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随着经济社会的高速发展，我国已经迈入城市化加速发展时期，城市化水平不断提高［1］。一些城市，如北京、上海等，已经成为了具有相当大的人口规模、很强的经济实力和辐射能力的大都市［2］。与一般的城市相比，大都市人口密集、工业集中、交通拥挤、环境污染等问题更加突出［3－5］，对周边地区的政治、经济和社会影响与关联更加密切。大都市的生态环境建设需要不仅涉及城区的绿地，还包括周边的森林，将森林作为大都市生态环境系统的组成部分，以缓解日益紧迫的资源与生态环境压力，为大都市发展提供生态支撑，为居民提供一个安全、绿色和健康的生活环境。 长期以来，森林与城市绿地资源监测也是由不同的部门自行独立开展、缺乏横向沟通联系，没有一套行之有效的协同监测技术体系。近年，北京、上海等大都市对林业和园林管理部门进行了整合，对长期处于分治的森林及绿地资源的一体化管理进行了有益的尝试，也对森林及绿地资源的监测、调查等方面的协同管理方面的探索提出了要求［6－7］。区划是森林及绿地资源监测的重要基础，区划信息协同是森林及绿地资源协同管理的前提。本文在分析森林与绿地区划协同分析的基础上，以协同学理论为基础，构建了大都市森林及绿地区划信息协同的框架，探讨了信息协同的相关技术，实现了区划信息协同的相关功能，为森林及绿地资源监测协同奠定了基础。 1森林及绿地区划协同分析 1．1森林区划与绿地区划现状分析 森林区划是为了便于经营管理，调查、统计和分析森林资源的数量和质量，根据自然地理条件，森林资源以及社会经济条件不同，将区域范围内林地区划为若干不同的单位。对于大都市来说，森林区划的范围是近郊及远郊，区划系统为：县－乡－村－林班－小班。绿地区划是为了便于经营管理，对城市中心区的绿地按照绿地分类与归属，划分的相对固定的绿地单元。一般与行政界线保持一致。绿地区划的范围一般是绿地分布的都市中心区，绿地经营管理区划系统一般按行政区划进行划分：县（区）－乡镇（街道办事处）－社区（居委会或村）－小班（单位）。 1．1．1业务部门 森林资源区划涉及的业务实施部门，就大都市来说，可分为市级、区县级、乡级三级，其中还包括自然保护区和国有林场（图1）。各级部门分别执行不同范围的区划任务，协作完成区划工作。绿地资源区划业务实施部门涉及的部门较为复杂，根据管理单位的不同，涉及了园林绿化部门、城市建设部门、市政管理部门。但基本由园林部门为主导进行区划工作。可分为市园林局或园林处、区县园林局、街道办事处三级进行区划。 1．1．2业务流程 区划是森林及绿地资源调查的基础工作，始终贯穿于调查工作中，对于森林资源区划来说，其业务过程主要分为内业和外业两部分。首先由市级林业部门下达区划任务，县级进行数据组织，并进行内业区划，内业区划完成后，乡级进行外业调查并进行区划调整，直至外业结束各县汇总乡级区划成果并上交至市级，市级汇总各县成果后，形成最终的区划成果（图2）。绿地区划的业务过程与森林资源区划过程类似，但没有森林资源区划规范，其上下级以及绿地各产权单位的合作没有林业部门的紧密。 1．2森林区划与绿地区划协同存在的问题 1．2．1业务协同问题 从两个区划体系来看，由于大都市森林资源与绿地资源管理的分离，区划各自进行，从而造成区划范围的重叠或缝隙。区划单位只负责自己区域范围的区划，不考虑与相邻区划单位的衔接，这样造成相邻区域的调查数据的错误，给形成完整的市域范围的区划数据造成了很大的困难。 1．2．2部门及人员协同问题 森林及绿地资源区划涉及多个部门，同时需要大量的人员参与。各部门及人员在区划业务中都承担一定的任务，需要相互配合才能完成。目前区划业务在协作成员与整体业务以及协作成员之间没有一个信息交换的机制，同时也没有对协作行为进行控制，这样往往会造成协作不畅或协作冲突。例如，区划处理过程中，业务人员A对数据进行了修改，B在随后进行的修改中覆盖了A的数据，造成了数据的丢失和错误。 1．2．3数据协同问题 森林及绿地资源区划是一个以数据为核心的业务过程。其业务的开展需要大量数据的支撑，同时区划的结果会产生大量的数据。