基于位置的園林植物科普云平臺的構建

黎 欣 ，高鳳君 *，鄭馬奮 ，鄭珊珊 ，蘇梓維 ，吳杰坤

（廣東輕工職業技術學院，廣東 廣州510300）

十九大提出“到本世紀中葉全面建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國”的新目標，可見生態文明建設已被擺在我國發展全局的關鍵位置。環境教育是建設生態文明的必然舉措，植物科普已經成為我國政府進行環境教育樹立群眾生態環保意識的重要途徑，也是我國實施“科教興國”戰略的具體措施之一。因此，植物科普教育關系到我國社會主義建設新目標能否順利實現，具有深遠意義。

1 我國園林植物科普教育的發展

我國的園林植物科普教育起步較晚，早期的起步階段在20世紀五六十年代——八十年，這個階段，隨著植物園的建設，傳統的科普工作也逐步開展起來，主要是傳播植物學和園藝學知識，向人們介紹植物界的珍、奇、美、異［1］。植物園是一個涵蓋多種社會科學與自然科學的綜合體，收集栽培多樣化的植物為基本特征，具有物種保育、科學研究、科普教育、教學實習和旅游等功能［2］。植物園可以說是以植物知識為主題的“露天科普館”，具有豐富多彩的植物資源、珍奇花草、特色景觀、優美的自然環境，對于廣大公眾具有強大吸引力，是開展環境教育的理想之地［3］。長期以來園林植物科學普及工作依賴于人工解說、標牌展示、實物展示與圖解等手段。存在明顯的信息滯后、互動性不強、群眾參與度低等缺陷，造成科普效果不好、受眾熱情度低等問題。隨著時代的發展，人們對環境問題、環保問題、教育問題等有了新的認識，傳統的此類園林科普教育形式和活動內容，已經不能滿足人們日益增漲的物質和文化的需求，傳統的宣傳方式如報紙、書籍、廣播等媒體形式已經不適應新時代的發展［4］。

隨著IT技術的發展，特別是GIS技術與移動互網聯的結合，植物科普的手段和形式越來越豐富。網路技術的發展為當代的科學傳播提供了豐富的傳播形式，網絡科普網站、科普知識類博客、科普手機APP等［5］。網絡科普形式滿足了受眾群體想要便捷、快速的獲取知識的需求，同時也為植物科普提供了高效的教育學習途徑。但網絡信息魚龍混雜，信息的專業化程度不高，非專業人員難以作出準確的選擇。中國植物志APP是《中國植物志》的全文數字化整理，信息來源專業可靠，是傳統紙媒的創新之舉，但只能靠輸入植物名稱的方式獲得植物信息，圖像多為黑白手繪，無法滿足非專業人員的學習需求。也不能滿足高校園林、園藝、林學等相關專業學生進行專業學習和實踐演練的需求。

因此，迫切需要針對不同受眾群體研發服務于大眾科普和高校師生的植物科普系統。

2 基于位置的園林植物科普云平臺構建的目的及意義

近年來，很多高校利用校園內豐富的植物資源，開發建立了植物科普系統：北京林業大學開發了“校園植物檢索系統”開展校園植物科普教育［6］；西北農林科技大學建立了數字化植物園網站［7］；華中科技大學通過新媒體進行校園植物科普教育［5］；重慶大學設計了《基于智能手機的植物科普系統》［8］。這些軟件平臺除了滿足植物科普需求還可用于園林相關專業的教學工作，但由于都是以本校的植物資源為數據源，具有較強的地域局限性，更不適合推廣應用到南方地區。因此，開發一款適合華南地區的園林植物科普教育APP尤為必要。

本項目旨在通過智能手機平臺設計和實現植物科普應用APP—基于位置的園林植物科普云平臺。該款APP可用于公眾的植物科普教育，還可滿足開設有園林、林學等相關專業的高校進行教師教學和學生實踐。該應用以華南植物園內的數萬種植物為資源庫為樣本數據庫，充分發揮華南植物園科學研究、園林教學、科普教育、休閑旅游的功能。可為公眾提供先進的植物科普手段，為高校專業教師提供信息化的教學手段，為學生提供真實的專業實踐平臺，具有深遠的現實意義。

