城市綠地信息資源監(jiān)測平臺研建

侯 穎

(合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

0 引 言

新時代計(jì)算機(jī)科技迅猛發(fā)展，推動GIS學(xué)科與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合發(fā)展和應(yīng)用，WebGIS以其具有良好的跨平臺性，全球覆蓋性，用戶使用成本低且數(shù)量大，易于使用及便捷更新統(tǒng)一等特征成了地理空間數(shù)據(jù)共享和交流的新興技術(shù)。城市綠地資源對于城市科學(xué)發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展起著重要作用[1,2]。鑒于此，綜合應(yīng)用3S技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)[3-5]，遵從“SOA”架構(gòu)思想[6-9]，以實(shí)現(xiàn)園林，濕地等綠地資源信息的統(tǒng)一化管理為核心，實(shí)現(xiàn)對城市綠地資源的更新，管理，分析和利用等問題的研究與應(yīng)用，對城市科學(xué)發(fā)展有重要意義。

1 概 論

1.1 綠地資源信息化管理研究現(xiàn)狀

最早在20世紀(jì)70年代，美國用計(jì)算機(jī)管理技術(shù)對城市森林的位置，樹種以及數(shù)量，樹齡等森林基礎(chǔ)信息進(jìn)行分區(qū)分片管理；后新加坡國家公園局也對轄區(qū)內(nèi)的森林綠地信息建立數(shù)字化信息檔案，通過檢索實(shí)現(xiàn)信息管理[10]；儲曉雷基于SuperMap進(jìn)行城市園林綠化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，滿足各城市園林管理部門對率對管理的需要[11]；何鑫基于GeoServer和OpenLayers進(jìn)行地理信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[12]。

1.2 研究區(qū)概況

本文的研究區(qū)位于安徽省合肥市，包括包河區(qū)、高新區(qū)、蜀山區(qū)、廬陽區(qū)、經(jīng)開區(qū)、瑤海區(qū)、新站區(qū)七個行政區(qū)域。一直以來對園林綠地有重點(diǎn)、高質(zhì)量的發(fā)展使得綠地建設(shè)水平大幅度提高。同時綠地建設(shè)開展過程中也發(fā)現(xiàn)，合肥市綠地城市建設(shè)中仍存在一些問題，比如傳統(tǒng)的信息管理方式以手工數(shù)據(jù)文件為載體，形式單一，數(shù)據(jù)量大且工作量大，難以實(shí)現(xiàn)快捷的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)更新，可視化能力差，衡量指標(biāo)較為單一，很難做到資源共享。

2 信息監(jiān)測平臺設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)思路

該平臺設(shè)計(jì)采用目前網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的主流架構(gòu)B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器)架構(gòu)，通過數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、客戶端(瀏覽器)三個核心構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)，其中Web應(yīng)用程序分為Web客戶端與Web服務(wù)器端[13]。Web客戶端指表現(xiàn)層(UI)，Web服務(wù)器端包括業(yè)務(wù)邏輯層(BLL)與數(shù)據(jù)訪問層(DAL)。

利用多層架構(gòu)的Web應(yīng)用與設(shè)計(jì)，具備良好的數(shù)據(jù)兼容性，可移植性，且維護(hù)方便，可逐步適應(yīng)發(fā)展變化中的靈活性[12]利用WebGIS技術(shù)，以公共地圖數(shù)據(jù)服務(wù)，綠地資源信息的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用GeoServer開源地圖服務(wù)器發(fā)布引擎，采用ASP.NET Core進(jìn)行后臺服務(wù)開發(fā)，前端使用OpenLayers+Angular進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)的顯示與各項(xiàng)功能點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。

2.2 總體框架

平臺基于B/S架構(gòu)，綜合利用3S技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，通過綠地資源信息的整合收集，在滿足同時段高頻率訪問的穩(wěn)定性的條件下，實(shí)現(xiàn)調(diào)取綠地資源空間數(shù)據(jù)庫資源，并對相關(guān)園林綠地資源信息進(jìn)行可視化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)城市綠地資源信息化服務(wù)與精細(xì)化管理，如圖1所示。

圖1 綠地資源信息管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖

2.3 功能設(shè)計(jì)

平臺基于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，綜合分析業(yè)務(wù)需求和技術(shù)支撐，對平臺實(shí)現(xiàn)的各個功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括基礎(chǔ)功能模塊，綠地資源展示模塊和輔助模塊三個部分。其功能模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊示意圖

2.3.1 基礎(chǔ)功能模塊

基礎(chǔ)功能模塊包括公共地圖的加載和地圖基本操作模塊。通過對研究區(qū)矢量地圖和瓦片地圖的加載，實(shí)現(xiàn)各類綠地資源地圖數(shù)據(jù)的展示。在地圖展示的基礎(chǔ)上，用戶通過與地圖窗口直接交互，實(shí)現(xiàn)地圖的漫游、縮小、放大、面積測量、距離測量等基礎(chǔ)功能。通過地圖展示與地圖工具的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)資源展示、交互式查詢、圖例以及圖層管理，從而實(shí)現(xiàn)各類綠地資源信息的一張圖展示。

