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摘 要：为提高政府对农业管理、监控和决策的时效性和准确性,结合网络地理信息系统（WebGIS）技术和全球定位系统(GPS),设计了农业经济运行动态监测信息管理与绩效评估系统(SHAEWS)，介绍了系统工作流程、框架体系、关键技术及主要功能模块；对系统采用的评价方法与评价模型作了说明；并对系统运行至今所取得的成果进行了汇总。系统仍在实施过程中，在为农业相关部门提供服务的同时也将为GIS技术在综合性、大规模层面的应用提供新的经验。
关键词：网络地理信息系统(WebGIS) 农业经济运行 绩效评估
中图分类号：TP79;S-9 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2008）10-241-02
农业经济运行的情况能够反映农业生产的现状、问题，为农业的发展规划、相关农业政策的制定提供决策依据。随着农业技术的进步，设施化水平的提高，农业经济活动的复杂性和时空分异性愈发明显，其信息源趋于多元化，大容量，并具有较广的涉及面与很强的时效性，而传统的方法受管理成本、信息采集方法等客观条件的限制，已无法及时、准确地了解农业经济运行的情况，因此，借助以GIS为代表的现代信息技术提升农业管理水平，将成为解决这一问题的有效途径。
GIS作为一种能够分析、处理和挖掘海量地理数据的通用技术在发达国家已广泛应用于农业生产的各个领域，并取得了显著的社会和经济效益。目前GIS的应用多数集中于农业资源的清查与管理，以及动态监测与应用、农作物的估产、农业土地适宜性的评价、农业病虫害的防治等几方面。
近年来，GIS在国内迅速兴起，在农业领域也得到了极大的发展。如汪善勤等使用遥感图像提供的信息和数据，运用GIS提供的空间分析功能，采用数学统计、土地利用程度综合指数模型、灰色预测等手段，对秭归县的利用状况进行了动态分析和预测。
从GIS技术现有的应用来看，关注单一要素的自然、生物资源系统较为常见，技术也趋于成熟；而以社会、经济资源为对象的综合性应用研究鲜有出现，这也是今后GIS应用发展的一个重要方向。上海市农业经济运行动态监测信息管理与绩效评估系统正是在这方面的一次巨大尝试，系统的开发建设，能够对市郊种植业的种植结构调整、投入产出结构、标准化生产、产品质量和市场流向等，进行动态跟踪分析；并通过建立相应的评价指标体系和评估模型，对农业经济运行进行及时的绩效评估；为政府相关部门在生产的宏观调控和管理上，提供高效、及时、可视化的必要信息，以及辅助决策支持和信息管理服务。
一、系统设计
1.工作流程。系统的主要工作流程如图1所示。
2.系统框架体系。整个系统基于开放的网络环境进行设计，采用C/S+B/S分布式框架。主要分为客户端（浏览器）、应用业务层和数据服务器三层（见图2），所有业务和数据分别集中放置在服务器上，客户端只需通过通用的Web浏览器向服务器提出查询分析请求，服务器将执行结果返回。客户端在可以实现数据采集与编辑、空间查询与统计分析等功能；业务应用层是系统的核心，也是联系客户端和底层数据库的桥梁，业务层主要包括数据查询和分析引擎，空间数据和业务数据交换模块，报表生成模块，专题制图与分析模块以及Web页面生成模块等；最底层的数据库服务器，包括中心数据库和模型库。其中，中心数据库包括业务数据库和空间数据库等，模型库包括统计汇总和分析评价模型等。数据管理层还包括对中心数据库和模型库的基本管理功能。
3.关键技术。（1）ISAPI技术：ISAPI是Internet Server Application Programming Interface的缩写，它是一种标准的编程接口；ISAPI 扩展（Extension）具有比CGI更快、更有效的性能。ISAPI应用一般被开发为.dll的进程内DLL(In-process DLL)，这使ISAPI应用的各实例在运行时同HTTPserver位于相同的进程空间，所以各个ISAPI应用实例可以透明的访问HTTPserver输出的资源。从另一方面讲，ISAPI应用由于具有进程内属性，所以在其访问HTTP server的资源时，无须跨进程边界，这也使其运行效率大大提高。