摘要隨著農業(yè)信息化技術的深入應用，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)成為農業(yè)農村信息化管理的有效手段。南京市積極推進農業(yè)電子地圖應用，取得了一些成效，但也顯現(xiàn)了一些問題。南京農業(yè)農村時空電子一張圖立足于時空電子地圖應用需求，進行整體規(guī)劃設計，建立了數(shù)據(jù)標準，整合農業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)，在南京天地圖基礎上構建系統(tǒng)功能，建立了市、區(qū)、鎮(zhèn)街農業(yè)農村部門共建共享的一張圖，為農業(yè)農村部門開展農業(yè)管理服務提供信息化支撐。

關鍵詞農業(yè)信息；地理信息系統(tǒng)；時空電子一張圖；數(shù)字農業(yè)；農業(yè)行業(yè)管理

中圖分類號S-058文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2023）08-0223-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.08.051開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Construction Thoughts of a Spatio-temporal Map of Agriculture and Rural Areas in Nanjing

QU Rong-jin（Nanjing Agricultural Information Center，Nanjing，Jiangsu 210019）

AbstractWith the in-depth application of agricultural information technology， GIS has become an effective method of agricultural information management. Nanjing actively promotes the application of agricultural electronic map， which has achieved some results， but also shows some problems. Based on the spatial-temporal requirements of Nanjing agriculture and rural GIS， we carried out an overall planning and design， built our data standards， integrated agricultural industry data， and built the system functions based on the ‘Nanjing Tianditu’. A co-built and shared GIS by agricultural and rural departments of city， district， town and street was preliminarily established， which provided information support for agricultural and rural departments to carry out agricultural management services.

Key wordsAgricultural information；GIS；A spatio-temporal map；Digital agriculture；Agricultural industry management

近年來，中央高度重視數(shù)字農業(yè)建設工作，相繼出臺《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《數(shù)字農業(yè)農村發(fā)展規(guī)劃（2019—2025年）》等政策文件，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，推進數(shù)字鄉(xiāng)村建設，加快推進農業(yè)生產(chǎn)智能化、經(jīng)營網(wǎng)絡化、管理數(shù)據(jù)化、服務在線化，全面提升農業(yè)農村信息化水平。南京市積極貫徹落實中央省市數(shù)字鄉(xiāng)村戰(zhàn)略，深入推進“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農業(yè)”，加強農業(yè)信息基礎設施建設，推進3S、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G等現(xiàn)代信息技術應用，發(fā)展農業(yè)智能裝備，推進農業(yè)信息化管理，開展信息系統(tǒng)建設，整合共享農業(yè)農村行業(yè)數(shù)據(jù)。南京農業(yè)農村時空電子一張圖充分利用電子地圖的特性，動態(tài)關聯(lián)農業(yè)農村相關要素，時空化展示農業(yè)農村基本情況，為農業(yè)農村行業(yè)管理、遠程指導、決策服務提供信息化支撐。鑒于此，筆者立足于時空電子地圖應用需求，介紹了南京農業(yè)農村時空電子一張圖的整體規(guī)劃設計，建立了數(shù)據(jù)標準，整合農業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)，在南京天地圖基礎上構建系統(tǒng)功能，建立了市、區(qū)、鎮(zhèn)街農業(yè)農村部門共建共享的一張圖，為農業(yè)農村部門開展農業(yè)管理服務提供信息化支撐。

1背景

1.1信息技術地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）是20世紀60年代開始迅速發(fā)展起來的集地理空間數(shù)據(jù)處理與計算機技術于一體的一門交叉技術學科，它是在計算機軟、硬件支持下，對空間對象的地理分布以及與之相關的屬性實現(xiàn)采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和顯示等功能，為用戶解決各種應用問題的技術系統(tǒng)［1］。WebGIS（網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)）是工作在Web網(wǎng)上的GIS，是傳統(tǒng)GIS在互聯(lián)網(wǎng)上的延伸和發(fā)展，可以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的檢索、查詢、制圖輸出、編輯等GIS基本功能，同時也是Internet上地理信息發(fā)布、共享和交流協(xié)作的基礎［2］。隨著地理信息系統(tǒng)理論不斷發(fā)展，相關方法和技術不斷成熟，地理信息系統(tǒng)在農業(yè)領域應用也逐步深入，已成為農業(yè)信息化及現(xiàn)代化強有力的分析和決策輔助工具［3］。