保证数据的完整性和正确性，是区划业务追求的目标。但是区划过程中，往往由于业务衔接，参与人员或部门自身资源、知识和能力的限制，造成了数据不一致、冲突、重叠等问题，目前没有一个集中控制的机制来协同解决这些问题。例如在区划过程中，森林区划和绿地区划单位未使用同一来源的本底数据，从而造成两个单位区划数据的不一致。以上这些问题的存在直接影响了森林及绿地资源区划数据的质量。因此需要建立一套业务协同、部门及人员协同、数据协同的机制来解决协作冲突、控制协作行为，统一区划数据。 1．3森林区划与绿地区划信息协同内涵 协同学的创立者，是前联邦德国斯图加特大学教授、著名物理学家郝尔曼•哈肯，1971年他提出协同的概念。哈肯的协同论认为，千差万别的系统，尽管其属性不同，但在整个环境中，各个系统间存在着相互影响而又相互合作的关系［8］。信息协同是以信息集成为手段，建立相应的协同机制，实现信息的组织管理，使相关多元化的信息有机的融合并优化使用［9］。协同是信息化发展的趋势，通过不同的组织和个人之间保持协作，各种资源和信息的共享和流转，从而实现各自的工作目标。森林及绿地资源区划信息协同，是协调大都市森林资源区划和绿地资源区划这两个对象，以信息集成为手段，建立相应的协同机制，协同一致的完成城市绿化资源区划这一目标的过程。利用森林及绿地资源区划信息协同把区划过程中的业务、事务、事件等信息在单位、部门组群、个人之间进行及时高效、有序可控、全程共享的沟通和处理。森林及绿地资源区划信息协同的目的，是整合原本割裂开的城市森林资源区划和城市绿地资源区划，从维护城市生态系统的高度去协调森林和绿地，通过信息集成的手段将二者协同起来，建立信息协调机制，促进两者在技术、方法、资源等上的优势互补，信息共享。#p#分页标题#e# 2森林及绿地区划信息协同框架 森林及绿地资源区划信息协同是针对大都市森林及绿地的生态特点，根据自然地理条件及相关影响因子的不同，对整个地域范围的森林及绿地进行统一的划分。针对森林区划与绿地区划之间存在的管理、尺度、精度问题，通过协同机制，将两者统一在一个体系下进行区划，达到区划协同的目标。其最终目的是便于调查，统计和分析森林及绿地资源的数量和质量，提高森林及绿地资源经营利用水平，调整森林及绿地布局，为大都市生态系统建设服务。 2．1协同模式 森林及绿地资源区划是一个群体协作的在时间维度和空间维度上都频繁变化的动态复杂过程。其协作模式是集中控制下的分布式异步模式，通过一个集中控制方来协调其他各成员间在不同时间、不同地点进行任务目标相同的工作［10］（图3）。 2．2协同结构 森林及绿地资源调查的协同结构是集中协同结构与递阶协同结构的组合［11］（图4）。对于大都市来说，集中控制中心为林业及园林的市级监测中心，层级依次为县监测中心，乡监测站、调查小组。 2．3协同框架 森林区划和绿地区划是以区划协同为目标，通过遵循区划协同共享与约束机制，使业务涉及的数据、人员、流程达到协同，从而实现区划协同（图5）。实现区划的协同，需要遵循以下的共享与约束 2．3．1共享机制 森林区划与绿地区划之间的问题，归结起来就是信息不对称造成的。因此要建立一个共享机制，使信息得以流通。包括数据共享、技术手段共享以及其他资源的共享。 2．3．2约束机制 空间约束：经过协商，划定区划区域，并约束各自区域的外界；数据约束：在各自的区划范围内进行区划，并共享区划成果。 3森林及绿地区划信息协同技术 区划数据是森林和绿地资源监测的主要成果之一，区划数据一般说来应该覆盖整个调查区域，不能有遗漏和重复，维护区划数据一致性和完整性。通常，确保区划数据的完整性的主要是依靠技术规范和规程，而很少从有可行的技术手段，本文通过探讨流程协同、数据协同、人员组织协同等技术，来实现森林及绿地区划信息协同。 3．1流程协同技术 森林与绿地区划的信息协同，首先就是工作流程的协同，数据协同与人员组织协同贯穿于流程协同中。本研究采用Petri网来对森林及绿地区划流程协同中区划业务活动之间的相互关系进行描述。Petri网作为一种图形化的流程建模工具，可对工作流进行建模和分析［12］。区划流程协同是在共享数据、技术手段及其他资源的基础上，遵循区划约束机制，达到区划信息协同。