浙江省土壤信息共享平台的构建与实现

第 29卷 第 1期 2013年 1月 科 技 通 报 BULLETIN 0F SCIENCE AND TECHN0L0GY Vo1．29 No．1 Jan．2013 浙江省土壤信息共享平台的构建与实现 肖 锐 ，荆长伟 ，支俊俊 ，张 操 ，林声盼 徐 进 ，单英杰 ，陈红金 ，张中浩 ，吴嘉平 ， 2 (1．浙江大学 环境与资源学院，浙江省农业遥感与信息技术重点研究实验室，杭州 310058；2．浙江省土肥站 ，杭州 310009) 摘 要：土壤是最为基础的自然资源，土壤信息在农业、林业、环境、水利、国土等部门和领域有着广泛 的应用。世界各国大都已经或正在建立相应的土壤数据库。为使土壤信息能为广大用户提供更好的应 用和服务，本文讨论了在地理信息系统(GIS)及相关计算机技术支持下，浙江省土壤信息共享平台的设 计与实现。我们建立的浙江省土壤数据库由 1：100万、1：50万、1：25万、1：5万四个比例尺构成。借 助网络地理信息系统(webGIs)技术、Ajax(Asynchronous Java ScriptAndXML)技术、．Net相关技术， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 并实现了浙江省土壤信息共享平台。该平台实现了多元数据的集成，海量数据的快速访问，成果数据的 浏览、查询等功能，为相关部门和人员提供了一条快速高效的土壤信息访问和共享的途径，为充分有效 地管理、分发和使用浙江省四个比例尺土壤数据库提供了可靠的技术支持。 关键词：土壤；数据库；信息共享平台；浙江省 ． 中图分类号：P392 文献标识码 ：A 文章编号：1001—7119(2013)Ol一0019—06 Design and Implementation of Information Sharing Platform for Soil Data of Zhejiang Province Xiao Rui1,ring Changweil,Zhi J1．Hzju~1 Zhang Cao ，Lin ShengpanI,Zhang Zhonghao ，Wu jioping~ ， Xu Jin2,Shah Yint~ie ，Chen Hontgin (1．College of Environment and Natural Resources，Zhejiang University，and Key Laboratory for Agricultural Remote Sensing and Geoinformation Technology of Zhejiang Province，Hangzhou 3 10058，China； 2．Zhejiang Provincial Soil and Fertilizer Station，Hangzhou，3 10009，China) Abstract：Soil is the fundamental natural resource．Soil information plays important roles in agriculture，forestry，environment ， water and land resources．With the advancement of geographic information science (GIS)and computer technology， world—wide soil data bases have been built．In Zhejiang Province，China，we have built soil geographic data bases at scales of hl 000 000，1：500 000，1：250 000，and 1：50 000．To facilitate the use ofthese data bases，we designed and implemented an information sharing platform，by using WebGIS，Ajax (Asynchronous Java Script And XML)and．NET technology．The developed inform ation sharing platform provided an efficient way to store，search，access，download，and／or upload soil information to users from a wide range of areas，such as manager an d decision—maker，scientist／educator，or even farmer． Key words：soil；data base；information sharing platform；Zhejiang province 收稿 日期：2012—06-16 基金项目：浙江省科技厅重点项 目(2006C22026)；国家水体污染控制与治理科技重大专项资助项 目。 作者简介：肖锐(1983一)，男，湖北武汉人，博士生，主要从事遥感与地理信息系统的研究。E-mail：xr _ 2003@163_c0m 通讯作者：吴嘉平，男，教授，博士生导师，主要从事资源环境信息技术应用研究。E-mail：jw67@zju．