基于GPS定位植物導(dǎo)覽系統(tǒng)在教學(xué)和科普導(dǎo)賞中的應(yīng)用

林黛儀 吳永彬

摘 ? ?要：導(dǎo)覽系統(tǒng)作為一種方便游客景區(qū)游覽的輔助系統(tǒng)，能提供引導(dǎo)、科普等游覽服務(wù)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)植物豐富，素有“花園式校園”的美稱，是廣州地區(qū)校園綠化的典范代表。以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)為示范點(diǎn)，采用 C/S（Client/Server）架構(gòu)，以 Ubuntu16.04、PHP 7.1和MySQL5.6為開發(fā)環(huán)境，結(jié)合騰訊地圖API和GPS定位技術(shù)，開發(fā)校園植物導(dǎo)覽系統(tǒng)，即校園植物導(dǎo)覽系統(tǒng)是基于微信小程序結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，為植物進(jìn)行定點(diǎn)定位，從而實(shí)現(xiàn)以植物作為主體同時又進(jìn)行植物科普相結(jié)合的導(dǎo)覽功能。同時，微信小程序具有速度快、無需適配、社交分享、易獲取、出色體驗(yàn)、低門檻等特點(diǎn)。分析了植物科普的研究現(xiàn)狀及存在的問題，介紹了植物導(dǎo)覽系統(tǒng)的研究與開發(fā)，探討植物導(dǎo)覽系統(tǒng)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的應(yīng)用與示范，并對其應(yīng)用與推廣的前景作出了分析。

關(guān)鍵詞：觀賞植物;導(dǎo)覽系統(tǒng);小程序;軟件開發(fā)

近年來，隨著我國信息化的快速發(fā)展，以及“綠水青山就是金山銀山”的深入踐行，使得人們對美好生活的追求以及對生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，人們不僅滿足于旅游地區(qū)的秀麗風(fēng)光，而對各類公園、風(fēng)景名勝區(qū)乃至住宅小區(qū)等園林綠地上的植物科普知識的了解愈加強(qiáng)烈。在“互聯(lián)網(wǎng)+”概念提出后，“互聯(lián)網(wǎng)+旅游”和“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式得以快速發(fā)展和普及，我國高校正逐步實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)校園、網(wǎng)絡(luò)化校園、數(shù)字化校園到智慧校園的演化;此外，微信小程序已經(jīng)日益大眾化。因此，以微信小程序?yàn)檩d體，GPS定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)覽功能，以“互聯(lián)網(wǎng)+旅游”和“互聯(lián)網(wǎng)+教育”為目的，將廣大市民群眾和植物學(xué)習(xí)領(lǐng)域人群作為項(xiàng)目開展目標(biāo)使用對象，打造一款適合景區(qū)旅游、校園學(xué)習(xí)的方便快捷的具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性的微信小程序，為使用戶了解植物知識、親近大自然，提供簡便方式，具有深遠(yuǎn)意義。

1 ? 植物科普的研究現(xiàn)狀及存在的問題

當(dāng)前國內(nèi)大部分景區(qū)對于植物科普的展示形式主要為掛樹牌、植物科普展板、語音講解和開展植物科普課堂等。目前國內(nèi)關(guān)于識別植物的軟件（如圖1）主要有花伴侶、花幫主、花滿城、形色、微軟識花、Flower Identification（花卉鑒定）、園藝植物識別、植物百科大全等，國外相似軟件主要有Leafsnap（由哥倫比亞大學(xué)、馬里蘭大學(xué)和史密森博物院聯(lián)合開發(fā)），這些軟件實(shí)現(xiàn)了拍照識別植物的功能，雖然這些軟件的準(zhǔn)確率較高，但對于初學(xué)者往往很難判斷和應(yīng)用，也缺少導(dǎo)覽功能，且部分軟件僅限于蘋果手機(jī)使用，無法在安卓系統(tǒng)及其他系統(tǒng)的手機(jī)上使用，在一定程度上無法滿足廣大專業(yè)人士及高校植物相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和和實(shí)踐訓(xùn)練的需求。

