南京農業農村時空電子一張圖建設思路

摘要隨著農業信息化技術的深入應用，地理信息系統已經成為農業農村信息化管理的有效手段。南京市積極推進農業電子地圖應用，取得了一些成效，但也顯現了一些問題。南京農業農村時空電子一張圖立足于時空電子地圖應用需求，進行整體規劃設計，建立了數據標準，整合農業行業數據，在南京天地圖基礎上構建系統功能，建立了市、區、鎮街農業農村部門共建共享的一張圖，為農業農村部門開展農業管理服務提供信息化支撐。

關鍵詞農業信息；地理信息系統；時空電子一張圖；數字農業；農業行業管理

中圖分類號S-058文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2023）08-0223-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.08.051開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Construction Thoughts of a Spatio-temporal Map of Agriculture and Rural Areas in Nanjing

QU Rong-jin（Nanjing Agricultural Information Center，Nanjing，Jiangsu 210019）

AbstractWith the in-depth application of agricultural information technology， GIS has become an effective method of agricultural information management. Nanjing actively promotes the application of agricultural electronic map， which has achieved some results， but also shows some problems. Based on the spatial-temporal requirements of Nanjing agriculture and rural GIS， we carried out an overall planning and design， built our data standards， integrated agricultural industry data， and built the system functions based on the ‘Nanjing Tianditu’. A co-built and shared GIS by agricultural and rural departments of city， district， town and street was preliminarily established， which provided information support for agricultural and rural departments to carry out agricultural management services.

Key wordsAgricultural information；GIS；A spatio-temporal map；Digital agriculture；Agricultural industry management

近年來，中央高度重視數字農業建設工作，相繼出臺《鄉村振興戰略規劃（2018—2022年）》《數字鄉村發展戰略綱要》《數字農業農村發展規劃（2019—2025年）》等政策文件，實施鄉村振興戰略，推進數字鄉村建設，加快推進農業生產智能化、經營網絡化、管理數據化、服務在線化，全面提升農業農村信息化水平。南京市積極貫徹落實中央省市數字鄉村戰略，深入推進“互聯網+現代農業”，加強農業信息基礎設施建設，推進3S、物聯網、大數據、5G等現代信息技術應用，發展農業智能裝備，推進農業信息化管理，開展信息系統建設，整合共享農業農村行業數據。南京農業農村時空電子一張圖充分利用電子地圖的特性，動態關聯農業農村相關要素，時空化展示農業農村基本情況，為農業農村行業管理、遠程指導、決策服務提供信息化支撐。鑒于此，筆者立足于時空電子地圖應用需求，介紹了南京農業農村時空電子一張圖的整體規劃設計，建立了數據標準，整合農業行業數據，在南京天地圖基礎上構建系統功能，建立了市、區、鎮街農業農村部門共建共享的一張圖，為農業農村部門開展農業管理服務提供信息化支撐。

1背景

1.1信息技術地理信息系統（geographic information system，GIS）是20世紀60年代開始迅速發展起來的集地理空間數據處理與計算機技術于一體的一門交叉技術學科，它是在計算機軟、硬件支持下，對空間對象的地理分布以及與之相關的屬性實現采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和顯示等功能，為用戶解決各種應用問題的技術系統［1］。WebGIS（網絡地理信息系統）是工作在Web網上的GIS，是傳統GIS在互聯網上的延伸和發展，可以實現空間數據的檢索、查詢、制圖輸出、編輯等GIS基本功能，同時也是Internet上地理信息發布、共享和交流協作的基礎［2］。隨著地理信息系統理論不斷發展，相關方法和技術不斷成熟，地理信息系統在農業領域應用也逐步深入，已成為農業信息化及現代化強有力的分析和決策輔助工具［3］。

