南京农业农村时空电子一张图建设思路

摘要随着农业信息化技术的深入应用，地理信息系统已经成为农业农村信息化管理的有效手段。南京市积极推进农业电子地图应用，取得了一些成效，但也显现了一些问题。南京农业农村时空电子一张图立足于时空电子地图应用需求，进行整体规划设计，建立了数据标准，整合农业行业数据，在南京天地图基础上构建系统功能，建立了市、区、镇街农业农村部门共建共享的一张图，为农业农村部门开展农业管理服务提供信息化支撑。

关键词农业信息；地理信息系统；时空电子一张图；数字农业；农业行业管理

中图分类号S-058文献标识码A

文章编号0517-6611（2023）08-0223-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.08.051开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Construction Thoughts of a Spatio-temporal Map of Agriculture and Rural Areas in Nanjing

QU Rong-jin（Nanjing Agricultural Information Center，Nanjing，Jiangsu 210019）

AbstractWith the in-depth application of agricultural information technology， GIS has become an effective method of agricultural information management. Nanjing actively promotes the application of agricultural electronic map， which has achieved some results， but also shows some problems. Based on the spatial-temporal requirements of Nanjing agriculture and rural GIS， we carried out an overall planning and design， built our data standards， integrated agricultural industry data， and built the system functions based on the ‘Nanjing Tianditu’. A co-built and shared GIS by agricultural and rural departments of city， district， town and street was preliminarily established， which provided information support for agricultural and rural departments to carry out agricultural management services.

Key wordsAgricultural information；GIS；A spatio-temporal map；Digital agriculture；Agricultural industry management

近年来，中央高度重视数字农业建设工作，相继出台《乡村振兴战略规划（2018—2022年）》《数字乡村发展战略纲要》《数字农业农村发展规划（2019—2025年）》等政策文件，实施乡村振兴战略，推进数字乡村建设，加快推进农业生产智能化、经营网络化、管理数据化、服务在线化，全面提升农业农村信息化水平。南京市积极贯彻落实中央省市数字乡村战略，深入推进“互联网+现代农业”，加强农业信息基础设施建设，推进3S、物联网、大数据、5G等现代信息技术应用，发展农业智能装备，推进农业信息化管理，开展信息系统建设，整合共享农业农村行业数据。南京农业农村时空电子一张图充分利用电子地图的特性，动态关联农业农村相关要素，时空化展示农业农村基本情况，为农业农村行业管理、远程指导、决策服务提供信息化支撑。鉴于此，笔者立足于时空电子地图应用需求，介绍了南京农业农村时空电子一张图的整体规划设计，建立了數据标准，整合农业行业数据，在南京天地图基础上构建系统功能，建立了市、区、镇街农业农村部门共建共享的一张图，为农业农村部门开展农业管理服务提供信息化支撑。

1背景

1.1信息技术地理信息系统（geographic information system，GIS）是20世纪60年代开始迅速发展起来的集地理空间数据处理与计算机技术于一体的一门交叉技术学科，它是在计算机软、硬件支持下，对空间对象的地理分布以及与之相关的属性实现采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示等功能，为用户解决各种应用问题的技术系统［1］。WebGIS（网络地理信息系统）是工作在Web网上的GIS，是传统GIS在互联网上的延伸和发展，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等GIS基本功能，同时也是Internet上地理信息发布、共享和交流协作的基础［2］。随着地理信息系统理论不断发展，相关方法和技术不断成熟，地理信息系统在农业领域应用也逐步深入，已成为农业信息化及现代化强有力的分析和决策辅助工具［3］。

1.2行业应用随着信息技术的不断发展，地理信息系统在各个行业中有了广泛的应用。许叶颖等［4］数字农业助力上海乡村振兴，利用农业农村“一张图”管理，初步实现了“一图观‘三农’、一网管全程、一库汇所有”的上海农业数字化转型。董春岩［5］提出了农业农村时空数据服务平台建设思路，研究了农业数据汇集和时空化治理，为农业农村政务信息资源的有效利用提供参考借鉴。刘敬兵等［6］设计了山东省农业地质“一张图”系统，以农业地质信息化建设为主线，设计山东省农业地质“一张图”系统总体框架。黄玉青等［7］基于天地图的农业农村信息共享服务模式，初步实现了农业信息资源与测绘地理信息资源跨部门整合、应用与共享。秦伟男等［8］研究了GIS在农业种植领域的研究应用进展，探索在农业品牌化建设中以GIS为支撑，结合土壤、气象、生态、病虫害等数据，建立单品种农作物综合性评价系统。

1.3南京现状农业农村覆盖范围广，农业生产要素相对分散，农业信息化管理与地理信息系统结合存在着内生驱动。多年来，南京市农业农村部门立足行业管理应用需求，积极推进信息化建设，探索电子地图应用，建设了一批基于电子地图的信息系统。农村土地确权系统将承包地空间信息与农户确权数据进行关联，实现了人地信息互查；农村集体资产清产核资系统将村集体资源性、经营性、非经营性资产以及不动产进行空间化管理，让“以图管资产”变成了现实；测土配方施肥系统对土壤、作物、肥料等信息进行精确采集，结合施肥模型和专家经验，能够精准化指导农业生产，取得了较好的服务成效；基于北斗的秸秆机械化还田作业精细化管理系统，利用北斗定位技术，收集秸秆机械化还田作业生产数据，实现了秸秆机械化还田作业的精细化管理。

