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摘要:为摸清林业自然保护区管理现状和本底信息，解决传统Excel表形式的自然保护区数据库在填报、上报、统计汇总中存在的问题，推进林业自然保护区建设和发展信息化、数字化进程，引领全国自然保护区事业健康发展，提升自然保护区治理能力现代化水平，2014年国家林业局开发了全国林业自然保护区信息管理系统，2015—2017年已有国家、省厅、自然保护区3个层面近2000用户使用，系统运行良好，易学易懂，减少了人力物力消耗，提升了数据质量和工作效率。本文是全国林业自然保护区信息管理系统开发设计、实现和主要功能的总结，是我国自然保护区现代化管理的一次有益探索。
关键词:自然保护区;信息管理系统;设计
0引言
自1956年我国建立第一个自然保护区———广东鼎湖山国家级自然保护区以来，我国自然保护事业走过了从无到有、从小到大、从单一到综合的发展历程，几代人砥砺奋进，在保护珍稀动植物物种资源、维护生物多样性、保障国家生态安全和实现中华民族有序发展等方面做出了历史性贡献。目前，我国自然保护区主管和建设部门有林业、环保、农业、国土、海洋、水利等行政主管部门［1］。截至2016年底，林业部门建立并管理的自然保护区共有2301处，面积1．25亿ha，约占国土面积的13．08%，分别占全国自然保护区总数的84．32%、总面积的85．40%，是全国自然保护区建设管理的主体部门［2］。2002年，在各级林业部门和有关单位的支持配合下，建立了以传统Excel表形式的全国林业自然保护区数据库，对于掌握林业系统自然保护区发展建设情况发挥了一定作用。但在数据填报与上报过程中，存在自然保护区无编码设计、信息填报不完整不规范、度量单位不统一等问题，导致数据在省厅和国家层面汇总、统计、更新困难。为解决以上问题，推进自然保护区科学化、规范化、信息化建设，更好地指导林业自然保护区建设管理。本文是全国林业自然保护区信息管理系统开发设计、实现和主要功能的总结。
1自然保护区信息管理系统开发分析与设计
1．1系统开发需求分析
系统需要满足5个方面的需求，即通过网络约束环境实现自然保护区数据的在线填报和规范保存，在数据填报过程中，实现对数据的有效性、逻辑性验证;通过与往年数据对比，实现数据检查和审核;实现国家层面、省级层面及自然保护区层面用户对信息数据的逐级管理和数据共享;实现自然保护区信息数据的查询、浏览、统计分析等功能;系统维护管理。
1．2系统设计
1．2．1数据库设计
数据是系统功能的发挥及信息数据展示的核心，数据库的设计直接影响系统的性能［3］。本系统使用SQLServer2000作为数据库平台，分为专题数据库和空间数据库。1)专题数据库专题数据库涉及自然保护区基本情况，包括级别、类型、四至边界经纬度、行政区域、主要保护对象、总面积、建立与晋升时间及文号等;机构和负责人，包括管理机构名称、单位性质、单位级别、负责人、联系方式、管理机构建设等;人员编制与从业人员;管理包括土地权属、林地与林木、非林地、执法权、管理办法(条例)等;人口及林地分布;总体规划;基本建设批复;基本建设年度计划安排与完成;经费来源;土地覆被状况;湿地资源;合作交流;科研宣教和文物古迹;生态旅游基本情况调查;野生动植物资源;案件、野生动物肇事及有害生物入侵;图件等17个专题属性数据，对自然保护区管理和资源本底等相关信息基本实现了全覆盖。另外，增加保护区小区专题数据库。2)空间数据库空间数据库以shapefile文件格式存储，通过专题数据库获取自然保护区中心点经纬度、编码、类型、面积等主要属性信息，实现自然保护区基本信息的空间化展示，通过地图放大、缩小、漫游等功能，在不同空间范围查看自然保护区整体分布情况。3)数据库之间关联专题属性数据库之间以及专题属性数据库与空间数据库均由自然保护区编码和名称关联在一起。①自然保护区编码设计自然保护区编码在信息管理系统中即自然保护区的“身份证号码”，具有唯一性，级别晋升或者名称修改，自然保护区编码不变。