基于ArcGI SRESTAPI和OpenLayers的城市生態(tài)園林信息管理系統(tǒng)設(shè)計實踐

彭程,李曉莉，王禹杰

（1.合肥工業(yè)大學(xué)設(shè)計院，合肥230051；2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，合肥230009；3.合肥市測繪設(shè)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(tài)監(jiān)測分析，國土空間資源成片開發(fā)集約利用及國土空間資源優(yōu)化布局，搭建國土空間資源信息化管理平臺是當(dāng)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(tài)園林資源信息化管理建設(shè)是提升城市綠色品質(zhì)，創(chuàng)建美好城市環(huán)境的主要舉措，符合當(dāng)前我國低碳環(huán)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(fā)展理念相吻合。

城市生態(tài)園林信息化管理系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)是相關(guān)地理空間數(shù)據(jù)。現(xiàn)階段，城市生態(tài)園林資源信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于多年的基礎(chǔ)測繪及自然資源部與城鄉(xiāng)和住房建設(shè)部數(shù)據(jù)平臺。國家對相關(guān)工作非常重視，歷年定期對城市各行政區(qū)域范圍內(nèi)生態(tài)園林資源要素進行詳細的摸底調(diào)查。以上獲取數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，坐標不統(tǒng)一；（3）生態(tài)園林綠地要素現(xiàn)狀動態(tài)數(shù)據(jù)無法及時獲取；（4）實時動態(tài)數(shù)據(jù)靈敏度反應(yīng)遲緩，影響了空間分析的質(zhì)量，造成了動態(tài)監(jiān)測與管理上的漏洞；（5）生態(tài)園林資源數(shù)據(jù)形成“孤島”，無法快速高效地進行維護、巡查及監(jiān)督考核，使得電子審批、信息化管理與服務(wù)質(zhì)量大打折扣[1]。

設(shè)計開發(fā)“城市生態(tài)園林資源信息管理系統(tǒng)”，不僅在數(shù)據(jù)治理與匯聚、規(guī)劃方案審核上實現(xiàn)多引擎可視化與分析管理，還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源在線查詢、服務(wù)及應(yīng)用。提高城市生態(tài)園林資源信息管理的綜合水平，為城市生態(tài)園林資源信息管理的智慧化打好基礎(chǔ)。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)

城市生態(tài)園林資源信息管理系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一部分是合肥市園林局提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，一部分采集于航攝像片。

2.1 M S H數(shù)據(jù)管理及OGC標準服務(wù)

MSH數(shù)據(jù)是指多元異構(gòu)數(shù)據(jù)。園林資源種類繁多，城市生態(tài)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(shù)據(jù)中既存在混合型數(shù)據(jù)，又有離散型數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)難以統(tǒng)一，數(shù)據(jù)運維較為困難。為了解決MSH數(shù)據(jù)對城市生態(tài)園林資源信息系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)、迭代及運維帶來的挑戰(zhàn)，選擇數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）管理城市生態(tài)園林資源數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的管理和控制，以保證不同空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、高效組織和共享服務(wù)。根據(jù)用戶要求建立空間數(shù)據(jù)模型，兼容矢量、柵格、拓撲、立體、注記等數(shù)據(jù)模型，為城市生態(tài)園林資源信息系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)做好數(shù)據(jù)準備。

由OGC提供的標準協(xié)議，可幫助搭建城市生態(tài)園林資源信息系統(tǒng)體系。實現(xiàn)不同要求的一站式城市生態(tài)園林資源信息的服務(wù)功能。完成各類格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)坐標統(tǒng)一。以保證系統(tǒng)對數(shù)據(jù)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(gòu)建Web應(yīng)用程序API的架構(gòu)規(guī)則、標準或指導(dǎo)，并遵循API原則的架構(gòu)風(fēng)格。REST是專門針對Web應(yīng)用程序而設(shè)計的，其目的在于降低開發(fā)的復(fù)雜度。ArcGIS REST API允許以編程的方式管理ArcGIS服務(wù)器。這意味著可以使用任何可以發(fā)出HTTP請求的框架來完全管理服務(wù)器。通過REST API接口下的ArcGIS實現(xiàn)了調(diào)用影像、地圖集要素數(shù)據(jù)功能，并將數(shù)據(jù)根據(jù)需要以json、kmz、html等格式傳送給客戶端，并將客戶端處理的結(jié)果展示給用戶。

OpenLayers采用面向?qū)ο蠓绞介_發(fā)，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(fā)實現(xiàn)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(shù)據(jù)支持類型進行擴充，為其賦予更多的功能。

3 城市生態(tài)園林資源信息管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1 設(shè)計流程

