基于GPS定位植物導覽系統在教學和科普導賞中的應用

林黛儀 吳永彬

摘 ? ?要：導覽系統作為一種方便游客景區游覽的輔助系統，能提供引導、科普等游覽服務。華南農業大學校園內植物豐富，素有“花園式校園”的美稱，是廣州地區校園綠化的典范代表。以華南農業大學為示范點，采用 C/S（Client/Server）架構，以 Ubuntu16.04、PHP 7.1和MySQL5.6為開發環境，結合騰訊地圖API和GPS定位技術，開發校園植物導覽系統，即校園植物導覽系統是基于微信小程序結合GPS定位系統，為植物進行定點定位，從而實現以植物作為主體同時又進行植物科普相結合的導覽功能。同時，微信小程序具有速度快、無需適配、社交分享、易獲取、出色體驗、低門檻等特點。分析了植物科普的研究現狀及存在的問題，介紹了植物導覽系統的研究與開發，探討植物導覽系統在華南農業大學的應用與示范，并對其應用與推廣的前景作出了分析。

關鍵詞：觀賞植物;導覽系統;小程序;軟件開發

近年來，隨著我國信息化的快速發展，以及“綠水青山就是金山銀山”的深入踐行，使得人們對美好生活的追求以及對生態環境保護意識的增強，人們不僅滿足于旅游地區的秀麗風光，而對各類公園、風景名勝區乃至住宅小區等園林綠地上的植物科普知識的了解愈加強烈。在“互聯網+”概念提出后，“互聯網+旅游”和“互聯網+教育”模式得以快速發展和普及，我國高校正逐步實現由傳統校園、網絡化校園、數字化校園到智慧校園的演化;此外，微信小程序已經日益大眾化。因此，以微信小程序為載體，GPS定位系統實現導覽功能，以“互聯網+旅游”和“互聯網+教育”為目的，將廣大市民群眾和植物學習領域人群作為項目開展目標使用對象，打造一款適合景區旅游、校園學習的方便快捷的具有科學性、準確性的微信小程序，為使用戶了解植物知識、親近大自然，提供簡便方式，具有深遠意義。

1 ? 植物科普的研究現狀及存在的問題

當前國內大部分景區對于植物科普的展示形式主要為掛樹牌、植物科普展板、語音講解和開展植物科普課堂等。目前國內關于識別植物的軟件（如圖1）主要有花伴侶、花幫主、花滿城、形色、微軟識花、Flower Identification（花卉鑒定）、園藝植物識別、植物百科大全等，國外相似軟件主要有Leafsnap（由哥倫比亞大學、馬里蘭大學和史密森博物院聯合開發），這些軟件實現了拍照識別植物的功能，雖然這些軟件的準確率較高，但對于初學者往往很難判斷和應用，也缺少導覽功能，且部分軟件僅限于蘋果手機使用，無法在安卓系統及其他系統的手機上使用，在一定程度上無法滿足廣大專業人士及高校植物相關專業學生學習和和實踐訓練的需求。

隨著智能手機走向大眾群體以及互聯網技術的迅速發展、WIFI覆蓋面的逐漸擴大，移動終端的學習日漸融入學生的日常生活，以及近來對于教育類、旅游類APP的重視和開發，用戶對移動APP的使用有需求，進一步追求隨時隨地學習的狀態。但目前許多旅游APP均為旅游攻略類、地圖導航類，缺乏專業的景區旅游導覽及景區功能旅游導覽，仍缺少創新思路，各大旅游攻略APP相互競爭。此外，據調查顯示，當前移動教育APP主要有電子閱讀類APP、中小學教學輔助APP、幼兒認知啟蒙類APP、外語學習類APP和職業教育考試類APP[1]。其中多數教育類APP的使用對象是學生，所以較大比例地偏向于考試訓練等方面。而技能培訓等方面，大多用戶是成年人，這類人的特點在于學習是生活上的一個非主要方面，有的甚至是在生活作息時間之余才展開技能學習等，所以成年人學習使用的時間和頻率相對較少。