此外，IIS在管理进程内的线程时，实现了线程池(thread-pool)机制，这使ISAPI应用各实例的创建、释放和相应的资源分配更为有效。本系统通过Delphi面向对象程序开发的ISAPI模块（shaews.dll），結合服务器端脚本（javascript）实现系统的统一认证登录、权限管理，实现所有应用系统集成、数据共享、检索功能。通过管理信息分析功能，可以从系统中提取所需数据，并以不同的视图形式（表格、图形、文字等）呈现给用户，同时也提供报表软件的接口。（2）利用OCX控件技术制作图表。在客户端迅速的生成相应的图表，系统自主开发了的Web图表控件webchart.ocx。通过调用该控件，根据用户选择查询条件，相关的结果图表可以方便、迅速地显示于客户端。
二、系统实现
1.数据组织。系统数据在内容上由空间数据和属性数据两大类组成。空间数据提供空间定位和GPS动态监测点数据。属性数据为原始采样数据和各种分级分类汇总数据。同时，数据的分类组织和编码参照相应的国家标准。（1）属性数据。属性数据分为基础原始数据和汇总数据两大类。基础原始数据：农业经济运行的采样数据，包括成本、产量、产值、产品流向等；汇总数据：对基础原始数据按作物类型等进行多级分类汇总。
为保证基础原始数据的代表性、准确性与可持续性，根据上海市郊种植业生产结构和布局特征，可预期的动态变化趋势、以及各区县种植业发展特色，合理分配和布局初始期动态监测样本点的作物类型和茬口类型，形成覆盖全市原121个乡镇、主要作物类型、主要茬口类型的农业经济运行的动态监测网络；每乡镇布局10个监测样本点，全市合计为1210个监测样本点，在每个监测样本点建立农户（企业）田间档案，及时记录农事活动，经由覆盖全市的农技服务和农办系统，形成规范化的数据采集体系。所采集的基础原始数据通过系统客户端传入中心数据库，并根据作物类型和行政区划进行分类和分级，形成面向经济运行动态监测管理的专题数据库系统。（2）空间数据。包括基本要素图层和专业图层。基本要素图层主要有：政区：区县界，乡镇界；道路：主要道路，次级道路，铁路等；水系：一级河流，次级河流，湖泊等；政府驻地：区县和乡镇；另外，还有经过配准的上海市遥感图像。
专业图层主要为GPS动态监测点。空间数据精度以上海市“数字农业基础数据平台”为依据，经加工整理，形成包括河流、道路、行政边界（区县、乡镇及行政村）等地形要素的基础数据库。坐标系采用WGS84坐标系统（GPS坐标系）和上海市本地坐标系统结合，系统支持两种坐标系的实时变换以及动态GPS监测点的实时更新。
2.评价方法。（1）评价指标体系的建立。结合农业经济的基本概念，以定性分析为基础，根据科学性、可操作性、可比性与动态性的原则，筛选出特性良好的指标，构筑指标体系。系统所选取的主要评价指标如下：投入指标：直接生产成本、劳动成本、其他成本、总成本；产出指标：总产量、总产值、净产值、净收益、净利润；绩效指标：劳动用工生产率、劳动用工收益率、净收益率、直接生产成本利润率。（2）评价模型。①最大值归一法。对指标源数据采用最大值归一法，将各指标的标准化数值统一在0－1之间，其计算公式为：Iij＝Cij／Max（Cij）。式中：Iij 为I类型第j指标的标准化分值（或为i监测点第j指标的原始数据值）。i为类型数（或监测点数），j为指标个数。②权重计算。根据不同的目标要求与价值取向，（如追求最大收益、追求最佳资源利用率等），采用多层次分析法、因子分析法等手段，系统可以对各评价指标进行合理的权重配赋。在此基础上建立计
算分析模型，以不同分类组合的监测点集合为评估筛选对象，形成相应的绩效综合评估表，并从中选出最优。
三、系统功能与应用
系统具有基础表格数据和矢量空间数据的录入编辑功能，可视化的查询分析功能，报表的综合分析功能，并通过对监测点投入、产出及相关因素的多元组合，建立相应的评估和趋势分析模型，对上海市农业经济运行进行综合评估和预测，提供决策分析。（如图3所示）以下对系统最主要的功能模块进行介绍。
1.样本分析。样本分析提供以下几个层面的查询分析功能：不同区县农作物投入、产出、效益分析；主要农作物绩效的空間差异分析；全市农作物绩效情况查询。
根据客户端发出的请求信息（如区域、季节、作物种类、茬口类型等），系统将通过数据库提交满足需求的数据集或经过评价模型分析处理的结果。用户可以对数据集或结果进行细化查询，或者对原始数据进行追溯。
