采用二次開發(fā)方法的成果管理GIS系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

何珺

摘要：測繪與國土資源管理就是服務與被服務、保障與被保障的關系，因此，把測繪與國土管理緊密結合，才能更好的發(fā)揮測繪的作用。本文提出利用 GIS 技術的空間信息管理、存儲、表達、分析功能，高效地對各類測繪成果進行管理、維護和更新，并發(fā)揮 GIS 技術的專題制圖功能，根據用戶需要生成各種分析圖件，便于土地系統(tǒng)的各種業(yè)務應用。論文基于 ArcGIS 平臺，利用 AE 組件 GIS 模塊，采用 VS.net 開發(fā)環(huán)境下的 C#開發(fā)語言，對系統(tǒng)功能進行了實現(xiàn)。

關鍵詞：測繪成果；管理；ArcGIS；設計

數(shù)字城市是隨數(shù)字地球而出現(xiàn)的，同時也是數(shù)字地球的重要組成部分。與數(shù)字地球的理想狀態(tài)相比，它具有更強的現(xiàn)實性與可操作性，指明了城市信息化的發(fā)展方向，也是推動國家信息化的重要手段。世界上的主要發(fā)達國家非常重視數(shù)字城市，積極進行關鍵技術的研究，并開展了一系列的數(shù)字城市示范工程建設。

數(shù)字城市的建設的過程中，人們逐漸認識到數(shù)據——尤其是基礎地理信息數(shù)據的統(tǒng)一共享問題。測繪成果為各行業(yè)提供基礎地理信息數(shù)據，隨著現(xiàn)實日新月異的變化，數(shù)據更新、數(shù)據量、數(shù)據種類增加，傳統(tǒng)文件數(shù)據管理方式，難以滿足基礎地理信息數(shù)據應用的需求，隨著 GIS 的發(fā)展，在數(shù)據的處理、分析和應用方面越來越廣泛，并逐漸滲透到人們的日常生活各個方面。測繪行業(yè)中的地理信息數(shù)據的生產、建庫、應用成為各級測繪部門目前重要的任務。當海量的基礎地理信息數(shù)據形成數(shù)據庫成果后，如何有效管理數(shù)據、高效地使用所有數(shù)據，對測繪成果有需求的部門來說是一項重要的研究內容。

1.測繪成果管理中存在的問題

測繪工作關系到國家的社會發(fā)展與經濟命脈，是一項先導性、基礎性、實時性、公益性的事業(yè)。伴隨著國家的發(fā)展，科學技術的飛躍，測繪成果所產生的地理信息的使用越來越廣泛，范圍也越來越大，各種測繪成果受到了國家、政府以及個人的重視，于是國家投入巨大的資金進行測繪成果的更新、加密，有的測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)據與屬性信息來說，目前測繪成果管理中還存在以下問題：

（1）管理程序需要暢通。（2）數(shù)據庫不全面。（3）數(shù)據庫挖掘深度不夠。（4）數(shù)據使用檔次不夠。（5）數(shù)據發(fā)布受到制約。

2.測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新的或改變一個現(xiàn)存的信息系統(tǒng)時描寫新系統(tǒng)的目的、范圍、定義和功能時所要做的所有的工作。

需要開發(fā)人員與用戶協(xié)調、交流確定用戶的實際需要。只有確定了實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關鍵過程。論文在上述對測繪成果管理中存在的問題分析，和土地管理部分測繪成果的多樣性、實時性、復雜性特點基礎上，進行測繪成果集成管理系統(tǒng)的需求分析。

2.1 總體需求

測繪成果集成管理系統(tǒng)的總體需求：實現(xiàn)國土局測繪成果的多源數(shù)據集成、更新、質量檢查、編輯與處理、歸檔歸類組織、利用、分析、統(tǒng)計等工作，能夠有序、編輯管理與應用；屬空間型信息系統(tǒng)，具備地理空間位置運算和處理的能力，能夠向用戶提供便捷的查詢、分析及利用服務。達到為測繪決策部門、管理部門、以及其它行業(yè)提供提供全方位的測繪成果信息服務。

2.2 詳細功能需求分析

1）系統(tǒng)能對各類圖像進行配準處理，支持 TIFF、GEOTIFF、JPG、BMP、GIF等圖像格式的輸入和輸出；

2）系統(tǒng)提供坐標轉換功能，能進行 1954 年北京坐標系、1980 年西安坐標系、WGS‐84 坐標、2000 國家大地坐標系等不同坐標系的相互轉換，能通過四參數(shù)進行坐標轉換，增減坐標的百公里常數(shù)；

