ArcGIS REST API和OpenLayers在生態園林城市建設中的應用

王禹杰，王志安，呂永來

(1.合肥市測繪設計研究院，安徽 合肥 230001； 2.中鐵五局集團第一工程有限公司，湖南 長沙 410117)

1 引 言

園林綠化工作是城市重要的基礎設置，是百姓生活最關注的民生問題之一。深入開展園林城市建設，不斷提升城市綠化品質，符合習近平新時代中國特色社會主義思想和黨的十九大精神，符合綠水青山就是金山銀山的發展理念，堅定不移走生態優先、綠色發展道路，持之以恒推進生態文明建設，有利于保護和管理我國綠地、濕地、林地等生態資源[1～3]。

但是，園林城市的建設離不開各類數據支撐。現階段，住房和城鄉建設部對數據的采集和統計工作十分重視，每年都要對所轄行政區劃分范圍內的各類園林資源進行詳盡的調查統計和上報。歷年來，城市園林綠化主管部門仍沿用傳統而低效的手工方式對園林數據進行管理，存在如下問題：①數據更新不及時，無法動態獲取城市綠地、林地及濕地等資源的現狀情況；②實時數據獲取靈敏度缺失，不能進行合理的空間分析，在園林動態監測與管理上存在不足；③園林資源的歷史數據無法信息化存儲、備份及恢復；④養護巡查及考核監督無法電子審批、信息化管理，無法實現快速有效的監督[4，5]。

生態園林城市建設的各個環節都與空間地理信息密切相關。為更好優化城市綠地信息系統空間格局，實現園林資源信息化、精細化管理，按照《城市綠地分類標準》(CJJ/T85-2017)新標準，兼顧國家綠地資源評價指標統計需求，建立園林資源信息查詢與統計系統，進一步提高生態園林資源信息管理的精準性，提升園林綠化的綜合管理水平。

2 關鍵技術

2.1 多元異構數據管理與一站式空間信息服務

研究區園林資源包括現狀綠地、濕地、林地、森林公園、濕地公園、古樹名木、行道樹等多種資源，數據豐富，種類多樣，數據源結構、存儲方式上存在較大差異。為消除多源異構數據對系統開發、迭代及維護的影響，使用空間數據庫DBMS存儲園林資源數據，提供高性能的空間數據管理接口[6]，支持多種空間數據格式轉換，實現數據共享和并發訪問功能，并建立豐富的地理信息數據模型，支持立體、柵格、拓撲、矢量、注記等多種數據模型，保證海量數據的高度完整性，為系統建設提供數據支撐。

采用OGC標準協議，構建地理空間信息服務框架體系，提供功能各異的一站式空間信息服務功能，實現對于不同格式數據的一個平滑、無縫、透明的格式轉換功能，實現對于矢量、柵格等多種數據格式的統一管理，從而為空間數據服務提供數據基礎。

2.2 ArcGIS REST API與OpenLayers

ArcGIS REST API是ArcGIS平臺提供的REST風格的Web服務，以接口的形式對外開放，幫助用戶獲取空間數據相關信息。通過ArcGIS平臺，利用ArcGIS Server，將現有的數據發布成MapServer等相關服務，通過構建url，向服務器發送Http請求，利用ArcGIS REST API調用GIS服務，獲取地圖、要素、影像等數據，以json、kmz、html等形式返回給客戶端，通過客戶端處理，將結果呈現給用戶[7～10]。

OpenLayers是專為WebGIS開發設計的Javascript包。本系統中利用OpenLayers實現對ArcGIS RESTAPI請求回來的數據的處理與展示，不僅包括放大、縮小、平移等基本的地圖操作，還包括要素拾取、圖疊加、特征展示等復雜操作[11～13]。

