GIS技術(shù)在城市綠地巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

梁振鵬

摘 要：城市綠地巡檢系統(tǒng)借助GIS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)空間信息的精準(zhǔn)記錄和智能分析，為現(xiàn)代城市綠地管理帶來重大革新?；诖耍接慓IS技術(shù)在城市綠地巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過集成GIS技術(shù)與城市綠地巡檢系統(tǒng)，提高城市綠地的監(jiān)測(cè)、評(píng)估和管理效率。通過GIS數(shù)據(jù)庫的建立，提供對(duì)綠地?cái)?shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、分析、可視化和查詢等功能，從而實(shí)現(xiàn)更有效的資源分配和決策支持，為城市環(huán)境管理提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，為城市綠地的規(guī)劃和管理提供了可持續(xù)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；綠地巡檢；空間分析；快速查詢

中圖分類號(hào)：TU985.14? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2024）05-0113-03

0 引言

隨著城市化進(jìn)程不斷加速，城市綠地作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其管理和保護(hù)變得越來越重要。但是傳統(tǒng)的城市綠地巡檢方法往往存在著效率低下、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等問題，無法滿足現(xiàn)代城市管理的需求[1]。地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理和分析能力，為城市綠地巡檢系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。本文在探討GIS技術(shù)在城市綠地巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過集成GIS技術(shù)與城市綠地巡檢系統(tǒng)，提高城市綠地的監(jiān)測(cè)、評(píng)估和管理效率。

1 建立城市綠地巡檢系統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)庫

在城市綠地巡檢系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的管理，合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與技術(shù)應(yīng)用顯得尤為重要。高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠顯著提升城市綠地空間數(shù)據(jù)的檢索效率，打破各類數(shù)據(jù)之間的壁壘，確保每個(gè)綠地地塊與相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)公司關(guān)聯(lián)，明確每個(gè)地塊的責(zé)任，提高管理效率，為巡檢案件的自動(dòng)化派發(fā)提供基礎(chǔ)，確保城市綠地的可持續(xù)發(fā)展[2]。

通過GIS技術(shù)對(duì)全區(qū)管護(hù)綠化范圍進(jìn)行了實(shí)地巡視，收集與巡檢任務(wù)相關(guān)的空間數(shù)據(jù)，確定綠地分布、道路網(wǎng)絡(luò)、可能的障礙物、巡檢點(diǎn)位置等信息，建立一個(gè)完整的地理數(shù)據(jù)庫，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。利用GIS軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，創(chuàng)建道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，記錄道路的長(zhǎng)度、行車時(shí)間等信息，為后續(xù)路徑規(guī)劃的優(yōu)化打下基礎(chǔ)。根據(jù)巡檢任務(wù)的具體要求，設(shè)置巡檢的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以及需要覆蓋的巡檢區(qū)域，記錄巡檢點(diǎn)、重要區(qū)域、特定的設(shè)備位置等。使用GIS中的路徑分析工具，比如網(wǎng)絡(luò)分析工具、最短路徑算法等，計(jì)算起點(diǎn)到終點(diǎn)的基本路徑，同時(shí)，結(jié)合巡檢任務(wù)的特點(diǎn)，選擇適合的路徑優(yōu)化算法，如遺傳算法、模擬退火算法等，優(yōu)化巡檢路徑，考慮最短路徑、時(shí)間、資源消耗等因素。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖1所示。

通過采用GIS技術(shù)手段，如ArcGIS Server，可以對(duì)綠地地塊數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的發(fā)布和管理，進(jìn)一步推動(dòng)城市綠地巡檢系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化。利用ArcSDE和Oracle數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了城市綠地空間數(shù)據(jù)庫，并發(fā)布城市綠地矢量服務(wù)，如圖1所示。

