GIS測(cè)繪地理信息成果管理系統(tǒng)架構(gòu)探討

文婷玉 廖敏

摘 要：隨著空間地理信息技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪地理信息成果的種類和數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng)，因此，有效地管理測(cè)繪地理信息成果，才能更好地發(fā)揮成果的作用。該文提出利用GIS技術(shù)的空間信息管理、存儲(chǔ)、表達(dá)、分析功能，高效地對(duì)各類測(cè)繪地理信息成果進(jìn)行管理、維護(hù)和更新，并發(fā)揮GIS技術(shù)的專題制圖功能，根據(jù)實(shí)際需要生成各種分析圖件，滿足部門工作。論文基于ArcGIS平臺(tái)，利用AE組件GIS模塊，采用VS.net開(kāi)發(fā)環(huán)境下的C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：測(cè)繪成果 管理 ArcGIS 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（c）-0056-03

數(shù)字城市的建設(shè)過(guò)程中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)——尤其是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一共享問(wèn)題。測(cè)繪成果為各行業(yè)提供基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，隨著現(xiàn)實(shí)日新月異的變化，數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)種類增加，傳統(tǒng)文件數(shù)據(jù)管理方式，難以滿足基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，隨著GIS的發(fā)展，在數(shù)據(jù)的處理、分析和應(yīng)用方面越來(lái)越廣泛，并逐漸滲透到人們的日常生活各個(gè)方面。測(cè)繪行業(yè)中的地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、建庫(kù)、應(yīng)用成為各級(jí)測(cè)繪部門目前重要的任務(wù)。當(dāng)海量的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫(kù)成果后，如何有效管理數(shù)據(jù)、高效地使用所有數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)繪成果有需求的部門來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。

1 測(cè)繪成果管理中存在的問(wèn)題

測(cè)繪工作關(guān)系到國(guó)家的社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)命脈，是一項(xiàng)先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性、實(shí)時(shí)性、公益性的事業(yè)。伴隨著國(guó)家的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的飛躍，測(cè)繪成果所產(chǎn)生的地理信息的使用越來(lái)越廣泛，范圍也越來(lái)越大，各種測(cè)繪成果受到了國(guó)家、政府以及個(gè)人的重視，于是國(guó)家投入巨大的資金進(jìn)行測(cè)繪成果的更新、加密，有的測(cè)繪成果還更新到了地表以下的地理信息。

就目前的地理信息系統(tǒng)所管理的空間數(shù)據(jù)與屬性信息來(lái)說(shuō)，目前測(cè)繪成果管理中還存在以下問(wèn)題。

（1）管理程序需要暢通。測(cè)繪工作一般要求時(shí)間短、數(shù)據(jù)精確度高，每個(gè)測(cè)繪環(huán)節(jié)都是交替同時(shí)進(jìn)行，參與的單位與人員多，分布廣泛，要求的成果類別詳細(xì)種類繁多，因此能夠?qū)γ總€(gè)測(cè)繪管理的程序進(jìn)行科學(xué)化、系統(tǒng)化安排，保證程序暢通，則可以大幅度提高測(cè)繪的工作效率與精度。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)不全面。測(cè)繪成果的管理，不僅僅要求是地表的空間數(shù)據(jù)，往往對(duì)于地下的管道、礦產(chǎn)資源分布的空間數(shù)據(jù)與信息的要求也是十分豐富的，如何把同平面空間數(shù)據(jù)以及立體空間數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與關(guān)聯(lián)則是數(shù)據(jù)庫(kù)管理的又一新的要求。同時(shí)不同的地理信息系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)平臺(tái)各異，成果格式不同，不同系統(tǒng)間下的數(shù)據(jù)成果的兼容性差，制約了測(cè)繪成果的推廣與應(yīng)用，更嚴(yán)重制約了數(shù)據(jù)挖掘的方式與深度。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)挖掘深度不夠。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，各城市發(fā)展的速度也不同，地理信息系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)成果不盡相同，成果細(xì)化程度也不盡相同，這便限制了數(shù)據(jù)庫(kù)里空間數(shù)據(jù)與信息屬性使用的深度與范圍。（4）數(shù)據(jù)使用檔次不夠。地理信息系統(tǒng)所管理的測(cè)繪成果目前還主要應(yīng)用于測(cè)繪行業(yè)或與測(cè)繪行業(yè)相關(guān)的行業(yè)內(nèi)部，公眾對(duì)于空間地理信息的需求僅僅局限于地圖或是地圖導(dǎo)航，還并沒(méi)有廣泛應(yīng)用于民生對(duì)于信息的需求。（5）數(shù)據(jù)發(fā)布受到制約。對(duì)于地理信息空間數(shù)據(jù)來(lái)講，不管在什么樣的空間坐標(biāo)系里，每個(gè)數(shù)據(jù)都具有自己的真實(shí)坐標(biāo)，這就牽掛到了數(shù)據(jù)應(yīng)用的安全性與保密性，也是國(guó)家安全的一個(gè)重要內(nèi)容，如果既滿足數(shù)據(jù)的公開(kāi)性保障公眾對(duì)數(shù)據(jù)信息的需求，又能維護(hù)國(guó)家安全，保障國(guó)家主權(quán)維護(hù)，以及在使用數(shù)據(jù)時(shí)如果進(jìn)行少量的費(fèi)用支付以用于數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)與更新，這對(duì)于測(cè)繪成果管理部門來(lái)說(shuō)都具有一定的挑戰(zhàn)性。