微信小程序的誕生與廣泛應用已成為日后移動互聯網發展與應用的重要基礎，依托于微信促使小程序擁有龐大的用戶群體，其從產生發展到當前的規模，經歷了不斷的技術提升和應用推廣。就未來的發展來看，微信小程序必然會表現出更為強勁的勢頭，其代表了今后移動互聯網和手機應用的發展方向，奠定了未來移動互聯網和手機APP的主要發展基礎。它的特點是小而快，但又不能替代所有的APP軟件。以應用市場的功能為例，微信小程序能在一定程度上分流手機應用的獲取方式，但不能直接代替應用市場而存在。從發展上來看，微信小程序還有較大的上升空間。

“微信小程序+旅游+教育”模式的發展具有相當大的潛在價值。目前APP實際使用用戶中，有大部分的人使用教育類APP，可見教育類APP很受大家關注。其發展主要在用戶使用便利及收費情況等方面有較大影響。另外，目前APP市場的宣傳力度較小，其使用者限于移動客戶端熟練使用者等。而要在未來階段更好地發展教育類APP或小程序，必須克服這些阻礙因素。加大市場調查，深入了解市場需求;了解用戶的學習習慣;努力致力于開發小程序的潛在價值，引進更先進的技術，創造更高質量的教育資源，在此基礎上科普教育小程序的發展前景也是相當客觀的。

2 ? 華南農業大學在植物導覽系統開發的實踐

導覽系統作為一種方便游客景區游覽的系統，能提供指引、引導和科普等游覽服務，其主要作用為：定位、信息、導向、識別和管理[2]。植物導覽系統是在“互聯網+”的新時代背景下的一種適合教學的植物科普新載體，可實現景區游客對景區植物、高校校內外人員對校園植物的認知，更加便捷、有效率地學習植物知識，具體研究思路如圖2所示。作為創新性的研究，新載體是基于微信小程序結合GPS定位系統，采用C/S（Client/Server）架構，以Ubuntu 16.04、PHP 7.1和MySQL 5.6為開發環境，結合騰訊地圖API和GPS定位技術，開發校園植物導覽系統，可支持用戶當前位置顯示、校園全局植物展示、植物科普文章展示、植物信息查詢、植物定位導航、感興趣植物個體收藏，并支持植物信息反饋，且為植物進行定點定位，并為植物生成獨一無二的二維碼“身份證”，從而實現以植物作為主體的導覽功能。

2.1 ? 植物導覽系統數據庫后臺構建和小程序開發

目前國內劉軍林等[3]提出智慧旅游系統的“一心（數據及云計算中心）、兩端（服務端和客戶端）、三網（物聯網、互聯網、移動通信網）”的組成概念。學者張凌云等[4]認為物聯網/泛在網、移動通信/移動互聯網、云計算以及人工智能技術的成熟與發展具備了促成智慧旅游建設的技術支撐，同時智能手機、平板電腦等智能移動終端的普及提供了智慧旅游的應用載體。因此，由當前游客及學生等對植物科普功能的需要，對植物導覽系統數據庫及其小程序進行結構功能設計，如圖3所示。

校園植物導覽系統包括微信小程序（校園植物導覽子系統）以及管理員后臺數據庫（校園植物管理子系統）。數據庫用于儲存微信小程序前端所展現的文字、分類、檢索信息、植物位置、植物圖片、植物科普文章等重要資料，即其具有3個作用[5]：一是遠程存儲數據，主要用來保存用戶信息和植物信息，例如植物的經緯度信息;二是消息傳遞，是客戶端訪問數據庫的“橋梁”;三是生成二維碼圖片，記錄植物信息。

2.2 ? 管理員后臺數據庫設計

采用密碼登錄形式以保證后臺數據的安全性。訪問系統域名后，若處于未登錄狀態，則系統將自動跳轉至登錄頁面（如圖4所示），憑借系統內管理員或編者用戶的郵箱以及對應的用戶密碼進行登錄操作。其中管理員以及編者用戶由系統最高管理員通過用戶管理模塊指定，登錄成功后將會跳轉至后臺管理面板首頁（即植物百科中全部樹木列表頁）。

在系統登錄成功之后，默認跳轉至此頁（如圖5所示）。頁面左部邊欄提供了整套系統的功能導航;中部以每個樹木的“種”為單位進行劃分，展示每一個樹種的預設的“封面”（如果未預設則留空白）、所處區域、所屬分類（科屬）、系統中已錄入的數量以及進入該樹種列表的“列表”按鈕;網頁右部邊欄提供了篩選功能，可以根據樹木所處的“區域”“科”“屬”“種”以及“標簽”進行多重條件篩選。在標題欄右部的搜索框中，可以根據樹木的ID或名稱進行搜索。

