基于ArcGI SRESTAPI和OpenLayers的城市生態園林信息管理系統設計實踐

彭程,李曉莉，王禹杰

（1.合肥工業大學設計院，合肥230051；2.合肥工業大學土木與水利工程學院，合肥230009；3.合肥市測繪設計研究院，合肥230001）

1 引言

為進行國土資源空間信息采集、處理，國土空間資源評估及動態監測分析，國土空間資源成片開發集約利用及國土空間資源優化布局，搭建國土空間資源信息化管理平臺是當前一項重要的工作。城市園林綠化資源是國土空間資源重要的組成部分。城市生態園林資源信息化管理建設是提升城市綠色品質，創建美好城市環境的主要舉措，符合當前我國低碳環保的國情和黨的十九大精神，與綠水青山就是金山銀山的發展理念相吻合。

城市生態園林信息化管理系統設計的基礎是相關地理空間數據。現階段，城市生態園林資源信息的基礎數據主要來源于多年的基礎測繪及自然資源部與城鄉和住房建設部數據平臺。國家對相關工作非常重視，歷年定期對城市各行政區域范圍內生態園林資源要素進行詳細的摸底調查。以上獲取數據的方法存在的主要問題是：（1）人工勞動強度大、效率低且精度不高；（2）數據格式不統一，坐標不統一；（3）生態園林綠地要素現狀動態數據無法及時獲取；（4）實時動態數據靈敏度反應遲緩，影響了空間分析的質量，造成了動態監測與管理上的漏洞；（5）生態園林資源數據形成“孤島”，無法快速高效地進行維護、巡查及監督考核，使得電子審批、信息化管理與服務質量大打折扣[1]。

設計開發“城市生態園林資源信息管理系統”，不僅在數據治理與匯聚、規劃方案審核上實現多引擎可視化與分析管理，還可實現數據資源在線查詢、服務及應用。提高城市生態園林資源信息管理的綜合水平，為城市生態園林資源信息管理的智慧化打好基礎。

2 基礎數據及相關技術

城市生態園林資源信息管理系統設計開發的基礎數據一部分是合肥市園林局提供的相關數據，一部分采集于航攝像片。

2.1 M S H數據管理及OGC標準服務

MSH數據是指多元異構數據。園林資源種類繁多，城市生態園林資源主要包括綠化草地、行道樹花、林地、濕地、森林、園林、古樹、名木等。這就使得數據中既存在混合型數據，又有離散型數據。數據結構難以統一，數據運維較為困難。為了解決MSH數據對城市生態園林資源信息系統設計開發、迭代及運維帶來的挑戰，選擇數據庫管理系統（DBMS）管理城市生態園林資源數據，對數據庫進行統一的管理和控制，以保證不同空間數據格式轉換，實現海量數據的統一管理、高效組織和共享服務。根據用戶要求建立空間數據模型，兼容矢量、柵格、拓撲、立體、注記等數據模型，為城市生態園林資源信息系統設計開發做好數據準備。

由OGC提供的標準協議，可幫助搭建城市生態園林資源信息系統體系。實現不同要求的一站式城市生態園林資源信息的服務功能。完成各類格式數據轉換，實現不同數據坐標統一。以保證系統對數據格式要求。

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

REST API是一組構建Web應用程序API的架構規則、標準或指導，并遵循API原則的架構風格。REST是專門針對Web應用程序而設計的，其目的在于降低開發的復雜度。ArcGIS REST API允許以編程的方式管理ArcGIS服務器。這意味著可以使用任何可以發出HTTP請求的框架來完全管理服務器。通過REST API接口下的ArcGIS實現了調用影像、地圖集要素數據功能，并將數據根據需要以json、kmz、html等格式傳送給客戶端，并將客戶端處理的結果展示給用戶。

OpenLayers采用面向對象方式開發，并使用來自Prototype.js和Rico中的一些組件。在操作方面，OpenLayers除了可以在瀏覽器中幫助開發實現地圖瀏覽的基本效果之外，如放大（Zoom In）、縮小（Zoom Out）、平移（Pan）等常用操作，還可以進行選取面、選取線、要素選擇、圖層疊加等不同的操作，甚至可以對已有的OpenLayers操作和數據支持類型進行擴充，為其賦予更多的功能。

