基于GIS的鐵路宗地信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳建華+舒志剛+余夢(mèng)娟+萬洋洋+張濤明

摘 要：針對(duì)鐵路部門的鐵路宗地測(cè)繪數(shù)據(jù)管理的建設(shè)需求，研究實(shí)現(xiàn)了基于GIS的鐵路宗地信息管理系統(tǒng)。首先，從系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)功能方面介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；其次，利用GIS二次開發(fā)組件ArcGIS Engine，采用插件式開發(fā)方法進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，并對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了宗地的多源、多類型的數(shù)據(jù)集成管理、查詢、統(tǒng)計(jì)與更新等功能，有利于提高鐵路宗地信息化管理水平。

關(guān)鍵詞：鐵路宗地 插件式開發(fā) 地理信息系統(tǒng) ArcGIS Engine

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）05（b）-0013-05

我國鐵路建設(shè)正處于飛速發(fā)展時(shí)期，鐵路部門存有大量的鐵路用地圖資料和權(quán)屬檔案。實(shí)施鐵路用地信息化管理，提高鐵路用地管理水平，從而更好地服務(wù)于鐵路安全生產(chǎn)和土地綜合開發(fā)，已經(jīng)成為鐵路用地管理的必然選擇。地理信息系統(tǒng)（GIS）由于其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)圖形化顯示能力、屬性信息查詢、檢索管理能力和復(fù)雜的量算和空間分析能力，在國民經(jīng)濟(jì)各部門得到了廣泛的應(yīng)用[1]。針對(duì)鐵路部門實(shí)現(xiàn)鐵路宗地信息化管理的需求，該文設(shè)計(jì)了基于GIS的鐵路宗地信息管理系統(tǒng)，并利用ArcGIS Engine組件與C#.NET進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了宗地要素、測(cè)繪成果（測(cè)繪報(bào)告、CAD測(cè)量圖）、土地證等多源、多類型的數(shù)據(jù)集成管理、查詢、統(tǒng)計(jì)與更新等功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

鐵路宗地信息管理系統(tǒng)架構(gòu)采用Client/Server模式，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，邏輯上分為以下4層。

（1）數(shù)據(jù)服務(wù)層：提供數(shù)據(jù)服務(wù)。其中，鐵路宗地CAD測(cè)量圖、界址點(diǎn)測(cè)繪成果表數(shù)據(jù)和國有土地使用證圖件、宗地檔案、用戶信息等利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQL Server 2008 R2進(jìn)行管理，而宗地圖數(shù)據(jù)、鐵路線數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)則存儲(chǔ)在基于空間數(shù)據(jù)引擎（ArcSDE）的空間數(shù)據(jù)庫。

（2）業(yè)務(wù)支持層：業(yè)務(wù)支持層是系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)邏輯，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的訪問與處理。二次開發(fā)組件ArcGIS Engine及ADO.NET COM組件位于該層，可通過應(yīng)用層進(jìn)行調(diào)用，其中利用ArcGIS Engine接口進(jìn)行空間數(shù)據(jù)訪問和操作，利用ADO.NET對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和操作。

（3）應(yīng)用層：應(yīng)用層是用戶與系統(tǒng)進(jìn)行可視化交互的界面表現(xiàn)部分，是系統(tǒng)的客戶端部分，向用戶提供友好的交互界面。

（4）用戶層：用戶層是系統(tǒng)軟件使用的用戶，用戶類型包括管理員和一般用戶。管理員和一般用戶的使用權(quán)限不同，管理員具有數(shù)據(jù)更新維護(hù)、用戶管理權(quán)限，一般用戶則只能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。

1.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能主要包括地圖瀏覽、地圖查詢、宗地統(tǒng)計(jì)、檔案管理和數(shù)據(jù)維護(hù)5個(gè)模塊。

（1）地圖瀏覽：地圖瀏覽模塊中功能包括地圖放大、地圖縮小、固定放大、固定縮小、平移、全圖顯示、前一視圖、后一視圖、書簽管理、復(fù)位等基礎(chǔ)功能。

（2）地圖查詢：地圖查詢模塊分為圖查屬性、查詢定位、要素選擇。具體實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊查詢、地圖量算、站點(diǎn)線路查詢、宗地查詢、屬性查詢、坐標(biāo)文件定位查詢、按行政區(qū)查詢、選擇要素、清空選擇及圖形等功能。