1.4存在不足随着信息化应用的推进，各自独立的电子地图系统显现出不足。因建设初期缺少整体规划，各业务条口系统相互独立，各自运行，单独维护，未形成统一的数据标准，未建立统一的时空平台，形成了类似于“烟囱式”的应用系统。同时，数据更新手段落后，数据共享交换困难，存在基础平台重复建设和共性数据重复维护的情况，数据更新的及时性和一致性得不到保障，无法充分发挥系统的应用价值。

2建设思路

有必要站在全局角度，重新整体规划设计，建立全市统一的农业农村时空电子一张图。统一数据标准，开放应用接口，采用先进的数据更新手段，收集共享时空数据，提升地图应用功能，提高农业空间数据管理、信息检索、统计分析等应用能力，增强地理信息系统的可视化呈现效果，细化数据控制权限，形成市、区、镇街三级农业农村部门共建共享的农业农村时空电子一张图，为现代农业科学管理、精准分析提供辅助决策支撑。

综合考虑应用需求、数据特点、精度要求等各类因素，南京农业农村时空电子一张图系统（以下简称“南京农业一张图”）选用“天地图·南京”作为基础底图，实现了矢量底图、影像底图和地形渲染图的加载，利用“南京天地图”的开放接口，进行二次开发，构建农业一张图。系统实现了电子地图基本功能，包括图层控制、数据检索、分屏展示、矢量影像地图比对、时态演变、统计分析、专题制图等功能；能够进行动态拓展，根据农业农村管理服务需要，在现有基础上，动态增加行业业务图层，动态拓展图片、附件、视频等附加信息，丰富业务应用内容；能够按照标准格式接入数据，提供数据导入导出，数据接口接入功能；动态分配管理权限，市、区、镇街根据权限共同管理业务数据，真实实现“一底图，多图层”的农业一张图。

3系统架构

3.1硬件物理层系统建设充分利用市政务云数据中心、政务网络、云计算与大容量存储系统、安全系统设计以及新技术应用融合设计［9］，构建南京农业一张图的网络安全、运维监控等硬件支撑层。依托市信息中心专业团队，提供安全人员技术支撑，为系统安全稳定运行、硬件资源动态拓展提供了基本保障。

3.2数据存储层包括GIS空间数据库、农业业务数据库、产业指标数据库，其中GIS空间数据库调用南京天地图平台数据，农业业务数据库和产业指标数据库是通过数据导入或数据对接等方式存储调用。

3.3服务接口支持层系统采用南京天地图作为底层服务［10］，南京天地图提供了矢量底图、影像底图、地形晕渲、地名注记等地图接口，具有行政区划、道路要素、水系要素、居民地要素等数据API接口。南京天地图由南京市城市规划编制研究中心承办，有专业技术团队人员提供支撑，每年不定期更新基础数据，能够充分保障数据的准确性。天地图提供了与可视化库D3.js的快速集成、热力图、轨迹跟踪动画、海量密集点绘制等功能，为农业电子一张图的构建提供了功能支撑和地图支撑。

3.4Web服务层立足于农业农村行业管理服务需要，通过建立规范管理制度，构建统一的基础架构，制订统一的数据标准，开放应用接口，整合农业信息系统，汇聚较为丰富的农业行业管理数据，动态拓展挂载信息，时空化呈现农业生产、经营、管理、服务等相关资源要素，为部门决策、远程指挥、精准管理提供技术支撑（图1）。

4系統功能

4.1综合展示功能综合展示功能模块依托电子地图，通过地图操作、图层控制、数据检索等方式，提供农业专题信息数据的多时态、空间化展示服务；通过对遥感影像的对比分析，实现农业资源变化情况的监测、监管；通过拓展服务，对标准化菜地、休闲农业景点等应用图层附加了信息，提供场景图片、全景浏览VR体验、物联网应用等数据接入服务（图2）。

4.1.1基本操作功能。提供了GIS基础技术［11］，包括不同类型多层地图叠加分级显示，地图的全屏、放大、缩小、平移、漫游、导航，测距、测面积，行政区划显示以及地图打印等功能。

4.1.2地图切换。实现了电子地图中矢量地图、历年影像地图的相互切换，增加了分屏展示矢量、影像等电子地图服务，实现地图的双屏比对和卷帘比对功能，在矢量图、不同年份影像底图之间进行业务数据比对，能够直观呈现图层变化。

4.1.3图层控制。用户只能访问授权范围内的应用图层，基于南京市农业产业信息分类目录，提供多图层控制功能，实现在同一张底图上叠加展示多图层业务数据，图层的叠放顺序能够动态调整。例如，基础图层从上到下可划分为各类业务标注图层、自然村图层、街道图层、行政区图层、矢量底图、影像底图等多个支撑图层。

