随着计算机技术、网络技术和地理信息系统技术的发展,林业信息化已成为必然趋势。然而,现阶段造林规划设计林业工作者在实际过程中主要仍依靠手工进行规划设计或运用一些通用的计算机软件来辅助规划设计,导致造林工作繁琐、效率低、设计粗糙。近年来,许多学者已经开始研究造林信息化,并取得了一些成果。概括起来,一方面,基于林地造林地进行造林规划设计研究,侧重造林专家系统研究;另一方面,侧重造林工程管理系统研究。由于造林地可能是非林地,并且造林活动将引起森林资源的更新,因此研究如何在非林地上进行造林规划设计,并且将造林设计的结果与森林资源管理相结合对于现实工作来说也极为重要。笔者在具体分析造林规划设计业务需求的基础上,对造林规划设计系统进行研究和设计,并提出了相应的解决思路和方法。
　　 1 系统需求分析及建设目标
　　 1.1 系统需求分析 造林规划设计以一个地块(小班)为研究对象,对需要进行造林的土地、林分或改造的林分选择适合的造林树种或种源(纯林)或树种组(混交林),确定造林密度和造林方法,选择适合的整地技术和幼林培育技术等。造林规划设计业务按照传统的造林进程可以分为造林地分析、造林地的立地类型划分、造林作业内业设计、造林施工及造林检查验收几部分。造林业务流程如图1所示。
　　 2 系统设计
　　 由于造林活动引起森林资源的更新,因此在设计造林规划设计系统时,应该考虑森林资源的数据更新问题。为了保证系统及数据的安全性,系统采用C/S结构设计。为了提高系统的扩展性及灵活性,在国家及林业行业标准规范及计算机软硬件和安全保障的基础上,系统采用4级体系架构,即技术支撑层、数据服务层、业务逻辑层和应用系统层(图2)。系统技术支撑层主要是系统实现所采用的技术,包括GIS、RS技术、数据库技术和网络技术等。数据服务层主要存储系统所需的数据,包括空间数据、属性数据、元数据及管理维护数据。业务逻辑层是根据系统业务需求所抽象出的业务逻辑,主要包括用户身份验证及管理、造林地及立地类型分析、树种的匹配选择和典型造林设计的分析。应用系统层是系统界面上直观显示的用于与用户交互的功能体现,包括系统功能显示及操作结果显示。
　　 3 系统主要功能
　　 根据造林的业务需求,造林规划设计系统功能包括GIS基本功能和业务功能。其中,业务功能主要包括造林地选取、造林地立地分析、造林地树种选择、造林模式选择、典型造林设计打印输出功能。
　　 3.1 GIS基本功能 为了使地图能更好地服务于系统业务功能,系统具有放大、缩小、漫游、鹰眼、距离量算、面积量算等基本功能。此外,还有空间查询功能,包括根据图斑查询属性和根据属性查询图斑2种方式。
　　 3.2 造林地选取 林地和非林地均可以作为造林地。林地由于有小班区划,可以直接按照已区划的小班选择造林地。而由于非林地在小班图上是根据土地利用类型划分的地块,因此非林地地块内环境条件可能不一致,需要进行小班区划,就是将环境条件基本一致的划为一个小班。而造林地则在非林地区划为小班后进行选取。因此,对于非林地造林,在确定非林地所在图斑位置后,系统将根据立地类型图确定该地块的立地类型。如果该地块立地类型不同,则将相同的立地类型图斑区划为一个小班,并更新到小班图上,同时为新区划小班的立地类型、地类等属性赋值。用户可以根据需要选取其中一个小班进行造林设计。
　　 3.3 造林地立地分析 在选取造林地后,进行造林地立地分析。由于小班属性信息中包括立地类型信息,因此通过直接读取该小班的立地类型属性信息确定该小班的立地类型。
　　 3.4 典型造林模式选择 由于造林数据库中存在立地类型、造林树种及典型造林模式的专家知识,因此可以通过造林地的立地类型筛选出与之适应的典型造林模式。用户选择典型造林模式后,相应的整地方式、造林林种、造林树种、配置方式、种植密度、造林方式、苗木类别、苗龄、苗高、基径、造林图式等信息都可以确定。因此,可以直接将该典型造林模式打印输出。
　　 3.5 造林信息更新 在选择典型造林模式后,更新造林信息,即记录下对应小班的小班号、作业区编号、典型造林设计、设计单位、设计人员、造林设计时间、施工单位、施工开始时间、施工结束时间、施工负责人等信息。同时,更新小班图上对应小班的属性信息。
　　 3.6 造林信息查询 根据造林信息中的造林设计时间、施工开始时间和施工结束时间,可以查询任一时间的造林范围和造林面积。
　　 3.7 用户管理 造林规划设计系统的用户包括造林设计人员、林业管理人员和系统管理人员。为了保证系统的正常运行和数据的安全性,需要用户进行注册和身份验证才能进入系统,同时需要系统管理人员进行授权才能使用系统相应的功能。