在樹木列表中，點擊某一棵樹的“編輯”按鈕即可進入對該樹木的編輯頁面。在編輯頁面中可以對樹木的“樹木名稱”“正文內容”“所屬區域”、ID（添加時系統生成）、“所屬分類”（科屬種）、地理坐標、植物標簽以及“發布狀態”進行編輯，并實時更新數據庫。

已發布、待發布、待完善列表中，將以“棵”為單位，分別對應展示已發布、待發布、待完善的樹木。在列表中包含預設的“封面”（如果未預設則留空白）、內部名稱、所處于學校的區域、所屬的分類（科屬種）、發布狀態以及“編輯”“刪除”按鈕。

2.3 ? 微信小程序功能開發

小程序主要有3個頁面，分別是“首頁”（詳見圖6）、“附近”（詳見圖7）以及“筆記”（詳見圖8、9）。其中“首頁”主要有文章推送和植物搜索2個功能，首頁中的文章將會按照時間的倒序（即最新發布的排在最前面）排序，而通過搜索欄可進入搜索界面進行植物位置搜索;“附近”界面則顯示用戶所在地點和附近的植物，以用戶所在地為圓心，100m為半徑的圓，通過縮放地圖的比例尺和調整觀看地點，從而確定植物所在地并進行導航;“筆記”可分為文章筆記和植物植物，主要作用是方便用戶收藏的首頁文章和植物百科以及指定植物的位置信息。

2.4 ? 植物信息資料的調查收集

以華南農業大學（以下簡稱我校）為示范點，其校園面積廣闊，植物種類繁多，對校園植物的調查也是具有選擇性的，調查表如表1。本次調查對本校進行劃分，分為教學區、宿舍區和觀賞區，其中教學區主要由各學院院樓、辦公場所（如圖書館、校史館等地）;宿舍區分為泰山區、華山區、啟林區、嵩山區、燕山區;觀賞區以本校五湖（洪澤湖、鄱陽湖、昭陽湖、寧蔭湖、西湖）周圍為主要調查地點。

記錄植物的衛星坐標時，調查主要采取現場踏勘法，在各調查地點按照同種植物取樣調查、不同種植物記錄調查的原則，同時記錄樹木的分布情況和生長狀況，并把經緯度數據和植物的科屬種等信息反饋到小程序的后臺系統，為每種植物自動生成序列號，從而使每棵植物生成“獨一無二”的二維碼。此外，后臺系統通過科屬歸類法和分區歸類法2種方法對植物信息進行分析歸類，從而歸類出不同科屬或不同分區的某種植物的數量和應用頻率，這些數據的分析有利于對樹木進行管理和統計。

制定校園植物的生長狀況測量標準，對喬木的樹高、胸徑、冠幅3個指標進行測定。樹高借助布魯萊斯測高器（Blume-Leiss），利用三角原理直接讀出樹高;喬木的胸徑選取喬木的胸高位置（地面以上1.3m高處）采用胸徑圍尺測定;而灌木則采取測量地徑的方法，即苗干離地面20cm的直徑;測冠輻同測胸徑類似，方法有2種：如果樹木較矮，則采用直接測量法;如果樹木較高不便測量，就采用投影法。在定點調研樹木的同時還要判斷該樹木是否有病蟲害，研究人員對樹木進行初步判斷之后，做好標注并且采集標本帶回實驗室進行進一步研究，并把研究結果、數據應用到小程序，便于景區、高校的后勤人員對其進行維護和管理。

2.5 ? 系統自動生成二維碼

二維碼（2-dimensional bar code），又稱作二維條碼，起源于日本，是在平面上用某種特定的幾何體按一定規律分布的黑白圖形，可儲存一定的信息數據。其主要有儲存信息量大、易識別、容錯能力強、成本低等特點，現已應用于商業活動、網絡鏈接、信息讀取等范圍。

