GIS技术在城市绿地巡检系统中的应用研究

梁振鹏

摘 要：城市绿地巡检系统借助GIS技术可实现空间信息的精准记录和智能分析，为现代城市绿地管理带来重大革新。基于此，探讨GIS技术在城市绿地巡检系统中的应用，通过集成GIS技术与城市绿地巡检系统，提高城市绿地的监测、评估和管理效率。通过GIS数据库的建立，提供对绿地数据的采集、储存、分析、可视化和查询等功能，从而实现更有效的资源分配和决策支持，为城市环境管理提供科学的数据支持，为城市绿地的规划和管理提供了可持续的基础。

关键词：GIS技术；绿地巡检；空间分析；快速查询

中图分类号：TU985.14                            文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2024）05-0113-03

0 引言

随着城市化进程不断加速，城市绿地作为城市生态系统的重要组成部分，其管理和保护变得越来越重要。但是传统的城市绿地巡检方法往往存在着效率低下、数据不准确等问题，无法满足现代城市管理的需求[1]。地理信息系统具有强大的空间数据处理和分析能力，为城市绿地巡检系统提供了强大的技术支持。本文在探讨GIS技术在城市绿地巡检系统中的应用，通过集成GIS技术与城市绿地巡检系统，提高城市绿地的监测、评估和管理效率。

1 建立城市绿地巡检系统GIS数据库

在城市绿地巡检系统中，为了实现高效、精准的管理，合理的数据结构与技术应用显得尤为重要。高效的数据结构能够显著提升城市绿地空间数据的检索效率，打破各类数据之间的壁垒，确保每个绿地地块与相应的养护公司关联，明确每个地块的责任，提高管理效率，为巡检案件的自动化派发提供基础，确保城市绿地的可持续发展[2]。

通过GIS技术对全区管护绿化范围进行了实地巡视，收集与巡检任务相关的空间数据，确定绿地分布、道路网络、可能的障碍物、巡检点位置等信息，建立一个完整的地理数据库，确保数据的准确性和时效性。利用GIS软件进行网络分析，创建道路网络数据集，记录道路的长度、行车时间等信息，为后续路径规划的优化打下基础。根据巡检任务的具体要求，设置巡检的起点和终点，以及需要覆盖的巡检区域，记录巡检点、重要区域、特定的设备位置等。使用GIS中的路径分析工具，比如网络分析工具、最短路径算法等，计算起点到终点的基本路径，同时，结合巡检任务的特点，选择适合的路径优化算法，如遗传算法、模拟退火算法等，优化巡检路径，考虑最短路径、时间、资源消耗等因素。系统架构如下图1所示。

通过采用GIS技术手段，如ArcGIS Server，可以对绿地地块数据进行有效的发布和管理，进一步推动城市绿地巡检系统的智能化和自动化。利用ArcSDE和Oracle数据库，构建了城市绿地空间数据库，并发布城市绿地矢量服务，如图1所示。

基于移动技术，开发了绿地巡检系统，实现“一张图”管理。为解决定位误差问题，提出了优化模型，辅助巡检员精准定位待上报绿地地块。通过定位图标，巡检员可快速识别并派发任务，提高管理效率。巡检人员使用移动设备集成了GNSS技术和GIS应用程序，通过这些设备，实时采集绿地的状态数据，包括植被状况、环境参数等，并记录位置信息。数据库内部引入GIS查询工具，同时提供用户友好的界面，使用户能够方便地进行各类查询，用户可以通过地理空间查询和属性查询来获取实时数据。在数据库内部利用关键字段建立索引，以提高查询性能和数据检索速度。采用数据压缩和归档技术，优化数据库存储空间，提高数据读写效率。引入缓存机制，提高查询速度，减轻数据库负载，特别是在大量用户同时查询时[3]。通过访问控制机制，确保只有授权用户可以进行实时数据查询和更新，保护数据安全性和隐私。引入系统监控工具，实时监测数据库性能，收集用户反馈，及时发现并解决潜在问题，根据实际使用情况不断优化数据库结构，保证系统的可维护性和升级性。

2 基于GIS技术的城市绿地巡检系统数据管理

2.1 城市绿地巡检系数据采集

通过GIS技术采集各种地理空间数据和属性数据。确定地形、用地类型、土地利用、植被覆盖等地理信息，通过分析地理信息，提高管理效率和精度。利用GIS技术全面梳理各街道社区的绿化资料、最新影像及地形图等数据，将绿地信息以地图的形式直观呈现。使管理者更容易理解和分析绿地的分布、健康状况等情况，从而帮助管理者快速做出决策[4]。