1.2行業(yè)應用隨著信息技術的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在各個行業(yè)中有了廣泛的應用。許葉穎等［4］數(shù)字農業(yè)助力上海鄉(xiāng)村振興，利用農業(yè)農村“一張圖”管理，初步實現(xiàn)了“一圖觀‘三農’、一網(wǎng)管全程、一庫匯所有”的上海農業(yè)數(shù)字化轉型。董春巖［5］提出了農業(yè)農村時空數(shù)據(jù)服務平臺建設思路，研究了農業(yè)數(shù)據(jù)匯集和時空化治理，為農業(yè)農村政務信息資源的有效利用提供參考借鑒。劉敬兵等［6］設計了山東省農業(yè)地質“一張圖”系統(tǒng)，以農業(yè)地質信息化建設為主線，設計山東省農業(yè)地質“一張圖”系統(tǒng)總體框架。黃玉青等［7］基于天地圖的農業(yè)農村信息共享服務模式，初步實現(xiàn)了農業(yè)信息資源與測繪地理信息資源跨部門整合、應用與共享。秦偉男等［8］研究了GIS在農業(yè)種植領域的研究應用進展，探索在農業(yè)品牌化建設中以GIS為支撐，結合土壤、氣象、生態(tài)、病蟲害等數(shù)據(jù)，建立單品種農作物綜合性評價系統(tǒng)。

1.3南京現(xiàn)狀農業(yè)農村覆蓋范圍廣，農業(yè)生產(chǎn)要素相對分散，農業(yè)信息化管理與地理信息系統(tǒng)結合存在著內生驅動。多年來，南京市農業(yè)農村部門立足行業(yè)管理應用需求，積極推進信息化建設，探索電子地圖應用，建設了一批基于電子地圖的信息系統(tǒng)。農村土地確權系統(tǒng)將承包地空間信息與農戶確權數(shù)據(jù)進行關聯(lián)，實現(xiàn)了人地信息互查；農村集體資產(chǎn)清產(chǎn)核資系統(tǒng)將村集體資源性、經(jīng)營性、非經(jīng)營性資產(chǎn)以及不動產(chǎn)進行空間化管理，讓“以圖管資產(chǎn)”變成了現(xiàn)實；測土配方施肥系統(tǒng)對土壤、作物、肥料等信息進行精確采集，結合施肥模型和專家經(jīng)驗，能夠精準化指導農業(yè)生產(chǎn)，取得了較好的服務成效；基于北斗的秸稈機械化還田作業(yè)精細化管理系統(tǒng)，利用北斗定位技術，收集秸稈機械化還田作業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了秸稈機械化還田作業(yè)的精細化管理。

1.4存在不足隨著信息化應用的推進，各自獨立的電子地圖系統(tǒng)顯現(xiàn)出不足。因建設初期缺少整體規(guī)劃，各業(yè)務條口系統(tǒng)相互獨立，各自運行，單獨維護，未形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，未建立統(tǒng)一的時空平臺，形成了類似于“煙囪式”的應用系統(tǒng)。同時，數(shù)據(jù)更新手段落后，數(shù)據(jù)共享交換困難，存在基礎平臺重復建設和共性數(shù)據(jù)重復維護的情況，數(shù)據(jù)更新的及時性和一致性得不到保障，無法充分發(fā)揮系統(tǒng)的應用價值。

2建設思路

有必要站在全局角度，重新整體規(guī)劃設計，建立全市統(tǒng)一的農業(yè)農村時空電子一張圖。統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，開放應用接口，采用先進的數(shù)據(jù)更新手段，收集共享時空數(shù)據(jù)，提升地圖應用功能，提高農業(yè)空間數(shù)據(jù)管理、信息檢索、統(tǒng)計分析等應用能力，增強地理信息系統(tǒng)的可視化呈現(xiàn)效果，細化數(shù)據(jù)控制權限，形成市、區(qū)、鎮(zhèn)街三級農業(yè)農村部門共建共享的農業(yè)農村時空電子一張圖，為現(xiàn)代農業(yè)科學管理、精準分析提供輔助決策支撐。