基于移動(dòng)技術(shù)，開發(fā)了綠地巡檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“一張圖”管理。為解決定位誤差問題，提出了優(yōu)化模型，輔助巡檢員精準(zhǔn)定位待上報(bào)綠地地塊。通過定位圖標(biāo)，巡檢員可快速識(shí)別并派發(fā)任務(wù)，提高管理效率。巡檢人員使用移動(dòng)設(shè)備集成了GNSS技術(shù)和GIS應(yīng)用程序，通過這些設(shè)備，實(shí)時(shí)采集綠地的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括植被狀況、環(huán)境參數(shù)等，并記錄位置信息。數(shù)據(jù)庫內(nèi)部引入GIS查詢工具，同時(shí)提供用戶友好的界面，使用戶能夠方便地進(jìn)行各類查詢，用戶可以通過地理空間查詢和屬性查詢來獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部利用關(guān)鍵字段建立索引，以提高查詢性能和數(shù)據(jù)檢索速度。采用數(shù)據(jù)壓縮和歸檔技術(shù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)空間，提高數(shù)據(jù)讀寫效率。引入緩存機(jī)制，提高查詢速度，減輕數(shù)據(jù)庫負(fù)載，特別是在大量用戶同時(shí)查詢時(shí)[3]。通過訪問控制機(jī)制，確保只有授權(quán)用戶可以進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢和更新，保護(hù)數(shù)據(jù)安全性和隱私。引入系統(tǒng)監(jiān)控工具，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫性能，收集用戶反饋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，根據(jù)實(shí)際使用情況不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)的可維護(hù)性和升級(jí)性。

2 基于GIS技術(shù)的城市綠地巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理

2.1 城市綠地巡檢系數(shù)據(jù)采集

通過GIS技術(shù)采集各種地理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。確定地形、用地類型、土地利用、植被覆蓋等地理信息，通過分析地理信息，提高管理效率和精度。利用GIS技術(shù)全面梳理各街道社區(qū)的綠化資料、最新影像及地形圖等數(shù)據(jù)，將綠地信息以地圖的形式直觀呈現(xiàn)。使管理者更容易理解和分析綠地的分布、健康狀況等情況，從而幫助管理者快速做出決策[4]。

利用GIS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，確保不同來源的綠地?cái)?shù)據(jù)能夠無縫整合，提高數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。實(shí)時(shí)更新綠地?cái)?shù)據(jù)，通過空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析，將不同數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，比如將氣象數(shù)據(jù)與綠地健康狀況數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，幫助理解環(huán)境對(duì)綠地的影響。

引入GIS技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪工作，測(cè)繪工作是一項(xiàng)復(fù)雜而精密的工作，在測(cè)繪前，要明確技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)繪基準(zhǔn)和量算單位等信息，根據(jù)基本信息得到測(cè)繪工作的基礎(chǔ)框架。GIS允許在不同的地理信息圖層上進(jìn)行分析，在工程測(cè)量中，這種多層次的空間關(guān)系分析有助于全面了解工程區(qū)域的復(fù)雜性，幫助工程測(cè)量人員理解不同地理要素之間的關(guān)系，從而更好地規(guī)劃和設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目，提高決策的科學(xué)性。結(jié)合各種傳感器（如攝像頭、溫度傳感器、濕度傳感器等）與GIS系統(tǒng)集成，獲取更全面的綠地信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)綠地的各種環(huán)境參數(shù)，提高巡檢的精度和實(shí)效性。通過巡檢人員的移動(dòng)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集各個(gè)綠地點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)上傳至中央數(shù)據(jù)庫，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)管理、分析和報(bào)告生成[5]。利用GIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)綠地的狀態(tài)，檢測(cè)到異常情況時(shí)，觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，報(bào)警可以通過移動(dòng)設(shè)備、電子郵件或其他通信方式發(fā)送給相關(guān)人員，以便及時(shí)處理問題。不斷優(yōu)化巡檢系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)巡檢路線、傳感器配置等進(jìn)行調(diào)整，提高系統(tǒng)的效率和精度。

