（森林经理学专业论文）基于javaee林地经营webgis关键技术研究.pdf

c a t e g o r yc o d e ：$ 7 5 7 s e c r e td e g r e e ： c o l l e g ec o d e ：10 3 8 9 s t u d e n tn u m b e r ：s 10 7 3 0 0 2 g r a d u a t et h e s i so ff u j i a na g r i c u l t u r ea n df o r e s t r yu n i v e r s i t y k e yt e c h n o l o g i e sr e s e a r c hi nj a v a e e - - b a s e df o r e s t l a n dm a n a g e m e n tw e b g i s s u b j e c t ：a g r o n o m y p r i m a r ys u b j e c t ：f o r e s t r y s e c o n d a r ys u b j e c t ：f o r e s tm a n a g e m e n t d i r e c t i o n ：f o r e s t r yc o m p u t e ra p p l i c a t i o n p o s t g r a d u a t e ：c h e nz h i a n s u p e r v i s o r ：p r o n i n gz h e n g y u a n s u b m i t t e d t i m e ：a p r i l ，2 010 f o r e s t r yd e p a r t m e n t f u j i a na g r i c u l t u r ea n df o r e s t r yu n i v e r s i t y f u z h o u , f u jj a n , e i l c 3 5 0 0 0 2 册0 9删4 胛0 9m 删1胛y 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完成的研究 成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作了答谢的地方外， 论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本研究做出贡献的同志，都 在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行为，由本人承 担应有的责任。 糊论文作栋笔虢蹦 隰沙h & 9 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学校有权送 交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 口 不保密，本论文属于不保密。 口 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：】f 1 ) 指导教师亲笔签名： 纱7、 僻涉 日期：沙加占多 日期：2d 旷汐 口罩 目冰 摘要i a b s t r a c t i i l 绪论1 1 1 课题研究的背景及意义l 1 2 国内外研究现状l 1 2 1 g l s 研究现状。1 1 2 2 国内外林业g i s 研究现状2 1 3 本文主要研究内容3 一 2 应用开发相关技术5 2 1 应用系统体系结构5 2 1 1b s 模式。5 2 2 数据库技术5 2 2 1 p o s t g r e s q l 5 2 2 2 p o s l g i s 6 2 3j a v ae e 体系核心技术。6 一 + 2 3 1 j s p 技术6 2 3 2 h i b e r n a t e 框架7 2 3 3 s p r i n g 框架7 2 3 4a j 舣技术8 2 41 i l f t ：b g i s 9 2 4 1o g c 规范9 2 4 2 g i s 中的栅格数据格式与矢量数据格式l o 2 4 3 w e b g i s 运行模式与实现技术l l 2 4 4g e o s e r v e r 13 2 5 本章小结1 4 3 应用开发相关数据挖掘算法15 3 1 数据挖掘基本理论与方法1 5 3 1 1 数据挖掘概述j ：1 5 3 1 2 数据挖掘的主要技术1 5 3 2 基于k - m e a n s 聚类数值离散化算法1 7 3 2 1 k m e a n s 聚类17 3 2 2 数值属性离散化算法1 9 3 3 基于事务一项目映射布尔矩阵t i m b m - a p r i o r i 算法1 9 3 3 1 a p r i o r i 算法19 。3 3 2 t i m b m - a p r i o r i 算法2 1 3 3 3 关联规则生成算法。2 3 3 4 算法实验2 4 3 4 1 实验环境及流程2 4 3 4 2 数据准备2 5 3 4 3 数据预处理2 5 3 5 关联规则挖掘结果分析。2 7 3 5 1传统a 州o r i 算法与t i m b m - a p r i o r i 算法性能比较2 7 3 5 2 关联规则结果分析。