利用GIS技术进行数据标准化处理，确保不同来源的绿地数据能够无缝整合，提高数据的一致性和准确性。实时更新绿地数据，通过空间数据关联性分析，将不同数据关联起来，比如将气象数据与绿地健康状况数据关联，帮助理解环境对绿地的影响。

引入GIS技术进行测绘工作，测绘工作是一项复杂而精密的工作，在测绘前，要明确技术标准、测绘基准和量算单位等信息，根据基本信息得到测绘工作的基础框架。GIS允许在不同的地理信息图层上进行分析，在工程测量中，这种多层次的空间关系分析有助于全面了解工程区域的复杂性，帮助工程测量人员理解不同地理要素之间的关系，从而更好地规划和设计工程项目，提高决策的科学性。结合各种传感器（如摄像头、温度传感器、湿度传感器等）与GIS系统集成，获取更全面的绿地信息，实时监测绿地的各种环境参数，提高巡检的精度和实效性。通过巡检人员的移动设备，实时采集各个绿地点的数据，将采集的数据上传至中央数据库，以便后续的数据管理、分析和报告生成[5]。利用GIS系统实时监测绿地的状态，检测到异常情况时，触发报警机制，报警可以通过移动设备、电子邮件或其他通信方式发送给相关人员，以便及时处理问题。不断优化巡检系统，根据实际运行情况对巡检路线、传感器配置等进行调整，提高系统的效率和精度。

2.2 巡检路线制定

利用GIS系统的快速查询工具，获取各绿地的位置和边界信息。使用GIS系统的空间分析工具，识别城市中的主要绿地区域和其分布特征。对城市绿地进行分类，例如公园、广场、绿化带、行道树等，根据绿地的重要性和使用频率，设定巡检的优先级。将城市绿地划分为巡检区域，确保每个区域都包含了一定数量和种类的绿地，考虑巡检人员的工作效率，尽量确保每个区域大小适中。利用GIS中的路径规划算法，分析实际城市道路网络、行人通道和其他交通因素，确定从一个绿地到另一个绿地的最优路径。在每个绿地及路径交汇点设立巡检点，用于记录巡检人员到达的位置，在GIS地图上标记这些巡检点，以辅助实际操作。分析城市绿地的特性，根据绿地类型、季节变化等因素设定巡检的频率，不同类型的绿地可能需要不同的巡检频率，例如公园可能需要更频繁的巡检。将巡检频率与绿地的实际状况结合，制定动态巡检规划。根据实际需要，调整巡检路线，确保重要区域能够更频繁地被巡检。同时结合历史巡检数据，分析绿地的巡检状况和发现的问题，根据历史数据优化巡检路线，提高巡检效率。结合智能调度系统，根据实时巡检数据和城市绿地的变化情况，动态调整巡检人员的工作计划，通过GIS技术，实时更新和调整巡检路线，确保系统灵活性和实效性。

引入GIS技术后，系统能够通过实时数据采集和分析，动态更新巡检路线。这使得系统可以及时响应城市绿地状态的变化，快速调整巡检计划，提高了系统的实时性和适应性。

2.3 GIS分析工具的应用

利用GIS工具对城市绿地巡检系统内部数据进行深入分析，识别与其他数据之间的相对位置关系，例如规划数据、宗地权属数据、征地数据、三调数据等。

通过GIS工具进行巡检路径优化，GIS中的网络数据集包含有关道路、街道或路径的信息，如交叉口、速度限制、道路等，通过网络数据集，可以进行网络分析，例如找到最短路径、最快路径等，利用Dijkstra算法寻找图中最短路径，使用启发式搜索算法估算到目标的距离，提高路径搜索的效率，引入GIS软件内置的工具中的Road Graph插件进行巡检路线优化，综合考虑实时交通信息，避免特定区域等，以更精确地进行巡检路线的优化。

养护资源的分配和记录要利用空间分析工具确定资源的最佳分配位置，在考虑资源需求、地理位置、距离等因素后，使用GIS工具划分区域好地理解资源的地理分布情况，并根据需求进行资源分配，通过空间决策支持系统（SDSS）整合GIS、数据库和决策支持功能，建立资源优化模型，以确定在给定条件下资源最有效的分配方式，帮助管理者更好地了解资源养护的需求，做出合理的决策。