2 測(cè)繪成果集成管理系統(tǒng)的需求分析

在軟件工程中，需求分析指的是在建立一個(gè)新的或改變一個(gè)現(xiàn)存的信息系統(tǒng)時(shí)描寫(xiě)新系統(tǒng)的目的、范圍、定義和功能時(shí)所要做的所有工作。需要開(kāi)發(fā)人員與用戶協(xié)調(diào)、交流確定用戶的實(shí)際需要。只有確定了實(shí)際需要后才能夠分析和尋求新系統(tǒng)的解決方法，因此它是軟件工程中的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程。論文在上述對(duì)測(cè)繪成果管理中存在的問(wèn)題分析和土地管理部分測(cè)繪成果的多樣性、實(shí)時(shí)性、復(fù)雜性特點(diǎn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行測(cè)繪成果集成管理系統(tǒng)的需求分析。

2.1 總體需求

測(cè)繪成果集成管理系統(tǒng)的總體需求：實(shí)現(xiàn)測(cè)繪地理信息成果的多源數(shù)據(jù)集成、更新、質(zhì)量檢查、編輯與處理、歸檔歸類組織、利用、分析、統(tǒng)計(jì)等工作，能夠有序、編輯管理與應(yīng)用；屬空間型信息系統(tǒng)，具備地理空間位置運(yùn)算和處理的能力，能夠向用戶提供便捷的查詢、分析及利用服務(wù)。

2.2 詳細(xì)功能需求分析

（1）系統(tǒng)能對(duì)各類圖像進(jìn)行配準(zhǔn)處理，支持TIFF、GEOTIFF、JPG、BMP、GIF等圖像格式的輸入和輸出；（2）系統(tǒng)提供坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，能進(jìn)行1954年北京坐標(biāo)系、1980年西安坐標(biāo)系、WGS‐84坐標(biāo)、2000國(guó)家大地坐標(biāo)系等不同坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換，能通過(guò)四參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，增減坐標(biāo)的百公里常數(shù)；（3）系統(tǒng)提供數(shù)字化、掃描矢量化，支持鍵盤輸入坐標(biāo)點(diǎn)、丈量法連碼、量距計(jì)算坐標(biāo)和批量導(dǎo)入GPS、全站儀等測(cè)量?jī)x器的電子數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入等多種方式完成空間數(shù)據(jù)的采集；（4）系統(tǒng)支持圖層的編輯，矢量數(shù)據(jù)的增、刪、改、延伸、連接、旋轉(zhuǎn)、合并、分解等編輯功能和對(duì)編輯對(duì)象的捕捉功能；數(shù)據(jù)的接邊處理；微小圖形的自動(dòng)處理；靈活的查找定位功能等；（5）系統(tǒng)支持屬性結(jié)構(gòu)的自定義，屬性值的編輯與修改，屬性值批量分析計(jì)算和錄入，批量屬性數(shù)據(jù)的導(dǎo)入；（6）系統(tǒng)支持空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)檢查項(xiàng)的自定義；系統(tǒng)能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)錂z查和處理；檢查結(jié)果能輸出報(bào)表和錯(cuò)誤結(jié)果的定位功能等；（7）系統(tǒng)支持多種數(shù)據(jù)格式，如Shape、MDB個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)、SDE數(shù)據(jù)庫(kù)、VCT、AUTOCAD等格式的交換。