其组成为5位数编码，采取省区代码(2位数)+三位编号(3位数)。例如北京松山国家级自然保护区编码由北京市代码11和三位编码001组成，为11001。内蒙古、黑龙江、新疆等涉及多个自然保护区主管部门的，采用以下方式:省区代码(2)+主管部门(1)+两位编号(2)，其中，森工集团和建设兵团主管部门码为2，大兴安岭集团公司主管部门代码为4。例:黑龙江林业厅为230××，龙江森工为232××，大兴安岭林业集团公司为234××;新疆林业厅为650××，新疆建设兵团为652××。②自然保护区名称自然保护区名称应为自然保护区批建、晋升和更名文号中的自然保护区全称，不应简化缩写。
1．2．2角色管理
由于自然保护区管理部门管理权限的不同，系统采用角色管理设计，即国家层面、省厅层面和自然保护区层面三级用户，实现数据共享和数据安全。
1．2．3开发环境
系统采用微软．net平台开发，VisualStudio2012开发工具。基于顶层设计，考虑到系统的易用性、安全性、稳定性和可扩展性［3－4］，系统采用B/S体系结构，运用Asp．netMVC3．0+EntityFramework技术，既减少了系统的维护成本，实现了客户端零安装、零维护，又能将业务逻辑、数据、界面显示进行分离，在改进软件界面及用户交互方式时，不需要对业务逻辑内容进行重写。GIS模块采用免费开源式的网络平台Geoserver+OpenLayers3．0开发，Geoserver具有规范统一、开发灵活且可更新的特点，适当组合即可顺利搭建起功能强大的网络地图服务平台，便于进行专业性的空间信息服务;OpenLayers是一个专为WebGIS客户端开发提供的JavaScript类库包，用于实现标准格式的地图数据访问，可以通过远程服务的方式，将的地图数据加载到基于浏览器的OpenLayers客户端中进行显示，可扩展性强［5］。
2系统实现
自然保护区管理信息系统包括自然保护区门户网站、国家层面子系统、省厅层面子系统和自然保护区层面子系统。结构体系如图1所示。
2．1自然保护区门户网站
自然保护区门户网站(www．nrms．afip．com．cn)设置信息公告、法律法规、常见问题等栏目，自然保护区法规条例以及历年自然保护区年报等。用户点击“自然保护区信息管理系统入口”，连接服务器，进入自然保护区信息系统登录界面。
2．2国家层面信息管理系统
国家层面系统是国家用户浏览、查询、检查审核、汇总统计全国的林业自然保护区数据，同时，进行上报流程管理、用户管理、数据管理以及角色管理等后台管理维护。主要包括:(1)自然保护区空间位置展示:在地图中显示不同级别的保护区位置及编码、名称、面积，级别等信息;(2)数据浏览:通过属性表的方式浏览查询历年保护区专题数据;(3)数据检查入库:掌握各省(市)数据填报进度，同时，对已提交的数据信息检查审核，检查通过的数据存入正式数据库，问题数据返回省厅用户核实修改;(4)统计分析:对已入库数据进行统计与分析;(5)流程管理:对自然保护区数据填报流程的管理与控制;(6)自然保护区名录:浏览、增加、核减、修改自然保护区编码和名称;(7)字典表管理、逻辑检查:减少填报信息的手动录入，对数据进行逻辑校验;(8)数据管理、用户管理、角色管理、日志管理、填报/修改日志:系统维护功能。
2．3省厅层面信息管理系统
省厅层面系统主要包括空间展示、数据表浏览查询、数据接收与检查、保护小区填报、数据上报。其中，空间展示、数据表浏览查询及数据接收与检查模块同国家层面，展示及查询的数据源为本省的自然保护区数据。保护小区填报，填报本省的保护小区数据。数据上报，省厅层面用户也可在数据检查栏中填报当年度本省自然保护区信息数据。
2．4自然保护区层面信息管理系统
