湖南省常寧市古樹名木管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

●喻 琨張 琨陳國生吳茂倉李佩佩

古樹名木是中華民族悠久歷史文化的象征。它們是寶貴的自然財(cái)富和活文物，做好這些活文物的管理和保護(hù)工作，對科學(xué)研究、旅游、歷史等的發(fā)展和研究具有十分重要的作用和意義。在傳統(tǒng)的古樹名木管理模式下，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺乏、分散等問題，給古樹名木的掌握、統(tǒng)計(jì)和分析帶來極大不便，不利于現(xiàn)代城市發(fā)展和規(guī)劃的需要。因此，構(gòu)建一個(gè)包括古樹種、樹齡、位置、權(quán)屬、生長潛力、保護(hù)價(jià)值和保護(hù)狀況的古樹名木管理信息平臺(tái)顯得尤為迫切和重要。

一、湖南省常寧市古樹名木資源及管理現(xiàn)狀

（一）常寧市古樹名木資源現(xiàn)狀

常寧市古樹名木種類多且資源豐富，目前共有古樹27科43屬53種489株。其中：一級古樹30株、二級古樹73株、三級古樹386株，全市沒有名木資源。其中塔山鄉(xiāng)、西嶺鎮(zhèn)古樹資源最多，均有76株；其次是廟前鎮(zhèn)、洋泉鎮(zhèn)、羅橋鎮(zhèn)和官嶺鎮(zhèn)4鎮(zhèn)，均超過30株，分別是38、33、32和30株；超過20株的有板橋鎮(zhèn)、蔭田鎮(zhèn)、三角塘鎮(zhèn)和新河鎮(zhèn)4鎮(zhèn)，分別29、28、22和22株；10株以上的有勝橋鎮(zhèn)19株、蓬塘鄉(xiāng)15珠、煙洲鎮(zhèn)12株、柏坊鎮(zhèn)10株，天堂山辦事處、大堡鄉(xiāng)、蘭江鄉(xiāng)、白沙鎮(zhèn)、水口山鎮(zhèn)、宜陽街道、泉峰街道、培元街道、曲潭街道等9鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）古樹資源較少，均不到10株。

（二）常寧市古樹名木資源管理現(xiàn)狀

近年來，常寧市在古樹名木資源保護(hù)管理方面取得了巨大的進(jìn)步。在政策制定方面，2006年，常寧市人大常委會(huì)作出了《關(guān)于加強(qiáng)古樹名木保護(hù)和管理的決定》。2019年9月常寧市人民政府已發(fā)布《關(guān)于公布全市古樹名木保護(hù)名錄的通知》（常政發(fā)〔2019〕9號(hào)），不斷完善了古樹名木掛牌管理制度，對已公布的古樹名木進(jìn)行掛牌保護(hù)，積極組織開展古樹名木保護(hù)管理人員和技術(shù)骨干培訓(xùn)，共培訓(xùn)200余人次，管理人員和技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力不斷提高；健全了古樹名木動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系，要求各鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）和相關(guān)職能部門切實(shí)加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，明確任務(wù)，落實(shí)責(zé)任，進(jìn)一步完善古樹名木數(shù)據(jù)庫和二維碼信息庫等動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系建設(shè)，加強(qiáng)跟蹤管理、監(jiān)督檢查和管護(hù)技術(shù)指導(dǎo)，“十三五”時(shí)期以來，在技術(shù)方面，應(yīng)用超聲波探測儀等先進(jìn)儀器，共排除各類古樹名木安全隱患300余處，提高古樹名木保護(hù)管理成效；強(qiáng)化了古樹名木各項(xiàng)保護(hù)措施，要求各鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）和相關(guān)職能部門根據(jù)古樹名木的生長情況，有針對性地開展保護(hù)性護(hù)欄、支架支撐、避雷針等保護(hù)措施建設(shè)，開展填堵樹洞、防治病蟲害、肥水管理等復(fù)壯管護(hù)措施，確保古樹名木健康生長，對瀕臨死亡的古樹名木，切實(shí)開展會(huì)診和搶救工作，逐步恢復(fù)了古樹樹勢、美化了景觀、消除了樹體安全隱患，全市共建立保護(hù)示范點(diǎn)35處，涉及古樹名木70余株。

