城市地理信息系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

辛肖杰 曹廣超

摘 要：在論述建立城市地理信息系統(tǒng)的重要意義及地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了城市地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與目標(biāo)、需求分析與總體設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)等方面的

問(wèn)題，最后對(duì)系統(tǒng)的效應(yīng)和有待改進(jìn)之處做了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：城市地理信息系統(tǒng)GIS

一、引言

城市地理信息系統(tǒng)(Urban Geographic Information System)，簡(jiǎn)稱“UGIS”,它是地理信息系統(tǒng)的一個(gè)分支，是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各空間、非空間數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、查詢、檢索、處理分析、顯示、更新，并以處理城市各種空間實(shí)體及其關(guān)系為主的空間系統(tǒng)。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，一場(chǎng)以信息技術(shù)為核心的革命正改變著我們的生活和社會(huì)的面貌，

在空間科學(xué)技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)取得了飛速發(fā)展。城市是人類文明的標(biāo)志，是人們經(jīng)濟(jì)、政治和社會(huì)生活的中心。城市化的程度是衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化、科技水平的重要標(biāo)志，也是衡量國(guó)家和地區(qū)社會(huì)組織程度和管理水平的重要標(biāo)志。城市化是人類進(jìn)步必然要經(jīng)過(guò)的過(guò)程，是人類社會(huì)結(jié)構(gòu)變革中的一個(gè)重要線索，經(jīng)過(guò)了城市化，標(biāo)志著現(xiàn)代化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。只有經(jīng)過(guò)城市化的洗禮之后，人類才能邁向更為輝煌的時(shí)代。然而，僅僅看到城市化所帶來(lái)的豐碩成果而贊嘆不已、振臂高呼是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，城市化過(guò)程并不一定是一曲美妙的樂(lè)章，像很多進(jìn)步一樣，城市化過(guò)程中也夾雜著許多不和諧之音。近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化飛快速發(fā)展，正確認(rèn)識(shí)城市化所帶來(lái)的不利影響，并采取必要的措施，在城市規(guī)劃初期，利用城市地理信息系統(tǒng)加以解決，對(duì)我國(guó)城市化的健康良好發(fā)展有著重要的意義。

根據(jù)城市的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，將城市地理信息和社會(huì)經(jīng)濟(jì)、管理等信息數(shù)字化，建立并依托于城市地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、空間分析，以解決城市化發(fā)展中復(fù)雜的規(guī)劃和管理問(wèn)題，為城市化良好發(fā)展提供可靠的技術(shù)和決策支持。

二、系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)需求分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，作為決策和服務(wù)之一的地理信息系統(tǒng)也在不斷的完善服務(wù)體制，城市規(guī)劃和決策者想及時(shí)了解城市的全部建設(shè)發(fā)展情況及挖掘一些有用信息，作為規(guī)劃和決策的依據(jù)。只有運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)管理手段，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理才能實(shí)現(xiàn)這一管理模式。

根據(jù)信息管理系統(tǒng)可行性分析的四個(gè)基本方面可得如下結(jié)論：

經(jīng)濟(jì)上的可行性：

從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，此系統(tǒng)的投入會(huì)給城市的規(guī)劃和發(fā)展帶來(lái)管理嚴(yán)格化、信息統(tǒng)計(jì)完整化、數(shù)據(jù)處理智能化、經(jīng)濟(jì)預(yù)算科學(xué)化、業(yè)務(wù)處理高效化等多方面變化。

技術(shù)上的可行性：

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有城市地理信息系統(tǒng)應(yīng)用、開發(fā)的實(shí)際考察發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)部門、公司、個(gè)人都已具備計(jì)算機(jī)硬軟件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，掌握計(jì)算機(jī)基本操作能力。技術(shù)環(huán)境以滿足開發(fā)和使用的技術(shù)條件。

管理上的可行性：

經(jīng)過(guò)和城市規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者的接觸，可以看出幾乎所有領(lǐng)導(dǎo)都能意識(shí)到城市地理信息系統(tǒng)使用的必要性。可以了解到他們對(duì)信息系統(tǒng)已經(jīng)有很高的認(rèn)可度。管理可行性完全滿足。

社會(huì)上的可行性：

無(wú)論是對(duì)城市規(guī)劃決策的制定者，還是普通老百姓對(duì)城市地理信息系統(tǒng)使用的方便快捷性都表示很大的贊同。同時(shí)，系統(tǒng)的開發(fā)和使用對(duì)促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的信息化程度發(fā)展尤其是城市健康發(fā)展有巨大推動(dòng)作用。