4.1.4数据检索。在用户的数据使用权限内，系统提供空间查询和关键字查询2种数据查询方式，查询农业产业业务信息数据，支持单次查询多图层信息。空间查询通过拉框、多边形和缓冲区等方式确定农业数据查询范围，系统自动显示选择范围内的农业产业标准点信息。关键字查询通过检索框输入的关键字进行模糊查询，系统将在权限范围内检索农业产业信息，查询结果将以列表的形式进行展示，点击列表中任一个结果，地图自动跳转定位到信息点，以信息框形式展示信息点基础信息。

4.1.5详情展示。通过点击农业信息资源列表中具体某一条信息资源，或者点击地图中的某一个农业产业信息要素，系统会自动弹出该资源的详细信息框，展示该农业资源的主要属性和相关信息，用户通过点击关联应用入口，能够查看相关的拓展信息，如蔬菜基地的图片、物联网应用点的实时监测环境信息、休闲农业景点的VR全景信息。

4.2地图专题分析功能提供市、区农业产业信息的专项分析服务，对农业产业信息进行多元化的统计分析。统计单元包括南京市、区、镇街各级行政区划，统计指标包括农业基础信息和专题信息，运用专题图、统计图、统计表的联动分析效果，对南京市农业产业等资源进行统计和分析，全图展示选择的数据资源，同时提供专题制图功能，提供数据的导出和图片打印等功能（图3）。

4.2.1指标对比分析。对同一年份下不同行政区划多个指标进行空间对比分析。选择指定年份和相关指标，指定不同行政区划，生成二维图表，以饼状图、柱状图的方式，在电子地图上进行空间化呈现，便于对地区不同指标数据占比进行分析。或对同一指标多个行政区划不同年份下的指标值进行空间对比分析，有利于在时间维度上查看指标数据的变化。例如，对比分析各区粮食作物和经济作物构成及产值等农业指标，选择2021年，在行政区划列表中选择江宁区、六合区、浦口区行政区划，在农业专题目录中选择农业、林业、牧业、渔业、服务业产值等农业指标，系统自动生成2020年江宁区、六合区、浦口区农业、林业、牧业、渔业、服务业产值构成对比统计图，统计表联动展示产值对比数据表。

4.2.2专题制图。专题制图功能包括专题制图模块、模版管理模块、专题图展示模块、专题图输出模块、专题图分享模块、专题图管理模块。专题制图模块通过模板选择、资源添加、专题数据配置3个步骤完成专题图的制作。可以根据业务需要选择对应的制图模版，包括柱状、饼状、分级符号、分级设色、热力图等专题图模版。可以进行分级设色，选择分级数目，分级颜色，生成分级设色专题图。

4.3数据维护功能數据维护功能是对系统中业务数据维护的支撑，提供农业的相关业务数据和经济指标数据维护管理功能，实现指标数据和业务数据的增、删、改、查，数据的导入导出功能。提供业务图层的动态增加功能，通过开放数据对接、二次代码开发，能够动态调整业务图层的拓展结构（图4）。

51卷8期瞿荣锦南京农业农村时空电子一张图建设思路4.4安全管理对农业产业信息数据进行权限控制，能够根据用户角色、功能、数据、地区进行权限控制，细粒度划分用户权限，能够屏蔽权限外的目录和数据用户，只能访问授权范围内的数据。角色管理模块提供角色的增、删、改功能，为不同角色权限进行细化，绑定定制的功能权限、数据权限、地区权限以及字段权限。日志管理模块记录用户操作日记，详细记录用户在具体的时间进行的操作以及操作内容。提供日记检索功能为系统安全审计提供了数据支撑（图5）。

目前，南京农业一张图系统已经建立了20多个专题应用图层，标注了10万多条业务数据，2万多条指标数据，包括农业资源类数据（高标准农田、标准化菜地）、农业主体类数据（家庭农场、合作社、龙头企业）、重点生产基地数据（现代农业园区、水产养殖基地、畜禽养殖基地、农业物联网接入点）、公共服务类数据（益农信息社、休闲农业景点）等。系统从时间、空间、业务分类3个维度，整合农业行业数据以及农业大数据平台等信息系统中的数据，以点、面的形式进行空间化呈现，较好地展示了全市农业农村各行业建设成果。

5结论与展望

南京农业一张图系统依托市政务云硬件和网络资源，基于“南京天地图”底层服务，将农业要素统一到同一个时空框架下，实现了全市农业农村数据资源的汇聚共享，提高了数据资源利用效率，初步建立了统一的农业农村时空化管理平台，有效提升了农业农村数据资源的管理应用水平。

农业农村数据时空化应用还有进一步探索空间，后期将结合农业生产管理服务需要，拓展应用领域，整合共享涉农数据，丰富数字化应用场景。运用大数据、云计算、移动互联网等新一代的信息化技术，丰富数据汇聚、数据呈现和数据应用方式方法，不断提升数字化应用成效。尝试开展关联性分析，时空化分析各业务数据之间的关联关系，不断提升数字化管理水平，为科学决策提供服务支撑。

参考文献

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