隨著智能手機(jī)走向大眾群體以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展、WIFI覆蓋面的逐漸擴(kuò)大，移動終端的學(xué)習(xí)日漸融入學(xué)生的日常生活，以及近來對于教育類、旅游類APP的重視和開發(fā)，用戶對移動APP的使用有需求，進(jìn)一步追求隨時隨地學(xué)習(xí)的狀態(tài)。但目前許多旅游APP均為旅游攻略類、地圖導(dǎo)航類，缺乏專業(yè)的景區(qū)旅游導(dǎo)覽及景區(qū)功能旅游導(dǎo)覽，仍缺少創(chuàng)新思路，各大旅游攻略APP相互競爭。此外，據(jù)調(diào)查顯示，當(dāng)前移動教育APP主要有電子閱讀類APP、中小學(xué)教學(xué)輔助APP、幼兒認(rèn)知啟蒙類APP、外語學(xué)習(xí)類APP和職業(yè)教育考試類APP[1]。其中多數(shù)教育類APP的使用對象是學(xué)生，所以較大比例地偏向于考試訓(xùn)練等方面。而技能培訓(xùn)等方面，大多用戶是成年人，這類人的特點(diǎn)在于學(xué)習(xí)是生活上的一個非主要方面，有的甚至是在生活作息時間之余才展開技能學(xué)習(xí)等，所以成年人學(xué)習(xí)使用的時間和頻率相對較少。

微信小程序的誕生與廣泛應(yīng)用已成為日后移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，依托于微信促使小程序擁有龐大的用戶群體，其從產(chǎn)生發(fā)展到當(dāng)前的規(guī)模，經(jīng)歷了不斷的技術(shù)提升和應(yīng)用推廣。就未來的發(fā)展來看，微信小程序必然會表現(xiàn)出更為強(qiáng)勁的勢頭，其代表了今后移動互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)應(yīng)用的發(fā)展方向，奠定了未來移動互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)APP的主要發(fā)展基礎(chǔ)。它的特點(diǎn)是小而快，但又不能替代所有的APP軟件。以應(yīng)用市場的功能為例，微信小程序能在一定程度上分流手機(jī)應(yīng)用的獲取方式，但不能直接代替應(yīng)用市場而存在。從發(fā)展上來看，微信小程序還有較大的上升空間。

“微信小程序+旅游+教育”模式的發(fā)展具有相當(dāng)大的潛在價值。目前APP實(shí)際使用用戶中，有大部分的人使用教育類APP，可見教育類APP很受大家關(guān)注。其發(fā)展主要在用戶使用便利及收費(fèi)情況等方面有較大影響。另外，目前APP市場的宣傳力度較小，其使用者限于移動客戶端熟練使用者等。而要在未來階段更好地發(fā)展教育類APP或小程序，必須克服這些阻礙因素。加大市場調(diào)查，深入了解市場需求;了解用戶的學(xué)習(xí)習(xí)慣;努力致力于開發(fā)小程序的潛在價值，引進(jìn)更先進(jìn)的技術(shù)，創(chuàng)造更高質(zhì)量的教育資源，在此基礎(chǔ)上科普教育小程序的發(fā)展前景也是相當(dāng)客觀的。

2 ? 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在植物導(dǎo)覽系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)踐

導(dǎo)覽系統(tǒng)作為一種方便游客景區(qū)游覽的系統(tǒng)，能提供指引、引導(dǎo)和科普等游覽服務(wù)，其主要作用為：定位、信息、導(dǎo)向、識別和管理[2]。植物導(dǎo)覽系統(tǒng)是在“互聯(lián)網(wǎng)+”的新時代背景下的一種適合教學(xué)的植物科普新載體，可實(shí)現(xiàn)景區(qū)游客對景區(qū)植物、高校校內(nèi)外人員對校園植物的認(rèn)知，更加便捷、有效率地學(xué)習(xí)植物知識，具體研究思路如圖2所示。作為創(chuàng)新性的研究，新載體是基于微信小程序結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，采用C/S（Client/Server）架構(gòu)，以Ubuntu 16.04、PHP 7.1和MySQL 5.6為開發(fā)環(huán)境，結(jié)合騰訊地圖API和GPS定位技術(shù)，開發(fā)校園植物導(dǎo)覽系統(tǒng)，可支持用戶當(dāng)前位置顯示、校園全局植物展示、植物科普文章展示、植物信息查詢、植物定位導(dǎo)航、感興趣植物個體收藏，并支持植物信息反饋，且為植物進(jìn)行定點(diǎn)定位，并為植物生成獨(dú)一無二的二維碼“身份證”，從而實(shí)現(xiàn)以植物作為主體的導(dǎo)覽功能。

2.1 ? 植物導(dǎo)覽系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫后臺構(gòu)建和小程序開發(fā)

