园林绿化植物选配计算机辅助系统设计与实现

张 巧，郭泰圣，刘洪杰，郑雅之，余晓静，郑 瑾

(华南师范大学地理科学学院，广东广州 510631)

中国幅员辽阔，地势、气候复杂多样，有适合于植物繁衍的优良环境，是多种植物起源和驯化的中心．这些特点为景观设计师选择植物，进行植栽搭配提供了丰富的物种．但是，由于景观设计师对园林植物种类习性缺乏全面系统的了解，导致配置的植物种类单一或不能很好生长．如何因地制宜的选择植物，使每种植物最大限度地发挥其观赏性和功能性，是园林景观规划中的重要课题．

国内一些科研单位、高等院校也根据需求编制了若干园林景观植物数据库，如湖南省园林植物数据库、重庆市园林植物数据库、威海市城市景观植物数据库、云南植被数据库、海南热带植物园数据库等[1-5]．而西方发达国家早在20世纪60年代就建立起用计算机管理的植物档案，到了20世纪80年代便形成网络结构．其中LEHRER等报道的交互式木本观赏植物选择网络查询数据库(An interactive online database for the selection of woody ornamental plants)[6]则主要收集了可用于园林景观种植的树种．

交互式木本观赏植物选择网络查询数据库、重庆市园林植物数据库和海南热带植物园数据库等园林景观植物的数据库大多数应用于对植物的认知和管理功能，而对园林景观规划过程中的植物选配功能适用性并不高．园林绿化种植计算机辅助选配系统则是为辅助用户优选符合条件的植物种类而设计的，其主要功能是按植物要素和环境要素查询适合规划地种植的植物种类．该系统提供多种查询植物的方式，可帮助景观设计师快速准确、因地制宜地选配植物，最大限度地发挥每种植物的观赏性和功能性．

1 数据获取与分类处理

通过查阅《环境景观绿化种植设计》[7]、《园林绿化树种手册》[8]、《园林设计树种手册》[9]等园林植物文献资料，从环境要素和植物要素2个方面收集、整理植物数据，共收集了800多种植物的文字资料．按热量因子、光照因子、水分因子、土壤因子、适用地区、植物类别、观赏特性、花色、花期、花香、花叶先后、树形和叶色等要素对植物文献资料进行整理，以数据表的格式存储，为数据库建立及系统开发奠定基础．

1.1 环境要素分类

园林植物同其他生物一样，其生长发育除决定于本身的遗传特性外，还决定于外界的环境因子[10]．选择适合规划地温度、光照、水分和土壤等环境条件的景观植物进行种植，对园林植物的生长、栽培具有重要意义．因此，在收集植物环境要素的时候从热量因子、光照因子、水分因子、土壤因子和适用地区5个方面进行归类整理(表1)．

表1 环境要素分类Table 1 Categories of environment factors

注：适用地区分类根据中国植被区划，结合我国主要城市的分布状况，将全国划分为9个大区[7]．每种植物都有其对应的区域及主要城市，此处省略城市列表.

1.2 植物要素分类

景观规划师在选择植物的时候，通常会根据规划地的实际情况，配以不同树形、花期、花色等各种不同观赏特性的植物．因此，在收集植物环境要素的同时，也按照植物本身的观赏特性将其分类整理.

1.2.1 植物类别分类 园林植物按配置时不同用途可分为6类：乔木、灌木、藤本、竹类、棕榈类和草本，其中草本又分为：一、二年生花卉，宿、球根花卉，水生花卉，草坪地被．

1.2.2 观赏特性分类 根据园林植物主要观赏部位将其分为4种：(1)观花植物：花色、花形、花香等表现突出．其中根据花色、花期、花香、花叶先后4个方面收集观花植物的观赏特性．花色分为红色系花、黄色系花、紫色系花、白色系花4种类型；花期分为开花始期和开花末期；花香分为有芳香、无芳香；花叶先后分为花先叶而放、花叶同放和叶先花后3种类型．(2)观形植物：树形优美，主要分为圆柱形、塔形、卵圆形、圆锥形、球形、伞形、垂枝形、匍匐形．(3)观叶植物：叶色、叶形或叶的大小、着生方式独特．叶色主要分为新叶有色类、秋色叶类、常色叶类、斑色叶类4种．(4)观果植物：果实显著、挂果丰满宿存时间长．

2 数据库建立

2.1 数据需求分析

园林绿化计算机辅助系统所涉及的数据，一方面与植物的基本信息，如乔木灌木或观花观果等相关．另一方面，由于本系统应用于园林景观的辅助设计，因此，系统里面的数据也需要从景观设计的角度加以考虑，即从环境要素及植物要素2个方面组织数据．其中，环境要素包括：热量因子、光照因子、水分因子、土壤因子等要素．植物要素则包括植物类别与观赏特性，而观赏特性又可以细分为观花、观形、观叶、观果等特性．此外，由于园林绿化的部分术语不易理解，需要组织数据对园林绿化的术语进行解释．数据库需求分析E-R图如图1.

图1 数据库需求分析E-R图Figure 1 Database requirement analysis

2.2 数据库逻辑设计

园林绿化种植计算机辅助系统的数据库从数据需求的角度出发，根据规范化处理的规则，进行数据的合并与组织．其中包括了景观植物概念属性表、植物基本属性表、观花植物属性表、观形植物属性表、观叶植物属性表和观果属性表等几个属性表．具体如图2所示.

图2 数据库逻辑设计图Figure 2 Database logical design

2.3 表结构设计

数据库分为景观植物概念属性表、植物基本属性表等6个表，下面就从字段名称，类型及备注等方面进行说明，具体表2～表4所示.