綜合考慮應用需求、數(shù)據(jù)特點、精度要求等各類因素，南京農業(yè)農村時空電子一張圖系統(tǒng)（以下簡稱“南京農業(yè)一張圖”）選用“天地圖·南京”作為基礎底圖，實現(xiàn)了矢量底圖、影像底圖和地形渲染圖的加載，利用“南京天地圖”的開放接口，進行二次開發(fā)，構建農業(yè)一張圖。系統(tǒng)實現(xiàn)了電子地圖基本功能，包括圖層控制、數(shù)據(jù)檢索、分屏展示、矢量影像地圖比對、時態(tài)演變、統(tǒng)計分析、專題制圖等功能；能夠進行動態(tài)拓展，根據(jù)農業(yè)農村管理服務需要，在現(xiàn)有基礎上，動態(tài)增加行業(yè)業(yè)務圖層，動態(tài)拓展圖片、附件、視頻等附加信息，豐富業(yè)務應用內容；能夠按照標準格式接入數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)導入導出，數(shù)據(jù)接口接入功能；動態(tài)分配管理權限，市、區(qū)、鎮(zhèn)街根據(jù)權限共同管理業(yè)務數(shù)據(jù)，真實實現(xiàn)“一底圖，多圖層”的農業(yè)一張圖。

3系統(tǒng)架構

3.1硬件物理層系統(tǒng)建設充分利用市政務云數(shù)據(jù)中心、政務網(wǎng)絡、云計算與大容量存儲系統(tǒng)、安全系統(tǒng)設計以及新技術應用融合設計［9］，構建南京農業(yè)一張圖的網(wǎng)絡安全、運維監(jiān)控等硬件支撐層。依托市信息中心專業(yè)團隊，提供安全人員技術支撐，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、硬件資源動態(tài)拓展提供了基本保障。

3.2數(shù)據(jù)存儲層包括GIS空間數(shù)據(jù)庫、農業(yè)業(yè)務數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)業(yè)指標數(shù)據(jù)庫，其中GIS空間數(shù)據(jù)庫調用南京天地圖平臺數(shù)據(jù)，農業(yè)業(yè)務數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)業(yè)指標數(shù)據(jù)庫是通過數(shù)據(jù)導入或數(shù)據(jù)對接等方式存儲調用。

3.3服務接口支持層系統(tǒng)采用南京天地圖作為底層服務［10］，南京天地圖提供了矢量底圖、影像底圖、地形暈渲、地名注記等地圖接口，具有行政區(qū)劃、道路要素、水系要素、居民地要素等數(shù)據(jù)API接口。南京天地圖由南京市城市規(guī)劃編制研究中心承辦，有專業(yè)技術團隊人員提供支撐，每年不定期更新基礎數(shù)據(jù)，能夠充分保障數(shù)據(jù)的準確性。天地圖提供了與可視化庫D3.js的快速集成、熱力圖、軌跡跟蹤動畫、海量密集點繪制等功能，為農業(yè)電子一張圖的構建提供了功能支撐和地圖支撐。

3.4Web服務層立足于農業(yè)農村行業(yè)管理服務需要，通過建立規(guī)范管理制度，構建統(tǒng)一的基礎架構，制訂統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，開放應用接口，整合農業(yè)信息系統(tǒng)，匯聚較為豐富的農業(yè)行業(yè)管理數(shù)據(jù)，動態(tài)拓展掛載信息，時空化呈現(xiàn)農業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務等相關資源要素，為部門決策、遠程指揮、精準管理提供技術支撐（圖1）。

4系統(tǒng)功能

4.1綜合展示功能綜合展示功能模塊依托電子地圖，通過地圖操作、圖層控制、數(shù)據(jù)檢索等方式，提供農業(yè)專題信息數(shù)據(jù)的多時態(tài)、空間化展示服務；通過對遙感影像的對比分析，實現(xiàn)農業(yè)資源變化情況的監(jiān)測、監(jiān)管；通過拓展服務，對標準化菜地、休閑農業(yè)景點等應用圖層附加了信息，提供場景圖片、全景瀏覽VR體驗、物聯(lián)網(wǎng)應用等數(shù)據(jù)接入服務（圖2）。

4.1.1基本操作功能。提供了GIS基礎技術［11］，包括不同類型多層地圖疊加分級顯示，地圖的全屏、放大、縮小、平移、漫游、導航，測距、測面積，行政區(qū)劃顯示以及地圖打印等功能。