目前國內(nèi)劉軍林等[3]提出智慧旅游系統(tǒng)的“一心（數(shù)據(jù)及云計(jì)算中心）、兩端（服務(wù)端和客戶端）、三網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)）”的組成概念。學(xué)者張凌云等[4]認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)/泛在網(wǎng)、移動通信/移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及人工智能技術(shù)的成熟與發(fā)展具備了促成智慧旅游建設(shè)的技術(shù)支撐，同時智能手機(jī)、平板電腦等智能移動終端的普及提供了智慧旅游的應(yīng)用載體。因此，由當(dāng)前游客及學(xué)生等對植物科普功能的需要，對植物導(dǎo)覽系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及其小程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)，如圖3所示。

校園植物導(dǎo)覽系統(tǒng)包括微信小程序（校園植物導(dǎo)覽子系統(tǒng)）以及管理員后臺數(shù)據(jù)庫（校園植物管理子系統(tǒng)）。數(shù)據(jù)庫用于儲存微信小程序前端所展現(xiàn)的文字、分類、檢索信息、植物位置、植物圖片、植物科普文章等重要資料，即其具有3個作用[5]：一是遠(yuǎn)程存儲數(shù)據(jù)，主要用來保存用戶信息和植物信息，例如植物的經(jīng)緯度信息;二是消息傳遞，是客戶端訪問數(shù)據(jù)庫的“橋梁”;三是生成二維碼圖片，記錄植物信息。

2.2 ? 管理員后臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

采用密碼登錄形式以保證后臺數(shù)據(jù)的安全性。訪問系統(tǒng)域名后，若處于未登錄狀態(tài)，則系統(tǒng)將自動跳轉(zhuǎn)至登錄頁面（如圖4所示），憑借系統(tǒng)內(nèi)管理員或編者用戶的郵箱以及對應(yīng)的用戶密碼進(jìn)行登錄操作。其中管理員以及編者用戶由系統(tǒng)最高管理員通過用戶管理模塊指定，登錄成功后將會跳轉(zhuǎn)至后臺管理面板首頁（即植物百科中全部樹木列表頁）。

在系統(tǒng)登錄成功之后，默認(rèn)跳轉(zhuǎn)至此頁（如圖5所示）。頁面左部邊欄提供了整套系統(tǒng)的功能導(dǎo)航;中部以每個樹木的“種”為單位進(jìn)行劃分，展示每一個樹種的預(yù)設(shè)的“封面”（如果未預(yù)設(shè)則留空白）、所處區(qū)域、所屬分類（科屬）、系統(tǒng)中已錄入的數(shù)量以及進(jìn)入該樹種列表的“列表”按鈕;網(wǎng)頁右部邊欄提供了篩選功能，可以根據(jù)樹木所處的“區(qū)域”“科”“屬”“種”以及“標(biāo)簽”進(jìn)行多重條件篩選。在標(biāo)題欄右部的搜索框中，可以根據(jù)樹木的ID或名稱進(jìn)行搜索。

在樹木列表中，點(diǎn)擊某一棵樹的“編輯”按鈕即可進(jìn)入對該樹木的編輯頁面。在編輯頁面中可以對樹木的“樹木名稱”“正文內(nèi)容”“所屬區(qū)域”、ID（添加時系統(tǒng)生成）、“所屬分類”（科屬種）、地理坐標(biāo)、植物標(biāo)簽以及“發(fā)布狀態(tài)”進(jìn)行編輯，并實(shí)時更新數(shù)據(jù)庫。

已發(fā)布、待發(fā)布、待完善列表中，將以“棵”為單位，分別對應(yīng)展示已發(fā)布、待發(fā)布、待完善的樹木。在列表中包含預(yù)設(shè)的“封面”（如果未預(yù)設(shè)則留空白）、內(nèi)部名稱、所處于學(xué)校的區(qū)域、所屬的分類（科屬種）、發(fā)布狀態(tài)以及“編輯”“刪除”按鈕。

2.3 ? 微信小程序功能開發(fā)

小程序主要有3個頁面，分別是“首頁”（詳見圖6）、“附近”（詳見圖7）以及“筆記”（詳見圖8、9）。其中“首頁”主要有文章推送和植物搜索2個功能，首頁中的文章將會按照時間的倒序（即最新發(fā)布的排在最前面）排序，而通過搜索欄可進(jìn)入搜索界面進(jìn)行植物位置搜索;“附近”界面則顯示用戶所在地點(diǎn)和附近的植物，以用戶所在地為圓心，100m為半徑的圓，通過縮放地圖的比例尺和調(diào)整觀看地點(diǎn)，從而確定植物所在地并進(jìn)行導(dǎo)航;“筆記”可分為文章筆記和植物植物，主要作用是方便用戶收藏的首頁文章和植物百科以及指定植物的位置信息。