2.2 巡檢路線制定

利用GIS系統(tǒng)的快速查詢工具，獲取各綠地的位置和邊界信息。使用GIS系統(tǒng)的空間分析工具，識(shí)別城市中的主要綠地區(qū)域和其分布特征。對(duì)城市綠地進(jìn)行分類，例如公園、廣場(chǎng)、綠化帶、行道樹等，根據(jù)綠地的重要性和使用頻率，設(shè)定巡檢的優(yōu)先級(jí)。將城市綠地劃分為巡檢區(qū)域，確保每個(gè)區(qū)域都包含了一定數(shù)量和種類的綠地，考慮巡檢人員的工作效率，盡量確保每個(gè)區(qū)域大小適中。利用GIS中的路徑規(guī)劃算法，分析實(shí)際城市道路網(wǎng)絡(luò)、行人通道和其他交通因素，確定從一個(gè)綠地到另一個(gè)綠地的最優(yōu)路徑。在每個(gè)綠地及路徑交匯點(diǎn)設(shè)立巡檢點(diǎn)，用于記錄巡檢人員到達(dá)的位置，在GIS地圖上標(biāo)記這些巡檢點(diǎn)，以輔助實(shí)際操作。分析城市綠地的特性，根據(jù)綠地類型、季節(jié)變化等因素設(shè)定巡檢的頻率，不同類型的綠地可能需要不同的巡檢頻率，例如公園可能需要更頻繁的巡檢。將巡檢頻率與綠地的實(shí)際狀況結(jié)合，制定動(dòng)態(tài)巡檢規(guī)劃。根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)整巡檢路線，確保重要區(qū)域能夠更頻繁地被巡檢。同時(shí)結(jié)合歷史巡檢數(shù)據(jù)，分析綠地的巡檢狀況和發(fā)現(xiàn)的問題，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)優(yōu)化巡檢路線，提高巡檢效率。結(jié)合智能調(diào)度系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)巡檢數(shù)據(jù)和城市綠地的變化情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整巡檢人員的工作計(jì)劃，通過GIS技術(shù)，實(shí)時(shí)更新和調(diào)整巡檢路線，確保系統(tǒng)靈活性和實(shí)效性。

引入GIS技術(shù)后，系統(tǒng)能夠通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，動(dòng)態(tài)更新巡檢路線。這使得系統(tǒng)可以及時(shí)響應(yīng)城市綠地狀態(tài)的變化，快速調(diào)整巡檢計(jì)劃，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和適應(yīng)性。

2.3 GIS分析工具的應(yīng)用

利用GIS工具對(duì)城市綠地巡檢系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，識(shí)別與其他數(shù)據(jù)之間的相對(duì)位置關(guān)系，例如規(guī)劃數(shù)據(jù)、宗地權(quán)屬數(shù)據(jù)、征地?cái)?shù)據(jù)、三調(diào)數(shù)據(jù)等。

通過GIS工具進(jìn)行巡檢路徑優(yōu)化，GIS中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集包含有關(guān)道路、街道或路徑的信息，如交叉口、速度限制、道路等，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，例如找到最短路徑、最快路徑等，利用Dijkstra算法尋找圖中最短路徑，使用啟發(fā)式搜索算法估算到目標(biāo)的距離，提高路徑搜索的效率，引入GIS軟件內(nèi)置的工具中的Road Graph插件進(jìn)行巡檢路線優(yōu)化，綜合考慮實(shí)時(shí)交通信息，避免特定區(qū)域等，以更精確地進(jìn)行巡檢路線的優(yōu)化。

養(yǎng)護(hù)資源的分配和記錄要利用空間分析工具確定資源的最佳分配位置，在考慮資源需求、地理位置、距離等因素后，使用GIS工具劃分區(qū)域好地理解資源的地理分布情況，并根據(jù)需求進(jìn)行資源分配，通過空間決策支持系統(tǒng)（SDSS）整合GIS、數(shù)據(jù)庫和決策支持功能，建立資源優(yōu)化模型，以確定在給定條件下資源最有效的分配方式，幫助管理者更好地了解資源養(yǎng)護(hù)的需求，做出合理的決策。

查詢地塊信息是使用GIS的屬性表記錄所有權(quán)、用途、土地面積等信息，GIS支持空間查詢語言，允許用戶根據(jù)地理空間關(guān)系（如包含、相交等）快速檢索地塊信息，用戶借助GIS提供的縮放和平移工具，能夠更詳細(xì)地查看地塊，并在地圖上瀏覽不同區(qū)域，使用信息查詢工具點(diǎn)擊地塊獲取有關(guān)其屬性的實(shí)時(shí)信息。

GIS技術(shù)提供空間數(shù)據(jù)分析工具，能夠更全面地理解城市綠地的空間分布和信息數(shù)據(jù)，在巡檢過程中，能夠更有針對(duì)性地關(guān)注不同區(qū)域的特殊情況，優(yōu)化巡檢策略，提高效率。