2.区域演算。系统的区域演算分为四个级别：全市、地区、区县、乡镇。根据各个区域监测样本点的信息与种植结构（播种面积构成），利用评价模型，系统能够对各区域农业经济运行情况做出评价，并根据用户查询条件计算经济运行各指标。
3.统计图表输出。根据设定查询条件，系统支持查询结果的输出打印功能。表格输出默认为Excel格式，专题地图输出支持多种图片格式。
四、目前主要成果介绍
系统自2003年开始运转以来，取得了一系列的成果。总体上可以分为以下几类：
1.图表统计类成果。
每个季度数据收集完成后，系统将生成当季的经济运行基本情况表；年中和年末，系统将生成夏熟，秋熟及全年经济运行状况统计表、各茬口类型绩效统计表；此外，利用全市各乡镇上报的播种面积分类统计，系统能够推算各区域（从镇到全市）的农业绩效预测评估。这些统计报表准确全面地反映了农业经济运行的最新情况，为农业统计部门提供了重要的参评依据。
系统提供的属性数据空间查询的功能将各重要指标按查询条件绘制成专题地图，能够清楚地反映农业生产的时空分布特征。
2.专题研究类成果。利用系统提供的综合评价模型，能够对某种作物类型进行全方位的对比研究，包括对不同区域、品种、种植方式、农户类型、规模、茬口等的投入产出绩效分析。2004年至2005年利用系统分析结果结合实证分析对沪郊水稻的生产经营绩效进行了连续考察，提出了不同经营目标下各自的优化模式。
3.决策支持、指导类成果。为突发情况与政府相关政策提供了决策、指导依据。通过粮食作物与经济作物的绩效对比为政府对粮农进行补贴提供了依据；在遭受台风侵袭时，估算农户损失情况与政府提供的援助力度。
五、结语
作为GIS技术在农业领域综合性、大规模应用的尝试，系统取得了较大的成功。几年来系统运行稳定，及时、全面地将农业经济运行信息传送给相关管理部门，对提高政府对农业规划、管理、监控和决策的时效性、准确性和科学性，以及工作效率和服务功能，做出了重要的贡献，为上海农业信息化建设起到了示范作用。
通过四年多的运行，系统面临许多重要的后续工作。一方面，城市化进程的加速，行政区划的调整使得监测样本点的更新速度过快，影响了数据的完整性与连续性；稳定监测样本点的选择成为基础工作的重点；另一方面，新技术与新品种的出现对统计周期与作物分类提出了更为详尽的要求。
（作者单位：华东师范大学 上海 200062）
（责编：若佳）
关键词：网络地理信息系统(WebGIS) 农业经济运行 绩效评估
中图分类号：TP79;S-9 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2008）10-241-02
农业经济运行的情况能够反映农业生产的现状、问题，为农业的发展规划、相关农业政策的制定提供决策依据。随着农业技术的进步，设施化水平的提高，农业经济活动的复杂性和时空分异性愈发明显，其信息源趋于多元化，大容量，并具有较广的涉及面与很强的时效性，而传统的方法受管理成本、信息采集方法等客观条件的限制，已无法及时、准确地了解农业经济运行的情况，因此，借助以GIS为代表的现代信息技术提升农业管理水平，将成为解决这一问题的有效途径。
GIS作为一种能够分析、处理和挖掘海量地理数据的通用技术在发达国家已广泛应用于农业生产的各个领域，并取得了显著的社会和经济效益。目前GIS的应用多数集中于农业资源的清查与管理，以及动态监测与应用、农作物的估产、农业土地适宜性的评价、农业病虫害的防治等几方面。
近年来，GIS在国内迅速兴起，在农业领域也得到了极大的发展。如汪善勤等使用遥感图像提供的信息和数据，运用GIS提供的空间分析功能，采用数学统计、土地利用程度综合指数模型、灰色预测等手段，对秭归县的利用状况进行了动态分析和预测。
从GIS技术现有的应用来看，关注单一要素的自然、生物资源系统较为常见，技术也趋于成熟；而以社会、经济资源为对象的综合性应用研究鲜有出现，这也是今后GIS应用发展的一个重要方向。上海市农业经济运行动态监测信息管理与绩效评估系统正是在这方面的一次巨大尝试，系统的开发建设，能够对市郊种植业的种植结构调整、投入产出结构、标准化生产、产品质量和市场流向等，进行动态跟踪分析；并通过建立相应的评价指标体系和评估模型，对农业经济运行进行及时的绩效评估；为政府相关部门在生产的宏观调控和管理上，提供高效、及时、可视化的必要信息，以及辅助决策支持和信息管理服务。
