基于ArcGI SRESTAPI和OpenLayers的城市生态园林信息管理系统设计实践

彭程,李晓莉，王禹杰

（1.合肥工业大学设计院，合肥230051；2.合肥工业大学土木与水利工程学院，合肥230009；3.合肥市测绘设计研究院，合肥230001）

1 引言

为进行国土资源空间信息采集、处理，国土空间资源评估及动态监测分析，国土空间资源成片开发集约利用及国土空间资源优化布局，搭建国土空间资源信息化管理平台是当前一项重要的工作。城市园林绿化资源是国土空间资源重要的组成部分。城市生态园林资源信息化管理建设是提升城市绿色品质，创建美好城市环境的主要举措，符合当前我国低碳环保的国情和党的十九大精神，与绿水青山就是金山银山的发展理念相吻合。

城市生态园林信息化管理系统设计的基础是相关地理空间数据。现阶段，城市生态园林资源信息的基础数据主要来源于多年的基础测绘及自然资源部与城乡和住房建设部数据平台。国家对相关工作非常重视，历年定期对城市各行政区域范围内生态园林资源要素进行详细的摸底调查。以上获取数据的方法存在的主要问题是：（1）人工劳动强度大、效率低且精度不高；（2）数据格式不统一，坐标不统一；（3）生态园林绿地要素现状动态数据无法及时获取；（4）实时动态数据灵敏度反应迟缓，影响了空间分析的质量，造成了动态监测与管理上的漏洞；（5）生态园林资源数据形成“孤岛”，无法快速高效地进行维护、巡查及监督考核，使得电子审批、信息化管理与服务质量大打折扣[1]。

设计开发“城市生态园林资源信息管理系统”，不仅在数据治理与汇聚、规划方案审核上实现多引擎可视化与分析管理，还可实现数据资源在线查询、服务及应用。提高城市生态园林资源信息管理的综合水平，为城市生态园林资源信息管理的智慧化打好基础。

2 基础数据及相关技术

城市生态园林资源信息管理系统设计开发的基础数据一部分是合肥市园林局提供的相关数据，一部分采集于航摄像片。

2.1 M S H数据管理及OGC标准服务

MSH数据是指多元异构数据。园林资源种类繁多，城市生态园林资源主要包括绿化草地、行道树花、林地、湿地、森林、园林、古树、名木等。这就使得数据中既存在混合型数据，又有离散型数据。数据结构难以统一，数据运维较为困难。为了解决MSH数据对城市生态园林资源信息系统设计开发、迭代及运维带来的挑战，选择数据库管理系统（DBMS）管理城市生态园林资源数据，对数据库进行统一的管理和控制，以保证不同空间数据格式转换，实现海量数据的统一管理、高效组织和共享服务。根据用户要求建立空间数据模型，兼容矢量、栅格、拓扑、立体、注记等数据模型，为城市生态园林资源信息系统设计开发做好数据准备。

由OGC提供的标准协议，可帮助搭建城市生态园林资源信息系统体系。实现不同要求的一站式城市生态园林资源信息的服务功能。完成各类格式数据转换，实现不同数据坐标统一。以保证系统对数据格式要求。

2.2 RE S T A PI接口下的A r cGI S功能与OpenLayer s操作

REST API是一组构建Web应用程序API的架构规则、标准或指导，并遵循API原则的架构风格。REST是专门针对Web应用程序而设计的，其目的在于降低开发的复杂度。ArcGIS REST API允许以编程的方式管理ArcGIS服务器。这意味着可以使用任何可以发出HTTP请求的框架来完全管理服务器。通过REST API接口下的ArcGIS实现了调用影像、地图集要素数据功能，并将数据根据需要以json、kmz、html等格式传送给客户端，并将客户端处理的结果展示给用户。

OpenLayers采用面向对象方式开发，并使用来自Prototype.js和Rico中的一些组件。在操作方面，OpenLayers除了可以在浏览器中帮助开发实现地图浏览的基本效果之外，如放大（Zoom In）、缩小（Zoom Out）、平移（Pan）等常用操作，还可以进行选取面、选取线、要素选择、图层叠加等不同的操作，甚至可以对已有的OpenLayers操作和数据支持类型进行扩充，为其赋予更多的功能。