3 基于GIS技術(shù)的城市綠地巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)告生成

數(shù)據(jù)報(bào)告可以清晰地了解城市綠地狀態(tài)，對(duì)于巡檢工作有重要意義，因此本文通過GIS技術(shù)生成數(shù)據(jù)報(bào)告。GIS技術(shù)具有空間統(tǒng)計(jì)分析、屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、時(shí)間序列分析等多種功能，通過空間統(tǒng)計(jì)分析，匯總巡檢數(shù)據(jù)，分析不同區(qū)域的綠地覆蓋率、植被狀況等信息，形成區(qū)域性統(tǒng)計(jì)。利用屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能統(tǒng)計(jì)巡檢人員記錄的屬性數(shù)據(jù)，如植被種類、面積、設(shè)施狀況等，并生成詳細(xì)的巡檢數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。

利用時(shí)間序列分析工具，觀察綠地狀況隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，通過分析時(shí)間相關(guān)的巡檢數(shù)據(jù)，識(shí)別季節(jié)性變化和長(zhǎng)期趨勢(shì)。在確定巡檢統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后，生成地圖報(bào)告，將統(tǒng)計(jì)的巡檢數(shù)據(jù)可視化展示在地圖上，不同的巡檢數(shù)據(jù)通過圖層疊加呈現(xiàn)，使管理者可以直觀地了解綠地的整體狀況；然后以圖形和圖表的方式展示不同屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，GIS技術(shù)將柱狀圖、餅圖、雷達(dá)圖等形式直觀呈現(xiàn)綠地各項(xiàng)指標(biāo)的分布情況。將統(tǒng)計(jì)結(jié)果導(dǎo)出為數(shù)據(jù)報(bào)告，支持各種格式如PDF、Excel等，管理者可以方便地分享和存檔報(bào)告，支持后續(xù)決策和管理。報(bào)告中詳細(xì)記錄了城市綠地的覆蓋率和分布情況、不同類型綠地的比例以及它們?cè)诔鞘兄械姆植紙D，還標(biāo)注了巡檢中發(fā)現(xiàn)的問題點(diǎn)位置，使用GIS工具顯示問題點(diǎn)的類型，例如垃圾、設(shè)施損壞等。報(bào)告中匯總巡檢人員的工作情況，例如巡檢的時(shí)間、區(qū)域、發(fā)現(xiàn)的問題等，分析巡檢人員的效率和工作質(zhì)量，為人員管理提供參考。如果有報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)告中包含報(bào)警情況的統(tǒng)計(jì)，標(biāo)明報(bào)警的類型、頻率、響應(yīng)時(shí)間等信息，用于改進(jìn)巡檢系統(tǒng)的預(yù)警功能。通過以上GIS分析工具的應(yīng)用，系統(tǒng)能夠統(tǒng)計(jì)巡檢數(shù)據(jù)、生成詳細(xì)報(bào)告，提供對(duì)城市綠地整體狀態(tài)和問題點(diǎn)的全面了解，有助于精細(xì)化管理和決策。

通過GIS分析工具對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和報(bào)告生成，管理者能夠更清晰地了解城市綠地的整體狀況和問題點(diǎn)分布，有利于制定更科學(xué)的巡檢計(jì)劃和改進(jìn)管理策略。

4 結(jié)束語

GIS技術(shù)為城市綠地巡檢系統(tǒng)提供了全面而精確的空間信息。通過建立GIS數(shù)據(jù)庫，能夠準(zhǔn)確記錄每塊綠地的位置、邊界、類型等地理信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市綠地空間分布的詳盡了解，為巡檢路線的規(guī)劃、巡檢點(diǎn)的標(biāo)記以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GIS分析工具在最優(yōu)巡檢路線的確定和時(shí)間資源成本的降低方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。通過路徑規(guī)劃算法、地理數(shù)據(jù)分析、時(shí)空分析等手段，系統(tǒng)能夠智能化地制定最優(yōu)的巡檢路線，降低時(shí)間和資源成本，這不僅提高了巡檢的效率，也優(yōu)化了資源的利用。GIS技術(shù)為系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)告生成功能，通過對(duì)巡檢數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，全面了解城市綠地的整體狀態(tài)、各區(qū)域的狀況以及問題點(diǎn)的分布。生成的地圖報(bào)告、圖表和圖形報(bào)告為管理者提供了直觀的數(shù)據(jù)可視化，為決策和規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)。GIS技術(shù)在城市綠地巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用極大地促進(jìn)了城市綠地管理的現(xiàn)代化和精細(xì)化，這為城市環(huán)境的改善、居民生活質(zhì)量的提升提供了有力支持，也為未來城市規(guī)劃和綠地管理的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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