1.2行業應用隨著信息技術的不斷發展，地理信息系統在各個行業中有了廣泛的應用。許葉穎等［4］數字農業助力上海鄉村振興，利用農業農村“一張圖”管理，初步實現了“一圖觀‘三農’、一網管全程、一庫匯所有”的上海農業數字化轉型。董春巖［5］提出了農業農村時空數據服務平臺建設思路，研究了農業數據匯集和時空化治理，為農業農村政務信息資源的有效利用提供參考借鑒。劉敬兵等［6］設計了山東省農業地質“一張圖”系統，以農業地質信息化建設為主線，設計山東省農業地質“一張圖”系統總體框架。黃玉青等［7］基于天地圖的農業農村信息共享服務模式，初步實現了農業信息資源與測繪地理信息資源跨部門整合、應用與共享。秦偉男等［8］研究了GIS在農業種植領域的研究應用進展，探索在農業品牌化建設中以GIS為支撐，結合土壤、氣象、生態、病蟲害等數據，建立單品種農作物綜合性評價系統。

1.3南京現狀農業農村覆蓋范圍廣，農業生產要素相對分散，農業信息化管理與地理信息系統結合存在著內生驅動。多年來，南京市農業農村部門立足行業管理應用需求，積極推進信息化建設，探索電子地圖應用，建設了一批基于電子地圖的信息系統。農村土地確權系統將承包地空間信息與農戶確權數據進行關聯，實現了人地信息互查；農村集體資產清產核資系統將村集體資源性、經營性、非經營性資產以及不動產進行空間化管理，讓“以圖管資產”變成了現實；測土配方施肥系統對土壤、作物、肥料等信息進行精確采集，結合施肥模型和專家經驗，能夠精準化指導農業生產，取得了較好的服務成效；基于北斗的秸稈機械化還田作業精細化管理系統，利用北斗定位技術，收集秸稈機械化還田作業生產數據，實現了秸稈機械化還田作業的精細化管理。

1.4存在不足隨著信息化應用的推進，各自獨立的電子地圖系統顯現出不足。因建設初期缺少整體規劃，各業務條口系統相互獨立，各自運行，單獨維護，未形成統一的數據標準，未建立統一的時空平臺，形成了類似于“煙囪式”的應用系統。同時，數據更新手段落后，數據共享交換困難，存在基礎平臺重復建設和共性數據重復維護的情況，數據更新的及時性和一致性得不到保障，無法充分發揮系統的應用價值。

2建設思路

有必要站在全局角度，重新整體規劃設計，建立全市統一的農業農村時空電子一張圖。統一數據標準，開放應用接口，采用先進的數據更新手段，收集共享時空數據，提升地圖應用功能，提高農業空間數據管理、信息檢索、統計分析等應用能力，增強地理信息系統的可視化呈現效果，細化數據控制權限，形成市、區、鎮街三級農業農村部門共建共享的農業農村時空電子一張圖，為現代農業科學管理、精準分析提供輔助決策支撐。

綜合考慮應用需求、數據特點、精度要求等各類因素，南京農業農村時空電子一張圖系統（以下簡稱“南京農業一張圖”）選用“天地圖·南京”作為基礎底圖，實現了矢量底圖、影像底圖和地形渲染圖的加載，利用“南京天地圖”的開放接口，進行二次開發，構建農業一張圖。系統實現了電子地圖基本功能，包括圖層控制、數據檢索、分屏展示、矢量影像地圖比對、時態演變、統計分析、專題制圖等功能；能夠進行動態拓展，根據農業農村管理服務需要，在現有基礎上，動態增加行業業務圖層，動態拓展圖片、附件、視頻等附加信息，豐富業務應用內容；能夠按照標準格式接入數據，提供數據導入導出，數據接口接入功能；動態分配管理權限，市、區、鎮街根據權限共同管理業務數據，真實實現“一底圖，多圖層”的農業一張圖。

3系統架構

3.1硬件物理層系統建設充分利用市政務云數據中心、政務網絡、云計算與大容量存儲系統、安全系統設計以及新技術應用融合設計［9］，構建南京農業一張圖的網絡安全、運維監控等硬件支撐層。依托市信息中心專業團隊，提供安全人員技術支撐，為系統安全穩定運行、硬件資源動態拓展提供了基本保障。