2.4 ? 植物信息資料的調(diào)查收集

以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下簡稱我校）為示范點(diǎn)，其校園面積廣闊，植物種類繁多，對校園植物的調(diào)查也是具有選擇性的，調(diào)查表如表1。本次調(diào)查對本校進(jìn)行劃分，分為教學(xué)區(qū)、宿舍區(qū)和觀賞區(qū)，其中教學(xué)區(qū)主要由各學(xué)院院樓、辦公場所（如圖書館、校史館等地）;宿舍區(qū)分為泰山區(qū)、華山區(qū)、啟林區(qū)、嵩山區(qū)、燕山區(qū);觀賞區(qū)以本校五湖（洪澤湖、鄱陽湖、昭陽湖、寧蔭湖、西湖）周圍為主要調(diào)查地點(diǎn)。

記錄植物的衛(wèi)星坐標(biāo)時，調(diào)查主要采取現(xiàn)場踏勘法，在各調(diào)查地點(diǎn)按照同種植物取樣調(diào)查、不同種植物記錄調(diào)查的原則，同時記錄樹木的分布情況和生長狀況，并把經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和植物的科屬種等信息反饋到小程序的后臺系統(tǒng)，為每種植物自動生成序列號，從而使每棵植物生成“獨(dú)一無二”的二維碼。此外，后臺系統(tǒng)通過科屬歸類法和分區(qū)歸類法2種方法對植物信息進(jìn)行分析歸類，從而歸類出不同科屬或不同分區(qū)的某種植物的數(shù)量和應(yīng)用頻率，這些數(shù)據(jù)的分析有利于對樹木進(jìn)行管理和統(tǒng)計(jì)。

制定校園植物的生長狀況測量標(biāo)準(zhǔn)，對喬木的樹高、胸徑、冠幅3個指標(biāo)進(jìn)行測定。樹高借助布魯萊斯測高器（Blume-Leiss），利用三角原理直接讀出樹高;喬木的胸徑選取喬木的胸高位置（地面以上1.3m高處）采用胸徑圍尺測定;而灌木則采取測量地徑的方法，即苗干離地面20cm的直徑;測冠輻同測胸徑類似，方法有2種：如果樹木較矮，則采用直接測量法;如果樹木較高不便測量，就采用投影法。在定點(diǎn)調(diào)研樹木的同時還要判斷該樹木是否有病蟲害，研究人員對樹木進(jìn)行初步判斷之后，做好標(biāo)注并且采集標(biāo)本帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步研究，并把研究結(jié)果、數(shù)據(jù)應(yīng)用到小程序，便于景區(qū)、高校的后勤人員對其進(jìn)行維護(hù)和管理。

2.5 ? 系統(tǒng)自動生成二維碼

二維碼（2-dimensional bar code），又稱作二維條碼，起源于日本，是在平面上用某種特定的幾何體按一定規(guī)律分布的黑白圖形，可儲存一定的信息數(shù)據(jù)。其主要有儲存信息量大、易識別、容錯能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，現(xiàn)已應(yīng)用于商業(yè)活動、網(wǎng)絡(luò)鏈接、信息讀取等范圍。

后臺人員通過對植物進(jìn)行定點(diǎn)定位，實(shí)現(xiàn)植物編號，并且錄入植物信息，通過系統(tǒng)錄入校園的植物數(shù)據(jù)，系統(tǒng)按照一定算法導(dǎo)出二維碼，使得每棵定位植物都配備唯一的二維碼及相對應(yīng)的序列號（即編號），生成獨(dú)一無二的“植物身份證”二維碼，可通過樹牌、導(dǎo)覽圖等方式向使用者展示。當(dāng)游客或者學(xué)生通過簡潔直接的軟件頁面掃一掃植物上的二維碼，便可知當(dāng)前植物的生長狀況;同時，也有利于學(xué)校后勤人員對植物進(jìn)行日常維護(hù)和管理。

3 ? 結(jié)論與展望

綜上所述，植物導(dǎo)覽系統(tǒng)同時運(yùn)用GPS技術(shù)和微信小程序相結(jié)合的智慧型植物導(dǎo)覽系統(tǒng)是具有創(chuàng)新性和科學(xué)性的，并有小程序方便快捷、GPS定位和導(dǎo)覽功能、教育功能和管理功能等應(yīng)用優(yōu)勢。

