武汉市数字园林地理信息系统探索与实践 - 图文-

1、华中农业大学硕士学位论文武汉市数字园林地理信息系统探索与实践姓名:余刘琦申请学位级别:硕士专业:农业推广·种植指导教师:姚崇怀20061201 武汉市数字园林地理信息系统探索与实践GIS信息系统。数字园林系统的构建在逻辑上组成三个层次: 图2-1系统结构Fig.2-1System Organization(1表不层:表示层提供用户服务,通过可视化的用户界面表示信息和收集数据,是用户使用应用系统的接口。在该信息系统中,表示层使用GeoStar组件对象作为用户的地图表现界面,整个客户端软件风格遵循于MS Office界面风格,兼顾用户的计算机使用习惯及专业应用要求显示业务信息,收集客户数

2、据;系统的服务器端负责处理客户通过客户端发出的各种数据请求,专项数据分析处理则实现分布式处理。(2业务层:业务层是实际业务规则的执行部分。业务层通过将正规的过程和业务规则应用于相关数据来实现客户通过表示层发出的业务请求。在此三层体系框架中,专有的GIS模块在业务层中使用COM+技术,将各种GIS应用操作及分析封装在一个或几个COM组件中;对于其他复杂的业务规则和操作, 业务层也通过使用COM+技术将其封装在一个或几个COM组件中,并通过表现层向外提供服务。使用空间数据引擎(EsRIArcSDE处理和操纵底层数据库的空间数据。通过这样的处理,GIS信息系统在功能表现上实现了最大的灵活性和稳定性。

3、(3数据层:数据层是空间数据和业务数据的存放地。数据层使用关系型数据库Oracle9i来实现空间数据的集图2.2导航图中管理,同时作为空间数据引擎的宿主数据库,来Fig.2.2Themap ofnavigation 实现数据的存储,并集中管理这些数据,保障园林华中农业大学2007届硕上论文空间数据库业务数据的完整性、安全性和灾难防护。2.3系统应用功能设计数字园林系统以武汉市城市园林空间与属性信息数据管理为核心内容,以实现决策支持功能为系统建设目标,设计实现了如下功能。2.3.1方便灵活的视图调阅浏览功能为实现全市园林信息的实时浏览和方便调阅,使得城市园林日常建设管理工作能够获得地图支持,系统

4、整合了全市450余平方公里的园林地图,通过导航图定位调阅、按行政区划调阅、按图幅号调阅等方式, 使用户能够方便的查看所需要位置的武汉市园林专业信息。在数据库中建立了1:2000精度的全市矢量地形图无缝库,0.6米分辨率的城市航拍影像库,并实现了矢量地形图与影像间的良好叠加。通过图层控制,可以任意开关调阅城市园林绿地、树木、道路、建筑房屋等矢量地形图要素。图2.3视图游览使得调阅城市园林数据信息时能够更加方便、直观,Fig.2-3View Browse获得更加充分的数据信息。 图2-5视图浏览Fig.2-5View Browse62.3.2园林信息查询统计功能为便于实际工作,简化大量人工的调查和

5、统计工作,要求系统提供灵活方便、符合园林工作实际的查询与统计方式,获得满足制定条件的绿地和树木的属性信息及空间位置信息,可根据树木、绿地属性信息定位其空间位置,也可根据树木、绿地的空间位置查询其对应的属性信息。 图2-6属性列表Fig.2-6Attribute list查询包括点查询、矩形查询、多边形查询、查找等各种定制方法,同时提供距离量算、面积量算等辅助工具,并提供报表统计功能;点查询:对树木、绿地数据图层进行点选对象的查询,查询出点选位置的树木、绿地的属性信息。矩形查询:对树木、绿地数据图层进行矩形选对象的查询,查询出矩形框内的树木、绿地的属性信息。多边形查询:对树木、绿地数据图层进行多

6、边形选对象的查询,查询出多边形框内的树木、绿地的属性信息。查找:根据树木、绿地数据的某一属性字段的值或若干个组合条件,查找满足条件的树木、绿地对象,显示其属性信息,并提示其位置。图2.7信息查询Fig.2-7Information Query距离量算:在矢量数据图层上,算,显示量算结果。面积量算:在矢量数据图层上,量算,显示量算结果。进行折线勾画,对勾画的折线对象进行长度量进行多变形勾画,对多变形内的绿地进行面积绿地属性信息查询:对树木、生产绿地、防护绿地、居住绿地、单位绿地、道路绿地、其他绿地数据的属性信息进行条件组合查询,显示查询结果。报表统计:对武汉市的绿地数据进行计算统计,将结果填入报

