城市園林綠化信息管理平臺開發及關鍵技術研究

彭勁松，李 娟，陳 瓊，劉慧娟

(湖南環境生物職業技術學院，湖南 衡陽 421005)

近年來，隨著城市化快速發展，城市規模不斷擴大，人們對城市中園林綠化的需求越來越強烈[1]。園林綠化在保護人民生活環境和美化城市中發揮著重要作用，已成為城市基礎設施建設必不可少的一部分。但目前許多城市還停留在“重建設輕管理”階段，導致園林綠化管理信息化程度較低，管理手段傳統，嚴重影響城市園林綠化的發展[2]。如何解決海量異構多源的園林綠化數據資源展示、查詢和統計問題，如何實現園林綠化的科學化和精細化管理，是目前園林綠化管理亟待解決的核心問題。

天地圖由原國家測繪地理信息局主導建設，以基礎地理信息數據為核心，以地圖服務和API接口調用為主要表現方式，利用互聯網絡，為政府部門、企事業單位和公眾提供測繪地理信息服務。目前，天地圖已實現對多數城市電子地圖、影像地圖以及部分城市三維實景模型的覆蓋，并且數據資源能夠定期更新，確保了數據的現勢性[3]。本文根據“智慧園林”管理的需求，結合當前主流的GIS、GPS、云計算以及物聯網等技術，利用天地圖提供的電子地圖服務和功能API接口，研究了園林綠化信息管理平臺建設方法和關鍵技術，從而提高了園林綠化業務管理的效率。

1 城市園林綠化信息管理現狀分析

1.1 用戶特性分析

林業和綠化管理局是負責園林綠化相關工作的政府職能部門，主要職責是依法對城市的綠地、古樹名木、行道樹、公園以及苗圃等進行養護和管理。在行政組織結構方面，下設市園林綠化管理中心、市公園管理中心以及區園林管理中心等機構；在園林綠化業務上，下設行政機構受市林業和綠化管理局領導，且市林業和綠化管理局內設多個處室負責不同園林綠化業務，如城市綠化管理處、公園管理處以及資源管理與保護處等。

1.2 需求分析

根據上述現狀分析和用戶特征分析，搭建的園林綠化信息管理平臺應滿足如下兩點需求：一是數據方面需求，收集、整理、處理林業和綠化管理局下設機構和內設處室的各種園林綠化資源數據，構建園林綠化信息管理數據庫；二是功能方面需求，包括兩方面內容，一方面是對園林綠化信息管理數據庫的各類園林綠化數據進行展示、查詢、統計以及綜合評價；另一方面是對園林綠化業務進行信息化、精細化管理，包括巡查養護管理、綠地工程管理、公園園區管理以及日常行政辦公管理等。

根據實際調研，目前園林綠化管理存在如下幾點問題：一是園林綠化的數據資源、文檔資料不能得到充分的利用，導致管理效率低；二是無法及時和準確地獲取園林綠化現狀數據和變化數據，導致查詢統計周期長且結果不準確；三是缺乏實時、動態的監測數據，導致園林綠化管理滯后，突發事件無法得到應急處理；四是缺乏信息化的系統或平臺，導致無法對園林綠化數據進行展示、綜合評價以及存儲備份等[4]。

2 平臺總體設計

2.1 設計原則

平臺建設應遵循的設計原則包括以下四方面：(1)系統性。平臺將園林綠化數據資源和業務管理緊密聯合，并將空間數據與屬性信息、照片、視頻和文件等多媒體信息關聯，從而實現圖文一體化管理。(2)實用性。平臺從實際需求出發，設計并開發平臺的功能結構，以滿足局內部和下設機構業務管理的需要。(3)擴展性。平臺采用SOA架構，模塊化開發的設計思路降低了功能模塊間的耦合度，以確保模塊的獨立性。當模塊的功能需要修改或完善時，不會對其他功能的運行造成影響，以利于平臺改進，擴充功能[5]。(4)穩定性。平臺采用天地圖提供的地圖服務、成熟的GIS平臺和Java開發語言，共同開發園林綠化信息管理平臺，確保平臺故障率低，以滿足用戶園林綠化管理工作的需要。

