基于移动GIS的古树名木信息管理系统设计与实现

赵林峰 柳翠明 陈可蕴

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060）

古树名木是中华民族的文化象征[1]，也是中华民族追求自由的精神寄托。作为城市发展历程的“见证者”，古树名木也拥有宝贵的人文和历史价值[2]。2020年10月，我国提出“2030碳达峰”和“2060碳中和”的目标，即通过植树造林、植物保护等形式，提升我国自然环境吸收处理二氧化碳的能力。在此基础上，城市的规划和建设，更应注重保护与人民生活息息相关的古树、老树，持续为城市焕发新的活力。近年来，人们对生活品质与生活环境的要求逐渐提高，国家也愈发重视生态文明建设，而如何多形式、全方位地推动“科学绿化”高质量发展，是古树名木保护与合理化利用的重要内容。

传统的古树名木管理模式，容易出现数据分散、遗漏、缺失、不规范等问题。数据管理混乱、使用效率偏低为古树名木保护监测管理工作造成严重影响，也无法适应现阶段智慧城市发展和信息化管理的要求。对此，如何利用新兴的信息技术强化对古树名木的智慧化管理显得尤为迫切。

移动GIS技术是综合GIS、GNSS、移动通信、互联网服务的一项前沿技术[3]，以智能手机或平板电脑作为终端设备，提供移动地理信息服务。移动GIS是继桌面GIS、WebGIS之后的新一代地理信息技术热点[4]。近年来，移动互联网的蓬勃发展和智能终端设备的普及使得移动GIS发展迅速。移动GIS具有使用便捷、实时数据服务、操作简易等应用特点，且数据管理表现出移动性、分布性、灵活性等优势，被广泛应用在林木管理保护、森林资源调查、林业监管、国土资源管理、园林绿化巡查等工作领域。在古树名木保护管理过程中利用移动GIS技术，可高效管理城市古树名木资源，降低管理成本，提高管理效率和综合管理水平，实现对古树名木的数字化管理和动态监测。

文章根据古树名木信息化管理的需要，采用当前主流的地理信息技术、移动互联网和数据库技术，构建古树名木管理数据库，开发了基于移动GIS的古树名木信息管理系统，支持在移动终端设备上以在线和离线方式两种方式运行，提供地图浏览、图层切换、几何测量、地图标注以及古树的识别、查询、属性浏览等功能，满足古树名木信息化管理的需要，提升树木保护管理水平，为科学开展城市树木保护提供信息化技术支撑。

1 系统设计

1.1 总体架构

古树名木信息管理系统基于面向服务的架构（SOA），采用分层体系，从软硬件设施、数据资源、功能服务到应用展示，各层间相互独立。系统总体架构包含5个核心层，包括基础支撑层、数据资源层、功能服务层、展示层和用户层。基础支撑层提供系统运行所需要的服务器、网络设备、通信设备、移动终端和软件支撑平台。数据资源层作为系统的数据支撑，在统一的规划标准下，建立基础地理数据库、古树名木数据库和用户管理数据库，并通过在线或离线的方式为移动终端提供数据服务。功能服务层是平台功能使用的技术核心，具备服务定制开发的能力，用于实现数据展示、数据管理、运维管理等应用功能。展示层是完成用户交互动作的主要界面，适配设备以主流的移动终端设备为主（智能手机、平板电脑）。用户层是系统的使用者，包含各级领导、树木管理人员、系统维护人员和工作人员等。

1.2 数据库设计

古树名木信息是本系统运行的核心，与它相关的数据共25个，包含树木编号、树种、树龄、胸径、树高、树木地址等。

系统总体架构及古树名木信息如图1、图2所示。

图1 系统总体架构

图2 古树名木数据信息

2 关键技术

2.1 Android开发技术

Android是以Linux为基础且开源的移动设备操作系统，由中间件的用户界面和应用软件构成。Android提供统一的API和SDK，源代码完全开源，功能齐全，经济实惠，市场占有率高。目前搭载Android系统的移动设备非常普遍，如智能手机、智能手表和平板电脑等。