7、表模版,生成数据报表。根据用户需求,系统可进行五种数据报表的统计;五种报表分别是武汉市道路绿地面积绿化覆盖面积明细汇总表、武汉市城市公园绿地面积明细汇总表、武汉市城市绿地面积汇总表、武汉市城市绿化覆盖面积汇总表、武汉市城市绿化三大 指标汇总表等。图2-8报表统计Fig.2-8statistics of reportforms 2.3.3数据输出功能为将系统与园林规划设计、日常办公和信息发布等工作结合,系统中的数据必须能够方便的输出为其他工作软件支持的CAD格式、位图格式,以及文档格式,为此,系统中提供了矩形框和多边形框提取矢量图及影像图数据输出DWG格式、BMP格式文件功能,以及属性数据输出文

8、本文档的工具。实现了数字园林系统与其他工作软件的良好连接。并结合条件查询功能,形成了园林专题图生成与输出功能和园林专业信息发布功能。2.3.4空间分析功能空间分析模块包括点缓冲区分析、面缓冲区分析功能:分别用于城市园林规划设计中的不同领域。点缓冲区分析:利用点缓冲区功9图2-9数据输出Fig.2-9Output data图2.10输出图像设置Fig.210setting of output image能来进行树木绿化覆盖的分析,计算选中树木的服务范围,分析其受 益服务范围。面缓冲区分析:利用面缓冲区功能来进行绿地绿化覆盖的分析,计算选中绿地的服务范围,分析其受益服务范围。2.3.5系统用户分级

9、管理功能针对不同的使用需求与业务分工,结合系统内的数据种类,需要对系统的管理框架结构做调整,以图2-1l空问分析满足系统管理控制的需要。Fig211SpacialAnalysisAnalysis系统用户分级分为三种类型:系统管理员、管理用户、浏览用户。 系统管理员:园林绿化数据库管理员,负责对系统的绿化数据库、基础地形数据库、系统数据库的维护。管理用户:针对市局职能部门和区局绿化管理部门图2.12缓冲区Fig.2-12Buffer的使用人员,通过使用数字园林管理系统对园林绿化数据进行管理,包括查询、统计、空间分析、数据编辑、系统设置等;浏览用户:针对一般的使用人员,只能通过数字园林管理系统对绿

10、化数据进行浏览操作,包括查询、统计、空间分析等。2_3.6数据编辑功能为保持数据库中数据的更新,系统提供了灵活的编辑功能。(1在GIS模式下的编辑模块,包括编辑启动、编辑保存、编辑结束、绿地对象选择、绿地对象移动、绿地对象删除、绘制树木(点、绘制绿地(多边形、增加节点(内点、移动节点(内点、删除节点(内点、撤消、重复。10 图2.13编辑界面Fig.2-13Editing Environment编辑启动:是系统启动编辑,进入矢量数据编辑状态;编辑保存:是对矢量数据编辑操作的保存,当矢量数据有变化时编辑保存为可用;当矢量数据没有变化时,编辑保存为不可用;编辑结束:是结束编辑操作,退出矢量数据的编

11、辑状态:绘制树木(点:是在树木矢量图层上进行勾画,创建一个新的点状地物,然后输入树木的属性数据;绘制绿地(多边形:是在绿地矢量图层上进行勾画,创建一个新的面状地物,然后输入绿地对应的属性数据:节点(内点操作:是对矢量数据面状地物对象进行的,对其节点进行增加、移动、删除的操作;撤消操作:是撤销前一步的编辑操作;重复操作:是恢复刚撤销的一步操作。(2基于CAD软件的编辑导入方式。重点解决了GIS文件与CAD文件导入导出时的属性数据挂接问题和面状地物兼容性问题。11华中农业大学2007届硕士论文2.3.7日常数据更新的流程控制功能结合园林局数据修改流程,结合数据编辑功能,通过设置专门的临时数据子库、

