GIS技術在城市綠地巡檢系統中的應用研究

梁振鵬

摘 要：城市綠地巡檢系統借助GIS技術可實現空間信息的精準記錄和智能分析，為現代城市綠地管理帶來重大革新。基于此，探討GIS技術在城市綠地巡檢系統中的應用，通過集成GIS技術與城市綠地巡檢系統，提高城市綠地的監測、評估和管理效率。通過GIS數據庫的建立，提供對綠地數據的采集、儲存、分析、可視化和查詢等功能，從而實現更有效的資源分配和決策支持，為城市環境管理提供科學的數據支持，為城市綠地的規劃和管理提供了可持續的基礎。

關鍵詞：GIS技術；綠地巡檢；空間分析；快速查詢

中圖分類號：TU985.14? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）05-0113-03

0 引言

隨著城市化進程不斷加速，城市綠地作為城市生態系統的重要組成部分，其管理和保護變得越來越重要。但是傳統的城市綠地巡檢方法往往存在著效率低下、數據不準確等問題，無法滿足現代城市管理的需求[1]。地理信息系統具有強大的空間數據處理和分析能力，為城市綠地巡檢系統提供了強大的技術支持。本文在探討GIS技術在城市綠地巡檢系統中的應用，通過集成GIS技術與城市綠地巡檢系統，提高城市綠地的監測、評估和管理效率。

1 建立城市綠地巡檢系統GIS數據庫

在城市綠地巡檢系統中，為了實現高效、精準的管理，合理的數據結構與技術應用顯得尤為重要。高效的數據結構能夠顯著提升城市綠地空間數據的檢索效率，打破各類數據之間的壁壘，確保每個綠地地塊與相應的養護公司關聯，明確每個地塊的責任，提高管理效率，為巡檢案件的自動化派發提供基礎，確保城市綠地的可持續發展[2]。

通過GIS技術對全區管護綠化范圍進行了實地巡視，收集與巡檢任務相關的空間數據，確定綠地分布、道路網絡、可能的障礙物、巡檢點位置等信息，建立一個完整的地理數據庫，確保數據的準確性和時效性。利用GIS軟件進行網絡分析，創建道路網絡數據集，記錄道路的長度、行車時間等信息，為后續路徑規劃的優化打下基礎。根據巡檢任務的具體要求，設置巡檢的起點和終點，以及需要覆蓋的巡檢區域，記錄巡檢點、重要區域、特定的設備位置等。使用GIS中的路徑分析工具，比如網絡分析工具、最短路徑算法等，計算起點到終點的基本路徑，同時，結合巡檢任務的特點，選擇適合的路徑優化算法，如遺傳算法、模擬退火算法等，優化巡檢路徑，考慮最短路徑、時間、資源消耗等因素。系統架構如下圖1所示。

通過采用GIS技術手段，如ArcGIS Server，可以對綠地地塊數據進行有效的發布和管理，進一步推動城市綠地巡檢系統的智能化和自動化。利用ArcSDE和Oracle數據庫，構建了城市綠地空間數據庫，并發布城市綠地矢量服務，如圖1所示。

基于移動技術，開發了綠地巡檢系統，實現“一張圖”管理。為解決定位誤差問題，提出了優化模型，輔助巡檢員精準定位待上報綠地地塊。通過定位圖標，巡檢員可快速識別并派發任務，提高管理效率。巡檢人員使用移動設備集成了GNSS技術和GIS應用程序，通過這些設備，實時采集綠地的狀態數據，包括植被狀況、環境參數等，并記錄位置信息。數據庫內部引入GIS查詢工具，同時提供用戶友好的界面，使用戶能夠方便地進行各類查詢，用戶可以通過地理空間查詢和屬性查詢來獲取實時數據。在數據庫內部利用關鍵字段建立索引，以提高查詢性能和數據檢索速度。采用數據壓縮和歸檔技術，優化數據庫存儲空間，提高數據讀寫效率。引入緩存機制，提高查詢速度，減輕數據庫負載，特別是在大量用戶同時查詢時[3]。通過訪問控制機制，確保只有授權用戶可以進行實時數據查詢和更新，保護數據安全性和隱私。引入系統監控工具，實時監測數據庫性能，收集用戶反饋，及時發現并解決潛在問題，根據實際使用情況不斷優化數據庫結構，保證系統的可維護性和升級性。

2 基于GIS技術的城市綠地巡檢系統數據管理

2.1 城市綠地巡檢系數據采集

通過GIS技術采集各種地理空間數據和屬性數據。確定地形、用地類型、土地利用、植被覆蓋等地理信息，通過分析地理信息，提高管理效率和精度。利用GIS技術全面梳理各街道社區的綠化資料、最新影像及地形圖等數據，將綠地信息以地圖的形式直觀呈現。使管理者更容易理解和分析綠地的分布、健康狀況等情況，從而幫助管理者快速做出決策[4]。