3 基于位置的園林植物科普云平臺構建過程

3.1 平臺用途

園林植物科普云平臺軟件是一款基于位置的園林植物辨識軟件。該平臺可用于公眾植物科普教育和高校專業教學與實踐。使用者通過智能移動設備對植物科學知識進行了解和學習；高校教師可用于園林植物及相關課程的教學工作；學生獲取管理權限后，可對植物資源數據庫進行更新，教師對新增數據信息進行評判和管理，從而實現學生專業實踐平臺的功能。該平臺服務于公眾和高校師生，將大大提高公眾科學素質和高校教學效果。

3.2 技術思路

該平臺組成包括移動APP（移動端）、PC網頁管理平臺（服務端）、植物資源數據庫三部分。移動APP主要實現植物定位、獲取和瀏覽科普信息功能；PC網頁管理平臺主要實現用戶信息管理和植物信息管理；植物資源數據庫對植物信息進行存儲。其技術路線如下：

圖1 技術路線圖

3.3 功能開發過程

3.3.1 PC網頁管理平臺功能開發

網頁平臺基于 C#5.0進行開發，包括“用戶管理”、“我的賬號”、“植物管理”三項功能。通過“用戶管理”功能可對管理平臺的用戶及權限進行授權，被授權后的用戶可對植物數據庫進行修改和維護，登陸后可在“我的賬號”模塊進行用戶資料和登錄密碼的修改。通過該功能高校教師可對高校學生開放權限，學生利用本平臺進行植物資源數據信息的修改和維護，教師審核后進行管理，從而實現學生專業實踐的功能。

圖2 PC網頁管理平臺登錄界

“植物管理”功能包括“新增植物”、“植物列表”、“附近植物”三個子菜單，包含了查詢、增加、修改、刪除功能。查詢功能可以查詢到所有錄入的植物信息和搜索到所需要的植物信息，增加功能通過植物登記模塊添加新的植物坐標和屬性信息，修改功能通過植物信息模塊修改已錄入的植物信息，刪除功能刪除不存在或失效的植物信息。

圖3 用戶管理界面

圖4 植物管理界面

為了滿足遠程訪問的需求，還開發了網頁版的模擬定位功能“附近植物”模塊，“附近植物”模塊的開發完成實現了即使使用者不在現場也可以模擬定位到所需要的位置，定點后可以查詢到周圍植物的信息。

3.3.2 移動APP功能開發

移動APP要實現植物定位和科普信息瀏覽功能，使用者通過手機GPS定位功能獲取位置信息，該植物信息以小圖標的形式自動刷新顯示，使用者通過點擊植物圖標獲取該植物的基本科普信息，通過點擊“詳細信息”可進行深入的專業學習。通過模擬定位功能，使用者即便不在數據庫所在區域也可虛擬定位到相關區域進行瀏覽查看植物信息。

移動端使用Android4.2（Froyo）基于 Java 1.7版本進行開發，采用百度地圖定位。安卓客戶端開發通過下載百度地圖移動版API(Android)開發包——申請API Key——創建一個Android工程——在布局文件中添加地圖控件(res/layout/main.xml)——創建Activity繼承com.baidu.mapapi.Map——在Android Manifest.xml中配置。通過以上工作完成百度地圖的基本配置。通過獲取手機的GPS定位信息然后在地圖顯示當前的位置實現定位功能。接下來創建的是相關活動事件，通過數據庫獲取植物信息和百度坐標信息，以植物的百度坐標為基準在地圖上定位，并將讀取的植物信息輸入，當點擊該植物的圖標時就會顯示植物的名稱和拉丁名的基本信息。

