城市園林綠化信息管理平臺(tái)開發(fā)及關(guān)鍵技術(shù)研究

彭勁松，李 娟，陳 瓊，劉慧娟

(湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005)

近年來，隨著城市化快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，人們對(duì)城市中園林綠化的需求越來越強(qiáng)烈[1]。園林綠化在保護(hù)人民生活環(huán)境和美化城市中發(fā)揮著重要作用，已成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必不可少的一部分。但目前許多城市還停留在“重建設(shè)輕管理”階段，導(dǎo)致園林綠化管理信息化程度較低，管理手段傳統(tǒng)，嚴(yán)重影響城市園林綠化的發(fā)展[2]。如何解決海量異構(gòu)多源的園林綠化數(shù)據(jù)資源展示、查詢和統(tǒng)計(jì)問題，如何實(shí)現(xiàn)園林綠化的科學(xué)化和精細(xì)化管理，是目前園林綠化管理亟待解決的核心問題。

天地圖由原國家測繪地理信息局主導(dǎo)建設(shè)，以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為核心，以地圖服務(wù)和API接口調(diào)用為主要表現(xiàn)方式，利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，為政府部門、企事業(yè)單位和公眾提供測繪地理信息服務(wù)。目前，天地圖已實(shí)現(xiàn)對(duì)多數(shù)城市電子地圖、影像地圖以及部分城市三維實(shí)景模型的覆蓋，并且數(shù)據(jù)資源能夠定期更新，確保了數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性[3]。本文根據(jù)“智慧園林”管理的需求，結(jié)合當(dāng)前主流的GIS、GPS、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，利用天地圖提供的電子地圖服務(wù)和功能API接口，研究了園林綠化信息管理平臺(tái)建設(shè)方法和關(guān)鍵技術(shù)，從而提高了園林綠化業(yè)務(wù)管理的效率。

1 城市園林綠化信息管理現(xiàn)狀分析

1.1 用戶特性分析

林業(yè)和綠化管理局是負(fù)責(zé)園林綠化相關(guān)工作的政府職能部門，主要職責(zé)是依法對(duì)城市的綠地、古樹名木、行道樹、公園以及苗圃等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和管理。在行政組織結(jié)構(gòu)方面，下設(shè)市園林綠化管理中心、市公園管理中心以及區(qū)園林管理中心等機(jī)構(gòu)；在園林綠化業(yè)務(wù)上，下設(shè)行政機(jī)構(gòu)受市林業(yè)和綠化管理局領(lǐng)導(dǎo)，且市林業(yè)和綠化管理局內(nèi)設(shè)多個(gè)處室負(fù)責(zé)不同園林綠化業(yè)務(wù)，如城市綠化管理處、公園管理處以及資源管理與保護(hù)處等。

1.2 需求分析

根據(jù)上述現(xiàn)狀分析和用戶特征分析，搭建的園林綠化信息管理平臺(tái)應(yīng)滿足如下兩點(diǎn)需求：一是數(shù)據(jù)方面需求，收集、整理、處理林業(yè)和綠化管理局下設(shè)機(jī)構(gòu)和內(nèi)設(shè)處室的各種園林綠化資源數(shù)據(jù)，構(gòu)建園林綠化信息管理數(shù)據(jù)庫；二是功能方面需求，包括兩方面內(nèi)容，一方面是對(duì)園林綠化信息管理數(shù)據(jù)庫的各類園林綠化數(shù)據(jù)進(jìn)行展示、查詢、統(tǒng)計(jì)以及綜合評(píng)價(jià)；另一方面是對(duì)園林綠化業(yè)務(wù)進(jìn)行信息化、精細(xì)化管理，包括巡查養(yǎng)護(hù)管理、綠地工程管理、公園園區(qū)管理以及日常行政辦公管理等。

根據(jù)實(shí)際調(diào)研，目前園林綠化管理存在如下幾點(diǎn)問題：一是園林綠化的數(shù)據(jù)資源、文檔資料不能得到充分的利用，導(dǎo)致管理效率低；二是無法及時(shí)和準(zhǔn)確地獲取園林綠化現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和變化數(shù)據(jù)，導(dǎo)致查詢統(tǒng)計(jì)周期長且結(jié)果不準(zhǔn)確；三是缺乏實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，導(dǎo)致園林綠化管理滯后，突發(fā)事件無法得到應(yīng)急處理；四是缺乏信息化的系統(tǒng)或平臺(tái)，導(dǎo)致無法對(duì)園林綠化數(shù)據(jù)進(jìn)行展示、綜合評(píng)價(jià)以及存儲(chǔ)備份等[4]。

