城市园林绿化信息管理平台开发及关键技术研究

彭劲松，李 娟，陈 琼，刘慧娟

(湖南环境生物职业技术学院，湖南 衡阳 421005)

近年来，随着城市化快速发展，城市规模不断扩大，人们对城市中园林绿化的需求越来越强烈[1]。园林绿化在保护人民生活环境和美化城市中发挥着重要作用，已成为城市基础设施建设必不可少的一部分。但目前许多城市还停留在“重建设轻管理”阶段，导致园林绿化管理信息化程度较低，管理手段传统，严重影响城市园林绿化的发展[2]。如何解决海量异构多源的园林绿化数据资源展示、查询和统计问题，如何实现园林绿化的科学化和精细化管理，是目前园林绿化管理亟待解决的核心问题。

天地图由原国家测绘地理信息局主导建设，以基础地理信息数据为核心，以地图服务和API接口调用为主要表现方式，利用互联网络，为政府部门、企事业单位和公众提供测绘地理信息服务。目前，天地图已实现对多数城市电子地图、影像地图以及部分城市三维实景模型的覆盖，并且数据资源能够定期更新，确保了数据的现势性[3]。本文根据“智慧园林”管理的需求，结合当前主流的GIS、GPS、云计算以及物联网等技术，利用天地图提供的电子地图服务和功能API接口，研究了园林绿化信息管理平台建设方法和关键技术，从而提高了园林绿化业务管理的效率。

1 城市园林绿化信息管理现状分析

1.1 用户特性分析

林业和绿化管理局是负责园林绿化相关工作的政府职能部门，主要职责是依法对城市的绿地、古树名木、行道树、公园以及苗圃等进行养护和管理。在行政组织结构方面，下设市园林绿化管理中心、市公园管理中心以及区园林管理中心等机构；在园林绿化业务上，下设行政机构受市林业和绿化管理局领导，且市林业和绿化管理局内设多个处室负责不同园林绿化业务，如城市绿化管理处、公园管理处以及资源管理与保护处等。

1.2 需求分析

根据上述现状分析和用户特征分析，搭建的园林绿化信息管理平台应满足如下两点需求：一是数据方面需求，收集、整理、处理林业和绿化管理局下设机构和内设处室的各种园林绿化资源数据，构建园林绿化信息管理数据库；二是功能方面需求，包括两方面内容，一方面是对园林绿化信息管理数据库的各类园林绿化数据进行展示、查询、统计以及综合评价；另一方面是对园林绿化业务进行信息化、精细化管理，包括巡查养护管理、绿地工程管理、公园园区管理以及日常行政办公管理等。

根据实际调研，目前园林绿化管理存在如下几点问题：一是园林绿化的数据资源、文档资料不能得到充分的利用，导致管理效率低；二是无法及时和准确地获取园林绿化现状数据和变化数据，导致查询统计周期长且结果不准确；三是缺乏实时、动态的监测数据，导致园林绿化管理滞后，突发事件无法得到应急处理；四是缺乏信息化的系统或平台，导致无法对园林绿化数据进行展示、综合评价以及存储备份等[4]。

2 平台总体设计

2.1 设计原则

平台建设应遵循的设计原则包括以下四方面：(1)系统性。平台将园林绿化数据资源和业务管理紧密联合，并将空间数据与属性信息、照片、视频和文件等多媒体信息关联，从而实现图文一体化管理。(2)实用性。平台从实际需求出发，设计并开发平台的功能结构，以满足局内部和下设机构业务管理的需要。(3)扩展性。平台采用SOA架构，模块化开发的设计思路降低了功能模块间的耦合度，以确保模块的独立性。当模块的功能需要修改或完善时，不会对其他功能的运行造成影响，以利于平台改进，扩充功能[5]。(4)稳定性。平台采用天地图提供的地图服务、成熟的GIS平台和Java开发语言，共同开发园林绿化信息管理平台，确保平台故障率低，以满足用户园林绿化管理工作的需要。