4.1.2地圖切換。實現(xiàn)了電子地圖中矢量地圖、歷年影像地圖的相互切換，增加了分屏展示矢量、影像等電子地圖服務，實現(xiàn)地圖的雙屏比對和卷簾比對功能，在矢量圖、不同年份影像底圖之間進行業(yè)務數(shù)據(jù)比對，能夠直觀呈現(xiàn)圖層變化。

4.1.3圖層控制。用戶只能訪問授權范圍內的應用圖層，基于南京市農業(yè)產(chǎn)業(yè)信息分類目錄，提供多圖層控制功能，實現(xiàn)在同一張底圖上疊加展示多圖層業(yè)務數(shù)據(jù)，圖層的疊放順序能夠動態(tài)調整。例如，基礎圖層從上到下可劃分為各類業(yè)務標注圖層、自然村圖層、街道圖層、行政區(qū)圖層、矢量底圖、影像底圖等多個支撐圖層。

4.1.4數(shù)據(jù)檢索。在用戶的數(shù)據(jù)使用權限內，系統(tǒng)提供空間查詢和關鍵字查詢2種數(shù)據(jù)查詢方式，查詢農業(yè)產(chǎn)業(yè)業(yè)務信息數(shù)據(jù)，支持單次查詢多圖層信息?？臻g查詢通過拉框、多邊形和緩沖區(qū)等方式確定農業(yè)數(shù)據(jù)查詢范圍，系統(tǒng)自動顯示選擇范圍內的農業(yè)產(chǎn)業(yè)標準點信息。關鍵字查詢通過檢索框輸入的關鍵字進行模糊查詢，系統(tǒng)將在權限范圍內檢索農業(yè)產(chǎn)業(yè)信息，查詢結果將以列表的形式進行展示，點擊列表中任一個結果，地圖自動跳轉定位到信息點，以信息框形式展示信息點基礎信息。

4.1.5詳情展示。通過點擊農業(yè)信息資源列表中具體某一條信息資源，或者點擊地圖中的某一個農業(yè)產(chǎn)業(yè)信息要素，系統(tǒng)會自動彈出該資源的詳細信息框，展示該農業(yè)資源的主要屬性和相關信息，用戶通過點擊關聯(lián)應用入口，能夠查看相關的拓展信息，如蔬菜基地的圖片、物聯(lián)網(wǎng)應用點的實時監(jiān)測環(huán)境信息、休閑農業(yè)景點的VR全景信息。

4.2地圖專題分析功能提供市、區(qū)農業(yè)產(chǎn)業(yè)信息的專項分析服務，對農業(yè)產(chǎn)業(yè)信息進行多元化的統(tǒng)計分析。統(tǒng)計單元包括南京市、區(qū)、鎮(zhèn)街各級行政區(qū)劃，統(tǒng)計指標包括農業(yè)基礎信息和專題信息，運用專題圖、統(tǒng)計圖、統(tǒng)計表的聯(lián)動分析效果，對南京市農業(yè)產(chǎn)業(yè)等資源進行統(tǒng)計和分析，全圖展示選擇的數(shù)據(jù)資源，同時提供專題制圖功能，提供數(shù)據(jù)的導出和圖片打印等功能（圖3）。

4.2.1指標對比分析。對同一年份下不同行政區(qū)劃多個指標進行空間對比分析。選擇指定年份和相關指標，指定不同行政區(qū)劃，生成二維圖表，以餅狀圖、柱狀圖的方式，在電子地圖上進行空間化呈現(xiàn)，便于對地區(qū)不同指標數(shù)據(jù)占比進行分析?；驅ν恢笜硕鄠€行政區(qū)劃不同年份下的指標值進行空間對比分析，有利于在時間維度上查看指標數(shù)據(jù)的變化。例如，對比分析各區(qū)糧食作物和經(jīng)濟作物構成及產(chǎn)值等農業(yè)指標，選擇2021年，在行政區(qū)劃列表中選擇江寧區(qū)、六合區(qū)、浦口區(qū)行政區(qū)劃，在農業(yè)專題目錄中選擇農業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)、服務業(yè)產(chǎn)值等農業(yè)指標，系統(tǒng)自動生成2020年江寧區(qū)、六合區(qū)、浦口區(qū)農業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)、服務業(yè)產(chǎn)值構成對比統(tǒng)計圖，統(tǒng)計表聯(lián)動展示產(chǎn)值對比數(shù)據(jù)表。

