基于GIS的土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

陳宗勇，閻鳳霞

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶400015）

基于GIS的土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

陳宗勇1，閻鳳霞1

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶400015）

對(duì)當(dāng)前測(cè)繪在土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)服務(wù)中存在的問題進(jìn)行了概述，提出利用GIS手段構(gòu)建以地理信息庫為核心的集數(shù)據(jù)生產(chǎn)、信息管理、實(shí)時(shí)規(guī)劃、報(bào)表輸出、圖件生成為一體的土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件，以提升測(cè)繪在國(guó)土資源服務(wù)中的保障能力。

土地整理；土地規(guī)劃；測(cè)繪

隨著土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)測(cè)繪需求越來越大[1]。傳統(tǒng)的測(cè)繪作業(yè)方式已不能滿足土地整理規(guī)劃發(fā)展的需要。利用GIS技術(shù)將生產(chǎn)過程中的各種流程、圖形、數(shù)據(jù)融合起來，幫助作業(yè)人員提高工作效率，使工作流程更順暢、資源利用更合理、質(zhì)量控制有保障，是提升測(cè)繪在國(guó)土資源服務(wù)保障能力的有效手段。

1 土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)生產(chǎn)中存在的問題

1）作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)員使用的小程序及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，造成后續(xù)工序的修改，增加了不必要的工作量。

2）業(yè)務(wù)流程統(tǒng)籌規(guī)劃不合理，導(dǎo)致生產(chǎn)過程出現(xiàn)反復(fù)修改，造成工期延誤和效率低下。

3）由于目前無專門針對(duì)土地開發(fā)整理復(fù)墾項(xiàng)目的專業(yè)軟件，生產(chǎn)中主要用到的AUTOCAD和MAPINFO兩個(gè)軟件在數(shù)據(jù)處理和專業(yè)性需求處理上效率較低，大多靠人工操作來實(shí)現(xiàn)。

2 土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

分析現(xiàn)有的工作模式、生產(chǎn)流程、人力資源和軟件體系，統(tǒng)籌規(guī)劃從外業(yè)測(cè)量、內(nèi)業(yè)成圖到規(guī)劃設(shè)計(jì)的整體流程，優(yōu)化作業(yè)過程，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)構(gòu)建一個(gè)以地理信息庫為核心的集數(shù)據(jù)生產(chǎn)、信息管理、實(shí)時(shí)規(guī)劃、報(bào)表輸出、圖件生成為一體的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：

1）打破傳統(tǒng)的作業(yè)流程模式，建立一個(gè)有效、靈活的管理體系，最大限度地縮短業(yè)務(wù)生產(chǎn)周期。

2）實(shí)現(xiàn)全局基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如線物信息、地類信息、等高線、界址線、權(quán)屬信息(村名小組)、項(xiàng)目用地范圍等）統(tǒng)一生成、統(tǒng)一維護(hù)和統(tǒng)一管理，即“一個(gè)數(shù)據(jù)中心”。

3）以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為中心，自動(dòng)生成相關(guān)工程特性表及文檔模板等(“多個(gè)應(yīng)用”)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)思想

1）注重利用現(xiàn)代信息技術(shù)。GIS在國(guó)土資源管理中有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。通過GIS可以將土地開發(fā)整理及復(fù)墾所涉及的資源進(jìn)行分析、處理與集成[2]。

2）以流程控制為主線，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)數(shù)據(jù)中心，多個(gè)應(yīng)用”。土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)，不是簡(jiǎn)單的以計(jì)算代替人的手工操作，而是通過技術(shù)流程改造，全面提升現(xiàn)代化生產(chǎn)水平[3]。通過流程的層層控制將各部門、各工序的信息有機(jī)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)流的有序管理，并在此基礎(chǔ)上生成各種圖件和報(bào)表，為作業(yè)人員提供有效服務(wù)。

3）標(biāo)準(zhǔn)化和開放性。標(biāo)準(zhǔn)化可以增強(qiáng)系統(tǒng)的功能、靈活性和效率，也使它易于推廣應(yīng)用。在內(nèi)部，可以通過協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)、軟件和硬件之間的關(guān)系，使應(yīng)用效率更高、更經(jīng)濟(jì)。在外部，可以通過數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫管理、圖形、硬件和軟件的兼容性促進(jìn)與其他GIS系統(tǒng)或信息系統(tǒng)的綜合[4]。

標(biāo)準(zhǔn)的制定必須在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上進(jìn)行，綜合考慮業(yè)務(wù)需求、技術(shù)需求、應(yīng)用需求等因素。在具體實(shí)施中，應(yīng)結(jié)合出現(xiàn)的問題不斷修訂完善，以確保所建規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的客觀性、科學(xué)性和實(shí)際指導(dǎo)性。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖1。

1）系統(tǒng)界面層首先初始化用戶界面，并為用戶提供各種操作接口，接收用戶操作指令，將指令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)傳送給業(yè)務(wù)邏輯層；接收業(yè)務(wù)邏輯層完成操作后返回結(jié)果，并在界面內(nèi)顯示給用戶[5]。

