趙林峰 柳翠明 陳可蘊(yùn)

（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510060）

古樹(shù)名木是中華民族的文化象征[1]，也是中華民族追求自由的精神寄托。作為城市發(fā)展歷程的“見(jiàn)證者”，古樹(shù)名木也擁有寶貴的人文和歷史價(jià)值[2]。2020年10月，我國(guó)提出“2030碳達(dá)峰”和“2060碳中和”的目標(biāo)，即通過(guò)植樹(shù)造林、植物保護(hù)等形式，提升我國(guó)自然環(huán)境吸收處理二氧化碳的能力。在此基礎(chǔ)上，城市的規(guī)劃和建設(shè)，更應(yīng)注重保護(hù)與人民生活息息相關(guān)的古樹(shù)、老樹(shù)，持續(xù)為城市煥發(fā)新的活力。近年來(lái)，人們對(duì)生活品質(zhì)與生活環(huán)境的要求逐漸提高，國(guó)家也愈發(fā)重視生態(tài)文明建設(shè)，而如何多形式、全方位地推動(dòng)“科學(xué)綠化”高質(zhì)量發(fā)展，是古樹(shù)名木保護(hù)與合理化利用的重要內(nèi)容。

傳統(tǒng)的古樹(shù)名木管理模式，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)分散、遺漏、缺失、不規(guī)范等問(wèn)題。數(shù)據(jù)管理混亂、使用效率偏低為古樹(shù)名木保護(hù)監(jiān)測(cè)管理工作造成嚴(yán)重影響，也無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)階段智慧城市發(fā)展和信息化管理的要求。對(duì)此，如何利用新興的信息技術(shù)強(qiáng)化對(duì)古樹(shù)名木的智慧化管理顯得尤為迫切。

移動(dòng)GIS技術(shù)是綜合GIS、GNSS、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的一項(xiàng)前沿技術(shù)[3]，以智能手機(jī)或平板電腦作為終端設(shè)備，提供移動(dòng)地理信息服務(wù)。移動(dòng)GIS是繼桌面GIS、WebGIS之后的新一代地理信息技術(shù)熱點(diǎn)[4]。近年來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和智能終端設(shè)備的普及使得移動(dòng)GIS發(fā)展迅速。移動(dòng)GIS具有使用便捷、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)、操作簡(jiǎn)易等應(yīng)用特點(diǎn)，且數(shù)據(jù)管理表現(xiàn)出移動(dòng)性、分布性、靈活性等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在林木管理保護(hù)、森林資源調(diào)查、林業(yè)監(jiān)管、國(guó)土資源管理、園林綠化巡查等工作領(lǐng)域。在古樹(shù)名木保護(hù)管理過(guò)程中利用移動(dòng)GIS技術(shù)，可高效管理城市古樹(shù)名木資源，降低管理成本，提高管理效率和綜合管理水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)古樹(shù)名木的數(shù)字化管理和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

文章根據(jù)古樹(shù)名木信息化管理的需要，采用當(dāng)前主流的地理信息技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，構(gòu)建古樹(shù)名木管理數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了基于移動(dòng)GIS的古樹(shù)名木信息管理系統(tǒng)，支持在移動(dòng)終端設(shè)備上以在線和離線方式兩種方式運(yùn)行，提供地圖瀏覽、圖層切換、幾何測(cè)量、地圖標(biāo)注以及古樹(shù)的識(shí)別、查詢、屬性瀏覽等功能，滿足古樹(shù)名木信息化管理的需要，提升樹(shù)木保護(hù)管理水平，為科學(xué)開(kāi)展城市樹(shù)木保護(hù)提供信息化技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體架構(gòu)

