北京市城市园林绿化信息系统介绍

为了配合数字北京、数字奥运、北京中央商务区（CBD）战略的实施，实现改善和提高首都城市生态环境质量的战略目标，加快建设城郊一体化首都大园林的进程，并适应首都城市功能转变的要求，北京市园林局于2002年底正式启动数字绿化管理系统工程。希望通过该工程基本建成园林绿化基础数据库和数字绿化管理系统中地理空间信息综合查询子系统，为北京市园林局办公自动化和电子政务提供可靠的园林绿化地理空间数据。
北京城市园林绿化管理信息系统是北京数字园林项目的一期建设内容，由北京园林局、北京园林科学研究所和北京东方泰坦科技有限公司共同承担。
在该系统设计中，包括数据库管理软件（DB Manager ）、基于B/S结构的数据库查询系统两大模块。数据库管理软件基于C/S架构来实现，可以实现数据库地理空间数据的转入转出、入库出库、图库管理、用户管理、备份和恢复等功能。而基于B/S结构的数据库查询系统是使应用软件在浏览器/服务器（B/S）的架构下，实现图形和属性数据的浏览、图层控制、图表互查、条件和模糊查询、图表打印等功能，可以管理海量的园林绿化空间数据、属性数据和应用模型数据，为北京市OA系统和电子政务提供地理空间信息。
一、基于B/S体系结构的数据库查询系统结构
       系统基于ASP.NET环境开发，Web服务器采用Microsoft IIS 6.0，运行在Windows 2003 Server操作系统下，数据库管理系统采用Oracle 9.2，空间数据引擎采用北京东方泰坦公司的TOSAW。
系统采用了三层架构方式，包括表现服务层(Presentation Service Tier)、商业服务层(Business Service Tier)、数据服务层(Data Service Tier) 等三层结构。
1)、表现服务层是最终的客户端浏览器，主要负责建立用户界面，处理用户输入。
2)、商业服务层按照商业规则和逻辑进行后台数据处理，包含若干个协同工作的组件，其服务主要由ActiveX组件（ActiveX EXE、ActiveX DLL）实现，组件实现商业逻辑。所以当商业逻辑变化时，仅需更新配置于服务器的组件即可，而无需对所有客户机进行更新。
3)、数据服务层是数据源，主要是为数据请求提供数据（包括空间数据和属性数据），也可以是添加和修改数据。数据服务层的服务主要由数据库管理系统实现，即存储过程、触发器、SQL执行语句。ActiveX组件（.dll、.exe）也可以被分组到数据服务层实现特定服务。
对应上述的三层框架结构，整个体系也分成三个层次，分别是地图服务器、Web服务器和客户端。地图服务器由两部分组成：数据服务器和应用服务器，数据服务器是进行WEBGIS开发的应用程序，其中嵌入了TOSAW控件，利用这个控件可以对地图数据进行灵活的操纵，响应Web服务器的请求，并将处理结果传给Web服务器。应用服务器通过AppServer应用程序来部分负责对数据的访问进行管理和控制，减少拥塞，以提高整个系统的运行效率。
Web服务器这一层次负责连接地图服务器和客户端之间的通讯，一面把客户端的请求处理后转发给地图服务器，同时又把地图服务器返回的结果转换成Web网页发送到客户端的浏览器。在Web服务器这一层次中需要嵌入TConn组件，它负责和地图数据服务器进行通讯，并且每当有浏览用户同Web服务器建立连接时，它都为用户保存一个相关环境，其中记录了该用户当前的状态信息，供用户下次访问时使用。当用户断开与Web服务器的连接时，TConn组件负责释放用户对应的相关环境。这样就实现了不同用户对同一数据的访问，而互不影响。客户端则是地图的显示和操作界面，可以把用户的操作控制命令转交给Web服务器，并把处理结果以用户能理解的方式显示出来。这样，通过这三层结构的协同工作就可以使用户最终实现对GIS数据的远程访问，从而实现了空间信息的发布、共享这三层结构及各层次之间的通讯机制。