自然保护区层面系统主要包括:(1)自然保护区注册:各自然保护区根据所在省份申报注册自然保护区用户，由省厅确认用户信息的真实性;(2)数据表浏览查询;(3)自然保护区数据填报:填报自然保护区17个专题属性库信息，设置数据格式验证、友好性提示、逻辑性检查、复制上一年数据、字典表等便捷实用的操作方法;(4)数据上报:提交数据信息至省厅用户审核。
3创新点
1)设计了全国林业自然保护区编码，规范了自然保护区名称。2)建立了自然保护区数据中心，构建了国家、省、自然保护区互联的基础网络，通过分层建设，结合MVC技术，实现三级角色数据互联互通，管理共享，辅助领导科学决策，达到系统功能和应用的可扩充。3)首次实现国家、省、自然保护区三级层面数据审核、检查。自然保护区涉及面广，属性数据较多，为了得到准确、规范的信息数据，自然保护区专题信息数据填报表中制定了数据格式验证、友情提示、字典表、逻辑校验、自动数据对比表等便捷有效的填报和检查方法，减少了数据录入过程，提高了数据填报率、有效性和精准度。其中，数据格式验证，包括定义数据属性、定义属性字段长度精度、明确信息单位等;友情提示，包括数据信息注解和自动提示示例数据;字典表辅助下拉选项;逻辑性检查，对时间、金额、面积等信息数据加入逻辑检查模块，关联验证，对填报逻辑有误的数据予以提示，确保该类数据合理;自动数据对比表，数据填报完成后，执行数据检查，生成数据检查结果报告供填报人员进行针对性核实。省厅层面和国家层面用户，设置“一键变化详情表”“单一自然保护区专题数据对比表”，并用醒目颜色标注有数据变化的专题数据库和具体属性数据，减少了数据判别误差和审核时间，提升了数据的准确性和可视化，使决策层深入、准确地掌握自然保护区实际情况。4)信息管理系统面向全国31个省(自治区、直辖市)、新疆生产建设兵团和内蒙古森工、龙江森工、大兴安岭林业集团公司等三大森工集团，2000多处自然保护区的用户群体，加之数据填报具有时效性，因此采用“负载均衡”技术，很好地解决了访问量大、并发量高、数据量多的难题，高效实现了所有自然保护区同时在线、同时填报，保证系统运行稳定，为资源共享提供了技术支撑。
4系统的主要功能
1)采集规范、准确的自然保护区数据。2)浏览、快速准确地查询自然保护区信息。3)根据区域、自然保护区属性条件或类别属性库进行信息数据汇总统计，生成专题统计报表，为管理层决策分析提供数据基础，提升管理水平，实现对珍稀濒危物种的有效保护。
5结束语
信息管理系统的建成，将2000多处自然保护区紧密联系在一起，很好地解决了传统数据采集、规范保存和统计分析困难等问题，提高了填报效率和数据准确性，统一了数据标准，实现了数据的集中管理和共享，为各级管理层的决策支持提供详尽的数据，更有针对性地制定政策和措施，推动了自然保护区信息化进程。随着数据量剧增，业务需求不断提升以及信息技术的发展，系统还有待完善。(1)进一步提高数据采集的广度、深度和精度，深入、细致地掌握全国林业自然保护区发展建设状况。(2)提高数据利用效率，增强数据分析能力，优化分析算法，优化数据可视化形式，提高数据挖掘能力，进一步提升辅助决策水平。(3)增强遥感技术的应用，利用国产多源、多时相卫星遥感资料，采用遥感解译与实地调查相结合的方法，在宏观上掌握自然保护区变化趋势，对自然保护区发展建设起到重要作用。
参考文献:
［1］环境保护部自然生态保护司编．全国自然保护区名录．2014［M］．北京:中国环境出版社，2015．
［2］国家林业局野生动植物与自然保护区管理司．全国林业自然保护区统计年报(2016年度)［G］．北京:国家林业局野生动植物与自然保护区管理司，2017．
［3］张洪吉，罗勇，滕连译．基于GIS的自然保护区特色资源信息系统设计与实现［J］．测绘与空间地理信息，2014，10(37):85－87．
［4］王红霞，王兵，李保玉，等．基于B/S模式的自然保护区信息管理系统构建［J］．林业资源管理，2015(5):126－131．
［5］陈德鑫．基于OpenLayers客户端的网络地图实现技术框架［J］．现代测绘，2010，3(33):48－49.
作者:邱胜荣 单位:国家林业局调查规划设计院