古樹(shù)名木信息管理系統(tǒng)基于面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），采用分層體系，從軟硬件設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、功能服務(wù)到應(yīng)用展示，各層間相互獨(dú)立。系統(tǒng)總體架構(gòu)包含5個(gè)核心層，包括基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)資源層、功能服務(wù)層、展示層和用戶層?；A(chǔ)支撐層提供系統(tǒng)運(yùn)行所需要的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、移動(dòng)終端和軟件支撐平臺(tái)。數(shù)據(jù)資源層作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，在統(tǒng)一的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)下，建立基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、古樹(shù)名木數(shù)據(jù)庫(kù)和用戶管理數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)在線或離線的方式為移動(dòng)終端提供數(shù)據(jù)服務(wù)。功能服務(wù)層是平臺(tái)功能使用的技術(shù)核心，具備服務(wù)定制開(kāi)發(fā)的能力，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)管理、運(yùn)維管理等應(yīng)用功能。展示層是完成用戶交互動(dòng)作的主要界面，適配設(shè)備以主流的移動(dòng)終端設(shè)備為主（智能手機(jī)、平板電腦）。用戶層是系統(tǒng)的使用者，包含各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、樹(shù)木管理人員、系統(tǒng)維護(hù)人員和工作人員等。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

古樹(shù)名木信息是本系統(tǒng)運(yùn)行的核心，與它相關(guān)的數(shù)據(jù)共25個(gè)，包含樹(shù)木編號(hào)、樹(shù)種、樹(shù)齡、胸徑、樹(shù)高、樹(shù)木地址等。

系統(tǒng)總體架構(gòu)及古樹(shù)名木信息如圖1、圖2所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖2 古樹(shù)名木數(shù)據(jù)信息

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 Android開(kāi)發(fā)技術(shù)

Android是以Linux為基礎(chǔ)且開(kāi)源的移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)，由中間件的用戶界面和應(yīng)用軟件構(gòu)成。Android提供統(tǒng)一的API和SDK，源代碼完全開(kāi)源，功能齊全，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，市場(chǎng)占有率高。目前搭載Android系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備非常普遍，如智能手機(jī)、智能手表和平板電腦等。

2.2 ArcGIS Runtime SDK for Android

ArcGIS Runtime SDK for Android是ESRI公司為Android系統(tǒng)專門提供的開(kāi)發(fā)包，支持Java和Kotlin語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，提供了豐富的ArcGIS圖形處理表達(dá)接口，具備地圖瀏覽與可視化、查詢識(shí)別、地理處理、要素編輯、空間分析、地理編碼等功能，可以構(gòu)建強(qiáng)大的移動(dòng)GIS應(yīng)用程序，并部署在Android移動(dòng)終端設(shè)備上。本系統(tǒng)使用ArcGIS Runtime SDK for Android進(jìn)行移動(dòng)GIS二次開(kāi)發(fā)。

2.3 運(yùn)行時(shí)地理數(shù)據(jù)庫(kù)

運(yùn)行時(shí)地理數(shù)據(jù)庫(kù)，即Runtime Geodatabase，是ArcGIS中擴(kuò)展名為“.geodatabase”的數(shù)據(jù)文件，專用于移動(dòng)設(shè)備的離線矢量格式數(shù)據(jù)庫(kù)[5]。該類型數(shù)據(jù)庫(kù)具有離線訪問(wèn)、數(shù)據(jù)編輯等特性。本系統(tǒng)采用的離線地理數(shù)據(jù)庫(kù)為運(yùn)行時(shí)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.4 離線空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

