了林业信息系统，葡萄牙开发了在木材运输、林道规划和采伐集材等方面能进行了辅助设计的森林清查管理信息系统（Forest Inventory Management InformationSystem） [8].美国林务局和伊利诺大学联合开发了 Smart Forest,以 DTM（DigitalTerrain Mode:数字地面模型）三维显示技术为基础，可以不同角度实时模拟观察森林景观变化[9].
在目前国外的森林资源集成研究中，H P[10]等、Ferragut L[11]等、Baskent EZ[12]等 Jianguo Liu[13]等、Marques[14]等、Fotakis D[15]等均设计了不同的集成系统，并付诸时间，但集成只是在森林资源调查、森林防火、林产品等几个方面，并没有建立一个全面的、系统的，涵盖某个区域并且基于统一标准的森林资源信息集成系统。
1.2.2 国内相关研究。
林业信息化是建设林业现代的需要，是林业科技创新的需要，是社会经济发展的需要，是落实中共中央 2014 年一号文件的重要举措。我国林业信息化经历了上世纪 80 年代起步，90 年代系统化，本世纪网络化这一个过程[16].相比之下发达国家利用计算机等信息技术进行森林资源监管不仅时间早，同时成效明显，如利用遥感技术监测森林资源动态变化，利用计算机、地理信息系统等技术进行大批量的数据处理与挖掘，建立相应用的森林资源地理信息系统，森林资源地理分析系统，对有效监测森林资源变化，有效地保护森林资源起到了积极作用[17],但在林权地籍管理、林木采伐利用、林产品流通等过程与环节的管理上，由于各国体制、管理机构等方面存在着明显的差异，只能选择性地引用或仅技术思路上作参考，相对成本较高[18].
进入到本世纪，以网络环境为主要角色开发应用系统，主要表现为三种类型：
一是需要大量处理空间数据的基于 C/S 模式的局域网应用系统，如森林资源地理信息系统、森林防火系统、生态公益林地籍管理系统、规划设计系统等[19].另一类是基于 B/S 的广域网应用系统，如采伐管理系统、运输管理系统、权证管理系统、森林资源流转办公系统等[20].第三是以 B/S 为主、C/S 为辅的混合模式，这是目前的主流[21].这些应用系统的开发可以说是遍地开花，形势喜人，对林业信息化整体建设起到了积极的作用，但发展的许多矛盾也凸显出来，主要表现在：
⑴数据不能有效共享。由于长期以来主要针对某一环节或方面进行信息管理研究与实践，缺乏整体、系统、全面的数据流动与共享机制研究。⑵系统分散，各自为政，难以集成。⑶由于系统分散、数据不能有效共享，难以实现协同监测与管理，服务效率低[22].
在森林资源信息集成研究上，国内学者分别研究了不同的方法，如基于 ROA框架[23],使用 REST 方式的方法；运用 GML（Geography MarkupLanguage:地理标记语言）、SVG（Scalable Vector Graphics:可缩放矢量图形）、WEB 服务、网格等技术[24],基于 Oracle 流[25];基于 OWL 基于本体[26];基于 XML[27].张军[28]等、赵天忠[29]等提出了的森林资源信息集成解决方案。目前，关于森林资源信息集成研究并没有成套的理论体系，缺乏统一的集成标准，同样缺乏对集成系统的实践。
随着互联网的发展，孙伟[30]研究了林业资源信息云计算服务体系。马勇等[31]研究了在云计算的基础上向用户按需提供林业遥感应用服务的信息平台，提出一种林业遥感应用的云平台总体架构。陈雄华[32]研究了林业物联网云网关关键技术，并对云网关进行了初步设计。刘亚秋等[33]研究来高可靠云计算平台在智慧林业中的应用。钟祥清[34]研究了服务器虚拟化技术在林业上的应用实践。李珺[35]等研究了林业信息共享中的云计算应用。于长江[36]研究分析了信息技术时代林业管理策略。李世东[37]绘制了中国智慧林业路线图。融合云计算、大数据、物联网的林业信息化研究正在如火如荼的进行着，且是未来林业信息化研究的热点和趋势。
1.3 研究内容及技术路线。
1.3.1 研究内容。
本文主要研究浙江省森林资源信息化管理新模式，包括基础网络设施建设、多系统数据接口规范、数据库的建立、云计算方法的应用、森林资源信息管理系统的开发和功能展示等。具体内容如下：
（1）建立基于云计算框架的森林资源数据挖掘和数据表达模型，以方便数据的随时调动和大规模计算。
（2）建立相互关联的森林资源数据库，并在此基础上开发基于大数据云平11.3.2 研究方法。
本研究采用理论研究、需求调研的方法展开研究，具体可分为以下几个步骤：
（1）对比分析国内外相关领域的研究成果，结合浙江省林业部门现有系统的实际情况，提出研究目的和研究内容。
（2）了解森林资源信息化管理理论及云计算、大数据等相关技术，为后续工作储备必要的理论知识。
（3）设计浙江省森林资源信息管理总体框架，部署省市县三级网络架构。
（4）仔细研究现有林业系统数据库，规范化数据接口，将云计算技术运用到森林资源信息管理中，建立基于云计算框架的森林资源数据挖掘与表达模型，并阐述分析数据可视化表达原理。
（5） 在数据挖掘与表达模型的基础上，结合实地调研进行系统需求分析与可行性分析，并进行了系统功能设计，安全设计。
（6）总结并撰写论文。
1.3.3 研究技术路线。