2 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

平臺(tái)建設(shè)應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)原則包括以下四方面：(1)系統(tǒng)性。平臺(tái)將園林綠化數(shù)據(jù)資源和業(yè)務(wù)管理緊密聯(lián)合，并將空間數(shù)據(jù)與屬性信息、照片、視頻和文件等多媒體信息關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)圖文一體化管理。(2)實(shí)用性。平臺(tái)從實(shí)際需求出發(fā)，設(shè)計(jì)并開發(fā)平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)，以滿足局內(nèi)部和下設(shè)機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)管理的需要。(3)擴(kuò)展性。平臺(tái)采用SOA架構(gòu)，模塊化開發(fā)的設(shè)計(jì)思路降低了功能模塊間的耦合度，以確保模塊的獨(dú)立性。當(dāng)模塊的功能需要修改或完善時(shí)，不會(huì)對(duì)其他功能的運(yùn)行造成影響，以利于平臺(tái)改進(jìn)，擴(kuò)充功能[5]。(4)穩(wěn)定性。平臺(tái)采用天地圖提供的地圖服務(wù)、成熟的GIS平臺(tái)和Java開發(fā)語言，共同開發(fā)園林綠化信息管理平臺(tái)，確保平臺(tái)故障率低，以滿足用戶園林綠化管理工作的需要。

2.2 框架設(shè)計(jì)

平臺(tái)基于SOA架構(gòu)，采用B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行框架設(shè)計(jì)，包括五大核心層：支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層以及用戶層(圖1)。

圖1 平臺(tái)框架設(shè)計(jì)示意圖

支撐層包括運(yùn)行環(huán)境體系和法律及標(biāo)準(zhǔn)體系。運(yùn)行環(huán)境體系是采用云計(jì)算設(shè)計(jì)思路，將機(jī)房的硬件基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行虛擬化，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一配置，除此之外，還包括網(wǎng)絡(luò)、安防以及備災(zāi)等；數(shù)據(jù)層依托天地圖提供的基礎(chǔ)地理信息服務(wù)，對(duì)園林綠化資源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而構(gòu)建園林綠化信息管理數(shù)據(jù)庫，為平臺(tái)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐；服務(wù)層根據(jù)平臺(tái)建設(shè)需求，將數(shù)據(jù)調(diào)用和常用功能封裝成標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口；應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)的應(yīng)用，包括園林綠化資源地圖管理、巡查養(yǎng)護(hù)管理、綠化工程管理和運(yùn)維管理等；用戶層包括園林綠化管理部門、巡查養(yǎng)護(hù)部門、綠化工程建設(shè)單位等。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

平臺(tái)依據(jù)園林綠化現(xiàn)行國家、省和市以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)園林綠化各類數(shù)據(jù)資源進(jìn)行收集、整理和處理，對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行服務(wù)調(diào)用，從而形成了園林綠化信息管理數(shù)據(jù)庫，包括地理信息數(shù)據(jù)庫、園林綠化資源數(shù)據(jù)庫、養(yǎng)護(hù)巡查數(shù)據(jù)庫、動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫以及行政辦公管理數(shù)據(jù)庫(圖2)。

圖2 園林綠化信息管理數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容

2.4 功能設(shè)計(jì)

平臺(tái)采用B/S架構(gòu)和模塊化開發(fā)。開發(fā)語言為Java；GIS平臺(tái)軟件主要包括ArcGIS Desktop 10.2和ArcGIS API for JavaScrip；平臺(tái)功能包括三部分：一是園林綠化數(shù)據(jù)資源的展示、查詢和統(tǒng)計(jì)；二是園林綠化日常行政辦公管理；三是園林綠化業(yè)務(wù)管理，如巡查養(yǎng)護(hù)管理、綠化工程管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)測管理等。園林綠化信息管理平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖

3 平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 基于天地圖數(shù)據(jù)服務(wù)的API接口應(yīng)用

