基于GIS与MIS的园林规划应用研究

潘 真，陈良锋

1.安徽经济管理学院信息工程系，安徽合肥，230059；2.中国科学院合肥物质科学研究院，安徽合肥，230031

园林绿化是城市与自然、现代与传统和谐一致的纽带，是实现城市生态环境可持续发展的必要手段。城市园林绿化调查数据是城市规划建设和发展变迁研究的重要数据之一，这些数据及其挖掘的结果为城市规划和绿化决策提供了科学依据[1]。针对园林绿化数据具有二维和空间信息的特性，仅基于传统的MIS系统(信息管理系统：Management Information System)已无法满足对园林信息形象、真实掌控的需求，且无法为决策者提供空间可视化的场景。随着GIS(地理信息系统：Geographic Information System)技术的兴起，利用其在空间数据的采集、存储、管理、处理、检索、分析、显示等方面的优势，结合MIS系统在静态信息的采集、加工、管理与分析等方面的优势，为完成对复杂、抽象的园林绿化数据的综合、可视化动态管理以及复杂的自然因素对生态园林影响的分析提供了技术支持。

1 系统功能需求分析

1.1 基本信息管理功能

随着乡村城镇化的快速推进，园林管理方面的数据也快速增长，采用传统的园林绿化管理手段已无法满足海量数据的管理及分析。如何实时采集、管理、分析日益增长的园林数据，成为系统首要解决的问题。基于MIS系统强大的数据采集、管理、分析能力及数据挖掘技术，利用Internet的优势，采用B/S架构设计基于Internet的MIS系统，可实现园林数据的实时、在线管理，满足了数据实时采集、管理的需求，同时,它也是实现无纸化、自动化办公的主要途径。

1.2 空间信息管理、分析功能

针对园林数据的地理属性，如何有效地管理及利用数据的地域和空间特性，进行形象化的展示及合理化的地域分析，成为系统必须解决的难题。随着GIS系统的日趋成熟，将GIS引入现代的园林管理系统有助于：(1)建立园林数据管理空间数据库，实现对数据地理空间信息的采集、存储及管理，提高科学管理水平；(2)通过GIS系统的空间信息查询、检索及分析功能，为园林规划及园林管理工作提供更加直观、形象、科学、规范的参考依据；(3)GIS平台与MIS系统的紧密结合，使用户在关注园林地理信息的同时，能更详尽地把握相关的静态信息，让决策者对园林中的各组成要素了然于胸。

2 系统方案设计

基于淮南市园林绿化信息，本文给出了一种基于.NET框架及ArcGIS Server服务系统相结合的技术手段，并在SQL Server数据库的基础上，结合ArcSDE数据库组件，实现对基础数据信息和地理空间信息的统一编码。系统采用面向服务的体系结构(SOA：Service-Oriented Architecture)，实现一种空间数据与非空间数据松散耦合的数据资源共享服务架构[2]。基于SOA架构，所有的数据资源可视为独立的服务，实现服务的跨平台访问，从而实现系统中各种业务服务的无缝结合，实现真正端到端的业务流程。此外，基于SOA的松耦合性，当业务需求发生变化时，系统可以在不影响其他SOA应用的情况下，调整、修改相关业务服务流程或操作，实现对应用服务的改变或升级[3]。图1为系统的结构图。

2.1 数据库设计

数据存储与组织是建立信息管理系统数据库的关键步骤，基于关系型数据库可实现MIS系统的设计要求。由于地理信息数据的组织与存储涉及空间数据和属性数据的组织[4]，因此，综合系统的数据库设计涉及GIS空间数据库设计和静态属性数据库设计。目前，国内外空间数据库管理模式主要有以下3种[5]。

(1)文件型空间数据库与关系型数据库混合管理，如SHP文件、个人文件系统数据库与关系型数据库相结合；

(2)空间数据库中间件+关系数据库，如ArcGIS数据库中间件ArcSDE+关系型数据库RDBMS(Oracle、SQL Server)；

(3)面向对象空间的数据库，如Oracle Spatial、PostGIS等。

目前，GIS系统服务基于空间数据库组件与关系数据库组合的方式进行分别存储，空间数据(图形数据)既可存储为文件，又可存储于关系数据库中，而非空间数据(属性数据)则存放在关系数据库中[5]。基于园林信息的空间属性及非空间属性，充分利用GIS系统与MIS系统的优势，本文将空间数据同样存储于关系型数据库中，从而实现GIS系统与MIS系统在底层数据的无缝结合。因此，运用数据关联技术解决系统中关系数据库与空间数据库并存导致的数据冗余问题及数据库更新问题就很有必要。

空间数据库的建设与管理主要基于区域电子地图，将与公园绿地、古树名木等园林绿化信息密切相关的区域地理实体，在不同的GIS图层中进行形象化标注。基于淮南市园林信息只包含点、线、面等矢量图形数据的特性，采用由GIS系统自动生成的地理实体图形编号作为索引，建立该园林要素的图形数据表。

关系型数据库与空间数据库的联动主要基于二者之间关键字段的关联，通过合理规划关系型数据库的数据表的类型和表结构设计，并基于MIS系统提供的数据库更新接口，实现园林信息数据的空间动态管理。