2.2 框架设计

平台基于SOA架构，采用B/S结构进行框架设计，包括五大核心层：支撑层、数据层、服务层、应用层以及用户层(图1)。

图1 平台框架设计示意图

支撑层包括运行环境体系和法律及标准体系。运行环境体系是采用云计算设计思路，将机房的硬件基础设施进行虚拟化，实现资源的统一配置，除此之外，还包括网络、安防以及备灾等；数据层依托天地图提供的基础地理信息服务，对园林绿化资源数据进行处理，从而构建园林绿化信息管理数据库，为平台运行提供数据支撑；服务层根据平台建设需求，将数据调用和常用功能封装成标准服务接口；应用层实现了平台的应用，包括园林绿化资源地图管理、巡查养护管理、绿化工程管理和运维管理等；用户层包括园林绿化管理部门、巡查养护部门、绿化工程建设单位等。

2.3 数据库设计

平台依据园林绿化现行国家、省和市以及行业标准，对园林绿化各类数据资源进行收集、整理和处理，对基础地理信息数据进行服务调用，从而形成了园林绿化信息管理数据库，包括地理信息数据库、园林绿化资源数据库、养护巡查数据库、动态监测数据库以及行政办公管理数据库(图2)。

图2 园林绿化信息管理数据库建设内容

2.4 功能设计

平台采用B/S架构和模块化开发。开发语言为Java；GIS平台软件主要包括ArcGIS Desktop 10.2和ArcGIS API for JavaScrip；平台功能包括三部分：一是园林绿化数据资源的展示、查询和统计；二是园林绿化日常行政办公管理；三是园林绿化业务管理，如巡查养护管理、绿化工程管理、动态监测管理等。园林绿化信息管理平台功能结构如图3所示。

图3 平台功能结构图

3 平台关键技术

3.1 基于天地图数据服务的API接口应用

国家地理信息公共服务平台——天地图平台覆盖了全国大多数城市的高清、准确的基础地理信息数据，主要包括电子地图、影像图及其他数据等。天地图资源的调用可以采用地图API、网页API、WEB服务API以及数据API四种方式[6]。除此之外，天地图平台还免费提供精确的定位服务调用。本文利用Eclipse 平台，采用JavaScript语言进行接口调用，从而实现基础地理信息数据展示和园林绿化巡查车辆位置定位服务。

3.2 园林绿化数据集成和关联

园林绿化信息管理平台数据资源包括基础地理信息数据、园林绿化空间数据和园林绿化业务数据。各类数据独立存储，逻辑关联。为了能实现园林绿化图文一体化管理，需对园林绿化空间和业务数据进行集成关联。具体思路：一是实现地图服务在统一的空间参考系，利用天地图的WMTS数据服务调用基础地理信息数据，利用ArcGIS Server的REST服务调用园林绿化空间数据；二是园林绿化业务数据采用Web Service调用；三是园林绿化空间数据和业务数据进行编码关联，从而实现园林绿化空间和业务数据的统一应用。园林绿化数据集成和关联流程如图4所示。

图4 园林绿化数据集成和关联流程示意图

3.3 基于SOA架构实现平台稳定性和可用性

为了确保园林绿化信息管理平台的稳定和可用性，采用了面向服务的SOA技术架构。SOA架构是一种粗粒度、松耦合服务架构模型，将常用、复用率高的数据和功能服务，封装成简单定义、易操作的服务接口进行调用[7]。平台根据园林绿化管理的不同业务需求，将常用的功能和天地图地图服务调用封装成层次不一的Web服务接口，如数据服务接口、查询统计服务接口、园林绿化工作流程服务接口、园林绿化巡查养护服务接口和园林绿化动态监测服务接口(图5)。