2.2 ArcGIS Runtime SDK for Android

ArcGIS Runtime SDK for Android是ESRI公司为Android系统专门提供的开发包，支持Java和Kotlin语言开发，提供了丰富的ArcGIS图形处理表达接口，具备地图浏览与可视化、查询识别、地理处理、要素编辑、空间分析、地理编码等功能，可以构建强大的移动GIS应用程序，并部署在Android移动终端设备上。本系统使用ArcGIS Runtime SDK for Android进行移动GIS二次开发。

2.3 运行时地理数据库

运行时地理数据库，即Runtime Geodatabase，是ArcGIS中扩展名为“.geodatabase”的数据文件，专用于移动设备的离线矢量格式数据库[5]。该类型数据库具有离线访问、数据编辑等特性。本系统采用的离线地理数据库为运行时地理数据库。

2.4 离线空间数据存储

离线空间数据存储是指将数据存储在移动终端设备上[6]，数据的读取、显示、更新、保存、删除等都是通过本地数据库完成。Android系统中的文件存储包含内部存储和外部存储两部分空间，通过Java的IO库可读取存储空间中的文件。本系统中的栅格切片图层和运行时地理数据库使用该文件存储。

3 系统实现

本系统使用Android Studio 4.2.2作为开发平台，Java作为开发语言，基于ArcGIS Android 100.11.2进行二次开发。系统在以Android为操作系统的设备上支持在线和离线运行，最低配置要求：Android版本6.0，内存容量4 G，存储空间32 G。系统包含地图浏览、图层管理、地图标注、地图测量、属性识别和树木查询等功能。系统功能展示如图3所示。

图3 系统功能展示

（1）地图浏览。地图视图用来加载基础地理底图数据和古树名木图层，可直观了解古树名木空间分布情况。在地图视图上可通过地图的操作按钮实现对地图缩放、旋转平移、全幅显示等，也可通过手指操作地图视图完成地图缩放。

（2）数据图层管理。本系统提供政务电子图、影像图、行政镇街图、土地利用总体规划图、控制性详细规划图和古树名木等图层的加载、隐藏、叠加、渲染和透明度控制等功能。

（3）地图标注。系统提供了文字、点、点绘线、自由线、点绘面、自由面、矩形等7种类型的标注功能。在地图视图上，标注的图形支持撤销、恢复、清除和保存，同时也支持对标注图形进行增加节点、删除节点、移动节点、选择图形、移动图形和清除图形等操作。

（4）地图测量。系统提供了距离测量和面积测量功能。距离测量是在地图视图上测量点击绘制线段的长度，当绘制点数达到两个时，地图视图界面会显示当前绘制线段的长度；面积测量是在地图视图上测量点击绘制多边形的面积，当绘制点数达到三个时，地图视图界面会显示当前绘制多边形的面积。

（5）属性识别。系统中提供了古树名木属性识别功能。在地图视图上点击指定的古树矢量点，即可查看古树的属性详细信息和实地照片，用于了解古树名木的详情。

（6）树木查询。系统提供模糊搜索、简单查询和自定义查询，对古树名木图层的树木空间分布和属性信息进行查询，可在地图视图上直观显示目标条件的古树名木，实现数据获取和管理的高效化。

4 结语

文章充分考虑古树名木信息化管理的实际需要，综合利用地理信息系统技术、移动互联网和数据库技术，构建了古树名木管理数据库，开发了古树名木信息管理系统，实现了古树名木数据的空间分布展示、信息查询、属性浏览和一张图管理，方便用户直接获取古树名木数据信息并及时了解现状情况，有效提高了树木保护信息管理效率，方便了古树名木保护工作，有力支撑了树木信息化、智慧化管理。