表2 景观植物概念属性表Table 2 Attributes of landscape plants

表3 植物基本属性表Table 3 Basic attributes of plants

表4 观花植物属性表Table 4 Attributes of flowering plants

注：开花始期，开花末期分别表示开花的始末月份．

3 系统功能设计

3.1 系统的总体功能设计

用户使用园林绿化种植计算机辅助系统，通过选择需要种植的景观植物类型、特点，及规划地的环境条件，得到符合用户选定条件的植物种类，并可保存系统提供的查询结果．由于园林植物的选配主要是从环境要素及植物要素2个方面来考虑，所以系统也相应地提供了按环境要素查询和按植物要素查询．同时，本系统支持模糊查询，使对景观植物的查询方式更丰富、高效．用户输入的查询关键字只要与数据库存储的信息任意匹配即可查询到结果，无需前后一致．此外，“自定义SQL查询”的功能为用户提供了自主查询条件的平台，使查询结果更符合高级用户的个性化要求．系统的功能如图3所示.

3.2 系统功能的详细设计及实现

3.2.1 环境要素查询子模块 用户可以分别选择热量因子、光照因子、水分因子、土壤因子和适用地区5种不同查询功能，也可以一并选择其中2种及以上的查询功能.用户选定符合规划地环境条件的类型后，就可查询出相应的备选植物信息，包括序号、中名、学名、科名、高度、生物学特性及观赏特性，园林用途等．

3.2.2 植物要素查询子模块 用户可以选择植物类别进行查询.在植物类别查询面板中点选对植物类别的要求，则可查询出符合条件的植物信息．

用户也可以选择观赏特性进行查询.在查询面板中点选对园林植物观赏特性的要求，则可查询出相应植物的信息．

根据以上几种不同查询功能，选定符合规划地要求的植物类型和观赏特性后，就可查询出相应的备选植物信息，包括序号、中名、学名、科名、高度、生物学特性及观赏特性、园林用途等．

图3 系统总体功能设计图Figure 3 System fuctions design

3.2.3 自定义SQL查询子模块 为了满足用户查询的灵活性的需要，系统还提供了自定义SQL语句查询的功能，用户可以打开自定义SQL查询面板，根据面板提供的表名、字段名及其他SQL基本语句等信息，构建SQL语句，系统即可根据此语句进行查询．例如，根据植物的园林用途这一属性查询在前2个查询子模块中并未涉及，但在SQL查询面板中可自定义语句查询．如查询作为绿篱种植的植物种类，可定义语句如下：Select*From 植物基本属性表 Where Use Like′%绿篱%′，则可查询到适用于绿篱的植物信息．

4 结论与展望

4.1 系统的特点

(1)系统从辅助景观规划师选配园林景观植物的角度出发,对园林植物进行分类整理，有别于严格意义的植物分类，强调了解决园林植物配置中的实际问题．比如按规划地的环境条件选择植物等．另外，还可以按植物的观赏特性进行选择.系统包含种类达800多种．

(2)系统支持模糊查询，对景观植物的查询方式更丰富、高效．此外，“SQL查询”的功能为用户提供了自定义查询条件的平台，使查询结果更符合用户要求．

(3)系统具有输出查询结果的功能，可以根据用户设置，查询出来的植物信息保存为Excel文件，方便用户保留、打印、修改．

4.2 系统的不足

(1)资料收集方面还可扩充更多的植物种类,可增加每种植物的图片信息等．

(2)系统的研发主要面向于单机的使用．单机系统具有局限性，数据及程序的共享性不高．从系统的推广及完善的角度来看，推出网络版本可以面向更多的用户，且无需进行安装，使用更方便，快捷．

(3)系统的人机操作界面还有所欠缺．用户在使用本系统定义查询条件，特别是使用SQL查询面版自定义SQL语句的时候，显得操作过于复杂，使用不方便．此外，界面背景色彩及控件的外观都有改进的空间．

参考文献：

[1] 陈燕,廖飞勇,李大鹏,等.湖南省园林植物数据库构建初探[J].山西林业科技,2008(1):56-58.

[2] 赖力,马跃,李清明.重庆市园林植物数据库管理系统的研究与开发[J].农业与技术,2008,28(1):86-88.

[3] 张月莹,李超群.威海市城市景观植物数据库构建初探[J].科技信息,2008,1(20):27-30.

ZHANG Yueying,LI Chaoqun.Primary study on database building of landscape plants in Weihai[J].Science &Technology Information,2008,1(20):27-30.

[4] 闫海忠,杨树华,彭明春.云南植被数据库系统的构成与功能[J].云南大学学报:自然科学版,1999,21(2):127-129.

YAN Haizhong,YANG Shuhua,PENG Mingchun.The structure and function of data pool system of Yunnan Vegetation[J]. Journal of Yunnan University:Natural Sciences Edition,1999,21(2):127-129.

[5] 王奇志,王祝年.海南热带植物园数据库系统的创建[J].热带农业科学,2002,22(5):17-20.

WANG Qizhi,WANG Zhunian.Construction of database system of Hainan tropical botanical garden[J].Tropical Agriculture Science,2002,22(5):17-20.

[6] LEHRER J M,BRAND M H. An interactive online database for the selection of woody ornamental plant[J].Hort Technology,2003,13(3):562-568.

[7] 郭景,史丽秀,白伟岚，等.环境景观绿化种植设计[M].北京:中国计划出版社,2003.

[8] 蒋永明,翁智林.园林绿化树种手册[M].上海:上海科学技术出版社,2006.

[9] 郭成源.园林设计树种手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[10] 重庆市园林局,重庆市风景园林学会.园林植物及生态[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:1-16.