（三）古樹名木管理領(lǐng)域的欠缺以及應(yīng)改進(jìn)方式

1.未開展動(dòng)態(tài)監(jiān)測。由于資金和人力等因素制約，目前常寧市還未對古樹名木資源動(dòng)態(tài)檢測，主要是進(jìn)行簡單的資源調(diào)查。因而以后應(yīng)該引入管理信息系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。對調(diào)查所得古樹名木數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理后，導(dǎo)入到管理信息系統(tǒng)中，設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，這樣就可以通過計(jì)算機(jī)工具高效地進(jìn)行管理。且根據(jù)采集的信息對古樹長勢、空間分布和環(huán)境狀況的相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新，以滿足實(shí)時(shí)管理要求。

2.管護(hù)責(zé)任落實(shí)不明晰。研究區(qū)的古樹大部分為個(gè)人、集體所有，對個(gè)人所有的古樹管理難度大，而集體所有的則容易管理，其原因具體如下：一是古樹所有人管理古樹沒有獲得經(jīng)濟(jì)收益，因而缺乏動(dòng)力和積極性；二是政府部門針對古樹管理的資金補(bǔ)貼很少或沒有，而個(gè)人也難以擔(dān)負(fù)較高的管理費(fèi)用。

3.目前相關(guān)常寧市古樹名木資源的管理標(biāo)準(zhǔn)和制度也沒有建立起來，在實(shí)際管理領(lǐng)域無法針對性地進(jìn)行提前預(yù)防、高效管理。利用信息管理系統(tǒng)可以方便的統(tǒng)計(jì)分析古樹名木長勢、立地條件以及環(huán)境狀況相關(guān)信息，從而為相關(guān)管護(hù)工作起到促進(jìn)和指導(dǎo)作用。

4.資金短缺，保護(hù)和管理不到位。古樹保護(hù)是一項(xiàng)多學(xué)科的綜合性工程，需要投入大量的人力物力。保護(hù)工作不僅應(yīng)該阻止人為破壞，還應(yīng)該投資于古樹的更新，使它們重新煥發(fā)光彩。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，95%的古樹未采取復(fù)壯措施進(jìn)行保護(hù)。目前，常寧市年度古樹保護(hù)資金尚未納入財(cái)政預(yù)算。依靠古樹負(fù)責(zé)人籌集養(yǎng)護(hù)資金進(jìn)行管理和復(fù)壯是杯水車薪，資金嚴(yán)重不足。保護(hù)古樹需要大量的資金投入。常寧古樹主要生長在社會(huì)祭壇、社會(huì)群山、寺廟、庭院和公園，涉及點(diǎn)多、面廣。古樹的管理和保護(hù)需要大量的人力和物力。各級政府應(yīng)將管理和保護(hù)基金納入財(cái)政預(yù)算，鼓勵(lì)社會(huì)各界人士、組織和個(gè)人在日常管理、疾病預(yù)防、病蟲害防治等方面進(jìn)行“承諾”和“認(rèn)可管理和保護(hù)”等形式的投資，對古樹進(jìn)行施肥和加固，為古樹保護(hù)提供有力保障。

二、古樹名木管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

（一）系統(tǒng)建設(shè)的需要分析

最初GIS的應(yīng)用范圍相對小，在其后發(fā)展中隨著GIS技術(shù)水平不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也顯著擴(kuò)大，在測繪、環(huán)境和勘探相關(guān)領(lǐng)域都獲得應(yīng)用，且表現(xiàn)出各方面優(yōu)勢。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信息管理效率也日益提高，且可以更好地滿足高效便捷的相關(guān)要求。目前在林業(yè)領(lǐng)域，林業(yè)信息化趨勢日益明顯，很多新型管理工具也被研發(fā)出。在此背景下很多地方政府部門也加大了資源投入力度，引入各種古樹名木信息系統(tǒng)。這種系統(tǒng)一般基于MapXtrem、Mapobjects組件開發(fā)，對應(yīng)的系統(tǒng)架構(gòu)為C/S模式的，可顯著提高古樹名木管理信息化水平。

系統(tǒng)總體目的在于為常寧市古樹名木管理提供支持，因而需要具有較強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，在運(yùn)行過程中應(yīng)可動(dòng)態(tài)的管理常寧市的這方面資源，且可滿足一定監(jiān)測要求。用戶可以方便地用關(guān)鍵詞查詢古樹名木相關(guān)信息，管理員用戶可以統(tǒng)計(jì)分析古樹名木的長勢、病蟲害各方面信息，為其高效管理和保護(hù)提供支持和幫助。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)的功能如下：存儲(chǔ)常寧市古樹名木信息，且可動(dòng)態(tài)監(jiān)測；通過設(shè)置對應(yīng)的條件，可以查詢研究區(qū)古樹名木相關(guān)特征信息，更好地滿足其保護(hù)相關(guān)要求，有較高的應(yīng)用價(jià)值。