3）系統(tǒng)提供數(shù)字化、掃描矢量化，支持鍵盤輸入坐標點、丈量法連碼、量距計算坐標和批量導入 GPS、全站儀等測量儀器的電子數(shù)據及其他數(shù)據格式導入等多種方式完成空間數(shù)據的采集；

4）系統(tǒng)支持圖層的編輯，矢量數(shù)據的增、刪、改、延伸、連接、旋轉、合并、分解等編輯功能和對編輯對象的捕捉功能；數(shù)據的接邊處理；微小圖形的自動處理；靈活的查找定位功能等；

5）系統(tǒng)支持屬性結構的自定義，屬性值的編輯與修改，屬性值批量分析計算和錄入，批量屬性數(shù)據的導入；

6）系統(tǒng)支持空間數(shù)據和屬性數(shù)據檢查項的自定義；系統(tǒng)能對空間數(shù)據進行拓撲檢查和處理；檢查結果能輸出報表和錯誤結果的定位功能等；

7）系統(tǒng)支持多種數(shù)據格式，如 Shape、MDB 個人數(shù)據庫、SDE 數(shù)據庫、VCT、AUTOCAD 等格式的交換。

3.測繪成果集成管理系統(tǒng)框架設計

3.1 測繪成果集成管理信息系統(tǒng)的總體設計

系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的三層結構設計模式，即應用層、服務層和數(shù)據層。服務層采用 COM 組件技術，在 ArcEngine 圖形平臺基礎上實現(xiàn)系統(tǒng)模塊的搭建，通過ArcSDE 數(shù)據引擎實現(xiàn)全市海量空間數(shù)據的檢索，通過 Oracle 大型數(shù)據庫載體實現(xiàn)數(shù)據庫的管理和維護：

（1）程序框架設計

（2）功能框架設計包括圖形管理、業(yè)務應用、圖件輸出，數(shù)據更新與輔助決策等功能的設計。

（3）數(shù)據框架設計

系統(tǒng)數(shù)據包括土地現(xiàn)狀數(shù)據，以及城鎮(zhèn)地籍數(shù)據，根據不同的要素類型和不同位置層，進行分層存儲，分層管理，實現(xiàn)集成化的管理與維護。

系統(tǒng)將采用 C/S 系統(tǒng)結構，數(shù)據庫支撐作為整個系統(tǒng)的底層數(shù)據庫，對于系統(tǒng)所管理的數(shù)據邏輯關系作為中間層，頂層則為用戶提供各應用功能。

底層數(shù)據庫主要包括空間數(shù)據與其對應的屬性數(shù)據庫兩類。它們包括基礎測繪數(shù)據庫、地籍數(shù)據庫、影像數(shù)據庫、勘測定界數(shù)據庫、征地數(shù)據庫、儲備數(shù)據庫、供地數(shù)據庫、地價監(jiān)測點、市場拍賣數(shù)據庫、礦產資源數(shù)據庫等各類國土資源管理過程中需要的空間數(shù)據與其屬性數(shù)據，在必要時還可以增加數(shù)據庫里的數(shù)據種類。

雖然各個部門處理的業(yè)務不同，對于土地管理過程中空間數(shù)據以及屬性數(shù)據都存在大量的交叉現(xiàn)象，對于這些交叉的空間數(shù)據與屬性數(shù)據進行科學的邏輯管理，減少數(shù)據庫中數(shù)據的冗余，則可以大大提高系統(tǒng)運算速度、減少系統(tǒng)運算量，提高了工作效率。

應用層直接向用戶提供系統(tǒng)功能，包括數(shù)據的入庫、編輯、屬性錄入、系統(tǒng)維護等主要功能。系統(tǒng)框架如圖 1 所示：

4.系統(tǒng)功能設計

1）采用“數(shù)據中心”建設模式，實現(xiàn)集中分布式數(shù)據庫管理模式，保證系統(tǒng)數(shù)據可為其他各個相關專題應用所引用，同時也保證其他專題數(shù)據為系統(tǒng)所用。

2）系統(tǒng)應用 ESRI 公司 ArcEngine 開發(fā)平臺和 SDE 數(shù)據庫管理引擎，支持各種關系數(shù)據庫和海量數(shù)據的存儲與管理；

3）系統(tǒng)提供數(shù)據圖層、數(shù)據結構、數(shù)據字典、元數(shù)據等的管理及維護；通過用戶權限設置、密碼設置、備份與恢復、出錯處理、日志等加強系統(tǒng)的安全性，并可實現(xiàn)系統(tǒng)無損升級；