3 城市生態園林資源信息管理系統設計

3.1 設計流程

城市生態園林資源信息管理系統自下而上設計分層的3層架構：基礎支撐層、邏輯業務層及應用表現層，層間相互獨立，互不依賴。架構如圖1設計流程圖所示。執行統一的標準準則及安保體系，以實現系統對圖像信息的訪問及顯示。在地圖服務的支持下，很方便地進行圖層信息展示和不同圖層的切換。在生態園林資源數據模型的支持下實現各類數據的查詢、統計、分析并展示結果。

圖1 設計流程圖

ArcGIS網絡環境下，關聯相關硬件、軟件，基礎支撐層對城市生態園林資源各類數據進行管理及維護。采用ASP.NET Core語言編程實現數據建模。

采用ASP.NET Core及Python語言完成邏輯業務層的開發，打通不同類型的模型與數據庫的鏈接通道，則由ArcGIS RESTAPI實現數據訪問與獲取，將客戶端發來的Http需求處理后，結果傳送給客戶端。

人機交互展示是應用表現層完成的。該架構主要有查詢、統計、分析、圖層操作幾個模塊構成。Angular作為前端框架，開發語言為CSS及JavaScript。客戶端傳來的請求通過邏輯業務層辦理，對數據庫的訪問是在基礎支撐層完成的，最后將客戶端的請求結果以Json格式反饋回來，用戶則得到通過渲染的請求結果。

3.2 功能設計

城市生態園林資源信息管理系統實現的功能有：不同類型生態園林資源的顯示；由各類生態園林資源數據，設定查詢條件，查詢相關要素，并以圖、表的形式給用戶展示出來；特定專題統計分析功能，以不同方式顯示統計分析結果。使用戶對分片轄區生態園林資源信息方便地獲取。系統功能模塊設計如圖2所示。

圖2 系統功能設計

4 系統實踐

4.1 區域選擇

合肥市是國務院批準的首批園林城市之一。隨著行政區劃的調整及經濟的快速發展，市域綠地系統結構也相應產生了很大改變[2，3]。本著嚴格遵循“綠線管制”制度，利用市區現有園林資源數據和城市基礎設施，構建合肥城市生態園林資源信息管理系統，為相關部門進行網格化管智能理、進行完善的生態綠地建設決策提供了強有力的輔助支持。

4.2 生態園林資源信息查詢模塊

生態園林資源信息查詢模塊功能，不僅實現了各類生態類型園林資源的顯示，同時可以顯示各類園林資源信息查詢的結果。如圖3、圖4所示。

圖3 公園綠地查詢界面

圖4 公園綠地查詢結果界面

在圖3公園綠地查詢界面中，按照查詢條件輸入，查詢滿足條件的公園綠地，結果顯示如圖4所示，在顯示界面上點擊任何查詢結果，該數據高亮警示，地圖中相應園林區域形狀被放大，并且在界面右側顯示框中出現該區域的詳細信息。

4.3 生態園林資源信息統計模塊

生態園林資源信息統計模塊，可根據園林資源的分類，給出各種風格的統計樣式結果，以圖表的形式顯示，如圖5所示。

圖5 古樹名木統計結果界面

古樹名木統計結果中，古樹名木的統計分別按照“區域”“古樹等級”“生長環境”“生長特點”“生長狀態”“古樹權屬”統計古樹名木的數量，同時以餅狀圖和柱狀圖的形式呈現給用戶，以列表的形式統計不同樹齡段、不同胸圍范圍、不同樹種、不同樹高范圍、不同冠幅范圍的古樹名木。

相仿，在濕地資源的統計中，也可按照“區域”“濕地大類”“濕地類型”的條件用餅狀、柱狀圖及表格等形式，將濕地的個數和面積等要素信息提供給用戶

5 結語

城市生態園林資源信息管理系統通過數據治理集成工具集，實現格式轉換、坐標統一、集成優化、空間編碼等數據統一治理工作，基于ArcGIS REST API平臺建設數據服務集群和渲染服務集群，實現海量數據的統一管理、高效組織和共享服務。OpenLayers平臺提供了用戶申請數據、搭建自定義場景的能力。利用在線查詢、預覽和申請以及開放接口，可方便用戶快速、高效分享場景應用。解決了城市生態園林建設中數據管理維護難、實時信息獲取不暢和信息查詢、統計分析不便等問題，為國土資源空間信息管理、國土空間資源評估及動態監測分析、國土空間資源成片開發集約利用及國土空間資源優化布局提供輔助手段。