城市园林绿化智慧化管理体系及平台建设初探

师卫华

季 珏

张 琰

赵 鸣

随着时代的发展，城市建设日新月异，城市园林绿化也面临3个方面的转变，即从“重数量”向“量质并重”，从“单一功能”向“复合功能”，从“重建设”到“建管并重”转变。因此，面对城市园林绿化管理越来越复杂的元素和工作内容，传统的管理方式早已无法满足城市园林绿化管理者的需要，利用新一代的信息技术，构建城市园林绿化智慧化管理体系，提高园林绿化精细化和科学化管理水平，是园林绿化行业发展大势所趋，也是城市园林绿化管理部门必然的选择。

美国城市园林的从20世纪70年代起就用计算机管理，利用微机管理程序对城市森林的树种、位置、数量、树龄、生长状况、经营措施等进行分区分片管理[1]。2001年，韩国人奎植沃(Kyushik Oh)开发了城市景观信息系统(LSIS)用于管理城市景观信息和分析拟发展项目的视觉影响。20世纪90年代后期，随着近几年信息化、网络化建设进程的加快，我国各地也相继开发和研制了一些园林管理方面的信息系统。如深圳市城市绿化管理处与南京林业大学联合研制的“深圳城市绿化管理信息系统”，该系统利用地理信息系统(GIS)与计算机技术相结合，分城市绿化管理自动化、绿化管理智能地理信息系统和绿化树种智能决策支持系统三部分，提供了编辑、查询、统计分析和制图输出等功能，实现了对城市绿化资源的动态管理[2]。近些年，随着信息技术的发展，园林绿化的智慧化成为新的发展方向。如林景行公司综合运用空间信息集成技术、虚拟现实与可视化技术、物联网和云计算技术等新下一代信息技术，创建一个集园林绿化信息感知、辅助规划、综合管理、公共服务、监督执法于一体的智能化信息平台，以实现园林资源信息的动态监测、深度处理、有效共享与综合应用、在线服务。谷荣等研究提出，智慧园林是现代生态园林利用“互联网+”的思维，结合大数据、云计算、移动互联网、物联网、空间地理信息GIS等先进技术，实现园林智慧化服务与管理[3]。通过以上研究可以看出，数字园林、智慧园林的研究目前多集中于基础理论和具体业务点上，缺乏从行业管理角度的顶层设计和系统性的建设思路，这将是本文重点解决的问题。

1 智慧园林的定义

城市园林绿化智慧化管理体系是在园林绿化数字化管理的基础上，深入运用物联网、云计算、移动互联网、地理信息集成等新一代信息技术，以网络化、感知化、物联化、智能化为目标，构建的城市园林绿化立体感知、管理协同、决策智能、服务一体的综合管理体系，简称“智慧园林”。通过智慧园林的建设，将全方位提升城市园林绿化建设、管养、监督和服务水平，推动园林绿化事业更加健康、高效的发展。

2 智慧园林建设的必要性

2.1 园林绿化数字化管理陷入瓶颈

1)资料数字化的工作已普遍开展，城市已有的园林绿化规划设计成果、园林绿化历史资料档案、城市重要园林苗木信息等建立了资料数据库。

2)大多数的数字化管理系统还停留在电子地图、电子政务办公和行业信息交流等方面，对于行业管理和辅助决策方面的应用涉及较少，不能真正发挥园林绿化数字化管理的指导作用[4]。

3)由于没有统一的园林绿化数字化建设标准，各地数字化管理系统间的数据协调和对接存在问题，不同行业间也未建立数据共享机制，重复建设现象严重[5]。

2.2 智慧园林是行业发展大势所趋

2013年《国务院关于加强城市基础设施建设的意见(国发〔2013〕36号)》提出要加强生态园林建设，提升基础设施规划建设和管理水平。2014年八部委联合发布的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》中要求实现城市基础设施管理的数字化，推动城市管理水平提升。2015年的中央城市工作会议提出，要加强城市智慧管理能力建设，促进现代信息技术与城市管理服务融合，提升城市管理和服务水平。2017年习近平总书记在中共中央政治局就实施国家大数据战略第二次集体学习中提到，要建立健全大数据辅助科学决策和社会治理的机制，推进政府管理和社会治理模式创新，实现政府决策科学化、社会治理精准化、公共服务高效化。

2.3 智慧园林建设是行业管理的要求

1)在《城市园林绿化评价标准》(GB/T 50563—2010)中，明确将“城市园林绿化管理信息技术应用”作为等级考核指标，即满足以下任意2项要求：(1)应建立城市园林绿化数字化信息库；(2)应建立城市园林绿化信息发布与社会服务信息共享平台；(3)应建立城市园林绿化信息化监管体系[6]。