2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

城市地理信息系統(tǒng)是一項(xiàng)非常復(fù)雜和龐大的系統(tǒng)工程，它包括城市一個(gè)城市的人口、土地、道路、交通、環(huán)境、管網(wǎng)等各個(gè)方面，具有明顯的空間地理特征。城市地理信息系統(tǒng)所涉獵的圖像、數(shù)據(jù)都是非常大的，系統(tǒng)應(yīng)能非常方便快捷的輸入、存儲(chǔ)、處理各方面的圖像和數(shù)據(jù)，并能對(duì)這些空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)驚醒挖掘和分析，這正是建立地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。通過(guò)對(duì)這些海量數(shù)據(jù)的挖掘和分析能為城市規(guī)劃決策這提供技術(shù)支持和輔助，還可以通過(guò)可視化和多媒體技術(shù)給普通市民展現(xiàn)，使市民可以方面的參加到城市的建設(shè)和發(fā)展當(dāng)中來(lái)，為城市的發(fā)展獻(xiàn)言建策，所以系統(tǒng)應(yīng)采用B/S結(jié)構(gòu)。所建成的地理信息系統(tǒng)將是用計(jì)算機(jī)硬、軟件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各種空間和非空間數(shù)據(jù)的輸入、存貯、查詢、檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應(yīng)用，以處理城市各種空間實(shí)體及其關(guān)系為主的技術(shù)系統(tǒng)。它是城市基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是一種城市現(xiàn)代化管理、規(guī)劃和科學(xué)決策的先進(jìn)工具。城市地理信息系統(tǒng)對(duì)城市具有動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和宏觀調(diào)控的能力，在城市化發(fā)展的過(guò)程中將發(fā)揮重要的作用。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則

1.標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化

要符合軟件設(shè)計(jì)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

2、系統(tǒng)的可操作性

系統(tǒng)的操作界面應(yīng)該盡量的簡(jiǎn)潔明了，尤其是本系統(tǒng)的操作界面是B/S結(jié)構(gòu)的，所以內(nèi)容不該太多，界面的內(nèi)容簡(jiǎn)單，能夠使用戶在第一時(shí)間就明白本系統(tǒng)的主要功能。本系統(tǒng)應(yīng)該作到操作簡(jiǎn)單、快速、系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間要盡量的短。

3、系統(tǒng)的安全性

本系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行管理的，主要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)都要通過(guò)瀏覽器和服務(wù)器之間進(jìn)行傳輸，這樣就很難保證系統(tǒng)信息不會(huì)遭到惡意的破壞，這就需要我們要盡量的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)。另一方面，本系統(tǒng)是一個(gè)管理系統(tǒng)，這就有管理員和普通用戶的區(qū)分，這也需要我們?cè)谙到y(tǒng)中對(duì)不同人員的使用權(quán)限進(jìn)行區(qū)分，不同的使用人員所能訪問(wèn)的頁(yè)面是不同的。這兩方面就保證了系統(tǒng)的安全性。

4、系統(tǒng)的可維護(hù)性

系統(tǒng)的維護(hù)主要有系統(tǒng)的日常維護(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的日常維護(hù)、數(shù)據(jù)的備份及數(shù)據(jù)庫(kù)的災(zāi)難后恢復(fù)工作。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用的，所以本系統(tǒng)的日常維護(hù)就沒有了客戶機(jī)端的維護(hù)，而只需要對(duì)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)，這樣維護(hù)人員就可以很方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)。

5、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

一個(gè)系統(tǒng)在被使用了一段時(shí)間后，使用者都會(huì)對(duì)系統(tǒng)提出很多的改進(jìn)意見，這就要求我們編寫的系統(tǒng)要有很好的可擴(kuò)展性。本系統(tǒng)由于是采用B/S標(biāo)準(zhǔn)編寫的，所有當(dāng)用戶提出改進(jìn)意見后，編程人員只需要在原來(lái)的基礎(chǔ)上，相應(yīng)的修改程序，就會(huì)改變系統(tǒng)中相應(yīng)部分的功能。所以本系統(tǒng)有很好的可擴(kuò)展性。

2.4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

如圖2-1所示

圖 2-1

三、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)框架圖

如入3-1所示：

圖 3-1

3.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

城市地理信息系統(tǒng)，最復(fù)雜、最關(guān)鍵的是數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把城市先前的基本信息，如人口、資源、環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等方面的信息進(jìn)行分類，在數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)創(chuàng)建相應(yīng)的表和索引，再借助GIS軟件建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)，最后建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接，這樣才能保證在用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)的速度和效率，提高城市地理信息系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。空間數(shù)據(jù)庫(kù)如圖3-2所示：

圖 3-2

影像數(shù)據(jù)庫(kù)如圖3-3所示：

圖 3-3

3.3子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

①城市歷史概況子系統(tǒng)，以該城市的歷史沿革、地理面貌、風(fēng)俗、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等信息，集合GIS的強(qiáng)大功能，展現(xiàn)給用戶，滿足用戶的需求。