4.2.2專題制圖。專題制圖功能包括專題制圖模塊、模版管理模塊、專題圖展示模塊、專題圖輸出模塊、專題圖分享模塊、專題圖管理模塊。專題制圖模塊通過模板選擇、資源添加、專題數(shù)據(jù)配置3個步驟完成專題圖的制作。可以根據(jù)業(yè)務需要選擇對應的制圖模版，包括柱狀、餅狀、分級符號、分級設色、熱力圖等專題圖模版。可以進行分級設色，選擇分級數(shù)目，分級顏色，生成分級設色專題圖。

4.3數(shù)據(jù)維護功能數(shù)據(jù)維護功能是對系統(tǒng)中業(yè)務數(shù)據(jù)維護的支撐，提供農業(yè)的相關業(yè)務數(shù)據(jù)和經(jīng)濟指標數(shù)據(jù)維護管理功能，實現(xiàn)指標數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)的增、刪、改、查，數(shù)據(jù)的導入導出功能。提供業(yè)務圖層的動態(tài)增加功能，通過開放數(shù)據(jù)對接、二次代碼開發(fā)，能夠動態(tài)調整業(yè)務圖層的拓展結構（圖4）。

51卷8期瞿榮錦南京農業(yè)農村時空電子一張圖建設思路4.4安全管理對農業(yè)產(chǎn)業(yè)信息數(shù)據(jù)進行權限控制，能夠根據(jù)用戶角色、功能、數(shù)據(jù)、地區(qū)進行權限控制，細粒度劃分用戶權限，能夠屏蔽權限外的目錄和數(shù)據(jù)用戶，只能訪問授權范圍內的數(shù)據(jù)。角色管理模塊提供角色的增、刪、改功能，為不同角色權限進行細化，綁定定制的功能權限、數(shù)據(jù)權限、地區(qū)權限以及字段權限。日志管理模塊記錄用戶操作日記，詳細記錄用戶在具體的時間進行的操作以及操作內容。提供日記檢索功能為系統(tǒng)安全審計提供了數(shù)據(jù)支撐（圖5）。

目前，南京農業(yè)一張圖系統(tǒng)已經(jīng)建立了20多個專題應用圖層，標注了10萬多條業(yè)務數(shù)據(jù)，2萬多條指標數(shù)據(jù)，包括農業(yè)資源類數(shù)據(jù)（高標準農田、標準化菜地）、農業(yè)主體類數(shù)據(jù)（家庭農場、合作社、龍頭企業(yè)）、重點生產(chǎn)基地數(shù)據(jù)（現(xiàn)代農業(yè)園區(qū)、水產(chǎn)養(yǎng)殖基地、畜禽養(yǎng)殖基地、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)接入點）、公共服務類數(shù)據(jù)（益農信息社、休閑農業(yè)景點）等。系統(tǒng)從時間、空間、業(yè)務分類3個維度，整合農業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)以及農業(yè)大數(shù)據(jù)平臺等信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，以點、面的形式進行空間化呈現(xiàn)，較好地展示了全市農業(yè)農村各行業(yè)建設成果。

5結論與展望

南京農業(yè)一張圖系統(tǒng)依托市政務云硬件和網(wǎng)絡資源，基于“南京天地圖”底層服務，將農業(yè)要素統(tǒng)一到同一個時空框架下，實現(xiàn)了全市農業(yè)農村數(shù)據(jù)資源的匯聚共享，提高了數(shù)據(jù)資源利用效率，初步建立了統(tǒng)一的農業(yè)農村時空化管理平臺，有效提升了農業(yè)農村數(shù)據(jù)資源的管理應用水平。

農業(yè)農村數(shù)據(jù)時空化應用還有進一步探索空間，后期將結合農業(yè)生產(chǎn)管理服務需要，拓展應用領域，整合共享涉農數(shù)據(jù)，豐富數(shù)字化應用場景。運用大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代的信息化技術，豐富數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)應用方式方法，不斷提升數(shù)字化應用成效。嘗試開展關聯(lián)性分析，時空化分析各業(yè)務數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)關系，不斷提升數(shù)字化管理水平，為科學決策提供服務支撐。

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