二、C/S模块功能设计
      管理软件主要包括两个部分：数据库管理模块（DBManager）与数据库数据打印（DBPrint）模块。数据库管理模块拥有数据库数据的入库/出库、图库管理、用户管理以及简单的数据库属性信息编辑等功能。数据库打印模块支持Oracle数据库数据，提供打印排版、图层设置等功能。管理软件的详细功能如下所列：
1)、提供浏览园林专业数据的功能
园林数据库中的数据主要包括：元数据、分幅和不分幅的矢量数据、分幅影像数据、单纯的属性表数据、符号库数据等。因为数据的组织方式非常复杂，所以在管理软件中可以浏览整个数据库的数据列表，以及矢量信息与属性信息。
2)、能够进行图库管理与用户管理
在DBManager 模块中，提供园林数据库的图库管理功能，即在智能引导下实现图库、图层、图幅的新建、修改与删除等图库操作。
用户管理分为组管理与用户管理，一个用户可以属于多个组，管理员可以设置具有不同权限且彼此独立的组，然后建立用户，并将用户分配到不同的组中。当用户属于多个组的时候，该用户将具有他所属于的所有组的权限。
3)、提供数据出/入库功能
可以实现基于文件方式存贮的数据与Oracle数据库中的数据之间的交换。出库功能将数据库中的数据转换为文件格式的数据（例如Titan矢量/影像数据或DBF表）；入库功能将文件格式的数据（例如Titan矢量/影像数据或DBF表）转换为数据库中的数据。系统同时支持对矢量数据和影像数据的批量出/入库操作。
4)、支持数据格式转换
数据的格式转换包括TITAN数据的转入与转出，支持的格式包括Arcinfo E00、Shp、Mif数据格式；同时支持批量的数据转换。
5)、提供图层显示方式设置功能
在DBPrint模块中，提供园林数据库中各个图层的显示设置，包括基本显示符号以及各种图例，同时支持Oracle中的符号库显示。目前支持的图例包括范围图例、唯一值图例、统计图表图例、标注图例、定点图例以及点密度图例。
6)、提供排版打印功能
    DBPrint模块支持目前流行的打印机与绘图仪，提供数据的排版打印功能，包括设置页面和版面，自动生成图例、比例尺等功能。
三、数据库设计
数据库系统由基础地理空间数据库、园林绿化规划数据库、园林绿化现状数据库、园林绿化应用模型数据库、元数据库组成。数据库支持栅格数据和矢量数据等空间数据，以及用户使用过程当中用到的属性数据，同时支持对符号库、线型库的操作，还提供对数据分析模型、报表模板的支持，具有对以上数据、样式和模板的增加、删除、更新和检索等管理维护功能。各数据库具体说明如下：
1）基础地理空间数据库（BASE_DATABASE）
基础地理空间数据库保存系统的基础矢量与栅格数据，用来在系统数据的显示、查询与编辑时作为底图，提供最底层的数据支持。基础空间数据库包括1:2000数字地形图、1:10000数字地形图、1:25000数字地形图、1:500数字地形图、1:2000数字正射影像、IKONOS遥感数据。
2）园林绿化规划数据库（LAYOUT_DATABASE）
园林绿化规划数据库把规划数据保存为系统的矢量数据，用来在系统数据的显示、查询与编辑时作为底图。本数据库的内容不允许编辑修改，只能在业务应用时进行浏览查询。园林绿化规划数据库包括1:10000绿地系统规划图、9个市级以上风景名胜区的规划图、绿地系统规划属性表、9个市级以上风景名胜区的规划属性表。
3）园林绿化现状数据库（STATUS_DATABASE）
园林绿化现状数据库把目前园林绿化的现状数据保存为矢量数据，作为市园林局的主要工作针对的数据，同时也是工作的成果数据。数据库包括古树分布图、集中大绿地分布图、10大公园平面图及分布图、道路立交桥河流绿化分布图、风景名胜资源现状分布图、1:2000园林绿地现状图、热岛分布图、绿地等级专题图、防护绿地分布图、生产绿地分布图、园林绿化现状属性表（2000年普查统计数据）、公园基本表、风景名胜区基本表、照片、文字材料，51处大绿地基本表、照片、文字材料，古树属性表、文字材料和照片等数据。