2.3.2 綠地資源功能模塊

綠地資源功能模塊主要包括綠地資源展示、指標(biāo)測算功能和統(tǒng)計(jì)分析功能模塊。綠地統(tǒng)計(jì)分析模塊主要包括查詢統(tǒng)計(jì)和專題統(tǒng)計(jì)兩部分。按照行道樹、古樹名木、公園、林地以及濕地等不同綠地類別進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)不同類別按照類別屬性與字段作為查詢條件進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)。綠地指標(biāo)測算模塊，利用地理空間分析技術(shù)，進(jìn)行生態(tài)園林城市指標(biāo)測算分析和綜合評價，根據(jù)建成區(qū)綠化覆蓋率，建成區(qū)綠地率，公園綠地服務(wù)半徑覆蓋率等指標(biāo)測算結(jié)果進(jìn)行科學(xué)有效的指導(dǎo)。

2.3.3 輔助功能模塊

輔助功能模塊主要包括養(yǎng)護(hù)巡查管理功能、綠化工程功能和動態(tài)監(jiān)測功能。養(yǎng)護(hù)巡查通過對巡查養(yǎng)護(hù)事件進(jìn)行事件上報、任務(wù)接收、整改核查、案件查詢、養(yǎng)護(hù)統(tǒng)計(jì)以及業(yè)務(wù)考核、通知公告等實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能。綠化工程管理主要包括工程項(xiàng)目地圖展示、項(xiàng)目信息錄入、項(xiàng)目信息查詢和工程統(tǒng)計(jì)等多個功能區(qū)。動態(tài)監(jiān)測管理功能包括變化圖斑編輯、變化圖斑導(dǎo)入、變化圖斑導(dǎo)出、變化圖斑統(tǒng)計(jì)與查詢等功能，實(shí)現(xiàn)多時相影像的對比，達(dá)到宏觀掌控的目的。

2.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

綠地資源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)涉及兩大類數(shù)據(jù)，即空間數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。根據(jù)業(yè)務(wù)需求與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，分別對這兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行組織分析設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖3所示。以天地圖數(shù)據(jù)(公眾版成果)為整個系統(tǒng)的空間定位基礎(chǔ)，疊加森林資源、濕地資源、古樹名木、行道樹、綠化現(xiàn)狀等數(shù)據(jù)以及養(yǎng)護(hù)巡查業(yè)務(wù)過程中形成的巡查范圍、綠化工程項(xiàng)目紅線數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。各空間數(shù)據(jù)圖層之間保留一個關(guān)鍵字和相應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表進(jìn)行連接，以達(dá)到數(shù)據(jù)匯聚、融合的效果。使用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫存儲，通過建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)系表、屬性表，使之關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目使用過程中各類數(shù)據(jù)的快速查詢、高效互訪。

圖3 數(shù)據(jù)關(guān)系圖

3.5 后臺管理端

后臺管理端主要功能包括：①實(shí)現(xiàn)各類綠地資源數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等編輯功能；②完成對各種綠地類型的分類管理；③指標(biāo)測算與統(tǒng)計(jì)分析的邏輯實(shí)現(xiàn)；④巡查養(yǎng)護(hù)事件的上報，接受，查詢，考核以及公告等事件的發(fā)布與管理；⑤綠化工程項(xiàng)目信息的上傳與下載以及查詢管理；⑥變化圖斑的編輯、導(dǎo)入、導(dǎo)出以及對比查詢與統(tǒng)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。

4 信息管理系統(tǒng)實(shí)例

以合肥市綠地信息為例。業(yè)務(wù)人員通過登錄綠地資源信息管理平臺，進(jìn)行不用種類的綠地資源的展示，系統(tǒng)使用OpenLayers相關(guān)組件實(shí)現(xiàn)各類綠地要素的空間可視化。并可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基礎(chǔ)的地圖操作，業(yè)務(wù)人員也可以通過不同的查詢條件，如所屬區(qū)域以及面積等，進(jìn)行相應(yīng)查詢，也可輸入公園位置或名稱，以及圖形繪制直接查詢，從而獲得目標(biāo)區(qū)域的綠地信息。并根據(jù)業(yè)務(wù)需求實(shí)現(xiàn)綠地工程事件的處理和管理，各項(xiàng)綠地指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析以及遙感影像動態(tài)監(jiān)測等，并在瀏覽器上實(shí)現(xiàn)結(jié)果的顯示。如圖4～圖6所示。

圖4 資源展示界面

圖5 養(yǎng)護(hù)巡查

圖6 動態(tài)監(jiān)測

5 結(jié)束語

綠地資源管理是智慧城市發(fā)展的重要內(nèi)容之一。本文基于WebGIS技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)的綠地信息資源監(jiān)測平臺，實(shí)現(xiàn)對研究區(qū)綠地信息的綜合管理和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，為城市信息化建設(shè)提供了一定現(xiàn)代化方法和手段。之后還要就以下方面進(jìn)行深入探索和研究：①建立更大省區(qū)的綠地信息管理系統(tǒng)云平臺，實(shí)現(xiàn)更高維度的宏觀把控，打破各個省市有關(guān)綠地資源管理的信息阻塞；②進(jìn)一步開發(fā)相關(guān)綠地資源管理移動端APP、微信小程序，更高效地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求；③逐漸通過二次開發(fā)豐富更具有現(xiàn)實(shí)意義的系統(tǒng)功能，完善各類公眾平臺，鼓勵與倡導(dǎo)公眾保護(hù)環(huán)境，保護(hù)身邊的綠地資源。