數據采集論文：林業資源數據采集體系

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本文作者：陳剛劉鵬舉李志清唐小明作者單位：中國林業科學研究院資源信息研究所

系統框架設計

林業資源監管通用數據采集系統采用C#語言、ArcEngine和開普互聯智能表單平臺進行設計開發。系統分為B/S架構的Web配置系統和C/S架構的桌面系統兩部分，如圖1所示。這種設計方式基于:1)B/S架構已成為林業業務系統的主流架構，借助配置系統以便將通用數據采集系統與業務系統進行集成;2)使桌面系統可以專注于數據采集，實現與業務流程、功能的松散耦合。Web配置系統包括數據交換以及桌面系統的配置管理功能模塊，支持本地和遠程配置方式。數據交換通過將事先制作完成的支撐數據提供給桌面系統，作為各業務數據采集系統運行的基礎，并將采集完成的數據返回數據庫，提供給其他業務系統使用。配置管理支持對采集數據、支撐數據以及桌面系統功能界面的配置，并將配置結果保存在XML配置文件中，作為桌面業務系統運行的基礎。通過配置系統為桌面系統提供支撐數據并進行相關配置，就可以為不同業務定制數據采集系統。桌面系統包括通用功能元件、業務系統配置、動態數據的管理以及界面的生成4個功能模塊。通用功能元件包含數據采集的一般功能。業務系統配置提供配置內容的讀寫功能。動態數據管理根據配置實現對不同業務支撐數據的訪問、更新以及采集數據的導出。界面生成根據配置信息生成特定于業務的系統界面。桌面系統框架采用變種MVC模式(模型--視圖--控制器)，該模式采用數據驅動設計［9］，使得視圖、控制器和模型可以隨業務而變。在數據層，空間數據與屬性數據分表存儲，空間數據表只存儲與業務無關的圖形信息，從而能以統一的形式訪問、處理及顯示空間數據，不受業務變化的影響。而與業務緊密相關的屬性數據單獨存儲在屬性表中，并將與屬性數據相關的視圖、控制器及模型的變化存儲在用開普互聯智能表單平臺制作的表單文件、數據映射文件中，系統在運行時就可以基于表單文件、數據映射文件及配置文件動態地構建視圖、控制器及模型，從而將業務數據的變化隔離在源代碼之外，使源代碼高度內聚，不會變異。由于兩類數據的處理方式不同，數據間的完整性通過邏輯校驗來保證。

關鍵技術及實現

林業資源監管通用數據采集系統采用的關鍵技術包括智能配置、界面自動生成和動態數據管理技術。

1智能配置技術

智能配置技術是指將與業務相關的變化信息存儲在配置文件中，系統在運行時讀取配置文件，根據其中的信息實現對不同業務數據采集功能的定制。當業務數據采集需求發生變化時，僅需通過改變配置信息就能滿足需求，這樣既增加了系統的靈活性，又能保持系統的穩定。數據采集系統通過配置系統實現智能配置，主要包括系統配置、采集數據配置兩方面。（1）系統配置。系統配置包括支撐數據、用戶功能界面配置兩部分。支撐數據的配置內容包括數據版本號，采集人員的賬戶信息及該賬戶關聯的業務名列表，支撐數據中各數據名稱、類型、對數據操作的命令和命令狀態列表。版本號為自然數值，作為數據是否需要更新的依據;業務名列表的形式為“Reforestation/造林，Harvesting/采伐”，前面是業務系統的英文名，后面是對應的中文名，之間用反斜杠隔開，指明賬號可以使用的數據采集系統;數據名稱為數據文件的名稱，類型包括數據庫、表和普通文件。命令指明了如何處理數據，包括覆蓋、更新、添加、刪除4種。命令狀態包括已執行或未執行，決定系統是否執行命令。用戶功能界面配置內容包括功能元件、邏輯驗證規則和表單配置。功能元件和邏輯驗證規則的配置目標可以是單個圖層或整個系統。功能元件的狀態包括可見、隱藏、可用與禁用，當不需要使用某項功能時，根據功能元件的名稱將其狀態設置為隱藏或禁用即可。邏輯驗證規則的配置內容包括SQL語句及其描述，通過執行SQL語句進行驗證;SQL語句的執行方式不隨業務變化，規則的描述為界面上呈現給用戶的信息，如地類檢查。表單的配置目標是圖層，包括圖層名、表單文件名及其描述，通過將圖層名和表單文件名配對存儲，就能根據圖層找到對應的表單進行屬性數據的錄入，描述為用戶界面上呈現給用戶的信息，如造林模式表。（2）數據配置。采集數據的配置包括需要導出的數據版本號、表名稱、數據記錄主鍵序列以及其他數據文件的名稱。數據版本是自然數值，作為外界是否需要下載該數據的依據。系統根據數據名稱和主鍵序列導出數據。