利用GIS技術進行數據標準化處理，確保不同來源的綠地數據能夠無縫整合，提高數據的一致性和準確性。實時更新綠地數據，通過空間數據關聯性分析，將不同數據關聯起來，比如將氣象數據與綠地健康狀況數據關聯，幫助理解環境對綠地的影響。

引入GIS技術進行測繪工作，測繪工作是一項復雜而精密的工作，在測繪前，要明確技術標準、測繪基準和量算單位等信息，根據基本信息得到測繪工作的基礎框架。GIS允許在不同的地理信息圖層上進行分析，在工程測量中，這種多層次的空間關系分析有助于全面了解工程區域的復雜性，幫助工程測量人員理解不同地理要素之間的關系，從而更好地規劃和設計工程項目，提高決策的科學性。結合各種傳感器（如攝像頭、溫度傳感器、濕度傳感器等）與GIS系統集成，獲取更全面的綠地信息，實時監測綠地的各種環境參數，提高巡檢的精度和實效性。通過巡檢人員的移動設備，實時采集各個綠地點的數據，將采集的數據上傳至中央數據庫，以便后續的數據管理、分析和報告生成[5]。利用GIS系統實時監測綠地的狀態，檢測到異常情況時，觸發報警機制，報警可以通過移動設備、電子郵件或其他通信方式發送給相關人員，以便及時處理問題。不斷優化巡檢系統，根據實際運行情況對巡檢路線、傳感器配置等進行調整，提高系統的效率和精度。

2.2 巡檢路線制定

利用GIS系統的快速查詢工具，獲取各綠地的位置和邊界信息。使用GIS系統的空間分析工具，識別城市中的主要綠地區域和其分布特征。對城市綠地進行分類，例如公園、廣場、綠化帶、行道樹等，根據綠地的重要性和使用頻率，設定巡檢的優先級。將城市綠地劃分為巡檢區域，確保每個區域都包含了一定數量和種類的綠地，考慮巡檢人員的工作效率，盡量確保每個區域大小適中。利用GIS中的路徑規劃算法，分析實際城市道路網絡、行人通道和其他交通因素，確定從一個綠地到另一個綠地的最優路徑。在每個綠地及路徑交匯點設立巡檢點，用于記錄巡檢人員到達的位置，在GIS地圖上標記這些巡檢點，以輔助實際操作。分析城市綠地的特性，根據綠地類型、季節變化等因素設定巡檢的頻率，不同類型的綠地可能需要不同的巡檢頻率，例如公園可能需要更頻繁的巡檢。將巡檢頻率與綠地的實際狀況結合，制定動態巡檢規劃。根據實際需要，調整巡檢路線，確保重要區域能夠更頻繁地被巡檢。同時結合歷史巡檢數據，分析綠地的巡檢狀況和發現的問題，根據歷史數據優化巡檢路線，提高巡檢效率。結合智能調度系統，根據實時巡檢數據和城市綠地的變化情況，動態調整巡檢人員的工作計劃，通過GIS技術，實時更新和調整巡檢路線，確保系統靈活性和實效性。

引入GIS技術后，系統能夠通過實時數據采集和分析，動態更新巡檢路線。這使得系統可以及時響應城市綠地狀態的變化，快速調整巡檢計劃，提高了系統的實時性和適應性。

2.3 GIS分析工具的應用

利用GIS工具對城市綠地巡檢系統內部數據進行深入分析，識別與其他數據之間的相對位置關系，例如規劃數據、宗地權屬數據、征地數據、三調數據等。

通過GIS工具進行巡檢路徑優化，GIS中的網絡數據集包含有關道路、街道或路徑的信息，如交叉口、速度限制、道路等，通過網絡數據集，可以進行網絡分析，例如找到最短路徑、最快路徑等，利用Dijkstra算法尋找圖中最短路徑，使用啟發式搜索算法估算到目標的距離，提高路徑搜索的效率，引入GIS軟件內置的工具中的Road Graph插件進行巡檢路線優化，綜合考慮實時交通信息，避免特定區域等，以更精確地進行巡檢路線的優化。

養護資源的分配和記錄要利用空間分析工具確定資源的最佳分配位置，在考慮資源需求、地理位置、距離等因素后，使用GIS工具劃分區域好地理解資源的地理分布情況，并根據需求進行資源分配，通過空間決策支持系統（SDSS）整合GIS、數據庫和決策支持功能，建立資源優化模型，以確定在給定條件下資源最有效的分配方式，幫助管理者更好地了解資源養護的需求，做出合理的決策。