查询地块信息是使用GIS的属性表记录所有权、用途、土地面积等信息，GIS支持空间查询语言，允许用户根据地理空间关系（如包含、相交等）快速检索地块信息，用户借助GIS提供的缩放和平移工具，能够更详细地查看地块，并在地图上浏览不同区域，使用信息查询工具点击地块获取有关其属性的实时信息。

GIS技术提供空间数据分析工具，能够更全面地理解城市绿地的空间分布和信息数据，在巡检过程中，能够更有针对性地关注不同区域的特殊情况，优化巡检策略，提高效率。

3 基于GIS技术的城市绿地巡检系统数据报告生成

数据报告可以清晰地了解城市绿地状态，对于巡检工作有重要意义，因此本文通过GIS技术生成数据报告。GIS技术具有空间统计分析、属性数据统计、时间序列分析等多种功能，通过空间统计分析，汇总巡检数据，分析不同区域的绿地覆盖率、植被状况等信息，形成区域性统计。利用属性数据统计功能统计巡检人员记录的属性数据，如植被种类、面积、设施状况等，并生成详细的巡检数据统计表。

利用时间序列分析工具，观察绿地状况随时间的变化趋势，通过分析时间相关的巡检数据，识别季节性变化和长期趋势。在确定巡检统计数据后，生成地图报告，将统计的巡检数据可视化展示在地图上，不同的巡检数据通过图层叠加呈现，使管理者可以直观地了解绿地的整体状况；然后以图形和图表的方式展示不同属性数据的统计结果，GIS技术将柱状图、饼图、雷达图等形式直观呈现绿地各项指标的分布情况。将统计结果导出为数据报告，支持各种格式如PDF、Excel等，管理者可以方便地分享和存档报告，支持后续决策和管理。报告中详细记录了城市绿地的覆盖率和分布情况、不同类型绿地的比例以及它们在城市中的分布图，还标注了巡检中发现的问题点位置，使用GIS工具显示问题点的类型，例如垃圾、设施损坏等。报告中汇总巡检人员的工作情况，例如巡检的时间、区域、发现的问题等，分析巡检人员的效率和工作质量，为人员管理提供参考。如果有报警系统，报告中包含报警情况的统计，标明报警的类型、频率、响应时间等信息，用于改进巡检系统的预警功能。通过以上GIS分析工具的应用，系统能够统计巡检数据、生成详细报告，提供对城市绿地整体状态和问题点的全面了解，有助于精细化管理和决策。

通过GIS分析工具对巡检数据进行统计和报告生成，管理者能够更清晰地了解城市绿地的整体状况和问题点分布，有利于制定更科学的巡检计划和改进管理策略。

4 结束语

GIS技术为城市绿地巡检系统提供了全面而精确的空间信息。通过建立GIS数据库，能够准确记录每块绿地的位置、边界、类型等地理信息，实现对城市绿地空间分布的详尽了解，为巡检路线的规划、巡检点的标记以及实时数据的更新提供了坚实的基础。GIS分析工具在最优巡检路线的确定和时间资源成本的降低方面发挥了关键作用。通过路径规划算法、地理数据分析、时空分析等手段，系统能够智能化地制定最优的巡检路线，降低时间和资源成本，这不仅提高了巡检的效率，也优化了资源的利用。GIS技术为系统提供了强大的数据统计和报告生成功能，通过对巡检数据的统计分析，全面了解城市绿地的整体状态、各区域的状况以及问题点的分布。生成的地图报告、图表和图形报告为管理者提供了直观的数据可视化，为决策和规划提供了科学依据。GIS技术在城市绿地巡检系统中的应用极大地促进了城市绿地管理的现代化和精细化，这为城市环境的改善、居民生活质量的提升提供了有力支持，也为未来城市规划和绿地管理的发展奠定了坚实的基础。

参考文献

[1] 马琳，邸彦彬.园林数字化信息系统的建设与实现[J].测绘与空间地理信息，2016，39（4）：178-179.

[2] 齐丽康.园林绿化养护精细化管理对园林景观的影响[J]，现代园艺，2018（13）：172-173.

[3] 唐运海.城市园林绿化综合管理信息系统研建[D].北京：北京林业大学，2010.

[4] 范明华，徐志忠，李明巨，等.基于3S技术的城市园林绿化管理信息系统的解决方案[J].现代测绘，2005（s1）：128-129，134.

[5] 邬晓光，黄北新，丁锐.GPS RTK技术在城市测量中的应用[J].城市勘测，2004（1）：46-48.