基于GIS的道路綠地數(shù)據(jù)庫建設(shè)及應(yīng)用
——以蘭州市為例

賈智博，劉雯雯，慕彪彪，張清彥，馬彩云

（1.蘭州市五泉山公園，甘肅 蘭州 730070；2.蘭州園林綠化服務(wù)中心，甘肅 蘭州 730070；3.蘭州市生態(tài)林業(yè)試驗總場，甘肅 蘭州 730070；4.蘭州市勘察測繪研究院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

地理信息系統(tǒng)GIS（Geography Information System）是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟、硬件支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、輸入、管理、編輯、查詢、分析、模擬和顯示，采用空間模型分析方法，提供多種空間和動態(tài)信息，為服務(wù)于地理研究和決策而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)［1］。隨著社會與經(jīng)濟的飛速發(fā)展，GIS技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，在“智慧園林”建設(shè)中，GIS以其強大的空間數(shù)據(jù)庫管理、圖形圖像處理、地理信息處理功能，成為城市綠地信息化管理必不可少的工具［2］。

城市道路與交通設(shè)施用地附屬綠地（以下簡稱道路綠地）是城市綠色網(wǎng)絡(luò)空間和景觀風(fēng)貌的骨架，是城市生態(tài)系統(tǒng)中最重要的結(jié)構(gòu)性綠地之一，具有吸塵降噪、吸收有害氣體、緩解城市熱島效應(yīng)、改善生態(tài)環(huán)境、展示城市形象風(fēng)貌、塑造城市景觀特征、提供舒適出行環(huán)境等重要作用［3-4］。為摸清蘭州市城市綠地資源底數(shù)，全面掌握蘭州市五區(qū)三縣建成區(qū)城市綠地數(shù)據(jù)，2019年，蘭州市按照《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T85-2017）對全市城市綠地進行了調(diào)查研究，初步建立了基于GIS的城市綠地數(shù)據(jù)庫，為城市園林綠化的規(guī)劃、建設(shè)、管理提供了準(zhǔn)確詳實的基礎(chǔ)資料和決策依據(jù)。本研究以蘭州市城市綠地數(shù)據(jù)庫中道路綠地數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程為例，重點對道路綠地數(shù)據(jù)庫建設(shè)的技術(shù)路線、數(shù)據(jù)采集建庫及數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用進行了探討和介紹。

1 道路綠地數(shù)據(jù)庫建設(shè)

1.1 數(shù)據(jù)庫研究范圍

研究范圍包含蘭州市五區(qū)三縣（城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)、紅古區(qū)、永登縣、榆中縣、皋蘭縣）建成區(qū)的道路綠地。

1.2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)路線

本研究以1:500、1:2000大比例尺地形圖（數(shù)據(jù)為MicroStation的DGN格式，坐標(biāo)系統(tǒng)為蘭州市1996城建坐標(biāo)系統(tǒng)）、0.1 m高分辨率航空影像、城市道路規(guī)劃數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，輔以0.5 m衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，采用自動與人機交互影像處理、多源信息輔助判讀解譯、外業(yè)調(diào)查、空間量算、地理計算等技術(shù)與方法，運用高新技術(shù)和裝備，內(nèi)外業(yè)相結(jié)合，進行道路單元采集與劃分、綠地數(shù)據(jù)采集與提取、綠地面積和綠地覆蓋面積計算［5］。針對道路綠地管護單位、植物情況等地形圖、影像圖中無法采集到的其他屬性信息，開發(fā)了綠地信息錄入系統(tǒng)，由道路綠地管護單位通過政務(wù)網(wǎng)絡(luò)進行填報，如圖1所示。

圖1 道路綠地數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)路線

1.3 道路綠地單元編碼

依據(jù)綠地分類、行政區(qū)劃，對道路綠地最小單元進行編碼，一條道路綠地單元在空間上應(yīng)只有一個唯一的編碼（因城市建設(shè)導(dǎo)致道路單元消失，原編碼應(yīng)繼續(xù)保留，不再使用）［6］。道路綠地單元編碼共有12位，分為3段（見表1所列）。

表1 道路綠地單元的編碼規(guī)則

1.4 道路綠地單元的屬性信息

根據(jù)道路綠地管理工作的實際需求，共采集32類數(shù)據(jù)，組成了蘭州市道路綠地數(shù)據(jù)庫中道路綠地單元的屬性信息（見表2所列）［7-8］。

