大兴安岭示范区数字林业应用技术的研究

论文摘要

林业资源信息具有数据量大、种类多、来源广、结构复杂和获取成本高等特点。随着国家信息基础设施建设的发展,数字林业的发展是时代的要求,也是林业发展的必然趋势。“数字林业”提供的实时数据会为国家的生态预警和环境决策提供重要技术支撑。本文以大兴安岭示范区——塔河林业局为例,采用森林资源调查数据和各种图面资料（包括地形图、林相图）,结合多种软件,对数字林业的关键技术进行了研究。这样,林业资源数据以电子地图的形式发布到互联网上,如林相图、森林资源分布图等,建立一套大兴安岭塔河林业局数据的规范和标准,使林业资源数据达到共享,让网络上的用户能方便的、实时的了解塔河林业局林业现状,获取自己所需的林业数据。 本论文取得了以下几方面的结果: （一）根据《数字林业标准与规范（一）》中的内容,针对塔河林业局自身的特点,对塔河林业局的森林非空间数据、空间数据及其获取制定了数字林业标准。 （二）数字高程模型（DEM）生成的研究:（1）对塔河林业局1:50000的47张地形图用300dpi分辨率扫描、几何校正、矢量化并根据标准与规范中的要求进行图幅拼接;（2）本文采用生成粗制TIN方法对等高线的错误赋值等快速查找,并取得了良好的效果,说明该方法先进可行;（3）通过ARC/INFO中的TIN模块,分别采用线性（LINEAR）内插和二元五次多项式（QUINTIC）内插两种方法生成了DEM;（4）采用检查点法对两种内插方法进行了精度检验。结果表明,二元五次多项式的精度高于线性插值的精度,即二元五次多项式的误差均方根为2.20m,线性插值的误差均方根为5.44m;（5）采用精度高的QUINTIC内插生成的DEM进行数字地形分析,提取坡度、坡向图。DEM的生成为数字林业平台提供了基础数据,同时也为在林业上进一步研究森林资源在空间上的分布以及在数字林业在森林经营上的应用奠定了基础。 （三）数字林业网络平台构建的研究:（1）在应用模式的选择方面,经比较B/S应用模式和C/S应用模式,本文选择了B/S应用模式;（2）在开发平台的选择方面,通过分析比较国内外几种基于B/S模式的WebGIS开发平台,本文选用了ESRI推出的新一代GIS软件产品——ArcGIS Server,它具有支持多用户负载均衡,提供高级的GIS功能。该产品的使用不仅在同行业中起到了领先的作用,而且是ESRI的软件开发构架中的一个重要的里程碑;（3）在实现网络平台的技术方面,经过比较本文选择了J2EE标准,J2EE标准能有效地平衡客户端和服务器之间的处理负载,显著地降低了带宽要求,并提高了系统的性能;（4）本文选用J2EE标准+ArcGIS Server来构建数字林业网络平台,并着重阐述了搭建网络平台环境以及配置相关软件的具体过程。结果表明:搭建平台环境的过程涉及的软件多、过程复杂,但是其结合起来具有开放性、灵活性和扩展性强的特点;（5）本文采用ArcGIS Server和Java ADF来构建Web应用进行网络发布,发布后采用Java ADF所提供的模板作为开发的起点,根据不同的需要定制自己独特的