2）業(yè)務(wù)邏輯層主要接受上層傳送的數(shù)據(jù)參數(shù)，根據(jù)參數(shù)完成相應(yīng)的操作，向下發(fā)出操作數(shù)據(jù)庫的指令，并接受數(shù)據(jù)連接層返回的結(jié)果。

3）數(shù)據(jù)連接層，即ADO．net數(shù)據(jù)引擎。該層接受上層指令，對(duì)Access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)操作，并向上層返回操作結(jié)果。

4） 數(shù)據(jù)服務(wù)層使用Access作為后臺(tái)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一部分，除系統(tǒng)文檔模板以及報(bào)表模板等加載速度慢或者數(shù)據(jù)量大的文件外，和系統(tǒng)相關(guān)的所有數(shù)據(jù)基本上都保存在數(shù)據(jù)庫中，包括系統(tǒng)運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束所得到的數(shù)據(jù)等等[6]。

系統(tǒng)擬使用系統(tǒng)庫的形式動(dòng)態(tài)生成工具條以及菜單，所有功能都在數(shù)據(jù)庫預(yù)定義好，用程序動(dòng)態(tài)生成的方法實(shí)現(xiàn)。既減少了代碼的重復(fù)編寫，也方便了系統(tǒng)的維護(hù)。

由于圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)分別管理，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證數(shù)據(jù)的完整性及統(tǒng)一性。當(dāng)刪除一個(gè)圖形及記錄時(shí)，要考慮其關(guān)聯(lián)性等。

2.5 主要功能

2.5.1 外業(yè)調(diào)繪

在外業(yè)調(diào)查之前，應(yīng)規(guī)范作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以便依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)。使用軟件必須統(tǒng)一，如南方CASS軟件或清華山維軟件。此模塊是外業(yè)軟件的一個(gè)輔助工具，幫助作業(yè)員清理、標(biāo)準(zhǔn)化圖形，例如等高線內(nèi)插、自動(dòng)賦高程值、符號(hào)化、自動(dòng)標(biāo)注高程點(diǎn)等。

2.5.2 內(nèi)業(yè)整理

內(nèi)業(yè)整理包括土地整理以及土地復(fù)墾兩個(gè)方面，兩者流程大體相同，但在細(xì)節(jié)如屬性錄入、報(bào)表輸出等方面不同。本系統(tǒng)采用兩個(gè)模塊分別管理。

1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括圖形清理、自動(dòng)生成地類符號(hào)、自動(dòng)分幅等功能。

圖形清理采用程序以及手工方式對(duì)外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，不需要的數(shù)據(jù)刪除。自動(dòng)生成地類符號(hào)是將大量地物面狀符號(hào)，如鹽堿地、草地、林地等，根據(jù)地類名稱將符號(hào)自動(dòng)加載。在本系統(tǒng)中，我們?cè)O(shè)置了專門的地類符號(hào)庫。自動(dòng)分幅按照標(biāo)準(zhǔn)分幅用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理。

2）拓?fù)錁?gòu)圖斑。拓?fù)錁?gòu)圖斑是將線圖斑拓?fù)淝謇砗髽?gòu)面，再返回到系統(tǒng)中。在實(shí)現(xiàn)過程中運(yùn)用Fme軟件的拓?fù)浜瘮?shù)彌補(bǔ)cad的不足，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行構(gòu)面。

本功能利用FME提供的強(qiáng)大的處理機(jī)（functions and factories），如AreaBuilder進(jìn)行邊線構(gòu)面，實(shí)現(xiàn)一些GIS處理功能以及有效的質(zhì)量控制，如將沒有構(gòu)成面的線按照要素類型分類輸出，并對(duì)要素計(jì)數(shù)，用于拓?fù)錂z查修改等[7]。

3）色塊生成。色塊生成是根據(jù)不用的屬性值對(duì)圖形進(jìn)行批量填充。此功能通過讀取數(shù)據(jù)庫中的對(duì)照關(guān)系和要素的屬性關(guān)聯(lián)關(guān)系，將CAD的屬性數(shù)據(jù)寫到目標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)層中。

4）內(nèi)業(yè)土地整理。內(nèi)業(yè)土地整理的屬性錄入包括圖斑號(hào)、權(quán)屬單位、地類號(hào)、面積、坡度類型；內(nèi)業(yè)土地復(fù)墾的屬性錄入包括片塊編號(hào)、圖斑號(hào)、權(quán)屬單位、地類號(hào)、原宅基地使用者、小地名等。

5）相關(guān)計(jì)算。相關(guān)計(jì)算包括坡度計(jì)算、田坎系數(shù)計(jì)算等。坡度計(jì)算采用半自動(dòng)化人工操作方式進(jìn)行，先由人工選擇等高線，再利用等高線根據(jù)相應(yīng)的算法計(jì)算坡度。