2 7 3 6 本章小结2 9 4 基于j a v ae e 林地经营w e b g i s 功能结构设计。3 0 4 1 系统需求3 0 4 1 1 系统特性3 0 4 1 2 功能需求3 0 4 2 系统设计3l 4 2 1 系统体系结构3 l 4 2 2 数据库设计3 2 4 3 系统关键功能实现3 4 4 3 1 系统开发环境、平台选择。3 5 4 3 2 系统实现技术架构及关键技术3 5 4 3 3g i s 基本操作模块3 8 4 3 4 地图信息查询模块4 0 4 3 5 决策支持模块。4 5 4 4 本章小结4 9 5 总结与展望。5 0 5 1 总结5 0 5 2 展望5 0 参考文献。5l 附j 录5 4 福建农林大学硕士学位论文 摘要 随着森林资源的开发与人类生存环境之间的矛盾日益突出，如何有效地经营管理森林资源，走 林业可持续发展道路，已成为国际社会共同关注的问题。地理信息系统( g i s ) 是地理数据采集、存储、 管理的平台，能够对林业的持续发展进行有效地决策和规划。网络地理信息系统( w e b g i s ) 将w e b 技术与g i s 技术相结合，是传统g i s 的扩展和完善，因此具有更加广阔地应用前景。地理数据是 g i s 建立的资源基础，其获取与更新是g i s 运行的前提。地理数据包含空间数据与非空间数据，数 据呈现出多维度、地域性等特点。随着数据库技术及遥感等空间技术的发展，林业数据库系统中积 累着越来越多的空间数据。如何从海量的地理空间数据中提取潜在的有用信息成为w c b g i s 发展的 巨大挑战。数据挖掘是从大量数据中挖掘或抽取出未知的、有价值的模式或规律的过程。本文将数 据挖掘技术与w e b g l s 相结合，采用四层浏览器( b r o w s e r ) i l 曼务器( s e r v e r ) 模式，空间数据运用p o s t g i s 、 非空间数据运用p o s t g r e s q l 数据库技术，研究了基于j a v ae e 架构的林地经营w e b g i s 若干关键技 术。 在概述和总结前人研究成果的基础之上，利用数据挖掘技术中的关联规则相关算法进行深入研 究，把提出的关联规则算法( t i m b m - a p r i o r i ) 作为林地经营w c b g i s 决策支持功能模块的一个关键实 现技术。本文的主要研究内容可归纳为：( 1 ) 针对数据的高维性以及包含连续属性等特点，本文引入 k m e a n s 聚类方法对数据进行预处理，将连续性属性离散化。 ( 2 ) 本文采用经典的关联规则a p r i o r i 算法作为分析工具。针对关联规则a 研o r i 算法当数据集中项目集的个数较大时，会产生组合爆炸问 题；并且在扫描大量数据时，算法效率低下问题突出。本文提出了基于事务项目映射布尔矩阵 t l m b m o a p r i o r i 算法，算法只需要扫描事务数据一次，然后把事务数据库转换为事务项目布尔矩阵， 从而可以大大减少数据库i o 操作时间，而提升速度的代价仅仅是开辟一定量的内存空间来存放事 务布尔矩阵。通过对福建省三明永安市小班地图数据的实验，验证了本文所述方法较传统a 两o r i 算法更具有应用优势。在保证挖掘结果质量的同时，本文算法效率更高，特别适用于对时间敏感的 w e b g i s 应用。( 3 ) 本文在分析了当前林地经营管理系统中的主要问题，并提出了解决方案。通过对 具体的需求进行深入分析，设计了系统的功能结构，实现了基本g i s 功能、数据综合查询功能和基 于t i m b m - a p f i o r i 算法的决策支持功能等系统关键功能。 。 关键词；林地经营；既好i s ，关联规则，j a v a i 强 基于j a v a e e 林地经营w e b g i s 关键技术研究 a b s t r a c t w i t ht h eg r o w i n gc o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h ee x p l o i t a t i o no ft h ef o r e s ta n dt h e e n v i r o n m e n t ，h o wt oe f f e c t i v e l ym a n a g ef o r e s tr e s o u r c e st om a i n t a i nt h ef o r e s t r ys u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t , h a sb e c o m eac o m m o nc o n c e r no ft h ei n t e r n a t i o n a lc o m m u n i t y g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) i sap l a t f o r mo fg e o g r a p h ! cd a t ac o l l e c t i o n ，s t o r a g e a n d m a n a g e m e n t f o re f f e c t i v e d e c i s i o n - m a k i n ga n dp l a n n i n g o ft h es u s t a i