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 “数字林业”相关理论体系
• 1.2.1 “数字林业”提出的背景
• 1.2.2 “数字林业”的涵义
• 1.2.3 “数字林业”建设的体系结构
• 1.2.4 “数字林业”技术体系的组成
• 1.3 “数字林业”技术国内外研究状况
• 1.3.1 ‘数字林业”在国外的研究状况
• 1.3.2 “数字林业”在我国的研究状况
• 1.4 我国“数字林业”技术的发展趋势及应用前景
• 1.4.1 “数字林业”建设的内容、原则、切入点
• 1.4.2 “数字林业”建设的总体目标与前景规划
• 1.5 我国“数字林业”存在的问题
• 1.6 本文研究的目的和意义
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 研究目的
• 1.6.3 研究技术路线
• 2 研究区概况及资料
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 行政管辖和地理位置
• 2.1.2 自然地理概况
• 2.1.3 森林资源分析与评价
• 2.1.4 野生动植物资源
• 2.1.5 社会经济概况
• 2.1.6 其它
• 2.2 研究资料
• 2.2.1 硬件
• 2.2.2 软件
• 2.2.3 资料
• 3 数字林业信息标准化
• 3.1 数字林业信息分类编码的意义
• 3.2 数字林业信息的基本概念和内容特征
• 3.2.1 数字林业信息的基本概念
• 3.2.2 数字林业信息的内容特征
• 3.3 数字林业信息分类、编码的原则和方法
• 3.3.1 分类和编码原则
• 3.3.2 信息分类的方法
• 3.3.3 编码方法
• 3.4 森林资源非空间数据标准（DF01-1110）分类
• 3.4.1 数据库表结构
• 3.4.2 森林资源数据代码
• 3.4.3 森林非空间数据标准化结果
• 3.5 林业数字矢量基础地理数据标准（DF01-1311）
• 3.5.1 数据源
• 3.5.2 平面坐标系
• 3.5.3 数据产品
• 3.5.4 图幅拼接
• 3.5.5 更新精度
• 3.6 森林资源空间数据的获取与标准化
• 3.6.1 矢量化林相图
• 3.6.2 矢量图层拼接
• 3.6.3 空间数据标准化
• 3.7 本章小结
• 4 数字高程模型的生成
• 4.1 数字地面模型（DTM）与数字高程模型（DEM）
• 4.1.1 数字地面模型的含义
• 4.1.2 数字高程模型的含义
• 4.1.3 数字高程模型的特点
• 4.2 数字高程模型的数据来源
• 4.2.1 影像
• 4.2.2 地形图
• 4.2.3 地面本身及其它数据源
• 4.3 从地形图采集数据的方法
• 4.3.1 手扶跟踪数字化
• 4.3.2 扫描数字化或称屏幕数字化
• 4.4 扫描地形图及误差来源
• 4.4.1 地形图固有误差
• 4.4.2 扫描误差
• 4.4.3 图像处理误差
• 4.4.4 图纸定向误差
• 4.4.5 屏幕数字化误差
• 4.4.6 编辑误差
• 4.5 地形图几何校正
• 4.5.1 几何校正的原理
• 4.5.2 地形图校正
• 4.6 矢量化地形图
• 4.6.1 矢量化地形图
• 4.6.2 矢量数据拼接
• 4.6.3 改正矢量数据错误
• 4.7 DEM生成
• 4.7.1 DEM内插数学模型
• 4.7.2 规则格网DEM生成方法
• 4.7.3 TIN表面模型内插
• 4.8 不同内插方法的DEM精度检验
• 4.8.1 DEM精度评定的方法
• 4.8.2 DEM精度检验
• 4.9 数字地形分析
• 4.9.1 坡度/坡向的提取
• 4.10 本章小结
• 5 数字林业中的网络平台的构建
• 5.1 数字林业网络平台概述
• 5.2 网络平台分类
• 5.2.1 国家、省、地级
• 5.2.2 县级
• 5.3 应用模式的选择
• 5.3.1 C/S结构的应用软件模式
• 5.3.2 B/S结构的应用软件模式
• 5.3.3 C/S结构与 B/S结构的比较
• 5.4 国内外几种基于 B/S模式的 WebGIS开发平台
• 5.4.1 MapInfo公司的 MapXtreme平台
• 5.4.2 Autodesk公司的 MapGuide平台
• 5.4.3 Intergraph 公司的 GeoMedia Web Map平台
• 5.4.4 吉奥公司的 GeoSurf平台
• 5.4.5 中遥地网公司的 GeoBeans平台
• 5.4.6 超图公司的 SuperMap IS
• 5.4.7 ESRI公司的ArcIMS平台
• 5.4.8 ESRI公司的ArcGIS Server平台
• 5.4.9 各种平台的比较
• 5.5 实现网络平台的技术
• 5.5.1 Server API方法
• 5.5.2 Plug-In插件方法
• 5.5.3 ASP（ ActiveServerPage）法
• 5.5.4 ActiveX技术
• 5.5.5 Java Applet方法
• 5.5.6 J2EE标准
• 5.6 网络平台的运行环境
• 5.6.1 计算机网络系统
• 5.6.2 系统要求
• 5.6.3 软件环境
• 5.7 开发平台的搭建
• 5.7.1 J2EE平台的搭建
• 5.7.2 ArcGIS Server的安装
• 5.7.3 ArcGIS Server的附加配置
• 5.7.4 为ArcCatalog添加 Container机器
• 5.7.5 ArcGIS Engine Runtime 9.0的安装
• 5.7.6 JavaADF的安装与配置
• 5.8 平台开发的实现方法
• 5.8.1 JSP技术
• 5.8.2 JavaADF
• 5.8.3 JSF架构（JavaServer Faces）
• 5.9 网络发布
• 5.9.1 总体描述
• 5.9.2 网络发布的方法
• 5.10 网络平台的定制
• 5.10.1 登陆界面
• 5.10.2 用户设置界面
• 5.10.3 数字林业平台界面
• 5.10.4 显示界面的定制
• 5.11 本章小结
• 6 数字林业应用
• 6.1 林分生长预测
• 6.1.1 林分生长与收获模型
• 6.1.2 现实林分调查因子的估计
• 6.1.3 未来林分调查因子的估计
• 6.1.4 未来林分调查因子表与属性表的连接
• 6.1.5 塔河林业局森林蓄积预测
• 6.2 数字林业在森林经营中的应用
• 6.2.1 主伐设计
• 6.2.2 抚育间伐设计
• 6.2.3 更新与造林设计
• 6.3 数字林业在防火上的应用
• 6.3.1 可燃物类型的概念
• 6.3.2 划分可燃物类型的总体思想
• 6.3.3 各类因子热性评定值的计算
• 6.3.4 综合热性评定值
• 6.3.5 利用累计概率划分可燃物类型区
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书