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金山區是上海的農業大區，近年來隨著經濟社會的快速發展和城市化進程的不斷加快，金山區農用地日益緊縮，農用地供需矛盾加劇，耕地保護任務艱巨。因此，了解金山區農用地利用現狀，調整用地結構，優化空間配置對金山區農業經濟發展和社會穩定顯得尤為重要。近年來，以3S（GIS、GPS和RS）[1]、物聯網（IoT，nternetofthings）[2]、大數據（bigdata）[3，4]等為代表的新一代信息技術逐漸被廣泛地應用于各行各業，成為推動農業現代化發展的重要力量。本文以金山農用地信息化管理為研究目標，基于GIS技術手段，針對空間數據的分析與管理環節，探討了物聯網監測數據、GIS空間數據與計算機軟件系統的融合研究與應用，建立了金山區農用地信息化管理系統，以期為農業生產管理提供更便捷的應用服務。

一、系統的總體設計

（一）系統目標

（1）全面查清金山區范圍內的農用地利用狀況，建立和完善農用地調查、統計和登記制度，滿足經濟社會發展及農用地資源管理的需要。（2）采用數據“通存通取”機制，整合金山區農業用地的分類、使用信息以及種植養殖業務所涉及的相關資料，建立高精度“數字基礎地形數據庫”“農業用地分布數據庫”“農業專題業務數據庫”等。（3）基于B/S框架，實現基于金山區農業用地信息化管理平臺為統一信息門戶的“一站式”登陸和應用服務。（4）開發金山區農業用地田塊的管理功能，實現各農用地項目成果在地圖上的準確定位、準確分析并動態了解金山區農業規劃發展趨勢。（5）開發金山區農用地用途及種植、養殖的管理功能，實現農用地用途及種植品種填報、統計功能，為各級業務部門監督農用地利用及建設情況提供直觀的圖形化分析工具，為農用地建設項目提供決策依據。（6）建立靈活的組織機構、角色、權限配置管理。系統采用靈活的、可伸縮的組織機構、角色、權限配置管理，使用戶可以根據當前組織架構配置系統的實體使用環境，也支持當現有組織架構發生變化后根據新環境重新配置實體使用系統。

（二）系統總體架構

系統總體邏輯結構框架可分為三個層次：數據服務層、應用分析層和人機交互層（圖1）。應用分析層通過人機接口與決策分析人員和決策者交互，在數據服務層的數據、模型和應用分析層眾多功能的支持下，完成信息編輯、查詢、統計、分析等各種需求。

二、系統實現

（一）系統建設原則

金山區農用地信息化管理平臺是一項覆蓋金山全區、專業性極強的系統工程。系統建設遵循統一、可擴展、穩定、安全、可維護、易用的設計原則。在平臺開發過程中，不僅要實現在建平臺與已有系統的應用集成，同時也要考慮到未來工作中可能出現的新業務和新變化。因此，在滿足現有業務需要的前提下，可靈活擴展本系統，使平臺具備較強的適應能力；實現7×24小時的99%在線數據服務，數據庫服務器、應用服務器的CPU、內存等關鍵參數應避免產生劇烈波動，數據庫連接池、線程池應保持穩定，避免死鎖和長時間排隊；網絡安全與現有機房環境的安全設備兼容，關鍵數據進行加密傳輸，利用現有的備份機制、身份驗證、角色權限進行控制，對關鍵業務的關鍵操作進行日志記錄；使系統管理員集中方便地配置、監視、控制、診斷整個平臺，并且能夠監視和控制用戶情況，通過專用的系統管理工具實現對平臺各功能模塊的配置、控制、監視、診斷等；考慮到平臺的使用者計算機操作水平參差不齊，界面設計應做到簡潔、友好、符合用戶工作習慣，并提供充分的即時、在線幫助等智能服務，方便用戶使用。所有輸入輸出界面應滿足用戶辦公需求，按用戶要求定制；在數據建庫與平臺設計和開發過程中，遵循國家、農業部及地方的標準規范，嚴格遵守信息系統標準化與規范化要求，保證信息系統的規范性和實用性。