后臺人員通過對植物進行定點定位，實現植物編號，并且錄入植物信息，通過系統錄入校園的植物數據，系統按照一定算法導出二維碼，使得每棵定位植物都配備唯一的二維碼及相對應的序列號（即編號），生成獨一無二的“植物身份證”二維碼，可通過樹牌、導覽圖等方式向使用者展示。當游客或者學生通過簡潔直接的軟件頁面掃一掃植物上的二維碼，便可知當前植物的生長狀況;同時，也有利于學校后勤人員對植物進行日常維護和管理。

3 ? 結論與展望

綜上所述，植物導覽系統同時運用GPS技術和微信小程序相結合的智慧型植物導覽系統是具有創新性和科學性的，并有小程序方便快捷、GPS定位和導覽功能、教育功能和管理功能等應用優勢。

隨著移動終端和移動應用的飛速發展，導覽系統也面臨著技術的更新和改革，植物導覽系統的推廣價值是毋庸置疑的。在科技迅速發展的時代里，人們逐漸意識到大自然的重要性，也逐步感受自然，喜愛植物。 “植物導覽系統”將是當前及未來重點研究與開發的課題，其不僅可應用于校園，還可應用至各大公園景區。公園信息化建設的不斷進步能推動公園“智慧化”的進程，微信小程序作為一種不需要下載和安裝就可使用的應用，對公園“智慧化”有重要作用[6]。

微信小程序的價值觀是以用戶體驗為主， ?即小程序的一切均以用戶價值為最終目標、 ? 讓創造發揮價值[7]。它不僅無需下載原生APP，而且具有速度快、無需適配、社交分享、易獲取、出色體驗、低門檻等特點。游客只需要使用手機或平板，同時打開其定位服務，即可使用植物導覽系統小程序，進行導覽。相比起傳統的導覽方式，植物導覽系統小程序更為簡便、更為豐富、更為專業、更有科普意義。

但就目前而言，本導覽系統采取的GPS定位系統是基于美國自主研發的衛星定位系統，而當前我國正在逐漸發展、獨立運行我國自主研發的全球衛星導航系統——北斗衛星導航系統（Compass/Beidou Navigation Satellite System）。據研究成果[8]顯示：北斗衛星精密定軌徑向精度優于10cm，靜態精度單點定位精度達厘米級、基線相對定位達到毫米級，接近目前GPS所能實現的精密定位水平，預計2020年左右可建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。由此可見，在未來的導覽系統研究中，可運用我國自主研發的衛星導航系統。

另外，當前微信小程序的主要使用群體是青少年人，中老年人較少使用微信小程序。因此，使用微信公眾平臺進行宣傳推廣，擴大微信及微信小程序的用戶年齡范圍也是當前研究的一個重點。隨著科技發展以及大眾的文化程度逐步提高，微信和微信小程序的廣泛普及是指日可待的。

在后臺管理方面上，如何提高植物科普文章的科學性、趣味性和專業性是關注點之一。由于植物導覽系統面向對象為專業人士和非專業人士，在植物科普文章撰寫時需要花費大量人力物力，同時文章配圖的原創性也很重要。

綜上所述，隨著華南農業大學校園植物導覽系統的開發完成，以及對植物導覽系統一些基礎問題的深入研究，植物導覽系統的廣泛運用無疑是前景廣闊。

（收稿：2019-08-13）

參考文獻：

[1]劉丹，胡衛星，李玉斌，等.移動教育APP的研發現狀與應用問題分析[J].電化教育研究，2016，37（08）：47-52.

[2]陳燁，劉群閱，尤達，等.微信小程序在森林公園導覽系統中的應用研究[J].林業資源管理，2017（05）：120-124+140.

[3]劉軍林，范云峰.智慧旅游的構成、價值與發展趨勢[J].重慶社會科學，2011（10）：121-124.

[4]張凌云，黎巎，劉敏.智慧旅游的基本概念與理論體系[J].旅游學刊，2012，27（05）：66-73.

[5]王貴梅.基于Android的校園植物導覽系統的研究與開發[D].河北農業大學，2018.

[6]郭全中.小程序及其未來[J].新聞與寫作，2017（03）：28-30.

[7]施闖，趙齊樂，李敏，等.北斗衛星導航系統的精密定軌與定位研究[J].中國科學：地球科學，2012，42（06）：854-861.

作者簡介：林黛儀，女，漢族，廣東人，本科，研究方向：園林。

通信作者：吳永彬，高級實驗師。