城市生態(tài)園林資源信息管理系統(tǒng)自下而上設(shè)計分層的3層架構(gòu)：基礎(chǔ)支撐層、邏輯業(yè)務(wù)層及應(yīng)用表現(xiàn)層，層間相互獨立，互不依賴。架構(gòu)如圖1設(shè)計流程圖所示。執(zhí)行統(tǒng)一的標準準則及安保體系，以實現(xiàn)系統(tǒng)對圖像信息的訪問及顯示。在地圖服務(wù)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(tài)園林資源數(shù)據(jù)模型的支持下實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、分析并展示結(jié)果。

圖1 設(shè)計流程圖

ArcGIS網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，關(guān)聯(lián)相關(guān)硬件、軟件，基礎(chǔ)支撐層對城市生態(tài)園林資源各類數(shù)據(jù)進行管理及維護。采用ASP.NET Core語言編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)建模。

采用ASP.NET Core及Python語言完成邏輯業(yè)務(wù)層的開發(fā)，打通不同類型的模型與數(shù)據(jù)庫的鏈接通道，則由ArcGIS RESTAPI實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問與獲取，將客戶端發(fā)來的Http需求處理后，結(jié)果傳送給客戶端。

人機交互展示是應(yīng)用表現(xiàn)層完成的。該架構(gòu)主要有查詢、統(tǒng)計、分析、圖層操作幾個模塊構(gòu)成。Angular作為前端框架，開發(fā)語言為CSS及JavaScript。客戶端傳來的請求通過邏輯業(yè)務(wù)層辦理，對數(shù)據(jù)庫的訪問是在基礎(chǔ)支撐層完成的，最后將客戶端的請求結(jié)果以Json格式反饋回來，用戶則得到通過渲染的請求結(jié)果。

3.2 功能設(shè)計

城市生態(tài)園林資源信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有：不同類型生態(tài)園林資源的顯示；由各類生態(tài)園林資源數(shù)據(jù)，設(shè)定查詢條件，查詢相關(guān)要素，并以圖、表的形式給用戶展示出來；特定專題統(tǒng)計分析功能，以不同方式顯示統(tǒng)計分析結(jié)果。使用戶對分片轄區(qū)生態(tài)園林資源信息方便地獲取。系統(tǒng)功能模塊設(shè)計如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能設(shè)計

4 系統(tǒng)實踐

4.1 區(qū)域選擇

合肥市是國務(wù)院批準的首批園林城市之一。隨著行政區(qū)劃的調(diào)整及經(jīng)濟的快速發(fā)展，市域綠地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)產(chǎn)生了很大改變[2，3]。本著嚴格遵循“綠線管制”制度，利用市區(qū)現(xiàn)有園林資源數(shù)據(jù)和城市基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建合肥城市生態(tài)園林資源信息管理系統(tǒng)，為相關(guān)部門進行網(wǎng)格化管智能理、進行完善的生態(tài)綠地建設(shè)決策提供了強有力的輔助支持。

4.2 生態(tài)園林資源信息查詢模塊

生態(tài)園林資源信息查詢模塊功能，不僅實現(xiàn)了各類生態(tài)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(jié)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(jié)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(jié)果顯示如圖4所示，在顯示界面上點擊任何查詢結(jié)果，該數(shù)據(jù)高亮警示，地圖中相應(yīng)園林區(qū)域形狀被放大，并且在界面右側(cè)顯示框中出現(xiàn)該區(qū)域的詳細信息。

4.3 生態(tài)園林資源信息統(tǒng)計模塊

生態(tài)園林資源信息統(tǒng)計模塊，可根據(jù)園林資源的分類，給出各種風(fēng)格的統(tǒng)計樣式結(jié)果，以圖表的形式顯示，如圖5所示。

圖5 古樹名木統(tǒng)計結(jié)果界面

古樹名木統(tǒng)計結(jié)果中，古樹名木的統(tǒng)計分別按照“區(qū)域”“古樹等級”“生長環(huán)境”“生長特點”“生長狀態(tài)”“古樹權(quán)屬”統(tǒng)計古樹名木的數(shù)量，同時以餅狀圖和柱狀圖的形式呈現(xiàn)給用戶，以列表的形式統(tǒng)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(tǒng)計中，也可按照“區(qū)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(shù)和面積等要素信息提供給用戶

5 結(jié)語

城市生態(tài)園林資源信息管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)治理集成工具集，實現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換、坐標統(tǒng)一、集成優(yōu)化、空間編碼等數(shù)據(jù)統(tǒng)一治理工作，基于ArcGIS REST API平臺建設(shè)數(shù)據(jù)服務(wù)集群和渲染服務(wù)集群，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、高效組織和共享服務(wù)。OpenLayers平臺提供了用戶申請數(shù)據(jù)、搭建自定義場景的能力。利用在線查詢、預(yù)覽和申請以及開放接口，可方便用戶快速、高效分享場景應(yīng)用。解決了城市生態(tài)園林建設(shè)中數(shù)據(jù)管理維護難、實時信息獲取不暢和信息查詢、統(tǒng)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(tài)監(jiān)測分析、國土空間資源成片開發(fā)集約利用及國土空間資源優(yōu)化布局提供輔助手段。