2.2 框架設計

平臺基于SOA架構，采用B/S結構進行框架設計，包括五大核心層：支撐層、數據層、服務層、應用層以及用戶層(圖1)。

圖1 平臺框架設計示意圖

支撐層包括運行環境體系和法律及標準體系。運行環境體系是采用云計算設計思路，將機房的硬件基礎設施進行虛擬化，實現資源的統一配置，除此之外，還包括網絡、安防以及備災等；數據層依托天地圖提供的基礎地理信息服務，對園林綠化資源數據進行處理，從而構建園林綠化信息管理數據庫，為平臺運行提供數據支撐；服務層根據平臺建設需求，將數據調用和常用功能封裝成標準服務接口；應用層實現了平臺的應用，包括園林綠化資源地圖管理、巡查養護管理、綠化工程管理和運維管理等；用戶層包括園林綠化管理部門、巡查養護部門、綠化工程建設單位等。

2.3 數據庫設計

平臺依據園林綠化現行國家、省和市以及行業標準，對園林綠化各類數據資源進行收集、整理和處理，對基礎地理信息數據進行服務調用，從而形成了園林綠化信息管理數據庫，包括地理信息數據庫、園林綠化資源數據庫、養護巡查數據庫、動態監測數據庫以及行政辦公管理數據庫(圖2)。

圖2 園林綠化信息管理數據庫建設內容

2.4 功能設計

平臺采用B/S架構和模塊化開發。開發語言為Java；GIS平臺軟件主要包括ArcGIS Desktop 10.2和ArcGIS API for JavaScrip；平臺功能包括三部分：一是園林綠化數據資源的展示、查詢和統計；二是園林綠化日常行政辦公管理；三是園林綠化業務管理，如巡查養護管理、綠化工程管理、動態監測管理等。園林綠化信息管理平臺功能結構如圖3所示。

圖3 平臺功能結構圖

3 平臺關鍵技術

3.1 基于天地圖數據服務的API接口應用

國家地理信息公共服務平臺——天地圖平臺覆蓋了全國大多數城市的高清、準確的基礎地理信息數據，主要包括電子地圖、影像圖及其他數據等。天地圖資源的調用可以采用地圖API、網頁API、WEB服務API以及數據API四種方式[6]。除此之外，天地圖平臺還免費提供精確的定位服務調用。本文利用Eclipse 平臺，采用JavaScript語言進行接口調用，從而實現基礎地理信息數據展示和園林綠化巡查車輛位置定位服務。

3.2 園林綠化數據集成和關聯

園林綠化信息管理平臺數據資源包括基礎地理信息數據、園林綠化空間數據和園林綠化業務數據。各類數據獨立存儲，邏輯關聯。為了能實現園林綠化圖文一體化管理，需對園林綠化空間和業務數據進行集成關聯。具體思路：一是實現地圖服務在統一的空間參考系，利用天地圖的WMTS數據服務調用基礎地理信息數據，利用ArcGIS Server的REST服務調用園林綠化空間數據；二是園林綠化業務數據采用Web Service調用；三是園林綠化空間數據和業務數據進行編碼關聯，從而實現園林綠化空間和業務數據的統一應用。園林綠化數據集成和關聯流程如圖4所示。

圖4 園林綠化數據集成和關聯流程示意圖

3.3 基于SOA架構實現平臺穩定性和可用性

為了確保園林綠化信息管理平臺的穩定和可用性，采用了面向服務的SOA技術架構。SOA架構是一種粗粒度、松耦合服務架構模型，將常用、復用率高的數據和功能服務，封裝成簡單定義、易操作的服務接口進行調用[7]。平臺根據園林綠化管理的不同業務需求，將常用的功能和天地圖地圖服務調用封裝成層次不一的Web服務接口，如數據服務接口、查詢統計服務接口、園林綠化工作流程服務接口、園林綠化巡查養護服務接口和園林綠化動態監測服務接口(圖5)。