國家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)——天地圖平臺(tái)覆蓋了全國大多數(shù)城市的高清、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，主要包括電子地圖、影像圖及其他數(shù)據(jù)等。天地圖資源的調(diào)用可以采用地圖API、網(wǎng)頁API、WEB服務(wù)API以及數(shù)據(jù)API四種方式[6]。除此之外，天地圖平臺(tái)還免費(fèi)提供精確的定位服務(wù)調(diào)用。本文利用Eclipse 平臺(tái)，采用JavaScript語言進(jìn)行接口調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)展示和園林綠化巡查車輛位置定位服務(wù)。

3.2 園林綠化數(shù)據(jù)集成和關(guān)聯(lián)

園林綠化信息管理平臺(tái)數(shù)據(jù)資源包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、園林綠化空間數(shù)據(jù)和園林綠化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。各類數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)，邏輯關(guān)聯(lián)。為了能實(shí)現(xiàn)園林綠化圖文一體化管理，需對(duì)園林綠化空間和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成關(guān)聯(lián)。具體思路：一是實(shí)現(xiàn)地圖服務(wù)在統(tǒng)一的空間參考系，利用天地圖的WMTS數(shù)據(jù)服務(wù)調(diào)用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，利用ArcGIS Server的REST服務(wù)調(diào)用園林綠化空間數(shù)據(jù)；二是園林綠化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用Web Service調(diào)用；三是園林綠化空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)園林綠化空間和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一應(yīng)用。園林綠化數(shù)據(jù)集成和關(guān)聯(lián)流程如圖4所示。

圖4 園林綠化數(shù)據(jù)集成和關(guān)聯(lián)流程示意圖

3.3 基于SOA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)穩(wěn)定性和可用性

為了確保園林綠化信息管理平臺(tái)的穩(wěn)定和可用性，采用了面向服務(wù)的SOA技術(shù)架構(gòu)。SOA架構(gòu)是一種粗粒度、松耦合服務(wù)架構(gòu)模型，將常用、復(fù)用率高的數(shù)據(jù)和功能服務(wù)，封裝成簡單定義、易操作的服務(wù)接口進(jìn)行調(diào)用[7]。平臺(tái)根據(jù)園林綠化管理的不同業(yè)務(wù)需求，將常用的功能和天地圖地圖服務(wù)調(diào)用封裝成層次不一的Web服務(wù)接口，如數(shù)據(jù)服務(wù)接口、查詢統(tǒng)計(jì)服務(wù)接口、園林綠化工作流程服務(wù)接口、園林綠化巡查養(yǎng)護(hù)服務(wù)接口和園林綠化動(dòng)態(tài)監(jiān)測服務(wù)接口(圖5)。

圖5 Web服務(wù)接口主要內(nèi)容

3.4 園林綠化巡查養(yǎng)護(hù)工作足跡定位

園林綠化巡查養(yǎng)護(hù)車輛足跡定位利用天地圖提供電子地圖和位置定位服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了園林綠化日常巡查管理、違法案件巡查管理、綠化養(yǎng)護(hù)管理以及綠化基礎(chǔ)設(shè)施更新等工作。主要實(shí)現(xiàn)以下三方面工作內(nèi)容：一是記錄巡查車輛和巡查人員的實(shí)時(shí)巡查軌跡以及歷史巡查軌跡，為巡查指揮調(diào)度、巡查考核評(píng)價(jià)提供依據(jù)；二是對(duì)園林綠化違法案件進(jìn)行定位，可快速做出應(yīng)急反應(yīng)以及了解案件進(jìn)展情況；三是確保園林綠化養(yǎng)護(hù)的全覆蓋、園林綠化基礎(chǔ)設(shè)施的更新維護(hù)。

4 平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

4.1 園林綠化數(shù)據(jù)資源的展示、查詢和統(tǒng)計(jì)