表2 道路綠地單元的屬性信息

1.5 數(shù)據(jù)采集與建庫

道路綠地數(shù)據(jù)庫核心數(shù)據(jù)為：道路單元數(shù)據(jù)、綠地數(shù)據(jù)、綠地覆蓋面數(shù)據(jù)、綠地其他屬性信息數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)的采集與建庫主要通過以下途徑實現(xiàn)。

1.5.1 道路綠地單元數(shù)據(jù)采集

結(jié)合高分辨率影像圖現(xiàn)狀道路范圍、不動產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)范圍、城市道路規(guī)劃紅線數(shù)據(jù)范圍等構(gòu)建數(shù)據(jù)庫中的道路面，根據(jù)道路綠地管護部門劃分的管護段與道路名稱，進一步將道路面分割為道路綠地單元，如慶陽路、酒泉路等，用于計算和統(tǒng)計道路綠化相關(guān)指標(biāo)。道路綠地單元涉及的數(shù)據(jù)屬性主要包括：道路用地總面積、道路長度、道路紅線寬度等。

1.5.2 綠地數(shù)據(jù)、綠地覆蓋面數(shù)據(jù)采集

從1∶500、1∶2000地形圖中提取道路綠地植被點、線、面要素，然后疊加影像進行分析判讀。對陰影遮擋沒有提取到的、或缺失的區(qū)域，調(diào)用地形圖進行更新。其中，分車帶及路側(cè)綠帶面積，按照地形圖數(shù)據(jù)或影像圖顯示的實際占地面積采集。行道樹綠地面積，按照1.5 m寬乘以道路長度進行采集。單株樹木綠地面積，按照邊長為1.5 m的正方形（樹穴面積2.25 m2）進行采集［9］。需要注意的是，當(dāng)綠地邊界不完整、不清晰時，可提取道路邊線、河流邊線等作為綠地面積采集的依據(jù)。綠地覆蓋面積采集，依據(jù)高分辨率影像，根據(jù)樹冠覆蓋，采用人機交互方式采集，對提取到的綠地覆蓋要素，疊加影像進行分析判讀，經(jīng)判讀沒有提取到的、或缺失的區(qū)域，在高分辨影像上進行手工勾繪補充。

1.5.3 綠地其他屬性信息錄入

由于綠地的部分屬性信息無法從地形圖、影像及其他專題圖、資料上獲得，如管護級別、管護單位、植物種類等屬性信息。為了提高工作效率、加快項目進度，同時保證綠地相關(guān)數(shù)據(jù)的完整性，在完成綠地數(shù)據(jù)采集之后，本研究開發(fā)了基于政務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綠地信息錄入系統(tǒng)，用于采集其它無法通過影像或地形圖獲得的數(shù)據(jù)。該綠地信息錄入系統(tǒng)部署于政務(wù)外網(wǎng)環(huán)境中，各級園林綠化綠化主管部門、綠化所、街道、社區(qū)可通過政務(wù)外網(wǎng)訪問。該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)的開發(fā)方式，以ArcGISServer 10.3為數(shù)據(jù)管理和開發(fā)平臺，以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫存儲空間數(shù)據(jù)，采用Java語言，應(yīng)用Flex富客戶端技術(shù)，實現(xiàn)了綠地面積數(shù)據(jù)和其他屬性數(shù)據(jù)等資料海量數(shù)據(jù)的錄入、管理、維護［6］。該系統(tǒng)應(yīng)用了地理信息系統(tǒng)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以“天地圖蘭州”數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，集成采集到的綠地、綠地覆蓋數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了道路綠地單元屬性信息的錄入、修改、查詢。

綜上所述，通過影像數(shù)據(jù)及信息錄入系統(tǒng)兩個途徑、兩種方式，相互補充采集、獲取道路綠地單元的有關(guān)數(shù)據(jù)，核算道路綠地率、綠化覆蓋率等相關(guān)指標(biāo)，最終建立了數(shù)據(jù)比較詳實、全面的可為蘭州市道路綠地管理提供決策依據(jù)的數(shù)據(jù)庫。

1.6 外業(yè)核查

為了保證道路綠地數(shù)據(jù)庫建庫的數(shù)據(jù)質(zhì)量，外業(yè)核查是必須進行的工作。在本研究中主要以正射影像或地形圖為基礎(chǔ)，對影像中遮擋、模糊不清的，或者地形圖中還未更新的綠地，開展實地調(diào)查核實。外業(yè)核查的目的是檢驗綠地、綠地覆蓋面數(shù)據(jù)采集的正確率，并根據(jù)實際修正數(shù)據(jù)［7］。外業(yè)核查的重點：一是對因影像現(xiàn)勢性較差而利用其它參考資料所劃定的圖斑或要素，實地進行核對、確認、拍攝和記錄；二是對采集、解譯的圖斑和各級部門通過信息錄入系統(tǒng)填報的分類、土地性質(zhì)、植物種類等有關(guān)數(shù)據(jù)，按照5%的比例進行抽樣核查，抽樣樣本應(yīng)盡可能在不同的行政區(qū)內(nèi)分布均勻［10］；三是對新增或變化的圖斑和要素進行補充測繪和調(diào)查。核查結(jié)束后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)業(yè)判讀正確率不能滿足要求時，應(yīng)擴大核查范圍，增加抽樣比例，重新進行外業(yè)核查，確保最終的數(shù)據(jù)成果滿足質(zhì)量要求，如圖2、圖3所示。