3.2數據存儲層包括GIS空間數據庫、農業業務數據庫、產業指標數據庫，其中GIS空間數據庫調用南京天地圖平臺數據，農業業務數據庫和產業指標數據庫是通過數據導入或數據對接等方式存儲調用。

3.3服務接口支持層系統采用南京天地圖作為底層服務［10］，南京天地圖提供了矢量底圖、影像底圖、地形暈渲、地名注記等地圖接口，具有行政區劃、道路要素、水系要素、居民地要素等數據API接口。南京天地圖由南京市城市規劃編制研究中心承辦，有專業技術團隊人員提供支撐，每年不定期更新基礎數據，能夠充分保障數據的準確性。天地圖提供了與可視化庫D3.js的快速集成、熱力圖、軌跡跟蹤動畫、海量密集點繪制等功能，為農業電子一張圖的構建提供了功能支撐和地圖支撐。

3.4Web服務層立足于農業農村行業管理服務需要，通過建立規范管理制度，構建統一的基礎架構，制訂統一的數據標準，開放應用接口，整合農業信息系統，匯聚較為豐富的農業行業管理數據，動態拓展掛載信息，時空化呈現農業生產、經營、管理、服務等相關資源要素，為部門決策、遠程指揮、精準管理提供技術支撐（圖1）。

4系統功能

4.1綜合展示功能綜合展示功能模塊依托電子地圖，通過地圖操作、圖層控制、數據檢索等方式，提供農業專題信息數據的多時態、空間化展示服務；通過對遙感影像的對比分析，實現農業資源變化情況的監測、監管；通過拓展服務，對標準化菜地、休閑農業景點等應用圖層附加了信息，提供場景圖片、全景瀏覽VR體驗、物聯網應用等數據接入服務（圖2）。

4.1.1基本操作功能。提供了GIS基礎技術［11］，包括不同類型多層地圖疊加分級顯示，地圖的全屏、放大、縮小、平移、漫游、導航，測距、測面積，行政區劃顯示以及地圖打印等功能。

4.1.2地圖切換。實現了電子地圖中矢量地圖、歷年影像地圖的相互切換，增加了分屏展示矢量、影像等電子地圖服務，實現地圖的雙屏比對和卷簾比對功能，在矢量圖、不同年份影像底圖之間進行業務數據比對，能夠直觀呈現圖層變化。

4.1.3圖層控制。用戶只能訪問授權范圍內的應用圖層，基于南京市農業產業信息分類目錄，提供多圖層控制功能，實現在同一張底圖上疊加展示多圖層業務數據，圖層的疊放順序能夠動態調整。例如，基礎圖層從上到下可劃分為各類業務標注圖層、自然村圖層、街道圖層、行政區圖層、矢量底圖、影像底圖等多個支撐圖層。

4.1.4數據檢索。在用戶的數據使用權限內，系統提供空間查詢和關鍵字查詢2種數據查詢方式，查詢農業產業業務信息數據，支持單次查詢多圖層信息。空間查詢通過拉框、多邊形和緩沖區等方式確定農業數據查詢范圍，系統自動顯示選擇范圍內的農業產業標準點信息。關鍵字查詢通過檢索框輸入的關鍵字進行模糊查詢，系統將在權限范圍內檢索農業產業信息，查詢結果將以列表的形式進行展示，點擊列表中任一個結果，地圖自動跳轉定位到信息點，以信息框形式展示信息點基礎信息。

4.1.5詳情展示。通過點擊農業信息資源列表中具體某一條信息資源，或者點擊地圖中的某一個農業產業信息要素，系統會自動彈出該資源的詳細信息框，展示該農業資源的主要屬性和相關信息，用戶通過點擊關聯應用入口，能夠查看相關的拓展信息，如蔬菜基地的圖片、物聯網應用點的實時監測環境信息、休閑農業景點的VR全景信息。

4.2地圖專題分析功能提供市、區農業產業信息的專項分析服務，對農業產業信息進行多元化的統計分析。統計單元包括南京市、區、鎮街各級行政區劃，統計指標包括農業基礎信息和專題信息，運用專題圖、統計圖、統計表的聯動分析效果，對南京市農業產業等資源進行統計和分析，全圖展示選擇的數據資源，同時提供專題制圖功能，提供數據的導出和圖片打印等功能（圖3）。