古樹名木管理中引入地理信息系統(tǒng)有明顯的優(yōu)勢，如可以高效地管理常寧市古樹名木資源，提高管理效率，降低傳統(tǒng)管理模式下過高的管理成本，同時(shí)也可避免人為差錯(cuò)。管理信息系統(tǒng)對提升這方面管理水平有重要意義，可幫助實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理目的。在實(shí)際的應(yīng)用中其主要是管理常寧市古樹名木資源各方面信息，明確其狀況和病害信息。此外還可預(yù)測分析相關(guān)建設(shè)規(guī)劃對古樹名木的影響情況，制定出適宜的應(yīng)對策略，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和動(dòng)態(tài)監(jiān)測目的。

研究區(qū)的古樹名木數(shù)據(jù)大部分來源于政府部門公開的數(shù)據(jù)，且根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)處理。

（二）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

古樹名木信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可劃分為空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等不同類型，其中后一種數(shù)據(jù)主要是古樹名木觀測與調(diào)查數(shù)據(jù)。根據(jù)要求采集這些數(shù)據(jù)信息后，在一定格式下妥善的保存，且引入地圖、屬性、影像數(shù)據(jù)庫，這樣就可以更加便捷高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)安全性也顯著提高。其中：空間數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的為名木空間數(shù)據(jù)，可以根據(jù)要求對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪查改，對地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后成為文本格式。屬性數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的為名木的細(xì)節(jié)信息，主要有樹種類別、名稱、屬科、株數(shù)和歸屬等各方面信息。屬性數(shù)據(jù)庫的建立主要是通過輸入和修改，形成照片、聲音、視頻等多種形式的數(shù)據(jù)集成，從而建立屬性數(shù)據(jù)庫與圖形數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)聯(lián)，更好地進(jìn)行綜合分析。圖像數(shù)據(jù)庫主要是在常規(guī)數(shù)據(jù)采集、整理和存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上增加IMG格式的圖像數(shù)據(jù)。例如，為了收集古樹名樟的數(shù)據(jù)和信息，除了具體的地理位置和生物學(xué)特性外，還詳細(xì)記錄了這棵古樹名樟的照片和具體管理。在存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)通過包括IMG數(shù)據(jù)類型字段來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。地圖數(shù)據(jù)庫的建立主要利用GIS對地圖進(jìn)行數(shù)字化和矢量化，從點(diǎn)、線、面三個(gè)層面對常寧市古樹名木的地理分布、行政區(qū)劃、地貌、水系信息和道路分布進(jìn)行管理。

三、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用

根據(jù)功能要求進(jìn)行分析，將這種系統(tǒng)劃分為各模塊，主要包括養(yǎng)護(hù)管理模塊、空間查詢模塊、統(tǒng)計(jì)報(bào)表與輸出模塊、系統(tǒng)管理模塊。以下對各模塊相關(guān)情況和功能進(jìn)行簡述

（一）養(yǎng)護(hù)管理子系統(tǒng)

養(yǎng)護(hù)管理子系統(tǒng)主要的功能是發(fā)送古樹名木養(yǎng)護(hù)信息到相關(guān)操作人員，后者接受到這些信息后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，且在結(jié)束后將相關(guān)信息輸入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)根據(jù)這些信息作出下次養(yǎng)護(hù)的規(guī)劃，且依據(jù)設(shè)置的條件進(jìn)行定時(shí)提醒。在運(yùn)行過程中可以通過此模塊分析養(yǎng)護(hù)的整體情況，統(tǒng)計(jì)相關(guān)養(yǎng)護(hù)工作，且根據(jù)要求進(jìn)行存儲(chǔ)。

（二）空間查詢子系統(tǒng)

空間查詢子系統(tǒng)主要的功能是對古樹名木的空間分布情況進(jìn)行查詢，且在一定檢索基礎(chǔ)上確定出其屬性和空間各方面信息，此外還可以通過設(shè)置條件查詢古樹名木的順序、方位信息?；蛘咴诘貓D上匹配編碼的地物，以此來判斷出名木的屬性信息。在查詢時(shí)可選擇組合查詢模式，也就是輸入幾個(gè)條件進(jìn)行查詢，將所得結(jié)果通過表格的形式進(jìn)行顯示，這樣就可以在地圖上直觀地找出目標(biāo)古樹名木。如在查詢時(shí)可設(shè)置樹齡大于100且樹高大于20m這兩個(gè)條件，這樣就可以高效獲取滿足這些要求的古樹信息。

（三）專題圖制作與輸出子系統(tǒng)