圖5 Web服務接口主要內容

3.4 園林綠化巡查養護工作足跡定位

園林綠化巡查養護車輛足跡定位利用天地圖提供電子地圖和位置定位服務，實現了園林綠化日常巡查管理、違法案件巡查管理、綠化養護管理以及綠化基礎設施更新等工作。主要實現以下三方面工作內容：一是記錄巡查車輛和巡查人員的實時巡查軌跡以及歷史巡查軌跡，為巡查指揮調度、巡查考核評價提供依據；二是對園林綠化違法案件進行定位，可快速做出應急反應以及了解案件進展情況；三是確保園林綠化養護的全覆蓋、園林綠化基礎設施的更新維護。

4 平臺功能實現

4.1 園林綠化數據資源的展示、查詢和統計

園林綠化數據資源的展示、查詢和統計主要包括地圖管理和查詢統計管理。地圖管理實現地圖調用、展示和操作功能。地圖調用實現了天地圖電子地圖、遙感影像圖以及興趣點數據的調用；地圖展示實現了基礎地理信息數據和園林綠化空間數據的疊加展示、多屏對比展示，并提供三種底圖切換方式；地圖操作實現了地圖平移、全圖、放大、縮小、量算以及打印等操作。空間查詢統計包括點選查詢、屬性查詢、自定義查詢統計以及綠化指標統計。點選查詢指點擊某塊綠地圖斑，查詢到該綠地的詳細信息，如綠地編碼、名稱、類別、面積以及養護單位等；屬性查詢指輸入關鍵字進行模糊和精確查詢，點擊其中一條查詢結果，還可以進行定位和查看詳細信息；自定義查詢統計指用戶自由繪制范圍線，查詢和統計范圍線內的綠地信息；綠地指標統計指根據《國家園林城市標準指標體系》對園林綠化建成區綠化率、覆蓋率等指標進行計算統計。

4.2 園林綠化日常行政辦公管理

園林綠化日常行政辦公管理實現了園林綠化日常綠地、林業等審批、保護的管理，主要包括OA管理、事務管理、公文管理、項目審批管理和檔案管理。OA管理實現了日常事務的安排，包括待辦工作、已完成工作等；事務管理指園林綠化日常各項事務工作管理，包括用車管理、會議室管理、病事假管理等；公文管理指園林綠化公文流程的管理，包括發文、收文以及督辦管理等；項目審批管理指對園林綠化工程項目的方案和資質進行審批；檔案管理指對園林綠化業務工作、人事、項目合同、數據資源等進行全面歸檔管理。

4.3 園林綠化業務管理

園林綠化業務管理主要包括園林綠化巡查養護管理、綠化工程管理以及動態監測管理等。巡查養護管理包括日常巡查、案件巡查、植物保護、澆水施肥、花卉種植以及綁扎修剪等工作，以綠地澆水施肥為例，平臺提供澆水施肥的計劃表、實施記錄表等，養護人員根據計劃表進行澆水施肥，并填寫記錄表。填寫完畢后，養護狀態可以在地圖上直觀展現出來，方便養護人員查看和管理。綠化工程管理實現綠化工程設計、審批、施工、監督檢查以及竣工的全過程管理，可以直觀展現綠化工程的進度、樹木和花草栽植情況等。動態監測管理實現了對病蟲害、氣象、養護車輛以及違法案件的動態監測，實時掌握監測事件的現勢性，提高園林綠化管理效率。

5 結語

在“智慧園林”建設的大背景下，本文研究了園林綠化信息管理平臺的建設，一是利用天地圖數據服務接口調用基礎地理信息數據，收集、整理和處理園林綠化專題和業務數據，從而構建了園林綠化信息管理數據庫；二是立足于服務園林綠化業務管理，開發園林綠化信息管理平臺，一方面實現了園林綠化數據資源的展示、查詢和統計，另一方面實現了日常行政辦公管理、巡查養護管理以及綠化工程管理等；三是詳細闡述了平臺建設的關鍵技術。下一步，將在園林綠化資料深入挖掘、園林綠化數據三維可視化、園林綠化審批等方面進一步完善平臺，從而為園林綠化管理提供更好的服務，推動“智慧園林”的發展。