2.2 系统功能模块设计

基于上述系统功能需求的分析，为体现MIS系统的完整性及GIS系统的优势，系统应至少具备以下几个功能模块。

2.2.1 数据采集模块

数据采集模块主要完成数据 (空间数据、属性数据、关系数据)的输入以及空间数据与非空间数据的联系。

2.2.2 数据操作模块

该功能主要完成数据文件的管理(编辑、删除)，针对地理数据提供GIS系统基本的数据操纵功能，如放大、缩小、平移、鹰眼、查询、分析、编辑等，系统仍需具备维护因编辑或删除数据导致的数据一致性问题，实现数据的联动更新。

2.2.3 数据检索功能

该功能主要完成数据的查询、检索，其中包括非空间数据的检索、空间地理信息的检索以及联合检索。因检索形式的不同，呈现数据的形式也不同，非空间数据主要以图表显示为主，而空间地理信息的检索以及联合检索主要以地图展示为主，而非空间信息将以辅助信息进行展现。

对空间数据查询和分析的关键在于如何在空间数据模型上建立查询和分析模型，通过分析空间要素的特征来确定具体查询、分析的方法，空间数据模型的建立是空间数据查询和分析的关键[6-7]，如GIS关于采用OODB技术实现空间查询和空间分析是当前研究的热点。

2.2.4 统计分析模块

该模块主要完成对用户感兴趣的区域地理实体信息，从而提供直观、准确、科学的园林规划。如用户统计某区域古树名木遭受病虫害的程度等级、用户统计查询区域公共绿地需养护的程度等。

2.2.5 专题图模块

专题图针对用户关心的某些信息进行突出展示，将枯燥的数字、文本等信息以及数据间的抽象关系直观、生动地呈现给使用者，使用户快速地掌握形象、直观化的展示信息，达到辅助决策和信息挖掘的目的。例如，可基于园林信息中的公园绿地管理模块，构建绿地使用状况专题图。

2.2.6 数据动态管理模块

数据库的动态管理主要基于空间数据库、属性数据库及关系数据库的集成来进行，目标在于实现各种数据的管理、更新及维护，保障数据的一致性和完整性。

2.2.7 数据输出模块

该模块主要完成分析结果的展示、报表的打印以及空间数据查询、分析结果和专题图的输出。

2.2.8 系统权限管理模块

基于SOA可以很方便地为系统各级用户定制各类特色服务，方便用户各司其职，在摆脱庞大、复杂的网络办公的同时，提高了各级、各部门的办事效率，同时因用户权限的不同，保证了办公系统的有序化、标准化。

3 系统应用

基于上述理论以及设计架构，系统成功地将GIS系统无缝结合到原有淮南市园林信息管理系统中，实现了对淮南市的古树名木、园林小区、景观绿地、防虫方案等方面的有效管理。本文以古树名木为例，简要阐述融合过程。

(1)在原有的MIS系统中，一棵古树名木只具备如下文字属性：树龄、树高、胸围、管理人、移植时间、大致区域等，此类信息虽然详尽，但只能用静态的文字和图片信息进行呈现，出现古木移植或者病虫害诊治时，便无法直观表达其位置、受灾程度、受灾区域、影响范围等信息，既不利于决策者作出科学的判断和有效的决策，也使得维护人员不能及时定位跟踪。

(2)将GIS系统融入到MIS系统中，系统融合时，要确保建立的联动关系有效、准确且唯一，可利用关系数据库中相应的唯一属性对联动关系进行编址，图2即为一个古树名木对象具有的数据属性。

图2 古树名木属性

(3)系统融入GIS系统后，利用GIS系统在展现地理数据方面的优势，直观、形象地展示地理数据的同时，将其具有的详细属性数据也呈现给最终用户，图3展示了基于ArcGIS Server服务呈现给用户的古树名木查询、显示界面。

图3 基于ArcGIS Server的园林信息管理系统

4 结束语

数据库管理是园林信息管理系统的基础，本文在对数据库关联及动态连接分析的基础上，基于.NET平台，结合ArcGIS Server及SQL Server数据库技术，采用SOA设计模式，实现了园林信息数据的动态管理及可视化分析。本文充分利用了MIS系统的优势，并在原有系统无法满足图形化需求的前提下，融入GIS系统，实现了MIS系统与GIS系统的无缝结合，在保证空间数据直观、科学呈现的同时，充分利用MIS系统的数据，降低了程序的复杂度，避免了数据的冗余。

GIS系统在地理数据的分析、预警方面具有绝对的优势，后期准备利用GIS的空间分析提供辅助决策，甚至进一步达到自动预警及防控的功能。

参考文献：

[1]李闽丽.城市园林绿化调查中RS和GIS技术的应用[J].中南林学院学报,2006(4):141-146

[2]牛千，周廷刚.基于ArcGIS Server的绿地管理系统的设计[J].中国园林,2010(4):51-53

[3]朱爱红，张贵硕.基于SOA体系架构的软件项目开发与实施[J].项目管理技术,2009(4):57-60

[4]邬伦，刘瑜，张晶,等.地理信息系统：原理方法和应用[M].北京：科学出版社，2004：134

[5]杨德江.基于GIS的数据动态空间管理及可视化技术研究[J].计算机工程与设计,2009,30(18):4346-4349

[6]刘万宇.基于COM技术的地形三维可视化研究：以哈尔滨市林业三维地理信息系统为例[J].哈尔滨师范大学学报：自然科学版,2008,24(4):94-97

[7]徐胜祥,徐运清.基于Map Objects的校园地理信息系统的设计[J].计算机工程与设计,2008,29(7):1855-1858