6）地圖整飾。地圖整飾應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和圖示要求，整飾要素包括圖名、比例尺、指北針、圖例、圖幅外注記、接圖表、內(nèi)外圖廓的添加、刪除和修改等。對(duì)于這些整飾要素，不僅能將它們添加到地圖上，而且還應(yīng)該能調(diào)節(jié)它們的顏色、位置、大小和樣式等。

7）自動(dòng)打印。自動(dòng)打印功能是整合多個(gè)單個(gè)cad文件，根據(jù)片塊圖大小自動(dòng)組成一定寬度的矩形。打印時(shí)，可以設(shè)置紙張大小、打印份數(shù)以及比例尺大小等等。

8）報(bào)表輸出。報(bào)表輸出是利用Excel模板文件根據(jù)屬性和圖形生成Excel報(bào)表，如臺(tái)帳、耕地分坡度按權(quán)屬統(tǒng)計(jì)表、分類面積統(tǒng)計(jì)簿等。模板文件包括靜態(tài)及動(dòng)態(tài)兩部分，靜態(tài)部分主要封裝了表格結(jié)構(gòu)信息，動(dòng)態(tài)部分主要封裝了SQL語句信息。

2.5.3 土地規(guī)劃

與內(nèi)業(yè)整理相同，土地整理規(guī)劃與土地復(fù)墾規(guī)劃流程大體相同，具體細(xì)節(jié)不同。因此，我們采用同樣的方法，即兩個(gè)模塊分別管理。

1）工程布圖。工程布圖是將規(guī)劃中的要素，如路、石坎、溝渠、坎子、山坪塘、灌溉渠等按要求上圖；

2）自動(dòng)編號(hào)。自動(dòng)編號(hào)是將以上要素按照一定的規(guī)律自動(dòng)編號(hào)；屬性錄入是將工程所需要的屬性錄入，包括片塊編號(hào)、房屋面積、墻體長(zhǎng)度、挖方面積、填方面積、規(guī)格、布設(shè)位置等屬性。

3）自動(dòng)標(biāo)注。自動(dòng)標(biāo)注是指將某些屬性在圖上按照要求標(biāo)注顯示。

4）特征表輸出。特性表輸出是指輸出土地開發(fā)整理預(yù)算軟件所需要的表格。

土地整理項(xiàng)目規(guī)劃所需要的EXCEL表格為現(xiàn)狀資料統(tǒng)計(jì)、田間道、生產(chǎn)路、山坪塘、蓄水池、排水溝、灌溉渠、土地平整、工程占地、特性表、編號(hào)對(duì)應(yīng)、現(xiàn)狀生產(chǎn)路等。

土地復(fù)墾項(xiàng)目規(guī)劃所需要的表格為現(xiàn)狀資料統(tǒng)計(jì)、房子、土地平整工程、新修石坎、農(nóng)田水利工程布局、田間道路工程布局、工程占地、項(xiàng)目總特性表、分片塊特性表、價(jià)格表和補(bǔ)償表等。

5）文檔模板生成。文檔模板生成是指根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)所需要的Office項(xiàng)目設(shè)計(jì)文檔模板，用程序讀取數(shù)據(jù)庫的相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成Word文檔。

2.5.4 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)提示功能應(yīng)包括幫助、用戶操作工具欄時(shí)的提示信息等。日志管理實(shí)現(xiàn)操作日志的瀏覽、刪除、清空以及導(dǎo)出文本文件。

3 結(jié) 語

本文主要針對(duì)土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了綜述，介紹了軟件設(shè)計(jì)思想和功能，以及如何借助GIS手段提升土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)水平。通過改進(jìn)測(cè)繪在土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)中的作業(yè)流程，提高自動(dòng)化水平，將使測(cè)繪更好地為國(guó)土資源服務(wù)。

[1] 李治軍,紀(jì)向前．GPS技術(shù)在土地管理中的應(yīng)用[J]．河南測(cè)繪,2008(2):20-22

[2] 王成芳．GIS和RS技術(shù)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J]．測(cè)繪科學(xué),2008, 33(5): 218-219

[3] 裴德夫,別業(yè)仁,劉琦．土地整理項(xiàng)目?jī)?nèi)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的探討與應(yīng)用[J]．科技資訊,2010, 26(19): 118-118

[4] 國(guó)土資源部土地整理中心．土地開發(fā)整理標(biāo)準(zhǔn)[S]．北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2000

[5] 張飛,楊樂虹．我國(guó)土地整理規(guī)劃中的技術(shù)路線探究[J]．技術(shù)研發(fā),2010(1):97-97

[6] 劉杰．空間信息技術(shù)在土地利用規(guī)劃中的應(yīng)用[J]．測(cè)繪與空間地理信息，2008,31(2):137-139

[7] 李海洋,成遣,高利杰．3S技術(shù)在土地整理中的作用[J]．環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì),2009(10):70-71

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1672-4623（2014）05-0096-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2014.05.035

陳宗勇，測(cè)繪工程師，主要從事工程測(cè)繪、地籍測(cè)繪及其應(yīng)用開發(fā)。

2014-04-23。