4）园林绿化应用模型数据库（MODEL_DATABASE）
园林绿化应用模型数据库保存应用模型数据与模板数据，包括园林专题图符号、统计报表模板、绿地等级指标等数据。
5）元数据库（META_DATABASE）
元数据库保存整个系统应用中使用的元数据信息，在系统应用中作为索引或入口使用，同时也包含系统应用中的某些数据定义。
四、园林绿化基础数据库的优势
园林绿化基础数据库建立在Oracle 9i Enterprise数据库管理系统之上，具有以下优点：
1)、有效的实现数据转换
    系统按照对象关系型数据库的要求，把园林绿化数据组织到数据库中，对园林绿化数据进行相应的转换。在这种转换中，既要考虑到数据的实际使用要求，又要考虑到数据库对数据的约束。转换完成后，应保证数据与相应的功能领域匹配清楚、关系合理，每个数据元素被标上标识号、名称和定义等信息，不出现重名与二义性。标识的数据元素放入数据字典中，避免产生重复与混淆，合理规定和标明运行任务与数据关系。
2)、实现了数据库的扩展性。
        首先，系统可以根据时空变化进行扩展，即随着城市建成区的变化，园林绿化空间数据的覆盖范围也相应的发生变化，而园林绿化数据库中的空间数据和属性数据也作了相应的调整。
        然后，系统的内容还依时间维而发生变化，即根据园林绿化业务应用的需要进行扩展。例如扩展园林植物子数据库、园林植物病虫害子数据库等，满足园林绿化养护管理应用的需要。
        另外，系统能管理多源、多时相和多尺度的地理空间数据。随着应用的加深，园林绿化基础数据库将管理更大比例尺（如1:500）、更多时相和更多来源的图形和影像数据。
3)、保证了数据库的容量和访问能力。
系统一期数据库预计容量为300GB，数据库扩展容量为1TB，可以满足25个用户的并发访问。
4)、满足数据库的使用频率
        数据库的使用频率是指数据库被应用系统调用的频率。系统一期数据库只支持地理空间数据综合查询系统，使用频率不是很高。但是，在系统二期设计中，充分考虑到北京园林数据库相当高的使用频率和很大的空间数据流量，数据库将支持更多的应用系统来满足潜在的客户需求。
5)、可使用性与可维护性
       在总体设计方面，充分考虑了系统应具有可使用性与可维护性，例如软件具体功能易于增减，用户界面简洁和易操作、方便重新维护定制，如果发生误操作，软件将给出尽量详细的提示信息和对应功能的帮助信息，而且在并发访问用户数增加时不改变软件体系。
6)、可扩展性与便于升级
       系统还充分考虑了可扩展和升级，例如园林绿化基础数据库可以根据时空变化和应用需要进行扩展，能管理多源、多时相和多尺度的地理空间数据，其表现形式可以根据应用需要进行定制和升级。
五、结束语
       城市园林绿地系统是城市可持续发展的生态基础和环境基础，建设城郊一体化的首都城市大园林是首都社会经济可持续发展的前提。随着北京城市大园林的发展，园林绿地总量和结构正急剧变化，园林绿化规划设计、建设施工和养护管理的工作量和复杂度也随之迅猛上升。为了在合理的人力、财力和物力资源投入下，加强园林绿化部门的宏观管理、综合管理、目标管理和行业管理的力度，优化首都园林绿化事业的组织结构和工作流程，数字绿化管理系统二期工程建设已经被提上日程。
数字绿化管理系统二期工程建成以后，将深度开发、整合和应用北京市绿化园林空间信息资源，将成为服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施，将充分扩展北京市的城市功能，完善以空间信息为核心一体化的“数字北京”电子政务体系。