n a b l ef o r e s t r y d e v e l o p m e n t c o m b i n i n gw e bt e c h n o l o g ya n dg i st e c h n o l o g y , w e bg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n s y s t e m ( w e b g i s ) i st h ee x p a n s i o no ft r a d i t i o n a lg i s ，s oi th a sam o r ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o n p r o s p e c ti nf u t u r e g e o g r a p h i cd a t ai st h er e s o u r c eb a s eo fg i s ，i t sa c c e s sa n du p d a t ei sa p r e r e q u i s i t et or u ng i s g e o g r a p h i cd a t ac o n t a i n ss p a t i a ld a t aa n dn o n - s p a t i a ld a t a ，h a v i n gt h e c h a r a c t e ro fh i g hd i m e n s i o na n dl o c a l i t y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fd a t a b a s et e c h n o l o g ya n d r e m o t es e n s i n g ，f o r e s t r yd a t a b a s es y s t e ma c c u m u l a t e sm o r ea n dm o r es p a t i a ld a t a h o wt o e x t r a c tp o t e n t i a l l yu s e f u li n f o r m a t i o nf r o mv a s ta m o u n t so fg e o s p a t i a ld a t ab e c o m e st h eg r e a t c h a l l e n g eo fw e b g i s d a t a m i n i n gi st h ep r o c e s st of i n dt h eu n k n o w na n dt h ev a l u eo ft h e m o d e lf r o mal a r g en u m b e ro fd a t a t h i st h e s i sc o m b i n e st h ew e b g i sw i t ht h ed a t a m i n i n g t e c h n i q u e s ，u s i n g f o u rb r o w s e r s e r v e rm o d e ，a n dr e s e a r c h st h ek e yt e c h n o l o g i e s i n j a v a e e - b a s e df o r e s tl a n dm a n a g e m e n tw e b g i s o nt h eb a s i so fp r e v i o u ss t u d yr e s u l t s ，w i t hd e e pr e s e a r c ht od a t am i n i n gt e c h n i q u e si nt h er u l e s r e l e v a n ta l g o r i t h m ，t h i sp a p e rp r o p o s e saf l e wa l g o r i t h m ( t i m b m - a p r i o r i ) 。a sw o o d l a n d sw e b g i ss u p p o r t m o d u l e ，t i m b m a p r i o r ii st h ei m p o r t a n ti m p l e m e n t a t a lt e c h n o l o g y t h em a i nc o n t e n t so ft h i sp a p e r c a nb es u m m a r i z e da s ：( 1 ) i nt h es y s t e m si m p l e m e n t a t i o n , t os o l v et h ep r o b l e mo ft h eh i 曲 d i m e n s i o na n dc o n t i n u o u sa t t r i b u t e se f f e c t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c t sk - m e a n sc l u s t e r i n gm e t h o d f o rd a t ap r e - p r o c