2)在住房和城乡建设部印发的《国家园林城市系列标准》中，也将“城市园林绿化管理信息技术应用”其作为基本项指标之一，其中《国家园林城市标准》中提到：(1)建立城市园林绿化专项数字化信息管理系统、信息发布与社会服务信息共享平台，并有效运行；(2)城市园林绿化建设和管理实施动态监管；(3)可供市民查询，保障公众参与和社会监督[7]。

3 智慧园林建设的需求分析

3.1 需求分析的对象

研究组自2011年起就开展了城市园林绿化数字化建设的研究，目前已经在国内12个省(区)32个城市开展园林绿化数字化管理系统的建设工作，获取了这些城市的验收及使用意见。这些城市大多分布于中东部经济较发达地区，城市信息化基础较好，实际信息化应用水平较高，其意见反馈可充分代表用户对数字化管理的前端需求。在此基础上，自2012—2017年连续6年组织召开了全国园林绿化数字化管理工作座谈会，累计了全国多个城市的数字化建设需求及建设经验。

3.2 需求分析

利用文本挖掘等方法对验收意见和座谈会的会议记录进行分析，发现目前各城市园林绿化主管部门对于信息化的需求呈现明显的几个特征。

1)管理方式转变的需求。在文本挖掘中，出现了5个高频词：“数字化、标准化、规范化、精细化和智能化”，这直接反映了目前各地园林绿化主管部门对于管理方式变革的进一步需求，即由粗放向精准、被动向主动、经验向科学管理的转变。

2)管理目标转变的需求。在城市园林绿化管理的目标方面，呈现出多元化的信息化的需求，主要出现的关键词是“信息管理”“查询统计”“监督管理”“科学决策”“智能养护”“公众服务”等，说明各地园林绿化主管部门借助信息化手段想要达到的工作目标也呈现多元化的趋势。

3)对于新技术应用的需求。多个地区提到了“探测器、二维码、传感器、智能灌溉、移动终端”等大数据获取的技术手段，这充分体现了各地在园林绿化信息系统建设时，希望与园林绿化巡查、管理、养护的日常工作紧密结合，与数字城市、智慧城市相融合的需求。

此外，对于智慧园林体系建设，还需与城市园林绿化管理的日常工作相结合，建立信息化管理的长效机制，将信息化、智慧化作为管理手段贯穿于整个工作流程。

4 智慧园林管理体系技术框架

智慧园林管理体系建设将依托智慧城市已有成果，充分利用现有基础网络、计算存储、信息安全、办公终端、视频监控等基础信息化设施，以及城市公共地理信息服务等基础数据服务，构建由智能感知体系、基础网络与硬件设施、数据资源体系、应用支撑平台、业务应用系统和服务用户等内容组成的总体技术体系(图1)[8]。

1)智能感知层。智慧园林建设将综合运用卫星遥感、GPS/北斗定位、视频监控、二维码、传感器、移动智能终端等传感技术手段，动态采集城市绿地分布与变化、现场视频、绿地管养、绿地占用、规划实施情况等各类业务数据。

2)基础设施层。依托智慧城市建设已有成果,共享利用已有的网络资源、计算资源、存储资源、安全保障资源和操作系统资源等基础运行环境，以及电脑、笔记本、移动终端、大屏等访问设备[9]。

3)数据资源层。数据资源是智慧园林平台运行的基础，既包括绿地基础数据，还包括绿地监管及公众服务等动态数据。数据资源层主要负责明确数据库结构、数据之间的逻辑关系以及数据传输存储机制等。

4)支撑平台层。支撑平台可提供智慧园林平台运行所必需的基础功能支撑，包括空间可视化服务、大数据应用服务、数据共享交换服务、用户安全认证服务等。

5)业务应用层。业务应用层是智慧园林平台运行的核心，是以辅助决策和综合监管为导向的海量数据的综合运用，它面向各类系统用户提供园林绿化资源一张图管理、园林绿化综合监管、园林绿化协同办公、园林绿化智能辅助决策、园林绿化公众信息服务等功能。

6)用户服务层。面向城市园林绿化管理决策层，提供一张图查询和决策分析数据服务，面向园林绿化部门业务人员、公园管理人员、巡查养护人员等提供业务管理和移动办公等功能；面向园林企业、专家、社会公众提供园林信息的宣传、教育和科普服务。

5 智慧园林管理平台建设的具体内容

经过对国内园林绿化数字化和智慧化建设情况的调研，结合城市园林绿化管理工作的特点，认为城市智慧园林管理体系应由园林绿化信息管理、园林绿化综合监管、园林绿化协同办公、园林绿化辅助决策、园林绿化公众服务五大业务平台构成，每个业务平台可由若干业务应用模块组成。