專題圖制作與輸出子系統(tǒng)主要的功能是在應(yīng)用過程中可以輸出名木的分布和區(qū)域相關(guān)信息，此外還可基于其科屬級別、樹齡相關(guān)的信息進(jìn)行處理后，繪制出古樹名木專題圖，這對提高管理效率和直觀性有重要意義；而專題圖輸出模塊主要是對制作好的專題圖打印和保存處理。相關(guān)的專題圖形式有很多種，目前應(yīng)用比例較高的包括地形圖、林相圖、氣候數(shù)據(jù)圖等，其各有一定適用范圍。

（四）統(tǒng)計(jì)報(bào)表與輸出子系統(tǒng)

統(tǒng)計(jì)報(bào)表與輸出子系統(tǒng)主要的功能是通過一定報(bào)表模式來顯示出古樹名木各方面信息，或通過其自定義相關(guān)目標(biāo)報(bào)表，也可以自動(dòng)讀取特定的數(shù)據(jù)信息后進(jìn)行分析處理，得到相關(guān)報(bào)表后以一定的圖形模式輸出，或者根據(jù)要求保存到地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。這種模式下數(shù)據(jù)庫單純提供數(shù)據(jù)的內(nèi)容分析功能。通過上述方法進(jìn)行處理獲得特定的表格后，可根據(jù)情況進(jìn)行結(jié)果輸出，輸出模式包括圖形或電子表格模式。

（五）用戶管理子系統(tǒng)

此模塊主要用于對用戶自身信息進(jìn)行管理，在應(yīng)用過程中可以通過其增刪用戶信息，設(shè)置用戶權(quán)限，進(jìn)行密碼修改等，以此來滿足用戶管理各方面要求。在系統(tǒng)登錄時(shí)，需要輸入相關(guān)注冊信息，在進(jìn)行驗(yàn)證通過后才可以進(jìn)入到主界面，不同等級的用戶，則其操作權(quán)限和進(jìn)入的界面也各不同。

（六）系統(tǒng)應(yīng)用

這種系統(tǒng)在2018年12月開發(fā)后正式運(yùn)行，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，其可以高效地管理常寧市天堂山古樹名木信息，相關(guān)的系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。其功能豐富，可靠性高，可實(shí)現(xiàn)信息化、精細(xì)化管理目的，且表現(xiàn)出較高的安全性和便捷性優(yōu)勢。其中還設(shè)置了基于二維碼的古樹名木標(biāo)牌體系，對不同等級的古樹設(shè)置不同的標(biāo)牌。在實(shí)際應(yīng)用中可以通過掃描懸掛的二維碼，就可確定出古樹的長勢、歷史文化和樹齡各方面信息。這樣可以基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對古樹名木進(jìn)行信息化管理，同時(shí)游客也可以更方便地獲知古樹名木各方面信息，增強(qiáng)了互動(dòng)性和趣味性。

四、結(jié)語

通過構(gòu)建常寧市古樹名木管理信息系統(tǒng)，將古樹名木管理納入常寧市天山辦事處林業(yè)信息建設(shè)系統(tǒng)；通過建立養(yǎng)護(hù)管理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)古樹名木養(yǎng)護(hù)管理的實(shí)時(shí)監(jiān)控，古樹名木養(yǎng)護(hù)管理責(zé)任落實(shí)到人，養(yǎng)護(hù)管理記錄實(shí)時(shí)更新，提高古樹名木的管理和保護(hù)效率；通過建立空間查詢子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)古樹名木的空間查詢，實(shí)現(xiàn)古樹名木特定空間地理位置和分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析，為古樹名木的未來調(diào)查奠定基礎(chǔ)；通過專題地圖制作與輸出子系統(tǒng)，擴(kuò)展古樹名木信息的存儲(chǔ)形式，以文本屬性為基礎(chǔ)形成地圖、圖片、視頻等多種形式的信息，豐富了古樹名木信息管理；通過統(tǒng)計(jì)報(bào)表的制作，可以直觀地了解古樹名木多年來病蟲害的發(fā)生和養(yǎng)護(hù)復(fù)壯的發(fā)展情況，對今后的生長狀況具有十分重要的指導(dǎo)意義。

“常寧古樹名木管理信息系統(tǒng)”將GIS技術(shù)與空間功能有機(jī)結(jié)合。根據(jù)常寧市古樹名木信息管理的實(shí)際需要，通過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)古樹名木空間和屬性信息的實(shí)時(shí)管理，確保其網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可操作性和安全性，使數(shù)據(jù)安全得到更有效的保障。