隨著移動終端和移動應(yīng)用的飛速發(fā)展，導(dǎo)覽系統(tǒng)也面臨著技術(shù)的更新和改革，植物導(dǎo)覽系統(tǒng)的推廣價值是毋庸置疑的。在科技迅速發(fā)展的時代里，人們逐漸意識到大自然的重要性，也逐步感受自然，喜愛植物。 “植物導(dǎo)覽系統(tǒng)”將是當(dāng)前及未來重點(diǎn)研究與開發(fā)的課題，其不僅可應(yīng)用于校園，還可應(yīng)用至各大公園景區(qū)。公園信息化建設(shè)的不斷進(jìn)步能推動公園“智慧化”的進(jìn)程，微信小程序作為一種不需要下載和安裝就可使用的應(yīng)用，對公園“智慧化”有重要作用[6]。

微信小程序的價值觀是以用戶體驗(yàn)為主， ?即小程序的一切均以用戶價值為最終目標(biāo)、 ? 讓創(chuàng)造發(fā)揮價值[7]。它不僅無需下載原生APP，而且具有速度快、無需適配、社交分享、易獲取、出色體驗(yàn)、低門檻等特點(diǎn)。游客只需要使用手機(jī)或平板，同時打開其定位服務(wù)，即可使用植物導(dǎo)覽系統(tǒng)小程序，進(jìn)行導(dǎo)覽。相比起傳統(tǒng)的導(dǎo)覽方式，植物導(dǎo)覽系統(tǒng)小程序更為簡便、更為豐富、更為專業(yè)、更有科普意義。

但就目前而言，本導(dǎo)覽系統(tǒng)采取的GPS定位系統(tǒng)是基于美國自主研發(fā)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，而當(dāng)前我國正在逐漸發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行我國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Compass/Beidou Navigation Satellite System）。據(jù)研究成果[8]顯示：北斗衛(wèi)星精密定軌徑向精度優(yōu)于10cm，靜態(tài)精度單點(diǎn)定位精度達(dá)厘米級、基線相對定位達(dá)到毫米級，接近目前GPS所能實(shí)現(xiàn)的精密定位水平，預(yù)計(jì)2020年左右可建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。由此可見，在未來的導(dǎo)覽系統(tǒng)研究中，可運(yùn)用我國自主研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

另外，當(dāng)前微信小程序的主要使用群體是青少年人，中老年人較少使用微信小程序。因此，使用微信公眾平臺進(jìn)行宣傳推廣，擴(kuò)大微信及微信小程序的用戶年齡范圍也是當(dāng)前研究的一個重點(diǎn)。隨著科技發(fā)展以及大眾的文化程度逐步提高，微信和微信小程序的廣泛普及是指日可待的。

在后臺管理方面上，如何提高植物科普文章的科學(xué)性、趣味性和專業(yè)性是關(guān)注點(diǎn)之一。由于植物導(dǎo)覽系統(tǒng)面向?qū)ο鬄閷I(yè)人士和非專業(yè)人士，在植物科普文章撰寫時需要花費(fèi)大量人力物力，同時文章配圖的原創(chuàng)性也很重要。

綜上所述，隨著華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園植物導(dǎo)覽系統(tǒng)的開發(fā)完成，以及對植物導(dǎo)覽系統(tǒng)一些基礎(chǔ)問題的深入研究，植物導(dǎo)覽系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用無疑是前景廣闊。

（收稿：2019-08-13）

參考文獻(xiàn)：

[1]劉丹，胡衛(wèi)星，李玉斌，等.移動教育APP的研發(fā)現(xiàn)狀與應(yīng)用問題分析[J].電化教育研究，2016，37（08）：47-52.

[2]陳燁，劉群閱，尤達(dá)，等.微信小程序在森林公園導(dǎo)覽系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].林業(yè)資源管理，2017（05）：120-124+140.

[3]劉軍林，范云峰.智慧旅游的構(gòu)成、價值與發(fā)展趨勢[J].重慶社會科學(xué)，2011（10）：121-124.

[4]張凌云，黎巎，劉敏.智慧旅游的基本概念與理論體系[J].旅游學(xué)刊，2012，27（05）：66-73.

[5]王貴梅.基于Android的校園植物導(dǎo)覽系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[6]郭全中.小程序及其未來[J].新聞與寫作，2017（03）：28-30.

[7]施闖，趙齊樂，李敏，等.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精密定軌與定位研究[J].中國科學(xué)：地球科學(xué)，2012，42（06）：854-861.

作者簡介：林黛儀，女，漢族，廣東人，本科，研究方向：園林。

通信作者：吳永彬，高級實(shí)驗(yàn)師。