edu-cn 第 28卷 0 引言 自美国副总统戈尔在 1998年提出 “数字地 球”的概念之后，各国政府和科技界对此给予极 大的关注。在“数字地球”的基础上，我国土壤科 学家适时提出了“数字土壤”的概念，阐明了发展 中国“数字土壤”已具备的基本条件和亟需解决 的热点问题，并给出了相应的工作建议 。“数字 土壤”可在农业、林业、国土和环保等众多领域或 部门发挥重要的作用，有着非常广泛的应用前 景。 数字土壤的核心是土壤数据库和土壤信息 系统。国内外研究学者从不同方面对土壤数据库 和土壤信息系统的构建进行了研究。欧美多数发 达国家和相关国际组织都已建立了不同尺度的 土壤数据库和土壤信息系统，并广泛应用于土壤 资源的 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 、利用和管理中【5_l叫。亚太地区部分国 家，如日本、韩国，也建立了大比例尺土壤数据库 和信息系统[11,1 2】。国内部分省市县及研究机构也 根据需要建立了不同比例尺的土壤数据库及土 壤信息系统[ 9】。在浙江省，自1993年以来先后 研制了浙江省红壤信息系统[2o-21】、浙江省海涂土 壤资源利用动态监测系统[221以及浙江省低丘红壤 资源信息系统[231等。然而，这些系统针对的是单一 土壤类型和区域，并且后期缺少及时维护升级。 总体上，至今没有一个完整覆盖浙江全省的、多 比例尺的土壤数据库以及信息系统。 改革开放以来，浙江省社会经济快速发展。 高速的工业化、城市化导致大量农耕地转变为建 设用地，土壤污染问题日渐突出，面临的资源、环 境、生态、粮食等方面的压力越来越大。准确的土 壤信息将为解决这些问题提供良好的基础资料。 因此，亟需建立全省多比例尺土壤数据库及土壤 信息系统。 2003年以来，浙江大学环境与资源学院与浙 江省土肥站，在各县市相关部门和专业人员的大 力支持下，对第二次土壤普查资料进行收集整 理，开展覆盖全省的多比例尺 (1：100万、1：50 万、l：25万、1：5万)土壤数据库建设 ，并于 2011 年完成。下一步工作就是建立土壤信息共享平 台，这是土壤信息系统一种比较理想的形式。考 虑到浙江省土壤信息成果数据量大、数据种类 多、包含四种比例尺，特别是潜在的用户类型多、 应用性广的特点，需要构建一个共享平台，以实 现这些数据的整合和共享。土壤信息共享平台不 仅要求能够实现土壤信息的采集、存储 、管理和 维护，而且还要能够通过多种方式为用户提供及 时准确的土壤信息，能为政府、高校、科研单位以 及个人提供高效合理的土壤信息访问与共享途 径，实现多部门多用户的信息共享，为管理和决 策提供可靠的技术支持。 本研究主要通过对浙江省不同比例尺土壤 数据库进行整合，借助开放式的 WebGIS技术 、 Ajax(Asynchronous Java Script And XML)技术 、．Net 相关技术，设计与开发浙江省土壤信息共享平 台，实现土壤数据信息的共享，为相关用户提供 及时、迅速、便捷的全省大、中、小比例尺土壤空 间和属性数据服务。 1’土壤信息共享数据库整理及建设 2011年建成的土壤数据库是在浙江省第二 次土壤普查成果的基础上，对纸质土壤图件及相 关资料进行数字化、信息化而成的 ，包括元数 据库、空间数据库及属性数据库。元数据库包含 数据元数据库，服务元数据库及结构元数据库， 元数据库构建的目的是组织和管理空问和属性 信息、帮助数据使用者查询所需信息、建立空间 和属性信息的数据目录和数据交换中心以及提 供数据转换方面的信息。空间数据库包含三种级 别，即 1：100万和 1：50万小比例尺土壤数据，1： 25万中比例尺土壤数据和 1：5万大比例尺土壤 数据 26】。属性数据库包含剖面数据、养分数据及 其他社会经济数据。土壤数据库结构如图 1所 示。 原有土壤数据库不能完全满足共享平台的 设计和功能要求。土壤数据库中的普查数据仅是 第二次土壤普查数字化成果的体现，距系统开发 要求仍有一定距离。因此，在构建共享平台的过 程中，还有很多工作需要完成，如土壤信息中的 文本信息(土壤分类、土种信息等)需组织成超文 本格式，变成 Web页面供用户查询；属性数据则 要通过空间化转为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的数据格式，存储在数据 库中；空间信息(包括可空间化的属性信息)则要 按照空间数据库要求进行重新整理，如设计数据 字典，分类代码标准化等等。处理后的相关数据 第 1期 肖锐等．浙江省土壤信息共享平台的构建与实现 21 均存储在 SQL Server数据库中，三个数据库通过 ArcSDE进行关联，以达到相互调用的目的。对空 间数据的管理职责是由 ArcSDE和常规 DBMS (ArcGIS的 Geodatabase和 Microsoft的 SQL Serv— er)软件所共同承担的。 图 1浙江省土壤数据库结构图 Fig．1 The structure of soil data bases for Zhejiang Province 2 土壤资源信息共享平台的总体设 计 2．1 平台的架构设计 平台基于 ArcGIS Server 9．2进行设计，采用 Visual C#2005开发，其主要软件配置包含 IIS 6．0 (Internet Information Services 6．01 Web服务 器 、 ArcGIS Server 9．2应用服务器、ArcSDE 9．2空间数 据库引擎和SQL Server 2005数据库。