查詢地塊信息是使用GIS的屬性表記錄所有權、用途、土地面積等信息，GIS支持空間查詢語言，允許用戶根據地理空間關系（如包含、相交等）快速檢索地塊信息，用戶借助GIS提供的縮放和平移工具，能夠更詳細地查看地塊，并在地圖上瀏覽不同區域，使用信息查詢工具點擊地塊獲取有關其屬性的實時信息。

GIS技術提供空間數據分析工具，能夠更全面地理解城市綠地的空間分布和信息數據，在巡檢過程中，能夠更有針對性地關注不同區域的特殊情況，優化巡檢策略，提高效率。

3 基于GIS技術的城市綠地巡檢系統數據報告生成

數據報告可以清晰地了解城市綠地狀態，對于巡檢工作有重要意義，因此本文通過GIS技術生成數據報告。GIS技術具有空間統計分析、屬性數據統計、時間序列分析等多種功能，通過空間統計分析，匯總巡檢數據，分析不同區域的綠地覆蓋率、植被狀況等信息，形成區域性統計。利用屬性數據統計功能統計巡檢人員記錄的屬性數據，如植被種類、面積、設施狀況等，并生成詳細的巡檢數據統計表。

利用時間序列分析工具，觀察綠地狀況隨時間的變化趨勢，通過分析時間相關的巡檢數據，識別季節性變化和長期趨勢。在確定巡檢統計數據后，生成地圖報告，將統計的巡檢數據可視化展示在地圖上，不同的巡檢數據通過圖層疊加呈現，使管理者可以直觀地了解綠地的整體狀況；然后以圖形和圖表的方式展示不同屬性數據的統計結果，GIS技術將柱狀圖、餅圖、雷達圖等形式直觀呈現綠地各項指標的分布情況。將統計結果導出為數據報告，支持各種格式如PDF、Excel等，管理者可以方便地分享和存檔報告，支持后續決策和管理。報告中詳細記錄了城市綠地的覆蓋率和分布情況、不同類型綠地的比例以及它們在城市中的分布圖，還標注了巡檢中發現的問題點位置，使用GIS工具顯示問題點的類型，例如垃圾、設施損壞等。報告中匯總巡檢人員的工作情況，例如巡檢的時間、區域、發現的問題等，分析巡檢人員的效率和工作質量，為人員管理提供參考。如果有報警系統，報告中包含報警情況的統計，標明報警的類型、頻率、響應時間等信息，用于改進巡檢系統的預警功能。通過以上GIS分析工具的應用，系統能夠統計巡檢數據、生成詳細報告，提供對城市綠地整體狀態和問題點的全面了解，有助于精細化管理和決策。

通過GIS分析工具對巡檢數據進行統計和報告生成，管理者能夠更清晰地了解城市綠地的整體狀況和問題點分布，有利于制定更科學的巡檢計劃和改進管理策略。

4 結束語

GIS技術為城市綠地巡檢系統提供了全面而精確的空間信息。通過建立GIS數據庫，能夠準確記錄每塊綠地的位置、邊界、類型等地理信息，實現對城市綠地空間分布的詳盡了解，為巡檢路線的規劃、巡檢點的標記以及實時數據的更新提供了堅實的基礎。GIS分析工具在最優巡檢路線的確定和時間資源成本的降低方面發揮了關鍵作用。通過路徑規劃算法、地理數據分析、時空分析等手段，系統能夠智能化地制定最優的巡檢路線，降低時間和資源成本，這不僅提高了巡檢的效率，也優化了資源的利用。GIS技術為系統提供了強大的數據統計和報告生成功能，通過對巡檢數據的統計分析，全面了解城市綠地的整體狀態、各區域的狀況以及問題點的分布。生成的地圖報告、圖表和圖形報告為管理者提供了直觀的數據可視化，為決策和規劃提供了科學依據。GIS技術在城市綠地巡檢系統中的應用極大地促進了城市綠地管理的現代化和精細化，這為城市環境的改善、居民生活質量的提升提供了有力支持，也為未來城市規劃和綠地管理的發展奠定了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 馬琳，邸彥彬.園林數字化信息系統的建設與實現[J].測繪與空間地理信息，2016，39（4）：178-179.

[2] 齊麗康.園林綠化養護精細化管理對園林景觀的影響[J]，現代園藝，2018（13）：172-173.

[3] 唐運海.城市園林綠化綜合管理信息系統研建[D].北京：北京林業大學，2010.

[4] 范明華，徐志忠，李明巨，等.基于3S技術的城市園林綠化管理信息系統的解決方案[J].現代測繪，2005（s1）：128-129，134.

[5] 鄔曉光，黃北新，丁銳.GPS RTK技術在城市測量中的應用[J].城市勘測，2004（1）：46-48.