福州市“数字园林”信息系统设计与实践研究

肖潇

(福州市勘测院，福建 福州 350108)

1 绪 论

世界经济发展日趋全球化、信息化、网络化，以“数字地球”、“数字城市”为代表的数字化信息建设也已成为国内外研究和建设领域的热点，数字城市作为城市发展的基础设施建设已经越来越得到重视［1］。党中央、国务院近年来关于信息化的一系列重大部署，也积极推动城市信息化的建设。“数字园林”作为数字城市建设的重要组成部分，是以地理空间框架为定位基准，集成城市自然、社会、经济、人文、环境等综合信息，基于网络基础设施实现城市园林信息的广泛共享。

园林信息化最显著的特征就是数字园林的建立。数字园林是综合运用地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、全球定位系统(GNSS)、网络、多媒体和虚拟仿真等高科技手段，对园林的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策支持的技术服务体系［2］。数字园林提供给人们一种全新的园林管理理念和工作方法，通过实施统一的信息化管理，实现管理的科学化、规范化;通过快速的查询、统计分析功能，为园林管理部门提供了更为切实有效的管理工具，从而提高了管理工作效率;同时为市民提供便捷的园林绿化信息查询，提高市民的参与热情，接受群众的监督，提升城市的园林绿化工作的群众满意度，形成了良好的社会效益。

在福州，随着城市园林绿化建设的迅速发展，园林绿化主管部门目前所采用的传统管理方式，难以准确统计各类绿化、古树名木、公园、风景名胜区等信息，且采用人工管理方式，各类绿化信息的资料以及相关的工程资料多数以纸介质的形式存放，不便日常的查询管理，影响工作效率。如何对城市园林绿化进行有序、合理、规范的管理建设，对已有园林设施利用现代化的技术手段进行有效管理，从行业角度推进“数字福州”建设事业，成为当前园林绿化管理部门面临的新课题。

2 “数字园林”研究现状及分析

2.1 国内外园林信息系统现状

上世纪50年代美国在世界范围内首先将计算机技术引入了林业应用后，到这个世纪几十年的时间，随着计算机技术的发展，计算机技术在园林系统中的运用也逐渐由最初的科学计算工具发展到了现在的综合信息管理系统和辅助决策系统。在国内城市园林绿化领域内，GIS 应用起步相对较晚，发展不够成熟。随着数字城市在国内的建设与发展，园林信息化系统建设也处于方兴未艾的阶段。上海、北京、武汉、深圳、哈尔滨等几个大中城市开发了数字园林或数字绿化系统［3～7］;香港特别行政区政府康乐及文化事务署于2002年开始采用GIS 技术，将全港80 余万株树木的地理坐标进行采集并编制了电子地图，在系统中能清晰地显示树木的位置，方便管理人员调配资源，对树木进行养护护理，从而提高服务效率。

2.2 存在问题

综上所述，当前3S 技术已经在国内外园林绿化行业有了一定的应用，但是存在下述问题:一是深入体现园林绿化行业特点，覆盖园林绿地规划管理、绿化建设管理、绿化养护管理、树木移植管理、公园管理、园林绿化企业管理的系列生命周期的综合性系统较少，大量园林信息系统仅仅围绕某一领域或某一方面进行开发建设。二是城市基础信息成为制约系统进一步提升的瓶颈。当前的园林绿化GIS 系统，一般都未与城市基础地理信息及各相关部门专业系统建立起合理的共享机制。系统中的城市基础信息一般源自于城市规划部门的拷贝。这样，园林绿化GIS 系统的使用部门除需维护大量专业信息外，常常还需要管理维护城市基础地理信息。这一方面导致工作量大幅增加，维护成本大幅提升，另一方面也影响了数据的现势性和准确性，缩短了GIS 系统的使用寿命。三是对于数据的后续利用程度不高，大多数园林绿化信息系统仅限于进行基本的数据查询、展示的应用，未能充分利用3S 技术来解决行业内所面临的一些难点问题。四是未能将目前先进的技术运用到园林信息化管理中，如GPS 导航技术、360°全景技术等。本文在完成福州“数字园林”系统建设的同时，对上述问题进行了研究和实践。

