基于GIS的道路绿地数据库建设及应用——以兰州市为例

贾智博，刘雯雯，慕彪彪，张清彦，马彩云

（1.兰州市五泉山公园，甘肃 兰州 730070；2.兰州园林绿化服务中心，甘肃 兰州 730070；3.兰州市生态林业试验总场，甘肃 兰州 730070；4.兰州市勘察测绘研究院，甘肃 兰州 730070）

0 引言

地理信息系统GIS（Geography Information System）是以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件支持下，对空间相关数据进行采集、输入、管理、编辑、查询、分析、模拟和显示，采用空间模型分析方法，提供多种空间和动态信息，为服务于地理研究和决策而建立起来的计算机技术系统［1］。随着社会与经济的飞速发展，GIS技术已被广泛应用于多种领域，在“智慧园林”建设中，GIS以其强大的空间数据库管理、图形图像处理、地理信息处理功能，成为城市绿地信息化管理必不可少的工具［2］。

城市道路与交通设施用地附属绿地（以下简称道路绿地）是城市绿色网络空间和景观风貌的骨架，是城市生态系统中最重要的结构性绿地之一，具有吸尘降噪、吸收有害气体、缓解城市热岛效应、改善生态环境、展示城市形象风貌、塑造城市景观特征、提供舒适出行环境等重要作用［3-4］。为摸清兰州市城市绿地资源底数，全面掌握兰州市五区三县建成区城市绿地数据，2019年，兰州市按照《城市绿地分类标准》（CJJ/T85-2017）对全市城市绿地进行了调查研究，初步建立了基于GIS的城市绿地数据库，为城市园林绿化的规划、建设、管理提供了准确详实的基础资料和决策依据。本研究以兰州市城市绿地数据库中道路绿地数据库建设过程为例，重点对道路绿地数据库建设的技术路线、数据采集建库及数据库的应用进行了探讨和介绍。

1 道路绿地数据库建设

1.1 数据库研究范围

研究范围包含兰州市五区三县（城关区、七里河区、安宁区、西固区、红古区、永登县、榆中县、皋兰县）建成区的道路绿地。

1.2 数据库建设技术路线

本研究以1:500、1:2000大比例尺地形图（数据为MicroStation的DGN格式，坐标系统为兰州市1996城建坐标系统）、0.1 m高分辨率航空影像、城市道路规划数据、基础地理空间数据为主要数据源，辅以0.5 m卫星遥感影像数据，采用自动与人机交互影像处理、多源信息辅助判读解译、外业调查、空间量算、地理计算等技术与方法，运用高新技术和装备，内外业相结合，进行道路单元采集与划分、绿地数据采集与提取、绿地面积和绿地覆盖面积计算［5］。针对道路绿地管护单位、植物情况等地形图、影像图中无法采集到的其他属性信息，开发了绿地信息录入系统，由道路绿地管护单位通过政务网络进行填报，如图1所示。

图1 道路绿地数据库建设技术路线

1.3 道路绿地单元编码

依据绿地分类、行政区划，对道路绿地最小单元进行编码，一条道路绿地单元在空间上应只有一个唯一的编码（因城市建设导致道路单元消失，原编码应继续保留，不再使用）［6］。道路绿地单元编码共有12位，分为3段（见表1所列）。

表1 道路绿地单元的编码规则

1.4 道路绿地单元的属性信息

根据道路绿地管理工作的实际需求，共采集32类数据，组成了兰州市道路绿地数据库中道路绿地单元的属性信息（见表2所列）［7-8］。

表2 道路绿地单元的属性信息

1.5 数据采集与建库

道路绿地数据库核心数据为：道路单元数据、绿地数据、绿地覆盖面数据、绿地其他属性信息数据，上述数据的采集与建库主要通过以下途径实现。

1.5.1 道路绿地单元数据采集

结合高分辨率影像图现状道路范围、不动产权籍数据范围、城市道路规划红线数据范围等构建数据库中的道路面，根据道路绿地管护部门划分的管护段与道路名称，进一步将道路面分割为道路绿地单元，如庆阳路、酒泉路等，用于计算和统计道路绿化相关指标。道路绿地单元涉及的数据属性主要包括：道路用地总面积、道路长度、道路红线宽度等。

1.5.2 绿地数据、绿地覆盖面数据采集

从1∶500、1∶2000地形图中提取道路绿地植被点、线、面要素，然后叠加影像进行分析判读。对阴影遮挡没有提取到的、或缺失的区域，调用地形图进行更新。其中，分车带及路侧绿带面积，按照地形图数据或影像图显示的实际占地面积采集。行道树绿地面积，按照1.5 m宽乘以道路长度进行采集。单株树木绿地面积，按照边长为1.5 m的正方形（树穴面积2.25 m2）进行采集［9］。需要注意的是，当绿地边界不完整、不清晰时，可提取道路边线、河流边线等作为绿地面积采集的依据。绿地覆盖面积采集，依据高分辨率影像，根据树冠覆盖，采用人机交互方式采集，对提取到的绿地覆盖要素，叠加影像进行分析判读，经判读没有提取到的、或缺失的区域，在高分辨影像上进行手工勾绘补充。