图5 Web服务接口主要内容

3.4 园林绿化巡查养护工作足迹定位

园林绿化巡查养护车辆足迹定位利用天地图提供电子地图和位置定位服务，实现了园林绿化日常巡查管理、违法案件巡查管理、绿化养护管理以及绿化基础设施更新等工作。主要实现以下三方面工作内容：一是记录巡查车辆和巡查人员的实时巡查轨迹以及历史巡查轨迹，为巡查指挥调度、巡查考核评价提供依据；二是对园林绿化违法案件进行定位，可快速做出应急反应以及了解案件进展情况；三是确保园林绿化养护的全覆盖、园林绿化基础设施的更新维护。

4 平台功能实现

4.1 园林绿化数据资源的展示、查询和统计

园林绿化数据资源的展示、查询和统计主要包括地图管理和查询统计管理。地图管理实现地图调用、展示和操作功能。地图调用实现了天地图电子地图、遥感影像图以及兴趣点数据的调用；地图展示实现了基础地理信息数据和园林绿化空间数据的叠加展示、多屏对比展示，并提供三种底图切换方式；地图操作实现了地图平移、全图、放大、缩小、量算以及打印等操作。空间查询统计包括点选查询、属性查询、自定义查询统计以及绿化指标统计。点选查询指点击某块绿地图斑，查询到该绿地的详细信息，如绿地编码、名称、类别、面积以及养护单位等；属性查询指输入关键字进行模糊和精确查询，点击其中一条查询结果，还可以进行定位和查看详细信息；自定义查询统计指用户自由绘制范围线，查询和统计范围线内的绿地信息；绿地指标统计指根据《国家园林城市标准指标体系》对园林绿化建成区绿化率、覆盖率等指标进行计算统计。

4.2 园林绿化日常行政办公管理

园林绿化日常行政办公管理实现了园林绿化日常绿地、林业等审批、保护的管理，主要包括OA管理、事务管理、公文管理、项目审批管理和档案管理。OA管理实现了日常事务的安排，包括待办工作、已完成工作等；事务管理指园林绿化日常各项事务工作管理，包括用车管理、会议室管理、病事假管理等；公文管理指园林绿化公文流程的管理，包括发文、收文以及督办管理等；项目审批管理指对园林绿化工程项目的方案和资质进行审批；档案管理指对园林绿化业务工作、人事、项目合同、数据资源等进行全面归档管理。

4.3 园林绿化业务管理

园林绿化业务管理主要包括园林绿化巡查养护管理、绿化工程管理以及动态监测管理等。巡查养护管理包括日常巡查、案件巡查、植物保护、浇水施肥、花卉种植以及绑扎修剪等工作，以绿地浇水施肥为例，平台提供浇水施肥的计划表、实施记录表等，养护人员根据计划表进行浇水施肥，并填写记录表。填写完毕后，养护状态可以在地图上直观展现出来，方便养护人员查看和管理。绿化工程管理实现绿化工程设计、审批、施工、监督检查以及竣工的全过程管理，可以直观展现绿化工程的进度、树木和花草栽植情况等。动态监测管理实现了对病虫害、气象、养护车辆以及违法案件的动态监测，实时掌握监测事件的现势性，提高园林绿化管理效率。

5 结语

在“智慧园林”建设的大背景下，本文研究了园林绿化信息管理平台的建设，一是利用天地图数据服务接口调用基础地理信息数据，收集、整理和处理园林绿化专题和业务数据，从而构建了园林绿化信息管理数据库；二是立足于服务园林绿化业务管理，开发园林绿化信息管理平台，一方面实现了园林绿化数据资源的展示、查询和统计，另一方面实现了日常行政办公管理、巡查养护管理以及绿化工程管理等；三是详细阐述了平台建设的关键技术。下一步，将在园林绿化资料深入挖掘、园林绿化数据三维可视化、园林绿化审批等方面进一步完善平台，从而为园林绿化管理提供更好的服务，推动“智慧园林”的发展。