一、系统设计
1.工作流程。系统的主要工作流程如图1所示。
2.系统框架体系。整个系统基于开放的网络环境进行设计，采用C/S+B/S分布式框架。主要分为客户端（浏览器）、应用业务层和数据服务器三层（见图2），所有业务和数据分别集中放置在服务器上，客户端只需通过通用的Web浏览器向服务器提出查询分析请求，服务器将执行结果返回。客户端在可以实现数据采集与编辑、空间查询与统计分析等功能；业务应用层是系统的核心，也是联系客户端和底层数据库的桥梁，业务层主要包括数据查询和分析引擎，空间数据和业务数据交换模块，报表生成模块，专题制图与分析模块以及Web页面生成模块等；最底层的数据库服务器，包括中心数据库和模型库。其中，中心数据库包括业务数据库和空间数据库等，模型库包括统计汇总和分析评价模型等。数据管理层还包括对中心数据库和模型库的基本管理功能。
3.关键技术。（1）ISAPI技术：ISAPI是Internet Server Application Programming Interface的缩写，它是一种标准的编程接口；ISAPI 扩展（Extension）具有比CGI更快、更有效的性能。ISAPI应用一般被开发为.dll的进程内DLL(In-process DLL)，这使ISAPI应用的各实例在运行时同HTTPserver位于相同的进程空间，所以各个ISAPI应用实例可以透明的访问HTTPserver输出的资源。从另一方面讲，ISAPI应用由于具有进程内属性，所以在其访问HTTP server的资源时，无须跨进程边界，这也使其运行效率大大提高。此外，IIS在管理进程内的线程时，实现了线程池(thread-pool)机制，这使ISAPI应用各实例的创建、释放和相应的资源分配更为有效。本系统通过Delphi面向对象程序开发的ISAPI模块（shaews.dll），結合服务器端脚本（javascript）实现系统的统一认证登录、权限管理，实现所有应用系统集成、数据共享、检索功能。通过管理信息分析功能，可以从系统中提取所需数据，并以不同的视图形式（表格、图形、文字等）呈现给用户，同时也提供报表软件的接口。（2）利用OCX控件技术制作图表。在客户端迅速的生成相应的图表，系统自主开发了的Web图表控件webchart.ocx。通过调用该控件，根据用户选择查询条件，相关的结果图表可以方便、迅速地显示于客户端。
二、系统实现
1.数据组织。系统数据在内容上由空间数据和属性数据两大类组成。空间数据提供空间定位和GPS动态监测点数据。属性数据为原始采样数据和各种分级分类汇总数据。同时，数据的分类组织和编码参照相应的国家标准。（1）属性数据。属性数据分为基础原始数据和汇总数据两大类。基础原始数据：农业经济运行的采样数据，包括成本、产量、产值、产品流向等；汇总数据：对基础原始数据按作物类型等进行多级分类汇总。
为保证基础原始数据的代表性、准确性与可持续性，根据上海市郊种植业生产结构和布局特征，可预期的动态变化趋势、以及各区县种植业发展特色，合理分配和布局初始期动态监测样本点的作物类型和茬口类型，形成覆盖全市原121个乡镇、主要作物类型、主要茬口类型的农业经济运行的动态监测网络；每乡镇布局10个监测样本点，全市合计为1210个监测样本点，在每个监测样本点建立农户（企业）田间档案，及时记录农事活动，经由覆盖全市的农技服务和农办系统，形成规范化的数据采集体系。所采集的基础原始数据通过系统客户端传入中心数据库，并根据作物类型和行政区划进行分类和分级，形成面向经济运行动态监测管理的专题数据库系统。（2）空间数据。包括基本要素图层和专业图层。基本要素图层主要有：政区：区县界，乡镇界；道路：主要道路，次级道路，铁路等；水系：一级河流，次级河流，湖泊等；政府驻地：区县和乡镇；另外，还有经过配准的上海市遥感图像。
专业图层主要为GPS动态监测点。空间数据精度以上海市“数字农业基础数据平台”为依据，经加工整理，形成包括河流、道路、行政边界（区县、乡镇及行政村）等地形要素的基础数据库。坐标系采用WGS84坐标系统（GPS坐标系）和上海市本地坐标系统结合，系统支持两种坐标系的实时变换以及动态GPS监测点的实时更新。