1.5.3 绿地其他属性信息录入

由于绿地的部分属性信息无法从地形图、影像及其他专题图、资料上获得，如管护级别、管护单位、植物种类等属性信息。为了提高工作效率、加快项目进度，同时保证绿地相关数据的完整性，在完成绿地数据采集之后，本研究开发了基于政务网络的绿地信息录入系统，用于采集其它无法通过影像或地形图获得的数据。该绿地信息录入系统部署于政务外网环境中，各级园林绿化绿化主管部门、绿化所、街道、社区可通过政务外网访问。该系统采用B/S架构的开发方式，以ArcGISServer 10.3为数据管理和开发平台，以Oracle数据库存储空间数据，采用Java语言，应用Flex富客户端技术，实现了绿地面积数据和其他属性数据等资料海量数据的录入、管理、维护［6］。该系统应用了地理信息系统技术、计算机网络技术，以“天地图兰州”数据为基础，集成采集到的绿地、绿地覆盖数据，实现了道路绿地单元属性信息的录入、修改、查询。

综上所述，通过影像数据及信息录入系统两个途径、两种方式，相互补充采集、获取道路绿地单元的有关数据，核算道路绿地率、绿化覆盖率等相关指标，最终建立了数据比较详实、全面的可为兰州市道路绿地管理提供决策依据的数据库。

1.6 外业核查

为了保证道路绿地数据库建库的数据质量，外业核查是必须进行的工作。在本研究中主要以正射影像或地形图为基础，对影像中遮挡、模糊不清的，或者地形图中还未更新的绿地，开展实地调查核实。外业核查的目的是检验绿地、绿地覆盖面数据采集的正确率，并根据实际修正数据［7］。外业核查的重点：一是对因影像现势性较差而利用其它参考资料所划定的图斑或要素，实地进行核对、确认、拍摄和记录；二是对采集、解译的图斑和各级部门通过信息录入系统填报的分类、土地性质、植物种类等有关数据，按照5%的比例进行抽样核查，抽样样本应尽可能在不同的行政区内分布均匀［10］；三是对新增或变化的图斑和要素进行补充测绘和调查。核查结束后，当发现内业判读正确率不能满足要求时，应扩大核查范围，增加抽样比例，重新进行外业核查，确保最终的数据成果满足质量要求，如图2、图3所示。

图2 兰州市城市绿地信息录入系统

图3 兰州市城市绿地信息录入系统功能构成

2 数据库应用

2.1 掌握道路绿地管护情况

数据库通过信息录入系统与县区园林绿化管理部门相连接，各县区在信息录入系统中填报道路绿地数据之后，上级园林绿化主管部门可以对填报的道路绿地数据进行查询、统计，分析，从而充分掌握每段道路绿地的管护单位、人员、经费以及各县区对道路绿地的管护情况。还可以分析道路绿地中植物搭配情况和植物生长情况，如乔木、灌木、草本搭配是否合理，是否有病虫害等，为下一步采取相应的管护措施提供决策依据。

2.2 测算道路绿地指标

作为管理者，可以对照《城市用地分类与规划建设用地标准》（GBJ137-90）《城市道路设计规范》（GJJ37-90）《城市绿地分类标准》（CJJ/T85-2017）和《国家园林城市系列标准》（建城〔2016〕235号），对道路绿地数据库中的数量数据进行统计、分析。诸如可以测算每段道路绿地率、道路绿化普及率、道路绿地达标率、林荫路推广率等道路绿化有关指标，对全市道路绿化建设进行科学评价，为后续道路绿地的建设提供依据［9］，如图4所示。

图4 道路绿地数据库应用于有关指标计算

2.3 指导城市绿线管理

兰州市城市建设限于“两山夹一河”的狭长的特殊地形，城市发展空间不足，导致很多市政建设项目和城市绿地建设管理之间的矛盾日益突出，加之近年来轨道交通等一大批基础设施建设项目的推进，造成部分道路绿地被侵占，甚至有大规格、高遮荫、景观效果优良的行道树被移植砍伐［10］。通过道路绿地数据库，园林绿化管理部门可以将规划道路绿地和现状道路绿地进行对比分析，评价和监督道路绿地规划的贯彻落实情况。除此以外，还可以对道路绿地占用情况进行分析，为市政工程占用绿地审批、恢复工作提供技术支持，从而帮助管理者进一步做好道路绿线管控。

3 结束语

兰州市城市道路绿地数据库建设研究为兰州市“智慧园林”建设的起步提供了初步的尝试，对各级园林绿化主管部门做好道路绿地规划、建设、管理具有实际指导意义。本研究的创新点主要有三个方面，一是采集数据的绿地图斑最高精度达到0.05 m，精度高；二是对城市道路绿地进行了规范化编码和分类，建立了兰州市第一版道路绿地空间数据库，实现了“兰州市城市道路绿地一张图”；三是在数据库建库过程中，建成了兰州市城市绿地信息录入系统，第一次实现市、区（县）、街道、社区道路绿地数据的网络填报。建议下一步在道路绿地数据库的基础上，进一步建立城市道路绿地数据更新制度，定期对道路绿地数据库进行更新、完善、维护，保障数据库的现势性，使其能够实时反映道路绿地规划、建设、管护现状，在信息查询、测算统计、辅助决策等工作中发挥指导作用，也为“十四五”园林绿化行业能够在实现“智慧园林”打下坚实的数据基础。