4.2.1指標對比分析。對同一年份下不同行政區劃多個指標進行空間對比分析。選擇指定年份和相關指標，指定不同行政區劃，生成二維圖表，以餅狀圖、柱狀圖的方式，在電子地圖上進行空間化呈現，便于對地區不同指標數據占比進行分析。或對同一指標多個行政區劃不同年份下的指標值進行空間對比分析，有利于在時間維度上查看指標數據的變化。例如，對比分析各區糧食作物和經濟作物構成及產值等農業指標，選擇2021年，在行政區劃列表中選擇江寧區、六合區、浦口區行政區劃，在農業專題目錄中選擇農業、林業、牧業、漁業、服務業產值等農業指標，系統自動生成2020年江寧區、六合區、浦口區農業、林業、牧業、漁業、服務業產值構成對比統計圖，統計表聯動展示產值對比數據表。

4.2.2專題制圖。專題制圖功能包括專題制圖模塊、模版管理模塊、專題圖展示模塊、專題圖輸出模塊、專題圖分享模塊、專題圖管理模塊。專題制圖模塊通過模板選擇、資源添加、專題數據配置3個步驟完成專題圖的制作。可以根據業務需要選擇對應的制圖模版，包括柱狀、餅狀、分級符號、分級設色、熱力圖等專題圖模版。可以進行分級設色，選擇分級數目，分級顏色，生成分級設色專題圖。

4.3數據維護功能數據維護功能是對系統中業務數據維護的支撐，提供農業的相關業務數據和經濟指標數據維護管理功能，實現指標數據和業務數據的增、刪、改、查，數據的導入導出功能。提供業務圖層的動態增加功能，通過開放數據對接、二次代碼開發，能夠動態調整業務圖層的拓展結構（圖4）。

51卷8期瞿榮錦南京農業農村時空電子一張圖建設思路4.4安全管理對農業產業信息數據進行權限控制，能夠根據用戶角色、功能、數據、地區進行權限控制，細粒度劃分用戶權限，能夠屏蔽權限外的目錄和數據用戶，只能訪問授權范圍內的數據。角色管理模塊提供角色的增、刪、改功能，為不同角色權限進行細化，綁定定制的功能權限、數據權限、地區權限以及字段權限。日志管理模塊記錄用戶操作日記，詳細記錄用戶在具體的時間進行的操作以及操作內容。提供日記檢索功能為系統安全審計提供了數據支撐（圖5）。

目前，南京農業一張圖系統已經建立了20多個專題應用圖層，標注了10萬多條業務數據，2萬多條指標數據，包括農業資源類數據（高標準農田、標準化菜地）、農業主體類數據（家庭農場、合作社、龍頭企業）、重點生產基地數據（現代農業園區、水產養殖基地、畜禽養殖基地、農業物聯網接入點）、公共服務類數據（益農信息社、休閑農業景點）等。系統從時間、空間、業務分類3個維度，整合農業行業數據以及農業大數據平臺等信息系統中的數據，以點、面的形式進行空間化呈現，較好地展示了全市農業農村各行業建設成果。

5結論與展望

南京農業一張圖系統依托市政務云硬件和網絡資源，基于“南京天地圖”底層服務，將農業要素統一到同一個時空框架下，實現了全市農業農村數據資源的匯聚共享，提高了數據資源利用效率，初步建立了統一的農業農村時空化管理平臺，有效提升了農業農村數據資源的管理應用水平。

農業農村數據時空化應用還有進一步探索空間，后期將結合農業生產管理服務需要，拓展應用領域，整合共享涉農數據，豐富數字化應用場景。運用大數據、云計算、移動互聯網等新一代的信息化技術，豐富數據匯聚、數據呈現和數據應用方式方法，不斷提升數字化應用成效。嘗試開展關聯性分析，時空化分析各業務數據之間的關聯關系，不斷提升數字化管理水平，為科學決策提供服務支撐。

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