3 研究的目的、内容和技术路线

3.1 研究的目的

本文在全面了解福州市的园林绿化综合管理应用需求的前提下，提出建立一个基于3S 技术、网络技术的城市园林绿化综合管理信息系统，为科学管理福州城市园林绿化市政相关数据和业务，为各类园林绿化市政工程施工建设提供及时可靠的精确数据，为相关单位提供数据支持和服务，降低行政成本、提高综合效益。通过与数字城管的对接，及时更新城市园林绿化市政数据，满足相应部门的数据需求，建立园林相关部门之间的信息共享机制、提高办事效率，科学管理城市。同时，将部门信息面向市民公开化，使市民了解福州园林建设情况，树木移植情况，通过360°全景拍摄使市民足不出户即可体验到福州的园林建设及绿化情况，将福州园林城市的风貌展现在普通市民眼前，也能使外地游客提前领略“清新福建、清新福州”的风貌。

3.2 研究内容

“数字园林”系统的建设是以福州市园林绿化综合管理数据库为基础，将计算机技术、网络技术、地理信息系统技术、遥感技术的理论和方法综合应用于园林绿化的准备、实施、管理和应用的全过程。系统将地理空间数据与园林绿化专题成果数据相集成，供福州市园林局各业务部门使用，同时也可通过系统接口为各相关政府部门提供数据共享、查询分析和辅助决策服务。

3.3 技术路线

福州“数字园林”系统的建设是以福州市园林局的业务管理需求为出发点，在充分利用“数字福州”数据成果的基础上，继承福州市园林局已有信息化建设成果，整合优势资源，建立福州市园林绿化综合管理数据库框架，开发建设具备园林绿化数据的查询、统计、空间分析和展示功能，满足福州市园林局在绿地规划、绿化建设、绿化养护、树木移植、公园管理以及绿化展示发布等方面业务管理需求的地理信息系统。

4 实例研究

福州市“数字园林”建设范围包括福州市鼓楼、台江、晋安、仓山、马尾五城区及大学城约400 km2范围内的建成区，实现绿化工程、绿地信息、公园信息、风景名胜区信息、古树名木信息等的综合信息化管理。

4.1 建设内容

项目建设内容主要包括数据框架建设、系统设计开发、软硬件集成等三大部分，具体情况如下:

(1)福州市园林绿化综合空间数据库

福州市园林绿化综合空间数据库框架的建设内容主要包括两大部分，分别是:园林绿化综合管理数据库、360°全景数据库。

(2)“数字园林”系统建设

根据园林局的业务管理需求，“数字园林”系统包含以下内容:绿地规划管理、绿化建设管理、绿化养护管理、树木移植管理、公园管理、园林绿化企业管理和绿化展示。

(3)软硬件集成

基于福州市政务云计算平台和电子政务外网网络，搭建本项目软硬件运行支撑环境。

4.2 总体框架

在“数字福州”标准规范体系、信息安全体系以及组织保证体系的前提下，“数字园林”系统项目以政务云计算平台为依托，以福州市园林绿化综合空间数据库为基础进行建设。系统的总体框架如图1 所示:

总体框架采用了层次化设计思想，以实现不同层次间的相互独立性，保障系统的高度稳定性、实用性和可扩展性。

4.3 具体建设方案

根据项目的总体设计，项目的建设方案分为福州市园林绿化综合空间数据库建设，园林绿化管理系统建设，网络、硬件及存储系统建设，平台系统建设等四部分的内容。

4.3.1 数据库设计

福州市园林绿化综合空间数据库的建设内容主要包括3 大子库的建设，他们分别是:基础地理空间数据库、园林绿化综合管理数据库、360°全景数据库。数据库管理软件采用Oracle 来存储和管理，所有地理要素数据通过空间数据引擎在Oracle 数据库中进行存储、查询和管理。数据库的内容结构如图2 所示:

图1 “数字园林”系统总体框架

图2 福州市园林绿化综合空间数据库内容结构

4.3.2 福州市园林绿化综合空间数据库建设

(1)基础地理空间数据库建设

基础地理空间数据库用于表达空间位置信息，用于对园林绿化专题空间要素进行空间位置以及对其周边空间环境进行说明，以便于园林绿化专题信息能够精确落地定位。基础地理空间数据库通过公众版地理信息公共平台获取电子地图数据(1∶2 000)和数字正射影像数据(1∶2 000)。

(2)园林绿化综合管理数据库建设

园林绿化现状专题数据库主要包含7 个子数据库:绿地分类专题数据库、绿地规划专题数据库、树木信息专题数据库、公园管理专题数据库、绿化建设项目数据库、绿化养护业务数据库、园林绿化企业信息数据库、树木移植业务数据库。