5.1 城市园林绿化信息管理平台

城市园林绿化信息管理平台是智慧园林系统的基础平台，主要以城市电子地图和高分辨率遥感影像图为基础，实现城市基础空间数据(高分辨率遥感影像、城市基础地理数据等)、园林监管数据(城市绿地现状数据、绿地系统规划数据、绿地监测管理数据等)、园林绿地感知数据(园林绿地图片视频数据、园林养护巡查位置数据、园林绿地环境传感数据)等城市园林绿化管理基础数据的采集、校核、入库、编辑与管理等，实现图、数、表一体化的城市园林绿化信息一张图展示与查询，以及各类园林绿化统计图表(图2)。

图1 智慧园林管理体系技术框架

图2 城市园林绿化信息管理平台

5.2 城市园林绿化辅助决策平台

城市园林绿化辅助决策平台面向城市园林绿化管理部门决策层，通过大数据分析，提供城市园林绿化宏观空间分析数据和业务分析数据，为绿地规划、绿地监管、绿化管养等工作提供数据支撑(图3)。同时，建立城园林绿化综合评价系统，随时与《城市园林绿化评价标准》《国家园林城市系列评价标准》对照自查，方便查找差距，改进工作。

1)城市园林绿化综合查询统计。

基于城市园林绿化空间数据库和业务属性数据库，通过关键词对建成区内的任意园林绿地和地块进行快速查询和定位，在此基础上，可以实现公园类型统计(综合性公园、专类公园、社区公园等)、公园免费开放率统计、园林式小区统计、古树名木保护等级统计(一级、二级、后备资源等)等，可辅助园林绿化管理部门了解城市各类园林绿化元素的量化和分布情况，依靠数据辅助管理工作的开展[10]。

2)城市园林绿化辅助决策分析。

基于构建城市园林绿化空间和业务属性数据的量化计算和空间分析模型，实现城市园林绿化的绿量计算、绿地分布分析、预测预警分析等功能。绿量计算即实现城市园林绿化覆盖面积、绿化覆盖率、绿地率、人均公园绿地面积等指标的自动计算，精准获取城市的绿量情况；绿地分布分析即实现城市公园服务半径覆盖情况(按照不同规模公园服务半径的要求，分析现有公园服务半径对居住区的覆盖情况)、公园智能选址(根据服务半径覆盖的缺口推荐公园选址的最佳位置和建设面积)、防灾避险绿地可达性等空间分析，分析城市绿地分布的均衡性为建设项目选址提供决策依据；预测预警分析即实现城市病虫害信息的预测发布和各类地块的绿量不达标预警等，增强园林监管工作的前瞻性和目的性。在此基础上，为城市绿地规划、建设和监管提供全方位数据支持。

3)城市园林绿化综合评价。

按照《城市园林绿化评价标准》《国家园林城市系列评价标准》相关评价指标的要求，采集城市园林绿化现状数据和管理工作数据，形成城市园林绿化综合评价模型，进而可以实现城市园林绿化各类评价指标的自动计算和判别。

4)城市园林绿化历史数据对比分析。

在城市建立多年、多期园林绿化基础数据的基础上，以及通过对绿地面积、绿化覆盖率、公园数量等历史数据的纵向比对分析，统计和分析城市园林绿化多年度变化状况。同时，也可以对2期不同时间的遥感影像进行变化检测，直观展示2期影像之间的差异，掌握城市园林绿地的动态变化情况。

5.3 城市园林绿化综合监管平台

城市园林绿化综合监管平台主要针对城市绿地建设、绿地管养、绿地保护开展动态监督和管理。综合监管平台建立基于移动巡查、视频监控、物联网监测、遥感监测、绿地管养监控的多种园林绿化监督数据采集手段，全面及时掌握城市园林绿化事件的发生情况，通过对园林绿化事件的精细化分类，明确各类事件处置的责任主体，制定覆盖城市园林绿化各级部门的事件闭环处理流程，并通过监督管理考核评价，形成常态化的管理模式，全面提高城市园林绿化监督管理水平(图4)。

1)园林绿化移动巡查。

依托移动智能终端APP应用软件，采用无线数据传输技术，通过园林绿化网格划分体系、园林事件分类体系、全球卫星定位技术，完成园林事件的文本、图像、声音、位置信息的实时传递，实现园林绿化监督人员在巡查过程中实时上报园林事件信息。

2)城市园林绿化养护监督管理。

基于电子地图划分园林养护图斑，集成GPS/北斗定位和无线互联网技术，实时动态采集园林绿化管养人员、管养车辆的地理空间位置，基于电子地图进行直观展示。及时掌握每个园林养护图斑的管养人员是否到位，是否按照园林养护要求进行作业。同时，养护人员需要通过智能终端，定时回传养护作业数据，实现园林养护精细化管理。