（二）采用技術及建設內容

考慮到在整個軟件設計的過程中必須遵守多層體系設計模式，因此采用組件技術實現基礎模塊，具有可復用性、靈活性、開發性和擴展性等特點。本系統采用SOA架構思想，以通用性、穩定性為主導，進行分層設計和開發，橫向以功能類別為導向，縱向以服務內容為導向，逐級設計，逐步細化各組件的顆粒度。系統包含8個組成部分（圖2），其中系統管理機制、系統安全機制、信息分類與編碼體系、數據更新與維護機制貫串于系統始終。前兩者為系統的運行管理與安全提供保障；后兩者為數據庫的更新維護提供保障。系統管理機制：為整個系統提供一個統一的管理功能，包括用戶管理、授權管理、應用管理、數據備份等。系統安全機制：安全性是系統和數據庫建設的一個重要原則。安全隱患可能存在于構成系統的各個要素上，包括網絡、服務器、存儲、操作系統、數據庫、中間件、組件平臺、應用系統、人員等。因此，系統需要一個全面的安全機制。信息分類與編碼體系：在系統建設之初就建立信息分類與編碼體系標準，并且在系統的整個生命周期中貫徹執行，保證數據的共享與交換。數據更新與維護機制：在系統建設之初搞清各類數據的來源，并在此基礎上明確數據更新與維護的責任單位以及數據更新的周期，形成一套完善的數據更新與維護機制。系統平臺：提供數據庫建設與系統運行的軟硬件系統環境。數據庫：按照信息的類型，將信息資源分為空間數據庫、非空間數據庫和多媒體文檔三個邏輯組成部分。空間數據庫由空間數據庫引擎管理，保存空間數據信息；非空間數據庫與地理位置無關的信息數據，包括各專業部門必要的辦公和業務的信息、部門信息、人員信息、元數據信息等；多媒體文檔保存各種非結構化的信息，包括掃描圖紙、聲音、錄像等，并建立必要的全文檢索引擎，它在實現上可以基于關系數據庫或文件系統。應用服務平臺：提供一系列的工具和通用系統，使得各業務單位能夠比較快速地建立上層應用系統。應用系統：建立在應用服務平臺之上，實現具體的應用功能的部分。另外在進行農用地信息數據采集填報之時，通過具體的地理位置以及用途分類建立農用地地塊唯一編碼，提高數據采集的效率以及準確度。

三、系統應用

金山區農用地信息化管理系統包括地圖管理基本模塊、數據填報模塊、綜合查詢模塊、綜合統計模塊的開發、數據字典管理維護、接口開發以及區域特色功能開發等。（1）地圖管理基本模塊。該模塊包含GIS基礎應用操作，如地圖瀏覽、地圖漫游。（2）田塊管理模塊。該模塊提供田塊信息的編輯、變更、信息更新、新建田塊、田塊編碼生成、圖形修改、田塊刪除、田塊拆分、合并等功能。（3）數據填報模塊。該模塊包括農用地用途、使用信息及種養殖信息的錄入、修改、刪除以及數據的邏輯校驗等功能。（4）綜合查詢模塊。該模塊包括農用地現狀查詢、農用地歷史記錄查詢、農用地養殖戶查詢分析、農用地種養殖查詢分析等。根據地區、年份及屬性查詢基表，根據地區、年份及屬性查詢綜表，根據自定義條件組合查詢基表。對符合條件的農用地在地圖上顯示。（5）綜合統計模塊。該模塊能根據行政區域及年份生成各類總表，按用途、使用信息、種養殖品種進行對比、匯總，統計結果以農用地統計專題圖形式呈現。（6）數據字典管理。根據土地類型[包括糧田（設施糧田、一般糧田），菜田（設施菜田、一般菜田），規模化畜禽養殖場，經濟果林，水產養殖，花卉，苗木，林地等]；使用狀況，種植養殖標準和類型等類別分類構建數據字典，同時建立對應的數據庫進行存放，可以對已有類別進行編輯、刪除操作，也可以添加全新的農用地分類標準，在不同標準下同樣設置新增、編輯以及刪除功能，可以進行數據元素的管理。（7）接口開發。系統與現有的“上海市涉農補貼資金監管平臺”“農村土地承包經營信息管理系統”“農用地綜合管理平臺”“上海農業云平臺”“金山現代農業大數據平臺（在建）”等實現業務和數據層面的互聯互通、無縫對接，并采用統一的技術標準、統一的編碼規范、統一的數據結構、統一的網絡環境進行建設開發。（8）區域特色功能。完成了糧食功能區、設施菜田功能區、畜禽水產、休閑農業、農業研發中心（研究所）、“鑫品美”草莓加盟戶等區域特色空間數據入庫，信息查詢，相關的信息統計功能等。

四、結論與討論

農業土地資源是人類賴以生存的不可再生資源，是人民生活和國家經濟建設的物質基礎，農業用地資源的合理配置和科學管理是保證農業生產可持續發展和農村社會穩定的重要因素。本文通過GIS技術聯系物聯網智能監測與計算機軟件系統，建設了一套針對金山區農用地信息化的數字管理工具（圖3~圖5），有效整合了金山區農用地信息。而且基于高效的數據維護和管理機制，展示了金山區農用地使用信息，滿足了各級農業管理部門及時掌握農用地現狀信息，便于科學管理和規參考文獻劃。然而，由于時間倉促，技術水平等限制，系統目前還存在著統計、導出功能尚待進一步開發，系統界面、色塊需優化等問題，但隨著系統的運行和不斷完善，該系統必將對上海市及全國范圍內的農用地管理起到積極作用。

作者:馮連芳 邱永煒 楊 昕 單位:1.上海市金山區農業信息服務中心 2.上海農易信息技術有限公司