12、历史数据库和编辑工作日志等,实现了日常工作中的数据采集、编辑、报审、入库的流程控制。 图2.14流程控制Fig.2-14Process control Process control3武汉市园林绿地GIS的建立GIS系统建设的最大难点在于数据的调查获取,城市园林数据关注的重点是城市中的园林绿地和园林植物,相比其他行业数据具有形状不规则、数据量大和变化频繁等特点,其数据采集调查具有相当的难度。经过几次试验和比较,最终采取了O.2米分辨率航片立体相对采集结合现场调查的方式。3.1数据采集依据城市园林工作的需要和国家有关标准城市绿地分类,城市公园设计规范等,确定了针对各类绿地、城市园林植物的调查内容

13、和详细的调查表格,主要有:(1城市各类园林绿地一一公园绿地、生产绿地、防护绿地、附属绿地(道路绿地、居住绿地等、其他绿地,以每一块绿地为单位,调查采集其分布位置、外形形状、绿地面积以及其上的园林树木分布等矢量信息。(2针对每类绿地的管理方式的不同和城市园林树木的管理要求,制定了属性信息采集的内容: 武汉市数字园林地理信息系统探索与实践 图3.3数字航片Fig.3-3Di舀tal Aerial photo3.1.1.3外业调查外业调查是根据内业采集的信息有目的和针对性地进行外业绿地图形信息的确认和属性信息的调查,并再次通过内业编辑将外业确认的信息修改到内业采集的图上。重点解决对内业调查信息的现场

14、确认与复核,内业中有疑问项目的现场调查、新增园林绿地项目的补测和各项属性信息的采集。流程如下:开鳓I l 站柬内_p编掣I和脚ft输入新增和变化绿地补测内业泉m捌性Jr1一.1.一数榭转入工以阔幅为竹位制阁内业.龟舟图3-4调查流程整体流程分析如下:在开始进行外业调查之前必须根据整个项目的要求编写详细的外业调查技术设计书和组织方案,以便指导整个外业调查工作:罢; 武汉市数宁园林地理信息系统探索与实践 图3-5卫星影像Fig.3-5Satellite Image 图3-6图库添加Fig.3-6Addition of gallery4武汉市园林绿地GIS功能的实现4.1武汉市园林绿地GIS功能实现

15、的领域数字园林系统建成后在城市园林管理工作中得到了广泛的应用,提高了工作效率,并提升了工作中的准确率。目前,其功能主要在以下方面得到了实现:华中农业大学2007届硕士论文4.1.1绿线规划武汉市己于2003年编制完成了武汉城市绿地系统规划,近年,市园林部门和规划部门按照国务院和国家建设部的有关要求,联手划定武汉主城区绿地绿线。绿线划定工作中,一部分是关于现有绿地的保护绿线,一部分是规划绿地的控制绿线。在过去,将城市所有已建的绿地完整的提出一套高精度的地图和详细的信息,将是一项费时费力而且需要投入较大资金的工作,但这一工作在数字园林基础信息平台上,变得十分轻松。而且,由于数字园林系统的整套地图资

16、料采取的是1:2000城市基础地形图,并经过了严格地理坐标符合程序,地形数据具有很好的准确性。现以江岸区公园绿地为例,说明查询现有绿地进行绿线划定工作的应用情况:步骤一:启动并以超级用户登陆数字园林系统 图4-1用户登录Fig.4-1User Login武汉市数字园林地理信息系统探索与实践步骤二:打开系统中所需的图层 图4.2打开图层Fig.42Open up Layers步骤三:将地图放大到江岸区范围 图4-3图像放大Fig.43Image Amplification华中农业大学2007届硕士论文步骤四:显示查询区域内的公园绿地(紫色为大型综合性公园,黄色为其他公园绿地如带状公园、街旁绿地等

17、 图4-4查询区域Fig.4-4Inquiry of Regional Parks步骤五:查询具体一块公园绿地的信息 图4.5查询具体公园绿地信息Fi94-5Inquiry of specific park information武汉市数字吲林地理信息系统探索与实践步骤六:以DWG格式输出江岸区公园绿地的现状分布图 图4-6图像输出Fig.46image ontput步骤七:打开DWG格式的江岸区公园绿地的现状分布图(红色为综合性公园绿地、黄色为其他类公园绿地 图4.7打开图像Fig.47Open up an image华中农业大学2007届硕士论文到这一步后,数据可以与常用的规划设计软件兼容