4）系統(tǒng)提供矢量數(shù)據和柵格數(shù)據一體化管理功能，柵格數(shù)據可以從文件、柵格數(shù)據庫中疊加；支持矢量數(shù)據與柵格數(shù)據的疊置顯示、打?。?/p>

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；面積查詢計算、長度查詢計算等功能；

6）系統(tǒng)能進行宗地圖、標準分幅圖、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，并且能對各類圖件模版進行定義；

7）系統(tǒng)能生成相關規(guī)范要求的統(tǒng)計匯總表，具有對表格的統(tǒng)計、匯總、查詢功能，輸出報表的格式為 EXCEL；

8）系統(tǒng)用時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、查詢和追溯等功能。

5.測繪成果集成管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

5.1 操作環(huán)境與技術架構

5.1.1 操作環(huán)境

基于對 ArcGIS 開發(fā)平臺與 Oracle 操作平臺與程序的學習、研究與開發(fā)的需要，服務端運行需要的操作系統(tǒng)為 Windows 2000/2003，開發(fā)平臺為 ArcSDE 9.2for Oracle 9i/ Oracle10G，數(shù)據庫平臺為 Oracle Database 9i/10G，服務器硬件要求P4 2.0 以上，1G 以上內存，60G 以上硬盤。

服務端運行環(huán)境需要客戶端操作系統(tǒng)環(huán)境為 Windows 2000/XP/2003，ArcGIS 平臺為 ArcEngine 9.2 Runtime，數(shù)據庫環(huán)境為 Oracle 9i /10G OleDB Driver，電腦硬件要求 P4 2.0 以上，512M 以上內存，60G 以上硬盤，其它要求MS Office2000 及以上版本，IE6.0 及以上版本。

5.1.2 技術架構

客戶端采用了 C/S 方式來管理整個系統(tǒng)，采用 ASP.NET 和 Windows Forms 開發(fā)圖形界面。數(shù)據訪問層 GIS 數(shù)據方面采用 ArcGIS Engine 的接口來通過 ArcSDE訪問存儲在 Oracle 中的空間數(shù)據；非空間數(shù)據方面則采用 ADO.NET 訪問存儲在數(shù)據庫結合 C#直接讀取存儲在文件中的相結合的方式。技術架構如圖 2 所示。

5.2 系統(tǒng)主要功能

整個系統(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性進行分類，便于操作者進行系統(tǒng)功能的查找與使用。圖層管理欄主要是對加載的空間數(shù)據進行管理，比如加載圖層、刪除圖層、控制顯示、移動圖層先后順序等功能。作圖界面是系統(tǒng)進行圖形編輯的主要區(qū)域，在該區(qū)域內，操作者可以對空間數(shù)據進行數(shù)據編輯，以達到數(shù)據入庫或使用的要求。

5.2.1 空間數(shù)據屬性查詢

測繪成果集成管理系統(tǒng)不僅要對空間數(shù)據進行入庫、編輯與管理，同時還有大量的空間數(shù)據對應的屬性信息進行管理、入庫與查詢。

5.2.2 影像數(shù)據的加截與圖像糾正

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

6.結束語

測繪與國土資源管理就是服務與被服務、保障與被保障的關系，因此，把測繪與國土管理緊密結合，才能更好的發(fā)揮測繪的作用。采用地理信息系統(tǒng)和數(shù)據庫等技術、方法，為土地利用規(guī)劃修編、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據庫建設、建立“以圖管地”的土地新機制提供服務，進一步提高效率和精度。

地理信息系統(tǒng)、數(shù)據庫技術、網絡技術的相互融合，互相促進發(fā)展，再加上測繪行業(yè)不斷對地表、地下的空間數(shù)據、屬性信息的耕新技術也日益發(fā)展，幾者的相互結合，為國土資源各種業(yè)務提供著新數(shù)據、新方法，促進了國土部門業(yè)務水平、工作效率，也增強了國土部門為公眾服務的水平。

參考文獻：

[1]丁莉東.3S 測繪技術在現(xiàn)代土地科學中的應用[J].中國土地科學，2010，10：188-189.

[2]王智紅.基于 GIS 的地籍管理信息系統(tǒng)業(yè)務功能設計與研究[J].測繪與空間地理信息，2009（30）：191-193.

[3]張鵬程.CAD 與 GIS 集成技術在城市基礎測繪中的作用[J].地理空間信息，2010，5：6-18.