其中树木移植业务数据库是福州“数字园林”建设的一项新举措。树木移植业务数据库数据源有三个方面:树木移植项目档案、树木移植测量数据资料和树木移植施工资料。树木移植矢量数据来源于树木移植测量成果资料，树木移植测量成果包含了移植树木的GPS 定位数据，可以据此生成树木移植矢量数据。数据库建设的主要工作是对移植测量数据进行整理，经过数据格式转换、坐标转换、属性录入，完成矢量数据库的建立。树木移植表格数据库建设则是对树木移植项目档案、树木移植测量数据资料和树木移植施工资料的信息根据系统设计的表格进行数据录入工作，完成数据库建设。

(3)园林绿化360°全景数据库建设

园林绿化360°全景数据库是用360°视觉成像技术，对城市园林绿化的景观以单点全景或视频全景两种形式进行记录，建立相应的专题数据库。园林绿化360°全景数据库建设有三方面的内容:

①需要对已有的园林绿化竣工测量的全景数据成果进行数据整合，通过规范化处理建库。

②对福州市直属管理的公园和风景区进行单点全景数据采集和建库工作。单点全景数据库主要针对公园和风景区管辖范围内的重要景点、特色景点、广场、古建筑等能体现公园景区文化的元素进行采集，同时要兼顾采集点对公园景区的尽量覆盖。

③根据道路绿化管理的需要，对福州市二环路内的城市主干道进行车载全景数据采集。

360°数据库的建设在系统建设完成后，还可以针对古树名木、名胜古迹、绿化建设工程等，对沿线(沿街、沿河、沿江)园林绿化带、绿色廊道、景观带进行专题的单点或视频360°全景数据库的扩展。本项目在系统开发中，设计专门的数据库管理模块，对后续开展的相关项目的全景数据进行入库、管理和展示。

4.3.3 “数字园林”系统建设

“数字园林”系统的建设是以福州市园林绿化综合管理数据库为基础，将计算机技术、网络技术、地理信息系统技术、遥感技术的理论和方法综合应用于园林绿化的准备、实施、管理和应用的全过程。系统将地理空间数据与园林绿化专题成果数据相集成，供福州市园林局各业务部门使用。

系统架构如图3 所示:

图3 “数字园林”系统架构

园林绿化地理信息服务是基于公众版地理信息公共平台进行开发，由公众版地理信息公共平台提供数据服务和功能服务。

4.3.4 网络、硬件及存储系统建设

本项目依托福州市在东部新城商务办公中心机房部署的政务云计算平台建立支撑环境，建立能够支撑福州市园林绿化管理系统运行的网络环境、软件环境、硬件环境、标准规范和管理制度。

“数字园林”系统采用B/S 模式在福州市园林局内部局域网上运行。整个项目需要架设两台服务器(应用服务和数据服务)，配备交换机及网关设备，园林局内部局域网通过100 M分别联接到各终端。政务外网相关系统平台的联接通过核心路由交换机，实现数据和应用共享。政务外网通过VPN 防火墙与互联网进行隔离，公众通过互联网对其进行访问。

4.3.5 系统平台建设

系统开发采用当前较为流行的基于Windows 平台的Microsoft Visual Studio ．Net 2010 开发工具，服务器操作系统使用Windows 2012 Server，数据库采用大型关系型数据库软件Oracle，管理栅格影像数据库和矢量及业务数据库，GIS 系统平台软件和空间数据库引擎选择较为通用的ArcGIS 产品，系统采用浏览器/服务器(B/S)方式建设。

5 总结与展望

5.1 总结

本文在福州“数字园林”系统建设实践的基础上，研究探讨了基于3S 技术的城市园林绿化管理信息系统的设计和实现，着重介绍了“数字园林”系统的总体设计、专题数据库的建设、GPS 技术在树木芯片移植中的应用以及360°全景技术在园林审批中的应用等。本文所建立的“数字园林”系统部分功能己经完全开发完成并投入使用，通过系统的管理、审批模块与园林绿化的决策和日常管理工作相结合，为城市园林绿化部门提供直观、准确、及时的信息服务。在步入信息社会的今天，为推动城市园林绿化科学化、规范化、精细化管理提供技术保障。

5.2 展望

园林管理单位的信息化建设不可能一蹴而就，而是一个长期建设和优化的过程。本文从园林绿化的综合管理角度出发，对“数字园林”系统的建设进行了研究和实践，尤其在芯片定位等功能上做了详细分析和实践研究并已开始投入应用，但难免存在理论上的不足以及诸多需要进一步完善之处。在具体实施过程中，需要根据园林发展状况、资源状况、工作重点、管理可行性等多方面有步骤地实施信息化工作。未来的工作重点在于根据用户的使用需求来不断调试系统的相关功能，除此之外，还应逐步完善数据库的合理性和时效性。

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