趙林峰 柳翠明 陳可蘊

（廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東廣州 510060）

古樹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“見證者”，古樹名木也擁有寶貴的人文和歷史價值[2]。2020年10月，我國提出“2030碳達(dá)峰”和“2060碳中和”的目標(biāo)，即通過植樹造林、植物保護(hù)等形式，提升我國自然環(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、老樹，持續(xù)為城市煥發(fā)新的活力。近年來，人們對生活品質(zhì)與生活環(huán)境的要求逐漸提高，國家也愈發(fā)重視生態(tài)文明建設(shè)，而如何多形式、全方位地推動“科學(xué)綠化”高質(zhì)量發(fā)展，是古樹名木保護(hù)與合理化利用的重要內(nèi)容。

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

移動GIS技術(shù)是綜合GIS、GNSS、移動通信、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的一項前沿技術(shù)[3]，以智能手機或平板電腦作為終端設(shè)備，提供移動地理信息服務(wù)。移動GIS是繼桌面GIS、WebGIS之后的新一代地理信息技術(shù)熱點[4]。近年來，移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和智能終端設(shè)備的普及使得移動GIS發(fā)展迅速。移動GIS具有使用便捷、實時數(shù)據(jù)服務(wù)、操作簡易等應(yīng)用特點，且數(shù)據(jù)管理表現(xiàn)出移動性、分布性、靈活性等優(yōu)勢，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、國土資源管理、園林綠化巡查等工作領(lǐng)域。在古樹名木保護(hù)管理過程中利用移動GIS技術(shù)，可高效管理城市古樹名木資源，降低管理成本，提高管理效率和綜合管理水平，實現(xiàn)對古樹名木的數(shù)字化管理和動態(tài)監(jiān)測。

文章根據(jù)古樹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)、移動互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，構(gòu)建古樹名木管理數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了基于移動GIS的古樹名木信息管理系統(tǒng)，支持在移動終端設(shè)備上以在線和離線方式兩種方式運行，提供地圖瀏覽、圖層切換、幾何測量、地圖標(biāo)注以及古樹的識別、查詢、屬性瀏覽等功能，滿足古樹名木信息化管理的需要，提升樹木保護(hù)管理水平，為科學(xué)開展城市樹木保護(hù)提供信息化技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 總體架構(gòu)

古樹名木信息管理系統(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，各層間相互獨立。系統(tǒng)總體架構(gòu)包含5個核心層，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)運行所需要的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、移動終端和軟件支撐平臺。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、古樹名木數(shù)據(jù)庫和用戶管理數(shù)據(jù)庫，并通過在線或離線的方式為移動終端提供數(shù)據(jù)服務(wù)。功能服務(wù)層是平臺功能使用的技術(shù)核心，具備服務(wù)定制開發(fā)的能力，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)管理、運維管理等應(yīng)用功能。展示層是完成用戶交互動作的主要界面，適配設(shè)備以主流的移動終端設(shè)備為主（智能手機、平板電腦）。用戶層是系統(tǒng)的使用者，包含各級領(lǐng)導(dǎo)、樹木管理人員、系統(tǒng)維護(hù)人員和工作人員等。

1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

古樹名木信息是本系統(tǒng)運行的核心，與它相關(guān)的數(shù)據(jù)共25個，包含樹木編號、樹種、樹齡、胸徑、樹高、樹木地址等。

系統(tǒng)總體架構(gòu)及古樹名木信息如圖1、圖2所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖2 古樹名木數(shù)據(jù)信息

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 Android開發(fā)技術(shù)

Android是以Linux為基礎(chǔ)且開源的移動設(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，源代碼完全開源，功能齊全，經(jīng)濟實惠，市場占有率高。目前搭載Android系統(tǒng)的移動設(shè)備非常普遍，如智能手機、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)專門提供的開發(fā)包，支持Java和Kotlin語言開發(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)建強大的移動GIS應(yīng)用程序，并部署在Android移動終端設(shè)備上。本系統(tǒng)使用ArcGIS Runtime SDK for Android進(jìn)行移動GIS二次開發(fā)。

2.3 運行時地理數(shù)據(jù)庫

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

2.4 離線空間數(shù)據(jù)存儲

離線空間數(shù)據(jù)存儲是指將數(shù)據(jù)存儲在移動終端設(shè)備上[6]，數(shù)據(jù)的讀取、顯示、更新、保存、刪除等都是通過本地數(shù)據(jù)庫完成。Android系統(tǒng)中的文件存儲包含內(nèi)部存儲和外部存儲兩部分空間，通過Java的IO庫可讀取存儲空間中的文件。本系統(tǒng)中的柵格切片圖層和運行時地理數(shù)據(jù)庫使用該文件存儲。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

本系統(tǒng)使用Android Studio 4.2.2作為開發(fā)平臺，Java作為開發(fā)語言，基于ArcGIS Android 100.11.2進(jìn)行二次開發(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行，最低配置要求：Android版本6.0，內(nèi)存容量4 G，存儲空間32 G。系統(tǒng)包含地圖瀏覽、圖層管理、地圖標(biāo)注、地圖測量、屬性識別和樹木查詢等功能。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。地圖視圖用來加載基礎(chǔ)地理底圖數(shù)據(jù)和古樹名木圖層，可直觀了解古樹名木空間分布情況。在地圖視圖上可通過地圖的操作按鈕實現(xiàn)對地圖縮放、旋轉(zhuǎn)平移、全幅顯示等，也可通過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、點繪線、自由線、點繪面、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，同時也支持對標(biāo)注圖形進(jìn)行增加節(jié)點、刪除節(jié)點、移動節(jié)點、選擇圖形、移動圖形和清除圖形等操作。

（4）地圖測量。系統(tǒng)提供了距離測量和面積測量功能。距離測量是在地圖視圖上測量點擊繪制線段的長度，當(dāng)繪制點數(shù)達(dá)到兩個時，地圖視圖界面會顯示當(dāng)前繪制線段的長度；面積測量是在地圖視圖上測量點擊繪制多邊形的面積，當(dāng)繪制點數(shù)達(dá)到三個時，地圖視圖界面會顯示當(dāng)前繪制多邊形的面積。

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

（6）樹木查詢。系統(tǒng)提供模糊搜索、簡單查詢和自定義查詢，對古樹名木圖層的樹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)條件的古樹名木，實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取和管理的高效化。

4 結(jié)語

文章充分考慮古樹名木信息化管理的實際需要，綜合利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，構(gòu)建了古樹名木管理數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了古樹名木信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了古樹名木數(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名木數(shù)據(jù)信息并及時了解現(xiàn)狀情況，有效提高了樹木保護(hù)信息管理效率，方便了古樹名木保護(hù)工作，有力支撐了樹木信息化、智慧化管理。