图3 城市园林绿化辅助决策平台

图4 城市园林绿化综合监管流程

3)城市绿地视频监控。

采集或调用公园、古树名木及后备资源、园林古建筑、大型广场、行道树等区域视频监控数据，实现城市园林绿化重点区域的实时监控。

4)城市绿地环境物联网监测。

运用物联网技术，在城市重要绿地安装各种传感设备，对城市绿地墒情、肥力、温度、盐分等绿地环境指标进行智能监测，动态获取绿地现场环境指标数据，方便城市园林绿化管理部门实时掌握城市绿地管养现状情况，更好地指导绿地养护工作，并为管养考核与评价提供依据。

5)城市古树名木管理与服务。

建设城市古树名木数据库，采集空间位置和属性信息，以电子地图方式实现对古树名木的定位和查询统计。同时，为城市古树名木挂上名牌，市民可通过手机二维码扫描获取古树名木的名称、树龄、科目、历史沿革等信息，提高社会公众的古树名木保护意识，实现古树名木的监督管理与服务。

6)城市绿地智能灌溉。

整合绿地环境物联网监测数据、城市气象数据、园林养护计划数据、园林物候数据等信息，安装城市绿地智能灌溉设备，建立自动控制模型，实现绿地智能灌溉，既可节约用水，又能节省人力物力，提高园林养护智能化水平。

5.4 城市园林绿化协同办公平台

城市园林绿化协同办公平台主要用于城市园林绿化管理部门日常办公的相关业务管理，包括协同办公、档案管理、工程管理、事件管理等内容，实现办公自动化、精细化，提高工作效率(图5)。

1)园林绿化协同办公。

根据城市园林绿化管理部门日常办公管理需要，以电脑办公或手机移动办公的方式，完成远程信息浏览、公文流转、文件审批、档案管理、即时通讯等工作，并可实现园林部门内部以及与相关部门之间的互通。

2)园林绿化事件管理。

园林事件协同管理子系统实现园林事件管理的自动化，基于工作流技术实现园林事件在园林指挥中心、巡查单位、管养单位、专业部门之间的流转和协同处理，主要包括事件登记、协同处理、催办督办、事件查询、事件统计和考核评价分析等功能。

3)园林绿化工程管理。

实现园林绿化工程项目立项、审批、施工、验收全生命周期的监管，根据计划对项目进度进行监控。

5.5 城市园林绿化公众服务平台

整合城市园林行业管理部门的资源优势，充分发挥信息系统的桥梁纽带作用，加强与社会公众、园林企业、高等院校等群体的信息共享和互动，提供便捷高效的服务，全面提升城市园林绿化行业的管理和服务水平。

1)城市园林绿化门户网站。

建设园林绿化行业门户，面向社会公众和园林绿化企业，将城市园林绿化行业相关的政策法规、绿地规划、建设项目、行业监管等信息进行发布；将公园的历史文化、自然景观、植物花卉、游览信息以及人流量实时信息为社会公众提供服务；加强公众互动交流，收集社会对园林绿化工作意见，收集园林事件的社会举报信息，发动群众参与到园林绿化的管理，提高园林绿化行业的社会认可度[11]。

2)城市园林绿化信息推送。

以微信公众号、手机APP信息推送的方式，将城市园林绿化公众服务门户的相关服务，以更加便捷的方式，分享给公众，并与公众之间产生互动。

3)城市园林绿化互动展示。

针对古树名木、行道树等挂上二维码名牌，市民可通过手机二维码扫描快速获取植物名称、特性、用途等详细内容，也可以吸引社会公众深入了解和认识植物，提升园林知识的科普宣传效果。针对公园和特色景观带，可在入口和重要节点配置二维码“名片”，将公园的地理位置、植物配置、游览信息、区域特色、历史文化等信息，以图文并茂的形式收录在名片中，游客通过“扫一扫”就可以了解景点全面信息，系统提供自动语音讲解服务，及基于地图的游园路线指引服务。

6 结语

图5 城市园林绿化协同办公平台

智慧园林是智慧城市建设重要的组成部分，智慧园林通过整合多种信息资源，提高了城市对基础数据的共享程度，实现了绿地的精准管理和养护，全面提高城市园林绿化的管理水平。主要体现在：一是可以实现绿地建设的科学决策，使建设项目发挥最大的能效；二是可以改进工作流程和方法，降低城市园林绿化管理工作中的人员和车辆等成本，减少资源浪费；三是通过信息化手段促进了工作方式的转变，可以建立规范的长效管理机制，提高工作效率；四是可以提高城市园林面向公众的服务能力，加强园林科普教育，吸引社会力量参与园林绿化监督管理，提高园林行业的社会认知度。总之，城市智慧园林建设，是全面贯彻党的十九大和中央城市工作会议精神，加强生态文明建设管理的重要举措，也是科学合理解决城市园林绿化发展中不平衡、不充分的问题，满足人民日益增长的优美生态环境需要的有效手段，城市园林绿化的信息化、智慧化建设势在必行。