2功能界面自動生成

功能界面自動生成以功能元件為基礎，通過建立配置文件完成用戶界面的按需定制。（1）系統功能元件。系統是功能元件的集合，功能元件可能是單個功能或一類功能，如圖形創建是單個功能，圖形編輯是一類功能，在界面上表現為單個控件。本文使用功能元件名稱、控件名稱、功能狀態及功能描述來表達功能元件。對于用戶而言，只需配置功能名稱及狀態來控制功能界面。系統功能元件信息存儲在XML文檔中，該文檔需要按照模板文件制作，配置系統解析該XML文檔，并在界面上列舉出功能元件列表供用戶配置。（2）界面生成算法。數據采集系統中涉及界面變化的模塊主要包括:1)空間編輯和拓撲校驗界面。該界面因功能是否需要使用而變化。2)屬性編輯界面。該界面隨數據內容和結構而變化。3)邏輯校驗界面。該界面隨校驗規則內容而變化。界面自動生成以功能元件及系統配置文件為基礎，通過解析配置文件動態生成用戶界面，生成流程如圖2所示。3個界面的生成算法各有不同。空間編輯和拓撲校驗界面的生成是根據配置對WindowsForm控件的可見性和可用性進行控制來實現的;屬性編輯界面的生成是通過加載開普互聯智能表單文件到WindowsForm窗體中來實現的，開普互聯智能表單界面如圖3所示;邏輯校驗界面的生成是通過加載驗證規則到WindowsForm窗體中的列表控件中來實現的。

3動態數據庫管理

動態數據庫是結構和數據都可以隨需要而變化的數據庫［10--11］，在本文中是指整個數據庫的改變。數據采集系統以單一業務配置為基礎，每個采集人員配備獨立的設備和采集系統，但在人力和設備資源有限的情況下，數據采集系統需要支持多個業務的數據采集或多個采集人員共用一套設備和系統。系統需要根據業務、人員職責調用不同的支撐數據。解決方案為:建立以采集人員賬號名和業務名組合命名的文件夾，通過配置系統將不同的支撐數據放到對應的文件夾內。當用戶登錄系統時，系統依據賬號列出可操作業務，采集人員從中選擇業務名稱，系統就可以將正確的支撐數據供給用戶使用。

4數據交換

數據交換包括支撐數據的上傳及采集數據的下載，使用配置系統完成，交換的數據放在該系統目錄下。支撐數據的上傳有2種情況:1)采集系統的定制。將所有支撐數據以添加命令上傳，桌面系統運行時會判斷是否存在數據，如果不存在數據，就會從配置系統目錄拷貝數據到本系統目錄，結合這些數據形成特定于業務的采集系統。2)部分支撐數據的變更。將部分支撐數據以添加、刪除、更新3種命令之一上傳，桌面系統運行時檢查配置系統目錄下的數據版本號，如果版本號小于配置系統目錄下數據版本號，就按照配置的命令進行更改。數據采集完成并通過校驗后，由桌面系統將數據導出并壓縮，然后拷貝到配置系統目錄。每導出一次數據都會累加版本號，系統用戶根據版本號下載最新的采集數據。

應用實例

云南省臨滄市數據采集系統包括區縣級造林作業設計子系統、林權宗地變更子系統以及采伐作業設計子系統，全部在林業資源監管通用數據采集系統基礎上配置而成。配置分為2個步驟:1)準備支撐數據。包括創建Geodatabase數據庫、制作MXD文件、表單文件以及表單和數據庫的映射文件。2)上傳支撐數據，使用配置系統對支撐數據、功能界面以及采集數據進行配置并生成配置文件，與支撐數據一起作為桌面系統運行的基礎。3種業務的配置文件及支撐數據生成的系統界面如圖4～6所示。在界面上方，3個業務系統都具備相同的數據編輯、校驗、查詢、地圖制作以及數據交換工具;界面主體為地圖展示區域，不同業務系統加載相應的MXD文件即顯示不同的地圖數據;界面右方為屬性錄入界面，整個界面通過加載開普互聯表單文件生成，不需要改變系統源代碼就可以為不同業務顯示不同的屬性錄入界面。