3 系統設計

3.1 總體設計

系統對地圖信息的訪問及顯示，既需要地圖服務的支持以實現圖層切換、圖層信息展示，又需要各類園林數據模型的支持以實現各類數據的查詢、統計結果展示。因此采用三層架構設計方法對系統進行分層設計，遵循統一的標準及安全保障體系，將系統設計自上而下分為基礎支撐層、邏輯業務層和應用表現層，各層相對獨立，單一依賴。三層架構示意圖如圖1所示：

圖1 系統總體設計

在網絡環境與軟硬件環境支持下，基礎支撐層利用數據庫平臺對現狀綠地、林地、公園綠地、濕地及古樹名木等數據進行統一管理與維護，模型包括各類園林資源數據模型，采用ASP.NET Core語言編程實現。

邏輯業務層開發以ASP.NET Core語言為主，輔以Python語言，實現各類模型與數據庫的連接。系統通過ArcGIS REST API實現數據訪問與獲取，通過對客戶端發送的Http請求的處理，將數據響應給客戶端。

應用表現層提供人機交互界面，主要分為查詢統計及專題統計兩大模塊，選用Angular前端框架，輔以JavaScript及CSS語言進行開發。客戶端發起請求，請求經過邏輯業務層處理，實現對基礎支撐層數據庫的訪問，最終系統將請求結果以json格式響應給客戶端，經過瀏覽器渲染，展現給用戶。

3.2 系統功能設計

系統功能包括各類園林資源的展示；根據不同類型園林資源，按照給定查詢條件，查詢相關要素信息，將查詢結果以表格形式反饋給用戶，并將要素在地圖上進行高亮顯示；提供專題統計功能，按照不同專題統計各類園林資源，將結果以圖表形式展示給用戶，并提供打印下載功能，方便用戶掌握轄區內各類園林資源。系統功能模塊設計如圖2所示。

圖2 系統功能設計

4 實例應用

4.1 研究區概況

研究區為我國首批三個園林城市之一、綠化先進衛生城市。近年來，隨著研究區綠化工程啟動，城市綠化進入高速發展階段，自2002年以來，市區公園綠地增長約 260 hm2，在2006年底，研究區各類園林資源 16 233.096 hm2，其中公園綠地面積 2 501.94 hm2，人均公園綠地面積達到了 9.26 hm2。但是隨著經濟建設發展及行政區劃調整，市域綠地系統結構發生極大改變[14～17]。本文嚴格遵循“綠線管制”制度，利用城市現有園林資源，城市基礎設施，構建園林資源查詢統計系統，為職能部門發展網格、完整的綠地系統決策提供輔助支持。

研究區園林綠化資源部分數據由合肥市林業和園林局提供，部分數據利用航拍影像進行數據采集。

4.2 查詢模塊

查詢模塊不僅實現了不同園林資源的顯示，同時實現了各類園林數據的查詢結果顯示功能。如圖3所示。

在圖3、圖4中，按照輸入的查詢條件，查詢滿足條件的現狀綠地，將查詢結果顯示在頁面中，點擊其中一條查詢結果，該記錄高亮顯示，并且在地圖中放大顯示該公園的形狀，并且在界面右側顯示該公園的詳細信息。

圖3 現狀綠地查詢界面

圖4 現狀綠地查詢結果界面

4.3 統計模塊

統計模塊針對不同的園林資源，提供不同風格的統計樣式，以圖表的形式顯示給用戶。統計效果如圖5所示。

如圖5所示，在現狀綠地資源的統計中，分別按照“公園綠地”“防護綠地”“廣場用地”“區域綠地”和“附屬綠地”統計分區綠地的個數和面積，以餅狀圖、柱狀圖和表格的形式展現給用戶。

5 結 語

本文利用WebGIS相關技術和互聯網技術，結合研究區生態園林城市建設的實際需求，從實用性出發，設計和構建了園林資源查詢統計系統，以簡潔但邏輯性較強的界面設計和豐富的功能開發解決了生態園林城市建設中數據管理維護困難、信息獲取不及時和信息查詢統計不便等痛點，為推薦生態園林城市建設、生態資源保護提供輔助意見。