3 城市生态园林资源信息管理系统设计

3.1 设计流程

城市生态园林资源信息管理系统自下而上设计分层的3层架构：基础支撑层、逻辑业务层及应用表现层，层间相互独立，互不依赖。架构如图1设计流程图所示。执行统一的标准准则及安保体系，以实现系统对图像信息的访问及显示。在地图服务的支持下，很方便地进行图层信息展示和不同图层的切换。在生态园林资源数据模型的支持下实现各类数据的查询、统计、分析并展示结果。

图1 设计流程图

ArcGIS网络环境下，关联相关硬件、软件，基础支撑层对城市生态园林资源各类数据进行管理及维护。采用ASP.NET Core语言编程实现数据建模。

采用ASP.NET Core及Python语言完成逻辑业务层的开发，打通不同类型的模型与数据库的链接通道，则由ArcGIS RESTAPI实现数据访问与获取，将客户端发来的Http需求处理后，结果传送给客户端。

人机交互展示是应用表现层完成的。该架构主要有查询、统计、分析、图层操作几个模块构成。Angular作为前端框架，开发语言为CSS及JavaScript。客户端传来的请求通过逻辑业务层办理，对数据库的访问是在基础支撑层完成的，最后将客户端的请求结果以Json格式反馈回来，用户则得到通过渲染的请求结果。

3.2 功能设计

城市生态园林资源信息管理系统实现的功能有：不同类型生态园林资源的显示；由各类生态园林资源数据，设定查询条件，查询相关要素，并以图、表的形式给用户展示出来；特定专题统计分析功能，以不同方式显示统计分析结果。使用户对分片辖区生态园林资源信息方便地获取。系统功能模块设计如图2所示。

图2 系统功能设计

4 系统实践

4.1 区域选择

合肥市是国务院批准的首批园林城市之一。随着行政区划的调整及经济的快速发展，市域绿地系统结构也相应产生了很大改变[2，3]。本着严格遵循“绿线管制”制度，利用市区现有园林资源数据和城市基础设施，构建合肥城市生态园林资源信息管理系统，为相关部门进行网格化管智能理、进行完善的生态绿地建设决策提供了强有力的辅助支持。

4.2 生态园林资源信息查询模块

生态园林资源信息查询模块功能，不仅实现了各类生态类型园林资源的显示，同时可以显示各类园林资源信息查询的结果。如图3、图4所示。

图3 公园绿地查询界面

图4 公园绿地查询结果界面

在图3公园绿地查询界面中，按照查询条件输入，查询满足条件的公园绿地，结果显示如图4所示，在显示界面上点击任何查询结果，该数据高亮警示，地图中相应园林区域形状被放大，并且在界面右侧显示框中出现该区域的详细信息。

4.3 生态园林资源信息统计模块

生态园林资源信息统计模块，可根据园林资源的分类，给出各种风格的统计样式结果，以图表的形式显示，如图5所示。

图5 古树名木统计结果界面

古树名木统计结果中，古树名木的统计分别按照“区域”“古树等级”“生长环境”“生长特点”“生长状态”“古树权属”统计古树名木的数量，同时以饼状图和柱状图的形式呈现给用户，以列表的形式统计不同树龄段、不同胸围范围、不同树种、不同树高范围、不同冠幅范围的古树名木。

相仿，在湿地资源的统计中，也可按照“区域”“湿地大类”“湿地类型”的条件用饼状、柱状图及表格等形式，将湿地的个数和面积等要素信息提供给用户

5 结语

城市生态园林资源信息管理系统通过数据治理集成工具集，实现格式转换、坐标统一、集成优化、空间编码等数据统一治理工作，基于ArcGIS REST API平台建设数据服务集群和渲染服务集群，实现海量数据的统一管理、高效组织和共享服务。OpenLayers平台提供了用户申请数据、搭建自定义场景的能力。利用在线查询、预览和申请以及开放接口，可方便用户快速、高效分享场景应用。解决了城市生态园林建设中数据管理维护难、实时信息获取不畅和信息查询、统计分析不便等问题，为国土资源空间信息管理、国土空间资源评估及动态监测分析、国土空间资源成片开发集约利用及国土空间资源优化布局提供辅助手段。