園林綠化數(shù)據(jù)資源的展示、查詢和統(tǒng)計(jì)主要包括地圖管理和查詢統(tǒng)計(jì)管理。地圖管理實(shí)現(xiàn)地圖調(diào)用、展示和操作功能。地圖調(diào)用實(shí)現(xiàn)了天地圖電子地圖、遙感影像圖以及興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)的調(diào)用；地圖展示實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和園林綠化空間數(shù)據(jù)的疊加展示、多屏對(duì)比展示，并提供三種底圖切換方式；地圖操作實(shí)現(xiàn)了地圖平移、全圖、放大、縮小、量算以及打印等操作?？臻g查詢統(tǒng)計(jì)包括點(diǎn)選查詢、屬性查詢、自定義查詢統(tǒng)計(jì)以及綠化指標(biāo)統(tǒng)計(jì)。點(diǎn)選查詢指點(diǎn)擊某塊綠地圖斑，查詢到該綠地的詳細(xì)信息，如綠地編碼、名稱、類別、面積以及養(yǎng)護(hù)單位等；屬性查詢指輸入關(guān)鍵字進(jìn)行模糊和精確查詢，點(diǎn)擊其中一條查詢結(jié)果，還可以進(jìn)行定位和查看詳細(xì)信息；自定義查詢統(tǒng)計(jì)指用戶自由繪制范圍線，查詢和統(tǒng)計(jì)范圍線內(nèi)的綠地信息；綠地指標(biāo)統(tǒng)計(jì)指根據(jù)《國家園林城市標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系》對(duì)園林綠化建成區(qū)綠化率、覆蓋率等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)。

4.2 園林綠化日常行政辦公管理

園林綠化日常行政辦公管理實(shí)現(xiàn)了園林綠化日常綠地、林業(yè)等審批、保護(hù)的管理，主要包括OA管理、事務(wù)管理、公文管理、項(xiàng)目審批管理和檔案管理。OA管理實(shí)現(xiàn)了日常事務(wù)的安排，包括待辦工作、已完成工作等；事務(wù)管理指園林綠化日常各項(xiàng)事務(wù)工作管理，包括用車管理、會(huì)議室管理、病事假管理等；公文管理指園林綠化公文流程的管理，包括發(fā)文、收文以及督辦管理等；項(xiàng)目審批管理指對(duì)園林綠化工程項(xiàng)目的方案和資質(zhì)進(jìn)行審批；檔案管理指對(duì)園林綠化業(yè)務(wù)工作、人事、項(xiàng)目合同、數(shù)據(jù)資源等進(jìn)行全面歸檔管理。

4.3 園林綠化業(yè)務(wù)管理

園林綠化業(yè)務(wù)管理主要包括園林綠化巡查養(yǎng)護(hù)管理、綠化工程管理以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測管理等。巡查養(yǎng)護(hù)管理包括日常巡查、案件巡查、植物保護(hù)、澆水施肥、花卉種植以及綁扎修剪等工作，以綠地澆水施肥為例，平臺(tái)提供澆水施肥的計(jì)劃表、實(shí)施記錄表等，養(yǎng)護(hù)人員根據(jù)計(jì)劃表進(jìn)行澆水施肥，并填寫記錄表。填寫完畢后，養(yǎng)護(hù)狀態(tài)可以在地圖上直觀展現(xiàn)出來，方便養(yǎng)護(hù)人員查看和管理。綠化工程管理實(shí)現(xiàn)綠化工程設(shè)計(jì)、審批、施工、監(jiān)督檢查以及竣工的全過程管理，可以直觀展現(xiàn)綠化工程的進(jìn)度、樹木和花草栽植情況等。動(dòng)態(tài)監(jiān)測管理實(shí)現(xiàn)了對(duì)病蟲害、氣象、養(yǎng)護(hù)車輛以及違法案件的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握監(jiān)測事件的現(xiàn)勢性，提高園林綠化管理效率。

5 結(jié)語

在“智慧園林”建設(shè)的大背景下，本文研究了園林綠化信息管理平臺(tái)的建設(shè)，一是利用天地圖數(shù)據(jù)服務(wù)接口調(diào)用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，收集、整理和處理園林綠化專題和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建了園林綠化信息管理數(shù)據(jù)庫；二是立足于服務(wù)園林綠化業(yè)務(wù)管理，開發(fā)園林綠化信息管理平臺(tái)，一方面實(shí)現(xiàn)了園林綠化數(shù)據(jù)資源的展示、查詢和統(tǒng)計(jì)，另一方面實(shí)現(xiàn)了日常行政辦公管理、巡查養(yǎng)護(hù)管理以及綠化工程管理等；三是詳細(xì)闡述了平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。下一步，將在園林綠化資料深入挖掘、園林綠化數(shù)據(jù)三維可視化、園林綠化審批等方面進(jìn)一步完善平臺(tái)，從而為園林綠化管理提供更好的服務(wù)，推動(dòng)“智慧園林”的發(fā)展。