e s s i n g ( 2 ) t h i sp a p e ru s e st h ec l a s s i ca s s o c i a t i o nr u l e sa l g o r i t h ma p r i o r i 嬲 t h ep r i m a r ya n a l y t i c a lt 0 0 1 b yu s i n ga p r i o r ia l g o r i t h m ，al a r g en u m b e ro fd a t as e tw i l lr e s u l ti n c o m b i n a t o r i a le x p l o s i o np r o b l e m a n di ns c a n n i n gl a r g ea m o u n t so fd a t a , t h ea l g o r i t h mi s o b v i o u si n e f f i c i e n c i e s t os o l v et h e s ep r o b l e m s ，t h i st h e s i sp r o p o s e sat r a n s a c t i o n - i t e m m a p p i n gb o o l e a nm a t r i x ( t i m b m ) a p r i o r ia l g o r i t h m ，t h ea l g o r i t h mo n l yn e e dt o s c a n t r a n s a c t i o nd a t ao n c e ，a n dt h e nc o n v e r tt h et r a n s a c t i o nd a t a b a s et ot r a n s a c t i o nb o o l m a t r i x ( t b m ) ，w h i c hc a l lg r e a t l yr e d u c ed a t a b a s ei 0o p e r a t i o nt i m e , a n dt h ec o s t o f i n c r e a s i n gt h es p e e dj u s to p e nu pac e r t a i na m o u n to fm e m o r ys p a c et os t o r et b m t h e e x p e r i m e n tw i t hy o n g a ns u b c o m p a r t m e n tm a pd a t ai nf u ji a ns h o w st h eb e t t e ra p p l i c a t i o n a d v a n t a g et h a nt h et r a d i t i o n a la p r i o r ia l g o r i t h m t i m b m a p r i o r ia l g o r i t h m h a sm o r e e f f i c i e n c ya n db e t t e rq u a l i t yo fm i n i n gr e s u l t s ，e s p e c i a l l yf o rt i m e s e n s i t i v ew e b g i s ( 3 ) t h i s 福建农林大学硕士学位论文 p a p e rp r o p o s e sag r e a ts o l u t i o nb a s e d o nt h ea n a l y s i n gt h em a i np r o b l e m so f t h ec u r r e n tf o r e s t m a n a g e m e n ts y s t e m t h r o u g hd e e p l ya n a l y s i n gs p e c i f i cd e m a n d ，d e s i g n i n g t h es y s t e m s f u n c t i o n a ls t r u c t u r e ，a n di m p l e m e n tt h ef o l l o w i n gf u n c t i o n ：b a s i cg i sf u n c t i o n ，d a t ai n t e g r a t e d q u e r yf u n c t i o na n dd e c i s i o ns u p p o r tf u n c t i o nb a s e do nt i m b m a p r i o r ia l g o r i t h m 砧lo f t h e s ea r et h ek e yf u n c t i o n si nt h i ss y s t e m k e yw o r d s ：f o r e s tl a n dm a n a g e m e n t ；w e b g i s ；a s s o c i a t i o nr u l e ；j a v a e e n i 福建农林大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题研究的背景及意义 森林是由树木为主体所组成的地表生物群落，它具有丰富的物种，复杂的结构，多种多样的功 能。