3 測(cè)繪地理信息成果集成管理系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的3層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，即應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。服務(wù)層采用COM組件技術(shù)，在ArcEngine圖形平臺(tái)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊的搭建，通過(guò)ArcSDE數(shù)據(jù)引擎實(shí)現(xiàn)全市海量空間數(shù)據(jù)的檢索，通過(guò)Oracle大型數(shù)據(jù)庫(kù)載體實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和維護(hù)。

（1）程序框架設(shè)計(jì)。

（2）功能框架設(shè)計(jì)包括圖形管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用、圖件輸出，數(shù)據(jù)更新與輔助決策等功能的設(shè)計(jì)。

（3）數(shù)據(jù)框架設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括土地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，以及城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)不同的要素類型和不同位置層，進(jìn)行分層存儲(chǔ)，分層管理，實(shí)現(xiàn)集成化的管理與維護(hù)。系統(tǒng)將采用C/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)支撐作為整個(gè)系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系作為中間層，頂層則為用戶提供各應(yīng)用功能。底層數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括空間數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)兩類。它們包括基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)、地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)、影像數(shù)據(jù)庫(kù)、勘測(cè)定界數(shù)據(jù)庫(kù)、征地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、儲(chǔ)備數(shù)據(jù)庫(kù)、供地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、地價(jià)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、市場(chǎng)拍賣數(shù)據(jù)庫(kù)、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫(kù)等各類國(guó)土資源管理過(guò)程中需要的空間數(shù)據(jù)與其屬性數(shù)據(jù)，在必要時(shí)還可以增加數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)種類。雖然各個(gè)部門處理的業(yè)務(wù)不同，對(duì)于土地管理過(guò)程中空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)都存在大量的交叉現(xiàn)象，對(duì)于這些交叉的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的邏輯管理，減少數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的冗余，則可以大大提高系統(tǒng)運(yùn)算速度、減少系統(tǒng)運(yùn)算量，提高了工作效率。

應(yīng)用層直接向用戶提供系統(tǒng)功能，包括數(shù)據(jù)的入庫(kù)、編輯、屬性錄入、系統(tǒng)維護(hù)等主要功能。系統(tǒng)框架如圖1所示。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）采用“數(shù)據(jù)中心”建設(shè)模式，實(shí)現(xiàn)集中分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)可為其他各個(gè)相關(guān)專題應(yīng)用所引用，同時(shí)也保證其他專題數(shù)據(jù)為系統(tǒng)所用；（2）系統(tǒng)應(yīng)用 ESRI公司ArcEngine開(kāi)發(fā)平臺(tái)和SDE數(shù)據(jù)庫(kù)管理引擎，支持各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理；（3）系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)圖層、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)字典、元數(shù)據(jù)等的管理及維護(hù)；通過(guò)用戶權(quán)限設(shè)置、密碼設(shè)置、備份與恢復(fù)、出錯(cuò)處理、日志等加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)損升級(jí)；（4）系統(tǒng)提供矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)一體化管理功能，柵格數(shù)據(jù)可以從文件、柵格數(shù)據(jù)庫(kù)中疊加；支持矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的疊置顯示、打??；（5）系統(tǒng)提供多種查詢功能，包括自定義查詢、組合查詢等，圖屬互查，土地登記信息查詢；面積查詢計(jì)算、長(zhǎng)度查詢計(jì)算等功能；（6）系統(tǒng)能進(jìn)行宗地圖、標(biāo)準(zhǔn)分幅圖、區(qū)域圖、任意區(qū)域裁剪圖其他各類專題圖、歷史專題圖的輸出和編制，并且能對(duì)各類圖件模版進(jìn)行定義；（7）系統(tǒng)能生成相關(guān)規(guī)范要求的統(tǒng)計(jì)匯總表，具有對(duì)表格的統(tǒng)計(jì)、匯總、查詢功能，輸出報(bào)表的格式為Excel；（8）系統(tǒng)用時(shí)間增量方式保存歷史信息，具有圖形與屬性歷史信息的存儲(chǔ)、查詢和追溯等功能。

