中国数字林业的构建与展望

中国数字林业的构建与展望内容摘要：

浙 江 林 学 院 学 报 　2002 , 19( 2):222 ～ 226 Journal of Zhejiang Forestry College 　　文章编号 :1000-5692( 2002)02-0222-05 中国数字林业的构建与展望 1 2 方陆明 , 陈勤娟 , 周友法 3 (1.浙江林学院 信息系 , 浙江 临安 311300 ;　2 .浙江省杭州市林业水利 局, 浙江 杭州 310004 ;3.浙江省台州 市林特局 , 浙江 临海 31700) 摘要 :数字地球建设是以实现全球经济 、 社会 、 资源与环境的可持续发展为目标 , 强调信息 的数字化表示以及信息资源的利用与开发 。 根据数字地球的基本思想 , 分析了我国林业信息 化建设的基础与存在问题 , 提出了数字林业的概念 、 中国数字林业建设的基本模型与体系结 构以及建设的内容与阶段目标 。图 3 表 16 关键词 :数字地球 ;数字林业 ;构建 ;中国 中图分类号 :S7. 05 ;G203 　　　文献标识码 :A 1 　数字地球与数字林业 1.1 　数字地球 长期以来对地球上事物的研究多处于一维和二维层面 , 而地球上 80 %以上的信息是与地理位置 [ 1] 有关的 , 同时事物的本质是动态的 、 多维的和无限的 。1988 年时任美国副总统的戈尔根据事物的 [ 2] 这种本质 , 提出了数字地球的概念 。 希望将地球上所有资料的信息数字化 , 让地球上各种事物无缝 地链接 , 各层面的用户各得其所 。 具体来说 , 数字地球有利于各级政府制定规划 、 做决策 、 控制区域 经济和资源向着可持续目标发展 ;有利于专业用户快速准确收集数据 , 降低成本 , 缩短周期 ;普通用 户随时得到发生在世界各地热点信息 , 并可身临其境地享受世界各地的风光民情 。 正因如此 , 数字地 球建设很快得到了各国的重视 。1999 年 4 月 25 日至 30 日在中国北京香山饭店召开了由多名中国科学 [ 3] 院院士主持参加的有关数字地球的 3 个专题讨论会 。 1999 年 12 月首届数字地球国际性会议在北京 召开 , 从中央到地方对数字地球逐步形成了共识 。 国内各层面各行业在总结原有 MIS , GIS 和 OA 基 [ 4] 础上都提出了 “数字” 的理念 , 如 “数字城市” “数字农业” “数字北京” “数字海洋” 等等 。 1.2 　数字林业 什么是数字林业 ? 不同的学者可以从不同的角度作出不同的定义 , 但都会表达出基本目标一致的 内涵 。 数字林业是指在数字地球大框架指导下 , 应用遥感技术 、 计算机技术 、 数字化技术 、 网络技 术 、 智能技术和可视化技术 , 把地球上的各种林业信息用地理坐标确定与连接起来 , 实现标准化规范 化采集与更新数据 , 实现数据充分享用的过程 。 数字林业必须在数字地球框架下来构建 。它是数字地 球的一部分 , 它分布在不同的区域 , 渗透于不同的层面 , 它与 “数字城市” “数字农业” “数字环保” 等既具独立性又具交叉性 。 数字林业建设是林业信息化的一个进程 , 是一项跨地域跨层次的知识交叉 , 是新观念 、 新思想 、 新理论和新技术的融合 , 是以计算机和网络为主体的多种技术发展到一定水平上对林业的一种刻画 , 强调的是要了解每一点的数字 , 还要认知数字表示的含意 , 以及各点数字间的联系 。 收稿日期 :2001-12-17 ;修回日期 :2002-01-29 作者简介 :方陆明(1961-), 男 , 浙江建德人 , 副教授 , 硕士 , 从事资源与环境信息系统研究 。 　　　　方陆明等 :中国数字林业的构建与展望 第 19 卷 第 2 期 　 223 2 　数字林业的现有基础与存在的缺陷 2.1 　现有工作基础 新中国建立 50 多年来 , 国家制定了相关林业建设的政策 、 法规与标准 , 明确了各种资源调查类 型的划分与调查方法 。1982 年林业部召开全国森林资源清查管理工作会议 , 颁发了 《森林资源调查 主要技术规定》 , 并将全国森林资源调查分为 3 类 :①全国森林资源清查 (一类);②规划设计调查 (二类);③作业设计调查 (三类)。 1984 年 9 月 20 日颁布了 《森林法》 , 并于 1985 年 1 月 1 日正式实 施 。1997 年 , 根据 《国家信息规划》 与 《林业 “九五” 计划和 2010 年远景目标》 , 结合林业实际 , 制 订了 《全国林业信息总体规划》 。对苗木 、 木材采伐和自然保护区等都有相应的规范与标准 。 进行了 5 次全国森林资源清查 , 基本摸清了全国及各省 (市)森林结构状况 。 国家林业局建立了全国森林资 源数据库系统以及 1∶400 万 , 1∶ 100 万和 1∶25 万规模的覆盖全国的基础图形数据库系统 。 信息化建设虽已有不少成果 。 20 世纪 50 年代利用航空照片判读进行大面积森林资源调查 。1982 年林业部在小型机上建立了全国森林资源数据库系统 。 