森林与所在空间的非生物环境有机地结合在一起，构成完整的生态系统。森林是地球上最大的 陆地生态系统，是全球生物圈中重要的一环。森林中蕴含着十分丰富的资源。1 9 8 6 年我国颁布的森 林法实施细则中规定“森林资源，包括林地以及林区内的野生动物和植物”。森林资源是一种重要 的可再生的自然资源，它涉及到人类环境与发展的各个方面，是实现社会可持续发展的不可缺少的 一环【l 】。 可持续发展是2 0 世纪8 0 年代由有关国际组织系统提出，9 0 年代日益完善的人类发展新模式。 林业界根据可持续发展理论，也提出了相应的林业发展战略可持续林业和森林可持续经营f 1 1 。 林业的可持续发展是实现可持续发展之路的重要组成部分，森林可持续经营是林业可持续发展的一 个重要基础。林地资源是森林资源的重要组成部分，林地包括郁闭度o 3 ( 9 4 年后，规定为o 2 ) 以上 的乔木林地、疏林地、灌木林地、采伐迹地、火烧迹地、苗圃地和国家规定的宜林地 2 1 。因此，对 林地进行合理的经营管理，提高林地生产力，实现林地可持续经营是森林可持续经营的重要内容和 保证。 林地可持续经营的关键是林地优化经营，而实现林地优化经营的关键是如何快速、准确、全面 和不断地获取空间信息并能够有效处理和利用这些信息来管理和展现林地资源信息并以此来指导林 地经营管理 3 1 1 4 1 5 1 。林地资源数据量大，资源信息既有空间定位特征，又有属性特征；同时林地资源 信息在时间维上也是变化多样的，它对林地资源的经营管理提出了新的要求。而当下i n t e r n e t 技术 快速发展，如何实现大量林地资源数据实时发布和共享成为林地资源经营管理的重要研究内容，林 地资源经营管理，逐渐从以地形林相图和二类调查数据等的图形数据管理，发展到以w e b g i s 作为 工具的系统管理的进程 6 1 。 因此，采用j a v a e e 、w e b g i s 等新技术使林地资源经营管理进入到数字化、集成化、智能化、 网络化已成为必然趋势，为森林可持续经营提供技术支撑，为林业现代化建设提供新的管理手段1 7 ， 对实现“数字林业”具有重要意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 g i s 研究现状 2 0 世纪6 0 年代，在计算机图形学基础上发展起来的地理信息系统( g i s ) ，经历了6 0 年代的开 拓发展阶段，第一个g i s 是加拿大的cg i s ，它的主要任务是处理加拿大土地调查获得的大量数据； 基于j a v a e e 林地经营w c b g i s 关键技术研究 7 0 年代由于人机图形交互技术的发展，以遥感数据为基础的g i s 慢慢受到重视；8 0 年代是g i s 发 展的重要时期，随着软硬件技术的发展和普及，g i s 逐渐走向成熟；9 0 年代的社会化阶段，g i s 进 入到各行各业，g i s 的研究和应用正逐渐形成产业，具备了走向产业化的条件【8 】。 新入新世纪，因特网的发展推动着g i s 的不断发展，同时也为g i s 理论及技术研究提供了新的 领域。在传统单机版的g i s 应用中，从数据采集到纳入数据库，受时间和空间的限制，给数据的更 新和信息的实时发布带来障碍，用户无法快速得到实时信息，导致用户无法有效的作出判断和决策。 随着计算机、i n t e m e t 及数据库等技术的飞速发展，基于i n t e m e t 的各种应用系统快速发展，人们获 取、发布和共享信息的途径发生了革命性的变化。w e b 技术与g i s 技术相结合，最为令人激动的产 物就是w e b g i s 。w e b g i s 成为地理空间数据实时发布和共享的理想选择。 1 2 2 国内外林业g i s 研究现状 随着森林资源的开发和人类生存环境之间的矛盾日益突出，为了协调林业与环境的关系，走森 林可持续经营的道路已经成为国际社会的共识。利用g i s 对森林可持续经营进行规划和决策，是国 内外林业g i s 研究的重要课题。在信息革命浪潮的推动下，特别是“数字林业”概念的提出，使得 林业g i s 得到了快速发展。当前的林业g i s 主要应用于森林资源经营管理、森林经营优化决策、森 林分类经营区划、森林抽样设计、林业专题制图、森林采伐设计、营造林规划设计、森林保护、森 林资源管理网络g i s 、精准林业等诸多方面。 2 0 世纪6 0 年，g i s 诞生于加拿大，g i s 步入初始发展阶段。在国外，由于外国软硬件技术发达， 森林资源管理中应用g i s 已经进入商业化、产业化阶段。国外林业g i s 的发展过程可以概括为三个 阶段 9 1 ： 第一阶段，以g i s 作为森林调查的工具。这一阶段的主要特点建立g i s 数据库，利用g i s 绘制 森林分布图，编制数据表格。g i s 应用主要局限于制图及查询。 第二阶段，以g i s 作为资源分析的工具。这一阶段的特点是以图形运算及数据更新处理。它已 经不再是简单的查询，而是利用各种专业图的分析，派生新的信息。 第三阶段，以g i s 作为森林经营管理的工具。主要在于建立各种模型，拟定经营方案，g i s 直 接参与决策过程。 