其过程可分为数据组织（DC）、区划（至村级）（MS），区划边界协商（BC），小班区划（分绿地和森林）（SD），区划合并（MB），区划成果输出（BE）六个部分。区划协同过程的Petri网模型如图6。森林及绿地区划协同（FGMS）是在统一框架下进行区划，其协同过程：数据组织（DC）；统一进行区划至村级单位（MS）；区划边界协商（BC），并输出参数Bij给绿地小班区划作为输入；进行森林小班区划（FSD）和绿地小班区划（GSD），绿地小班区划输出参数GBij；将GBij作为输入，并合并森林小班区划和绿地小班区划；区划成果输出。区划信息协同过程是以区划数据为中心的协同，人员、资源都围绕数据来进行协同，最终达到协同目标。 3．2数据协同技术 在流程协同中，首先是要进行统一的数据组织，这就需要建立共享数据库来支撑。为了达到区划过程中的信息共享与区划边界控制，建立集中式的共享数据库，使用基于数据库的信息共享方式来实现数据协同（图6）。市级部署了数据库服务器，存储森林资源数据、园林绿化数据、协同管理数据、协同模型以及其他一些数据及资源。各级区划根据权限访问市级数据库，获得或上传区划数据；同时对各区域数据进行版本和边界的控制［13］，保证数据的一致性。 3．3人员组织协同技术 森林及绿地资源区划业务流转中涉及了多级多部门的人员，为保证区划数据的完整性和安全性，需要建立一种访问控制机制来保障数据的安全。本研究采用基于角色的访问控制来保障数据资源的安全性。基于角色的访问控制是指：在应用环境中，通过对合法的访问者进行角色认证来确定访问者在系统中对哪类信息由什么样的访问权限。基于角色的访问控制引入角色将用户和访问权限在逻辑上分开，一个用户可以赋予多个角色，同时一个角色也可以包含多个用户。系统把对数据和资源的访问权限授予角色，而不依赖于具体的用户身份［12］。森林及绿地资源监测信息协同系统中，用户众多，数据复杂，因此根据监测信息协同访问控制模型，在系统中建立了用户和权限管理模块。实现了用户－＞角色－＞权限的多对多关系。用户和权限管理模块共分为4个对象集：用户，角色，系统资源，数据表记录资源，其中，用户和角色间是多对多的关系；角色和系统资源之间是一对多的关系；角色和数据表记录资源之间是一对多的关系（图8）。 4森林及绿地区划信息协同功能实现 森林及绿地区划信息协同技术在北京进行了实现。主要包含几个功能：1）流程定义；2）数据控制（访问控制、边界控制）；3）权限管理。区划以上功能的实现，保证了森林及绿地区划的协同。 4．1流程定义 流程定义用于把petri网模型表示成计算机能够处理的形式，对流程相关属性进行定义，包括流程名、流程变量等相关属性。其定义包含所有使流程能够被工作流引擎执行所需的信息。本研究采用第三方流程定义工具来对对整个流程进行设计，并将给流程嵌入系统中得以实现（图9）。#p#分页标题#e# 4．2数据控制 对于各区县采用了区域控制来获取显示数据和控制边界操作（图10）。对于昌平区用户登录只能从市级中心数据库获取本地区数据，并不能对区边界进行编辑。 4．3权限管理 在市级中心数据库对全市各相关部门进行权限定义，分配数据、功能访问权限（图11）。 5结论与讨论 森林与绿地是大都市生态系统的主要建设内容，是大都市发展的重要的基础设施，两者互相借鉴、互相影响、互相融合，取长补短，不但可以改善环境，提高城市居民的生活质量，同时也能促进大都市可持续发展。本文以协同学为基础，综合森林经营管理、城市绿地规划设计、信息科学等理论，针对当前国内大都市存在的森林及绿地资源管理分离、区划技术体系不统一、森林及绿地资源数据不能全面反映生态环境状况的问题，从理论、技术方法和实践三个方面对森林及绿地资源区划信息协同进行了研究和探讨。提出了大都市森林及绿地资源区划信息协同框架，并进行了实现。协同区划的实现为森林及绿地资源监测协同奠定了基础，在北京市第一次森林及绿地资源调查中解决了区划重叠等问题，提高了工作效率和数据质量。区划只是森林及绿地资源监测的其中一个环节，下一步还将应用信息协同技术从森林及绿地资源监测的各个方面来探讨协同，最终达到森林及绿地资源监测的协同。