5 測(cè)繪地理信息成果集成管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

5.1 操作環(huán)境與技術(shù)架構(gòu)

5.1.1 操作環(huán)境

基于對(duì)ArcGIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)與Oracle操作平臺(tái)與程序的學(xué)習(xí)、研究與開(kāi)發(fā)的需要，服務(wù)端運(yùn)行需要的操作系統(tǒng)為Windows 2000/2003，開(kāi)發(fā)平臺(tái)為ArcSDE 9.2for Oracle 9i/Oracle10G，數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)為Oracle Database 9i/10G，服務(wù)器硬件要求P4 2.0以上，1 G以上內(nèi)存，60 G以上硬盤。

服務(wù)端運(yùn)行環(huán)境需要客戶端操作系統(tǒng)環(huán)境為 Windows 2000/XP/2003，ArcGIS平臺(tái)為ArcEngine 9.2Runtime，數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境為Oracle 9i/10GOleDB Driver，電腦硬件要求P4 2.0以上，512 M以上內(nèi)存，60 G 以上硬盤，其他要求MS Office2000及以上版本，IE6.0及以上版本。

5.1.2 技術(shù)架構(gòu)

客戶端采用了C/S方式來(lái)管理整個(gè)系統(tǒng)，采用ASP.NET和Windows Forms開(kāi)發(fā)圖形界面。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層GIS 數(shù)據(jù)方面采用ArcGIS Engine的接口來(lái)通過(guò)ArcSDE訪問(wèn)存儲(chǔ)在Oracle中的空間數(shù)據(jù)；非空間數(shù)據(jù)方面則采用 ADO.NET訪問(wèn)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合C#直接讀取存儲(chǔ)在文件中的相結(jié)合的方式。技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

5.2 系統(tǒng)主要功能

整個(gè)系統(tǒng)界面分為工具欄、圖層管理欄與作圖界面。系統(tǒng)的工具欄按照功能的邏輯性與科學(xué)性進(jìn)行分類，便于操作者進(jìn)行系統(tǒng)功能的查找與使用。圖層管理欄主要是對(duì)加載的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，比如加載圖層、刪除圖層、控制顯示、移動(dòng)圖層先后順序等功能。作圖界面是系統(tǒng)進(jìn)行圖形編輯的主要區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，操作者可以對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯，以達(dá)到數(shù)據(jù)入庫(kù)或使用的要求。測(cè)繪地理信息成果集成管理系統(tǒng)不僅要對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫(kù)、編輯與管理，同時(shí)還有大量的空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的屬性信息進(jìn)行管理、入庫(kù)與查詢，以查詢某地塊地類圖斑為例，運(yùn)行結(jié)果如圖3。

影像數(shù)據(jù)可以直觀地表達(dá)地貌、地形以及用地狀態(tài)，使看圖者明了土地利用現(xiàn)狀，對(duì)于影像圖的調(diào)用與圖像糾正的功能實(shí)現(xiàn)也是十分有意義的。

6 結(jié)語(yǔ)

測(cè)繪與國(guó)土資源管理就是服務(wù)與被服務(wù)、保障與被保障的關(guān)系，因此，把測(cè)繪與國(guó)土管理緊密結(jié)合，才能更好地發(fā)揮測(cè)繪的作用。采用地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)、方法，為土地利用規(guī)劃修編、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、建立“以圖管地”的土地新機(jī)制提供服務(wù)，進(jìn)一步提高效率和精度。

地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相互融合，互相促進(jìn)發(fā)展，再加上測(cè)繪行業(yè)不斷對(duì)地表、地下的空間數(shù)據(jù)、屬性信息的更新技術(shù)也日益發(fā)展，幾者的相互結(jié)合，為國(guó)土資源各種業(yè)務(wù)提供著新數(shù)據(jù)、新方法，促進(jìn)了國(guó)土部門業(yè)務(wù)水平、工作效率，也增強(qiáng)了國(guó)土部門為公眾服務(wù)的水平。

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