新世纪，随着因特网的不断发展，人们对地理空间信息实时发布和共享的需求日益增大，在 w e b 上发布空间数据信息供用户浏览和使用，是g i s 发展的必然趋势，w e b g i s 已经成为许多领域 的重要应用与技术支撑，甚至进入人们的日常生活中，如g o o g l ee a r t h 的推出改变了人们的生活方 式。林业也不例外，基于w e b g i s 的林业应用也成为一个趋势。林业领域中的数据既包括大量的属 性数据，又包括空间数据。利用w e b g i s 对森林资源数据进行实时发布共享是森林可持续经营的必 然选择。 在国内。由于受电子计算机等硬件的影响，g i s 在我国的发展相对起步稍晚，但进入9 0 年代 g i s 进入飞速发展时间，各个行业都相应的引入g i s 应用系统。我国的林业部门和其他部门一样， 2 福建农林大学硕士学位论文 g i s 技术正沿着引进、试验和开发的总方针前进。目前，国内g i s 又进入了一个快速发展的新时期， 积极同国外的一些先进的g i s 研发企业合作，推动g i s 软件的开发和应用，如美国环境系统研究所 ( e s r 0 在北京定期举行了a r c i n f o 中国用户会议等。近几年，国内的林业工作人员在森林资源管 理工作中，越来越重视g i s 的应用。如中国林业科学研究院等单位在三北防护林遥感调查中应用有 关g i s 进行遥感图像分析和建立用于成图的数据库、林业部调查规划设计院建立了国家森林资源清 查数据库，为全国森林资源管理提供信息基础、西南林科院在云南西双版纳和迪庆州与世界自然基 金会( w w f ) 合作，开展生物多样性保护的g i s 项目、北京林业大学水土保持学院在山西朔州市平鲁 利用g i s 进行区域综合治理项目等等1 9 】。 目前，林业部门利用单机版的g i s 软件已经制作了大量的林业地理信息数据，且数据量在不断 递增。由于大量的数据存储在单机上，无法轻松的实现共享以充分利用这些宝贵资源。w e b g i s 技 术的发展，使得g i s 系统由传统的桌面时代进入了网络空间数据共享时代，i n t e m e t 用户通过普通的 浏览器查看w e b g i s 站点中的空间数据、制作专题图，进行各种空间检索和空间分析。w e b g i s 在 林业上的研究及应用已经成为近年来的主要热点之一，它为数据获取、发布、共享与快速更新操作 提供了新的途径。在森林经营管理方面，有佃袁勇等的基于w e b g l s 的数字林业信息发布系统设 计与开发【l o 】，该文章基于a r c i m s 的w e b g l s 平台上提出了数字林业信息发布方案，实现了区域 森林资源的查询统计；邹红波等的基于j a 、，a 的w e b g i s 森林资源信息管理方法探讨 i l l 及金喜 的构建多层体系结构的森林资源w e b g i s 的方法研究1 1 2 1 对w e b g i s 的几种实现技术进行比较， 讨论了w e b g i s 在森林资源经营管理中的应用；东北林业大学梁源川写作的基于j 2 e e 技术的森 林资源w e b g i s 开发及应用研究【1 3 】提出了基于“瘦客户”模式的森林资源动态管理解决方案；福 建农林大学张春霞写作的基于w e g g i s 林权信息管理系统【1 4 】提出了新的林权管理解决方案；在 v i e wg i s 支撑下，马胜利等建立了陕西省西乡县森林资源地理信息系统【l5 】等。 综合国内外现状，当今后一段时间内林业g i s 应用将主要在以下几个方面得到进一步发展：林 业g i s 发展的主题仍然是可持续发展；在此基础上，结合w e b 技术而产生的w e b g i s 将是林业g i s 的重要发展方向；更进一步，将多种空间技术如遥感( r s ) 、全球定位系统( g p s ) 结合起来使林业g i s 应用由原来的林业资源管理逐步沿伸到对生物多样性、单一树种的研究等更深层更微观方向；第四， g i s 森林资源空间数据质量与不确定性分析；第五，三维森林资源g i s 的研究；第六，从海量空间 数据中发现知识的算法研究。 1 3 本文主要研究内容 在林业w e b g l s 应用及学术研究中，通过东北林业大学张静等的从文献统计( 1 9 9 5 一- 2 0 0 4 年) 看 我国林业g i s 的发展【1 6 1 的分析结果可知国内发表的有关林业g i s 方面的论文主要集中在森林资 源经营管理中，可见其重要程度。而作为森林资源重要组成部分的林地资源，对其进行科学管理， 提高林地生产力，成为森林可持续经营的关键。 目前我省已经有不少地方都有各自的森林资源相关的信息系统，这些信息系统主要特点可分两 3 基于j a v a e e 林地经营w e b g l s 关键技术研究 类：一类是决策支持系统，功能相对完善，但其系统为单机系统，不具备分布式( 远程) 操作功能； 另一类是信息查询系统，功能相对简单，只能进行简单的增删改查操作，不具有信息实时发布与共 享、决策支持功能；而同时具备前两者功能的系统只存在于省市级别以上林业相关部门，这类系统 开发成本昂贵，不适合在基层林场中使用。如今，这些系统越来越不适应基层林场森林资源经营管 理需求，而开发一个同时具备信息查询、地理空间信息实时发布与共享、简单常用决策支持功能， 同时又价格低廉的w e b g i s 是很有必要的。 本文旨在从技术上和功能上对林地经营w e b g l s 进行改进和完善。在技术上，通过运用j a v a e e 技术解决空间数据处理效率问题。