（3）宗地統(tǒng)計(jì)：宗地統(tǒng)計(jì)模塊分為宗地統(tǒng)計(jì)和分類統(tǒng)計(jì)。宗地統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)各行政區(qū)內(nèi)宗地?cái)?shù)量和面積的統(tǒng)計(jì)，并將所選區(qū)內(nèi)的宗地信息按照自定義的字段匯總并導(dǎo)出至Excel表中。分類統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)各行政區(qū)內(nèi)按照宗地的類型進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)的功能，分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果以柱狀圖（或餅狀圖）的形式呈現(xiàn)。

（4）檔案管理：檔案管理模塊分為檔案入庫和檔案查詢。檔案入庫實(shí)現(xiàn)將宗地檔案（國有土地使用證、測(cè)繪報(bào)告和CAD測(cè)量圖）自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫，檔案查詢實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中已有宗地檔案的查詢。

（5）數(shù)據(jù)維護(hù)：數(shù)據(jù)維護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)用戶管理、創(chuàng)建宗地、刪除宗地、屬性編輯和屬性掛接等功能。其中，創(chuàng)建宗地功能是根據(jù)界址點(diǎn)測(cè)繪成果表（Excel格式）創(chuàng)建具有宗地名稱、土地證號(hào)及權(quán)屬面積等屬性信息的宗地；用戶利用刪除宗地功能對(duì)選中的錯(cuò)誤宗地進(jìn)行刪除。屬性編輯功能幫助用戶對(duì)選中宗地的屬性信息進(jìn)行修改。當(dāng)宗地屬性信息不完整時(shí)，用戶利用屬性掛接功能根據(jù)Excel屬性表對(duì)宗地屬性進(jìn)行完善。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境為微軟公司的Microsoft Visual Studio 2010 .NET，開發(fā)語言為C#，其中，GIS功能基于ArcGIS Engine10.2組件進(jìn)行二次開發(fā)。軟件采用插件式框架，可動(dòng)態(tài)地裝載和卸載功能菜單或工具條，方便了功能的擴(kuò)展和界面的維護(hù)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的部分功能效果如圖2、圖3、圖4、圖5所示。圖2為地圖瀏覽界面。圖3為地圖查詢界面，除了可以進(jìn)行點(diǎn)查詢和拉框查詢等通用的GIS功能外，系統(tǒng)還可以根據(jù)土地證號(hào)、宗地名稱、宗地所在地區(qū)等宗地的屬性信息進(jìn)行查詢與空間定位。查詢完成后，用戶可以對(duì)該宗地的土地證、CAD測(cè)量圖和測(cè)繪報(bào)告進(jìn)行關(guān)聯(lián)查詢。圖4為宗地檔案資料入庫界面。圖5為宗地統(tǒng)計(jì)界面，用戶可以根據(jù)宗地使用權(quán)面積、宗地所在地區(qū)及使用權(quán)類型等對(duì)宗地進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可選擇以柱狀圖或者餅狀圖的形式呈現(xiàn)，還可以對(duì)各地區(qū)的宗地總數(shù)目和面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）ArcGIS Engine組件式開發(fā)技術(shù)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，在我國基于GIS組件的集成開發(fā)已經(jīng)成為GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的主流模式[2-3]。目前，GIS業(yè)界最為著名的組件式GIS開發(fā)產(chǎn)品當(dāng)屬ESRI公司的ArcGIS Engine。ArcGIS Engine是一款獨(dú)立于應(yīng)用程序的GIS二次開發(fā)產(chǎn)品，是一套完備的嵌入式GIS 組件庫和工具庫，其由一個(gè)軟件開發(fā)包和可以重新分發(fā)的ArcGIS Engine運(yùn)行時(shí)（Runtime）組成[4-5]。ArcGIS Engine提供了一系列可以在ArcGIS Desktop框架之外使用的GIS組件及比較高級(jí)的可視化控件，各個(gè)組件完成諸如數(shù)據(jù)的獲取、處理、存儲(chǔ)、查詢、分析和制圖表達(dá)等不同功能。組件之間根據(jù)應(yīng)用的需求按照一定的接口標(biāo)準(zhǔn)有效地結(jié)合在一起構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)。