数据的存储 和提取由存储层 (SQL Server)实现，ArcSDE对 DBMS中的矢量、栅格、元数据及其它空间数据进 行高效地存储、索引和访问维护，高端的数据整 合和数据处理功能由应用层 (ArcGIS Server)提 供。平台的架构设计如图2所示。 2．2 平台的功能设计 平台应提供数据浏览、查询、搜索、下载等相 关服务，并可根据用户类型设定相关权限，从而 保证数据的安全及有效访问。综合以上功能，浙 江省土壤信息共享平台设计了4个功能模块，即 土壤信息共享模块、土壤信息管理模块、用户管 理模块以及土壤信息维护模块(图3)。 ， B／S 、 臣圃 臣圈 圆 圈 {≥ l 缝⋯努份认落瓣势 l ⋯ 一 ]．~Web I] r l H H m l ， 一 ⋯ 一 ⋯ 、 鲞I 粉II一一～I I～一一I l囊 耋 篷lllmfI管理l敷瓣餐墩l I 蠢l错袋艨静 I雉熙 务 I l 分橱溅势l 辘l奈 雾 蜜垒管理 鞭势赞壤 I Slgff {} } 厂 、 辎携毅 撵 、， 问教iIl雕 、厂 霓数擞绺 、 I 。 侧 勰 ⋯ 熊 鐾羹 ． 1 ]1 熬瓣循输肆l燮攘警静 l 固 田 园 圜 图 浙江省 壤信息共享平台总体架构 ● 1lIllIllIlllIIlllIlllllllllllIlIIlllllllllllllIll-llI_llllIIlIIIlIlllllIlllIllIllIllIIlIIIIltIIlllIlllI lIIIIj F 一 标准规范体系 一 第 1期 肖锐等．浙江省土壤信息共享平台的构建与实现 23 已有的信息共享平台安全系统基于由防火墙、入 侵监测和病毒防范等组成。然而，这些常规的安 全手段并不对共享源的访问者源端进行控制，操 作系统的不安全会导致应用系统的各种漏洞，由 此，造成维护与管理更加复杂和难以实施。针对 以上问题，在下一步可采取相应的安全措施，如 针对固定IP用户进行下载权限的发放等，同时， 我们还将开发客户端，从根本上解决安全性问 题 。 4．2 数据更新 第二次土壤普查距今已有近 30年的时间， 近些年来，浙江省还进行了农用地分等定级、耕 地地力调查等工作，相关数据资料尚未添加。如 若通过共享平台，根据已有标准规范，将相关数 据补充到数据库中，则更能体现信息共享平台的 价值。 4．3 系统维护 系统升级维护是保证系统生命力的重要措 施。然而，国内很多系统开发缺少后续更新维护， 导致系统在后期无法正常使用。同时，随着科技 的发展，一些基础商业软件版本也在不断更新， 如本文所用的ArcGIS相关组件版本为9．2，但现 在最新版本已经是 10．1。商业软件的更新升级也 是土壤信息系统开发中必须考量的一个方面。 4．4 共享平台的应用 现阶段浙江省土壤信息共享平台在应用方 面还不够完善，只能提供原始的土壤信息数据， 而这些原始数据往往不是用户所直接需要的信 息。为了加强共享平台的应用，提高平台的生命 力和延续性，我们未来还将植入和开发相关分析 模型，如测土施肥模型、水土流失模型等，使用户 能够通过模型获取所需信息，丰富平台功能。 4．5 与发达国家的差距 欧美等国家的土壤信息系统，特别是美国 NASIS系统的成功应用说明建设一个通用的、开 放的土壤信息平台是实现土壤信息化的重要手 段，也是土壤学融合于现代信息科学的必然趋 势。与发达国家相比，浙江省土壤信息共享平台 从系统架构、数据信息容量、土壤调查功能实用 性、模型应用等方面仍有一定差距。已有土壤普 查数据都是以定性的发生分类为基础，定量指标 的缺乏使得土壤空间数据信息化较为困难，导致 无法与国际上的定量化的系统分类体系接轨。另 外，我国在土壤空间数据标准制定及系统开发规 范等方面明显滞后，缺乏像二次土地调查这样的 推动力和执行力，亟需政府扶持。 5 结语 土壤信息共享平台作为数字土壤的重要部 分，在未来研究与生产应用中将发挥重要作用。 然而，受时间与经费限制，我们仅初步实现了浙 江省土壤数据共享平台的构建，未来还有很多问 题需要解决。今后的目标是更新土壤数据，建立 系统维护与更新机制，以及模型的集成与开发。 参考文献： [1】 史学正，于东升．“数字土壤”一21世纪土壤学面临的机 遇与挑战 【J]．土壤通报，2000，31(3)：104—106． [2】龙怀玉，张维理，黄鸿翔，等．关于我国“数字土壤”建设 若干问题的思考 土壤通报，2007，38(6)：1041—1045． [3】 施建平，杨林章，潘贤章．中国土壤数据库数据整合面 临的问题和解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 fJ]．科研信息化技术与应用， 2009，7：34—41． [4】 雷秋良，张认连，徐爱国，等．中国数字土壤建设及其发 展方向探讨 [J】．土壤通报，2010，41(5)：1246—1251． 【5】 Dumanski J，Kloosterman B，Brandon S E．Concetps，ob- jectives and structure of the Canada soil information sys— tem [J]．Canada journal of soil science，1975，55(2)：181一 l87． 【6】 Lytle D J．United states soil survey database[A1．In：Sum— mer M E．Handbook 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