80 年代林业系统基本处于微机单机单项目应 [ 5 ,6] 用 , 80 年代末至 90 年代一方面注重单机单系统应用 , 建立了森林资源数据处理系统 (DPS) 、 森 [ 7] [ 8] [ 9 , 10] 林资源管理信息系统 ( MIS) 、 森林资源决策支持系统 (DDS) 、 林木良种管理信息系统 和主要 [ 11] 经济树种在线查询系统 等 , 并且已经把主要的社会经济指标纳入系统研究的范围 。 另一方面逐步 开始考虑综合运用 , 并关注系统周围信息以及与相关系统的融合 。3S (RS , GRS , GIS)技术 , 特别 [ 12] 是 GIS 技术在信息化建设中已发挥了较好的作用 , 并希望把 3S 技术 、 网络技术 、 数字化技术和虚 拟技术等全部或部分融合在一起 , 挖掘海量数据资源 , 实现数据共享 , 消除 “信息孤岛” 。 林业部门 陆续建立了涉及森林资源 、 林业遥感 、 森林生态与环境保护 、 野生动植物 、 荒漠化 、 生物遗传 、 林业 生产经营 、 林业生态工程和山区综合开发等多方面的森林资源信息和林业工程信息数据库 , 以及人 [ 13] 事 、 财务 、 物资 、 政策和法规等方面的数据库 。“九五” 期间又进行 “森林资源信息共享技术研究 [ 14] 与示范” 。数字林业的研究与构建实际上是对林业信息化建设的进一步规范 。 1993 年国务院决定成立国家经济信息化联席会议 , 1996 年成立了国务院信息化工作领导小组 , 1998 年在原邮电部与电子工业部基础上组建信息产业部 , 这三大步骤为推进我国的信息化进程提供 了坚实的组织与体制保证 。国家信息基础设施基本框架已经形成 , 主要由中国广播电视网 、 中国电信 网和中国计算机网三大模块组成 。 [ 4] 1999 年 10 月 14 日已发射了中国的 “资源 1 号” , 1999 年 5 月发射了 “实践” 5 号小卫星 , 以后 还将陆续发射各类资源卫星 ;对地观测技术 , 从光学探测到雷达再到微波探测 , 一个多层次 、 多角 [ 15] 度 、 全方位和全天侯地球信息获取系统已基本建立 , 为大面积实时信息获取奠定了良好的基础 。 国家已建立了 1∶400 万 、 1∶100 万 、 1∶ 50 万和 1∶ 25 万规模国家级地理数据库 , 部分地区建立了 1 [ 16] ∶10 万规模地理数据库 , 重要区域的 1∶ 5 万和 1∶ 1 万规模的地理数据库也在加紧建设 。 这些不同比 例尺的数据库 , 共同构成了我国地球空间的数据框架 。从 “七五” “八五” “九五” “863” 国家项目和 各省 (市)科研项目以及横向研究项目 , 建立了涉及资源 、 环境 、 经济和社会方面的众多数据库 。 2.2 　存在缺陷 从部规划院 、 省 ( 市)规划院和县 (市)林业局到林业企业 , 数据库结构有差异 , 数据采集标准 与规范不统一 , 难以整合 , 共享能力弱 。 ①缺乏统一规划 , 存在着严重的低水平重复 。 ②数据更新手 段差 , 人工参与工作量大 , 动态与时空关系没有很好地运用 。 ③可视化手段单一 , 只限于简单的表和 图 , 缺乏模拟与仿真 。 ④遥感信息资源缺乏 , 动态信息更少 , 且所使用遥感信息资源大多数是国外 的 。 ⑤对国家林业重点工程的监控缺乏持久性与有效性 。 ⑥缺乏综合性的智能化的决策支持分析能 力 。 ⑦对新技术 , 尤其是对林业信息的采集处理到应用全套技术的集成化研究与应用还比较少 。 3 　数字林业的模型与体系结构 数字林业是一个主要提供林业信息资源的开放式信息集成系统 , 由若干个节点组成 , 表现出分布 式的动态数据采集平台 、 分布式操作系统 、 分布式的数据结构 (同构或异构)、 分布式的数据 、 分布 224 浙 江 林 学 院 学 报 　　　　　　　　　　　　　　　2002 年 6 月 式计算和分布式的控制等 。数字林业是一个面向公众 , 重点为专业业务服务的多层次系统 , 与其他行 业数字系统既有联系又保持其独立性 , 它还隶属于区域的数字系统 。如数字浙江 , 数字杭州等 。 3.1 　基本模型 它是对数字林业中的数字框架模型 、 数字高程模型和数字单元等模型的一种高度抽象 。 反映了系 统的基本面貌 , 如图 1 。 图 1 　数字林业基本模型 Figure 1 　Basi c model of digital forestry 3.2 　层次结构 是指系统内部的管理模式及与外系统的 连接 , 反映出系统纵向 、 横向关系以及在整 个数字化建设中的地位 , 如图 2 。 林业资源 数据中与经济 、 社会和资源可持续发展密切 相关的主要是森林资源的变化情况 , 而我国 森林资源的大部分数据掌握在四大规划院 , 省 (市) 规划院以及县林业部门手里 。 数据 的采集与更新估计很长一段时间内处于国家 —省 (市) —地 区 —县 4 级 采 集并 存 的 形 式 , 也即形成了 4 个层次的数据交换中心 , 每个层次都是一个 B/ S 和 C/S 并存的混合结 构体系 , 基本遵循统一的规范 , 但又保持着 相对的独立性 , 可以分别建立 。 数据的应用 由于对象不同可分为专业用户 、 专题用户与 图 2 　数字林业的层次结构 普通用户 。它又属于相应城市 (镇)的电子 Figure 2 　Level structure of digit al f orestry 政务的一个组成部分 。当一个用户发出请求 后 , 系统将对请求进行分析 , 并按元数据系统