18、,读出每一块公园绿地的具体坐标,进行修改编辑等等相关工作绿线的划定工作。4.1.2园林十一五规划2005年,按照武汉市政府的统一部署,编制武汉城市园林发展第十一个五年规划,在武汉城市绿地系统规划的基础上,编制五年规划的重点和难点是实施项目的安排。按照城市财政的实力,项目的安排应放在最需要的地方,即根据城市绿地的均衡原则和市民出门500米即能到达一块公园绿地的要求,合理的选择五年中的建设项目。因此,分析城市园林绿地的分布现状是一件十分重要的事情,同时,由于这项工作涉及的数据量巨大而非常困难,在工作中,利用数字园林系统,十分简便的解决了这一难题。现说明如下:步骤一:按照图幅调阅地图 图4-8图符调

19、阅Fig.4-8Open up a map武汉市数字园林地理信息系统探索与实践步骤二:计算该图幅内的相关园林指标,包括绿地率、城市公园绿地面积。 图4-9数据计算Fig.4-9Calculation of data步骤三,将各图幅计算的结果汇总,叠加区域人口数量,城市绿地的分布均衡情况便十分清楚。 图4.10计算结果Fig.410Results华中农业人学2007届硕士论文 图4.11图像分析Fig.4-11Image Analysis步骤四:利用数字园林系统的空间分析功能,分析武汉公园绿地的覆盖情况。 图4.12空间分析Fig.4-12Space Analysis武汉市数。问林地理信息系统株

20、索与实践 图4.13空间分析Fig.4-13Space Analysis步骤五:汇总空间分析结果,制作全市公园绿地服务半径图。 图4.14服务半径图Fig.414Picture of Service Radius华中农业大学2007届硕士论文基于以上的数据分析工作,武汉市城市园林十一五规划具有了很强的针对性和可行性,与过去基于定性分析制定的规划有着质的差别。4.1.3城市园林绿地养护管理的定量工作在近几年,武汉市相当一部分的道路、公园广场等的养护管理作为招投标项目对社会公开发包。一份准确的养护管理工作量清单是这项工作必备的基础条件。由于数字园林系统在开发时的数据统计收集中,按照武汉市园林绿化养

21、护定额的标准采集了相关的数据,给此项工作带了极大的便利。下面以中山公园为例,说明应用情况:步骤一:选取中山公园区域 图4.15选取区域Fig.4-15Zone Selection步骤二:运用点查询工具查询总体信息 图4.16总体信息查询Fig.416Inquiry of whole information从总体信息上,可以知道公园的面积、绿地面积、水体面积、植物总数等和养护管理相关的数据信息。步骤三:运用公园详细信息查询工具。 图4.17具体信息查询Fig.4-17Use the tool of detail inquiry华中农业大学2007届硕士论文步骤四:查询中山公园内灌木、设施、经营项

22、目等各类详细信息查询工具。 图4.18详细信息查询Fig.418Inquiry of details 图4.19详细信息查询Fig.4-19Inquiry of details4.1.4城市园林绿地的有关行政执法工作城市园林管理工作中,执法管理是十分重要的一个内容。私自占用绿地、砍伐树木等违法行为,十分隐蔽.往往等到发现线索时,缺乏证据而无法处理。数字园 华中农业大学届硕士论文 惠大丰，姜长鉴统计分析系统软件实用教程北京：北京航空航天大学出版社， 特征分析生态学报，（）： 董连科分形理论及其应用沈阳：辽宁科学出版杜， 蒋高明城市植被：特点，类型与功能植物学通报，（）： 谢小惠界面开发测绘技术装备，（）： 谢榕地理信息系统中空间数据库建立的关键技术北京测绘，。： 韩笋生，彭震在国外城市规划中的应用国外城市规划，：“ 樊红应用与开发技术武汉：武汉测绘科技大学出版社， 曾辉，姜传明深圳市龙华地区快速城市化过程中的景观结构研究林地的结构和异质性 薛亮，马海州，曾永年，曹广超，沙占江青海旅游资源信息系统设计盐湖研究，：）