2.评价方法。（1）评价指标体系的建立。结合农业经济的基本概念，以定性分析为基础，根据科学性、可操作性、可比性与动态性的原则，筛选出特性良好的指标，构筑指标体系。系统所选取的主要评价指标如下：投入指标：直接生产成本、劳动成本、其他成本、总成本；产出指标：总产量、总产值、净产值、净收益、净利润；绩效指标：劳动用工生产率、劳动用工收益率、净收益率、直接生产成本利润率。（2）评价模型。①最大值归一法。对指标源数据采用最大值归一法，将各指标的标准化数值统一在0－1之间，其计算公式为：Iij＝Cij／Max（Cij）。式中：Iij 为I类型第j指标的标准化分值（或为i监测点第j指标的原始数据值）。i为类型数（或监测点数），j为指标个数。②权重计算。根据不同的目标要求与价值取向，（如追求最大收益、追求最佳资源利用率等），采用多层次分析法、因子分析法等手段，系统可以对各评价指标进行合理的权重配赋。在此基础上建立计
算分析模型，以不同分类组合的监测点集合为评估筛选对象，形成相应的绩效综合评估表，并从中选出最优。
三、系统功能与应用
系统具有基础表格数据和矢量空间数据的录入编辑功能，可视化的查询分析功能，报表的综合分析功能，并通过对监测点投入、产出及相关因素的多元组合，建立相应的评估和趋势分析模型，对上海市农业经济运行进行综合评估和预测，提供决策分析。（如图3所示）以下对系统最主要的功能模块进行介绍。
1.样本分析。样本分析提供以下几个层面的查询分析功能：不同区县农作物投入、产出、效益分析；主要农作物绩效的空間差异分析；全市农作物绩效情况查询。
根据客户端发出的请求信息（如区域、季节、作物种类、茬口类型等），系统将通过数据库提交满足需求的数据集或经过评价模型分析处理的结果。用户可以对数据集或结果进行细化查询，或者对原始数据进行追溯。
2.区域演算。系统的区域演算分为四个级别：全市、地区、区县、乡镇。根据各个区域监测样本点的信息与种植结构（播种面积构成），利用评价模型，系统能够对各区域农业经济运行情况做出评价，并根据用户查询条件计算经济运行各指标。
3.统计图表输出。根据设定查询条件，系统支持查询结果的输出打印功能。表格输出默认为Excel格式，专题地图输出支持多种图片格式。
四、目前主要成果介绍
系统自2003年开始运转以来，取得了一系列的成果。总体上可以分为以下几类：
1.图表统计类成果。
每个季度数据收集完成后，系统将生成当季的经济运行基本情况表；年中和年末，系统将生成夏熟，秋熟及全年经济运行状况统计表、各茬口类型绩效统计表；此外，利用全市各乡镇上报的播种面积分类统计，系统能够推算各区域（从镇到全市）的农业绩效预测评估。这些统计报表准确全面地反映了农业经济运行的最新情况，为农业统计部门提供了重要的参评依据。
系统提供的属性数据空间查询的功能将各重要指标按查询条件绘制成专题地图，能够清楚地反映农业生产的时空分布特征。
2.专题研究类成果。利用系统提供的综合评价模型，能够对某种作物类型进行全方位的对比研究，包括对不同区域、品种、种植方式、农户类型、规模、茬口等的投入产出绩效分析。2004年至2005年利用系统分析结果结合实证分析对沪郊水稻的生产经营绩效进行了连续考察，提出了不同经营目标下各自的优化模式。
3.决策支持、指导类成果。为突发情况与政府相关政策提供了决策、指导依据。通过粮食作物与经济作物的绩效对比为政府对粮农进行补贴提供了依据；在遭受台风侵袭时，估算农户损失情况与政府提供的援助力度。
五、结语
作为GIS技术在农业领域综合性、大规模应用的尝试，系统取得了较大的成功。几年来系统运行稳定，及时、全面地将农业经济运行信息传送给相关管理部门，对提高政府对农业规划、管理、监控和决策的时效性、准确性和科学性，以及工作效率和服务功能，做出了重要的贡献，为上海农业信息化建设起到了示范作用。
通过四年多的运行，系统面临许多重要的后续工作。一方面，城市化进程的加速，行政区划的调整使得监测样本点的更新速度过快，影响了数据的完整性与连续性；稳定监测样本点的选择成为基础工作的重点；另一方面，新技术与新品种的出现对统计周期与作物分类提出了更为详尽的要求。
（作者单位：华东师范大学 上海 200062）
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