圖5 新增植物信息界面

圖6 模擬定位功能界面

圖7 移動端APP主界面

圖8 植物科普基本信息圖

9 植物科普詳細信息

3.3.3 植物資源數據庫的構建

植物資源數據庫采用Microsoft SQL Server 2008實現對植物信息數據的存儲，按照植物科普信息設計數據庫結構。植物科普信息一般包含植物名稱、拉丁名、別名、科屬種信息、形態特征、樹牌編號、樹齡、瀕危等級、經緯度坐標、分布、小知識和植物用途等。與PC網頁管理平臺中植物登記頁面的信息一一對應，通過植物唯一的ID號與數據庫相連，PC網頁管理平臺中新增的植物信息記錄直接存儲到植物資源數據庫中。

4 基于位置的園林植物科普云平臺特點

4.1 植物資源豐富

本項目主要以中國科學園華南植物研究所華南植物園內的植物為研究對象，植物園占地面積333公頃，建于1929年，是我國歷史最久、種類最多、面積最大的南亞熱帶植物園。現與世界80多個國家和地區的200多個植物園建立有學術及種苗交換關系，引種有國內外熱帶、亞熱帶植物11000多種，被譽為永不落幕的“萬國奇樹博覽會”，有“中國南方綠寶石”之稱。該數據源是鮮有的專業的植物科普軟件數據源。

4.2 基于位置的定位服務（LBS）及科學嚴謹的植物資源數據庫系統可實現位置與植物知識互查，直觀瀏覽、定位精準

該項目通過智能手機實時獲取植物的定位信息，植物信息與GIS（地理信息系統）結合，用戶可獲取華南植物園內各種植物的確切位置，定位精準；將各類植物位置直觀的展現在地圖上，更加快捷的引導游客觀賞植物；同時，可通過位置關聯的屬性信息查看各種植物的專業知識介紹，獲取科普知識。該數據庫的植物知識來源于專業的植物書籍，科學嚴謹。

4.3 針對不同層次受眾群體的不同需求設計科普內容

植物信息設置上分成基本信息和詳細信息兩個層次，由淺入深。基本信息只顯示植物名稱、拉丁名等基本信息，滿足非專業人員即時便捷的科普需求。詳細信息包含了植物等級、瀕危等級、形態特征、趣味知識、園林應用及其他用途等多種信息，滿足專業人士及有學習需求的受眾群體進行深度學習探索。

4.4 基于智能手機平臺，可用于園林教學和科研的植物科普軟件

本項目集智能手機特有的移動互聯網、全球定位系統和手機攝像等技術于一體，可用于大眾科普教育外，還可用于園林及相關專業的科研、教學與學生實踐。傳統的園林植物識別實踐課需要任課教師帶領學生實地游園認識各類植物，這種方式容易受到天氣因素的影響，另外因為時間有限，學生不可能記憶和掌握全部內容，學習效果并不好。該平臺為教師提供了先進的信息化教學手段；學生可隨時隨地自主學習相關知識，提高了教學效果和學習效果。學生通過獲取管理權限，可對數據庫進行維護，通過這樣的交互過程可對所學習到的專業知識進行實踐，提升自身的實踐能力。

4.5 形式新穎，提高科普及學習效果

在程序設計上以生動的形式突出了科學傳播的吸引力，通過豐富的精美圖片、靈活的動畫形式、探索性的引導步驟、觸控式的學習體驗，使科學知識的信息傳輸比傳統的專業教材和科普形式更高效。

4.6 模擬定位功能突破了場地限制

模擬定位功能可實現遠程定位瀏覽，即便不在華南植物園課可以通過虛擬定位到華南植物園，瀏覽華南植物園豐富的植物信息。突破了場地限制，滿足了公眾即時的科普需求，也突破了高校教學的場地限制，為學生提供了更加豐富的學習資源。

5 小結

本平臺的構建是對華南地區植物科普教育形式的創新，希望在一定程度上提升植物科普教育水平和效果。該平臺也為開設了相關專業的高校師生提供了先進的信息化教學手段和實踐平臺，可提升了高校教師教學效果和學生的學習 效率。因水平有限，在某些方面還需不斷改進和完善。