圖2 蘭州市城市綠地信息錄入系統(tǒng)

圖3 蘭州市城市綠地信息錄入系統(tǒng)功能構(gòu)成

2 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

2.1 掌握道路綠地管護情況

數(shù)據(jù)庫通過信息錄入系統(tǒng)與縣區(qū)園林綠化管理部門相連接，各縣區(qū)在信息錄入系統(tǒng)中填報道路綠地數(shù)據(jù)之后，上級園林綠化主管部門可以對填報的道路綠地數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計，分析，從而充分掌握每段道路綠地的管護單位、人員、經(jīng)費以及各縣區(qū)對道路綠地的管護情況。還可以分析道路綠地中植物搭配情況和植物生長情況，如喬木、灌木、草本搭配是否合理，是否有病蟲害等，為下一步采取相應(yīng)的管護措施提供決策依據(jù)。

2.2 測算道路綠地指標(biāo)

作為管理者，可以對照《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ137-90）《城市道路設(shè)計規(guī)范》（GJJ37-90）《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T85-2017）和《國家園林城市系列標(biāo)準(zhǔn)》（建城〔2016〕235號），對道路綠地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析。諸如可以測算每段道路綠地率、道路綠化普及率、道路綠地達標(biāo)率、林蔭路推廣率等道路綠化有關(guān)指標(biāo)，對全市道路綠化建設(shè)進行科學(xué)評價，為后續(xù)道路綠地的建設(shè)提供依據(jù)［9］，如圖4所示。

圖4 道路綠地數(shù)據(jù)庫應(yīng)用于有關(guān)指標(biāo)計算

2.3 指導(dǎo)城市綠線管理

蘭州市城市建設(shè)限于“兩山夾一河”的狹長的特殊地形，城市發(fā)展空間不足，導(dǎo)致很多市政建設(shè)項目和城市綠地建設(shè)管理之間的矛盾日益突出，加之近年來軌道交通等一大批基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目的推進，造成部分道路綠地被侵占，甚至有大規(guī)格、高遮蔭、景觀效果優(yōu)良的行道樹被移植砍伐［10］。通過道路綠地數(shù)據(jù)庫，園林綠化管理部門可以將規(guī)劃道路綠地和現(xiàn)狀道路綠地進行對比分析，評價和監(jiān)督道路綠地規(guī)劃的貫徹落實情況。除此以外，還可以對道路綠地占用情況進行分析，為市政工程占用綠地審批、恢復(fù)工作提供技術(shù)支持，從而幫助管理者進一步做好道路綠線管控。

3 結(jié)束語

蘭州市城市道路綠地數(shù)據(jù)庫建設(shè)研究為蘭州市“智慧園林”建設(shè)的起步提供了初步的嘗試，對各級園林綠化主管部門做好道路綠地規(guī)劃、建設(shè)、管理具有實際指導(dǎo)意義。本研究的創(chuàng)新點主要有三個方面，一是采集數(shù)據(jù)的綠地圖斑最高精度達到0.05 m，精度高；二是對城市道路綠地進行了規(guī)范化編碼和分類，建立了蘭州市第一版道路綠地空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了“蘭州市城市道路綠地一張圖”；三是在數(shù)據(jù)庫建庫過程中，建成了蘭州市城市綠地信息錄入系統(tǒng)，第一次實現(xiàn)市、區(qū)（縣）、街道、社區(qū)道路綠地數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)填報。建議下一步在道路綠地數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，進一步建立城市道路綠地數(shù)據(jù)更新制度，定期對道路綠地數(shù)據(jù)庫進行更新、完善、維護，保障數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性，使其能夠?qū)崟r反映道路綠地規(guī)劃、建設(shè)、管護現(xiàn)狀，在信息查詢、測算統(tǒng)計、輔助決策等工作中發(fā)揮指導(dǎo)作用，也為“十四五”園林綠化行業(yè)能夠在實現(xiàn)“智慧園林”打下堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。