使用j a v a e e 架构，能使用户快速、高效地开发出可移植、跨平台、 可伸缩、灵活、易维护、安全可靠、具有强大功能的w e b gis 系统。通过对基于j a v a e e 的w e b g i s 关键技术的研究，可以较好地解决传统w e b g l s 所面临的问题。 然而在决策支持系统1 刀的构建中，算法的选择异常重要。当前，数据挖掘技术在林业决策支持 系统上的应用还较少见。因此，本文将运用数据挖掘技术中的关联规则挖掘来设计并实现决策支持 模块以发现有价值的规则，以利于林地可持续经营。因此，在系统功能上，本文采用数据挖掘( d a t a m i n i n g ) 中的关联规则挖掘理论，对经典a 研o r i 算法进行改进，得出基于事务一项目映射布尔矩阵 ( t i m b m ) 的改进的a p r i o r i 算法( 简称t i m b m - a p r i o r i 算法) 。最终实现了对森林资源二类调查各调查 因子的关联规则挖掘，为林地经营提供了决策支持功能。 本项目以福建省三明永安市为研究基点，系统全部使用开源软件，在保证性能的前提下，可使 项目成本降至较低的水平。所设计实现的林地经营w e b g l s 实现了林地管理的数字化和网络化共享， 也可以为决策者提供决策支持。 本文的组织结构如下： 第一章绪论，简要介绍了林地优化经营的相关概念以及研究意义，并对林业g i s 在国内外的研 究现状进行详细介绍。 第二章应用开发相关技术，将首先介绍了应用系统采用的体系结构以及数据库技术，其中针对 空间数据运用p o s t g i s ，非空间数据运用p o s t g r e s q l ，接着详细阐述了j a v a e e 体系的核心技术。 第三章应用开发相关的数据挖掘算法，简要介绍数据挖掘的基本概念以及数据挖掘相关技术， 引入k - m e a n s 聚类算法对地理空间数据进行离散化处理，为了减少k - m e a n s 算法初始聚类中心选取 的随机性而造成聚类结果的不理想，引入参数r ，对初始聚类中心之间的距离定义了范围，使得算 法能够满足全局最优。然后将对经过离散化之后的数据进行关联规则挖掘，针对传统关联规则算法 在处理大数据量数据效率低的问题，提出了一种基于事务项目映射布尔矩阵t i m b m - a p r i o r i 算法， 在地理空间数据上的实验验证了该方法的可行性。 第四章基于j a v ae e 林地经营w e b g i s 设计，将首先深入地分析系统的需求，进而根据需求进 行系统体系结构的搭建以及数据库的设计，然后实现系统的关键功能。 第五章总结与展望，将对本文的研究内容进行总结，并指明接下来的研究方向。 4 福建农林大学硕士学位论文 2 应用开发相关技术 2 1 应用系统体系结构 2 1 1b s 模式 由于本项目设计采用b s 三层模式结构。b s 模式即为浏览器( b r o w s e r ) 服务器( s e r v e r ) 模式。 它是随着i n t e m e t 兴起而发展起来的一种软件体系结构，是c s 模式的一种进化。在这种结构下， 用户工作界面是通过w e b 浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端( b r o w s e r ) 实现，但是主要事务逻 辑在服务器端( s e r v e r ) 实现，形成三层结构。它能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入 方式访问和操作共同的数据库：它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。 一 2 2 数据库技术 2 2 i p o s t g r e s q l 图2 - 1b s 体系结构 f i g2 - 1b sa r c h i t e c t u r e 目前，常见的数据库管理系统软件有：o r a c l e 、d b 2 、s y b a s e 、m i c r o s o f ts q ls e r v e r 、m y s q l 、 p o s t g r e s q l 等，在这里我们只介绍本项目所采用d b m s ：p o s t g r e s q l 。 p o s t g r e s q l 是以加州大学伯克利分校计算机系开发的p o s t g r e s ，版本4 2 为基础的对象关系 型数据库管理系统( o r d b m s ) 。p o s t g r e s 领先的许多概念在非常迟的时候才出现在商业数据库 中。p o s t g r e s q l 支持大部分s q l ：2 0 0 3 标准并且提供了许多其他现代特性：复杂查询、外键、触发 器、视图、事务完整性、多版本并发控制等。同样，p o s t g r e s q l 可以用许多方法扩展，比如，通过 增加新的：数据类型、函数、操作符、聚集函数、索引方法、过程语言。并且，因为许可证的灵活， 任何人都可以以任何目的免费使用、修改、和分发p o s t g r e s q l ，不管是私用、商用、还是学术研究 使用【瑚。p l p g s q l 是p o s t g r e s q l 程序上的s q l 语言，类似于p l s q l 是o r a c l e 上的开发用s q l 语言一样。 5 基于j a v a e e 林地经营w e b g i s 关键技术研究 2 2