離線空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是指將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在移動(dòng)終端設(shè)備上[6]，數(shù)據(jù)的讀取、顯示、更新、保存、刪除等都是通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)完成。Android系統(tǒng)中的文件存儲(chǔ)包含內(nèi)部存儲(chǔ)和外部存儲(chǔ)兩部分空間，通過(guò)Java的IO庫(kù)可讀取存儲(chǔ)空間中的文件。本系統(tǒng)中的柵格切片圖層和運(yùn)行時(shí)地理數(shù)據(jù)庫(kù)使用該文件存儲(chǔ)。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)使用Android Studio 4.2.2作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，Java作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，基于ArcGIS Android 100.11.2進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)在以Android為操作系統(tǒng)的設(shè)備上支持在線和離線運(yùn)行，最低配置要求：Android版本6.0，內(nèi)存容量4 G，存儲(chǔ)空間32 G。系統(tǒng)包含地圖瀏覽、圖層管理、地圖標(biāo)注、地圖測(cè)量、屬性識(shí)別和樹(shù)木查詢等功能。系統(tǒng)功能展示如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能展示

（1）地圖瀏覽。地圖視圖用來(lái)加載基礎(chǔ)地理底圖數(shù)據(jù)和古樹(shù)名木圖層，可直觀了解古樹(shù)名木空間分布情況。在地圖視圖上可通過(guò)地圖的操作按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖縮放、旋轉(zhuǎn)平移、全幅顯示等，也可通過(guò)手指操作地圖視圖完成地圖縮放。

（2）數(shù)據(jù)圖層管理。本系統(tǒng)提供政務(wù)電子圖、影像圖、行政鎮(zhèn)街圖、土地利用總體規(guī)劃圖、控制性詳細(xì)規(guī)劃圖和古樹(shù)名木等圖層的加載、隱藏、疊加、渲染和透明度控制等功能。

（3）地圖標(biāo)注。系統(tǒng)提供了文字、點(diǎn)、點(diǎn)繪線、自由線、點(diǎn)繪面、自由面、矩形等7種類型的標(biāo)注功能。在地圖視圖上，標(biāo)注的圖形支持撤銷、恢復(fù)、清除和保存，同時(shí)也支持對(duì)標(biāo)注圖形進(jìn)行增加節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、選擇圖形、移動(dòng)圖形和清除圖形等操作。

（4）地圖測(cè)量。系統(tǒng)提供了距離測(cè)量和面積測(cè)量功能。距離測(cè)量是在地圖視圖上測(cè)量點(diǎn)擊繪制線段的長(zhǎng)度，當(dāng)繪制點(diǎn)數(shù)達(dá)到兩個(gè)時(shí)，地圖視圖界面會(huì)顯示當(dāng)前繪制線段的長(zhǎng)度；面積測(cè)量是在地圖視圖上測(cè)量點(diǎn)擊繪制多邊形的面積，當(dāng)繪制點(diǎn)數(shù)達(dá)到三個(gè)時(shí)，地圖視圖界面會(huì)顯示當(dāng)前繪制多邊形的面積。

（5）屬性識(shí)別。系統(tǒng)中提供了古樹(shù)名木屬性識(shí)別功能。在地圖視圖上點(diǎn)擊指定的古樹(shù)矢量點(diǎn)，即可查看古樹(shù)的屬性詳細(xì)信息和實(shí)地照片，用于了解古樹(shù)名木的詳情。

（6）樹(shù)木查詢。系統(tǒng)提供模糊搜索、簡(jiǎn)單查詢和自定義查詢，對(duì)古樹(shù)名木圖層的樹(shù)木空間分布和屬性信息進(jìn)行查詢，可在地圖視圖上直觀顯示目標(biāo)條件的古樹(shù)名木，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取和管理的高效化。

4 結(jié)語(yǔ)

文章充分考慮古樹(shù)名木信息化管理的實(shí)際需要，綜合利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，構(gòu)建了古樹(shù)名木管理數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了古樹(shù)名木信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了古樹(shù)名木數(shù)據(jù)的空間分布展示、信息查詢、屬性瀏覽和一張圖管理，方便用戶直接獲取古樹(shù)名木數(shù)據(jù)信息并及時(shí)了解現(xiàn)狀情況，有效提高了樹(shù)木保護(hù)信息管理效率，方便了古樹(shù)名木保護(hù)工作，有力支撐了樹(shù)木信息化、智慧化管理。