城市地理信息系統的初步設計和實現

辛肖杰 曹廣超

摘 要：在論述建立城市地理信息系統的重要意義及地理信息系統的基礎上，詳細闡述了城市地理信息系統設計思想與目標、需求分析與總體設計、體系結構、實現等方面的

問題，最后對系統的效應和有待改進之處做了說明。

關鍵詞：城市地理信息系統GIS

一、引言

城市地理信息系統(Urban Geographic Information System)，簡稱“UGIS”,它是地理信息系統的一個分支，是一種運用計算機軟、硬件技術，實現對城市各空間、非空間數據的輸入、存儲、查詢、檢索、處理分析、顯示、更新，并以處理城市各種空間實體及其關系為主的空間系統。

20世紀90年代以來，一場以信息技術為核心的革命正改變著我們的生活和社會的面貌，

在空間科學技術以及地理信息系統(GIS)、遙感(RS)、全球定位系統(GPS)取得了飛速發展。城市是人類文明的標志，是人們經濟、政治和社會生活的中心。城市化的程度是衡量一個國家和地區經濟、社會、文化、科技水平的重要標志，也是衡量國家和地區社會組織程度和管理水平的重要標志。城市化是人類進步必然要經過的過程，是人類社會結構變革中的一個重要線索，經過了城市化，標志著現代化目標的實現。只有經過城市化的洗禮之后，人類才能邁向更為輝煌的時代。然而，僅僅看到城市化所帶來的豐碩成果而贊嘆不已、振臂高呼是遠遠不夠的，城市化過程并不一定是一曲美妙的樂章，像很多進步一樣，城市化過程中也夾雜著許多不和諧之音。近年來，隨著我國城市化飛快速發展，正確認識城市化所帶來的不利影響，并采取必要的措施，在城市規劃初期，利用城市地理信息系統加以解決，對我國城市化的健康良好發展有著重要的意義。

根據城市的結構和特點，將城市地理信息和社會經濟、管理等信息數字化，建立并依托于城市地理信息系統強大的數據處理、空間分析，以解決城市化發展中復雜的規劃和管理問題，為城市化良好發展提供可靠的技術和決策支持。

二、系統需求分析與總體設計

2.1系統需求分析

隨著社會經濟的發展，人們對生活質量的要求越來越高，作為決策和服務之一的地理信息系統也在不斷的完善服務體制，城市規劃和決策者想及時了解城市的全部建設發展情況及挖掘一些有用信息，作為規劃和決策的依據。只有運用先進的科學管理手段，利用計算機系統管理才能實現這一管理模式。

根據信息管理系統可行性分析的四個基本方面可得如下結論：

經濟上的可行性：

從長遠角度來看，此系統的投入會給城市的規劃和發展帶來管理嚴格化、信息統計完整化、數據處理智能化、經濟預算科學化、業務處理高效化等多方面變化。

技術上的可行性：

經對現有城市地理信息系統應用、開發的實際考察發現，絕大多數部門、公司、個人都已具備計算機硬軟件和網絡環境，掌握計算機基本操作能力。技術環境以滿足開發和使用的技術條件。

管理上的可行性：

經過和城市規劃領導、專家、學者的接觸，可以看出幾乎所有領導都能意識到城市地理信息系統使用的必要性。可以了解到他們對信息系統已經有很高的認可度。管理可行性完全滿足。

社會上的可行性：

無論是對城市規劃決策的制定者，還是普通老百姓對城市地理信息系統使用的方便快捷性都表示很大的贊同。同時，系統的開發和使用對促進整個社會的信息化程度發展尤其是城市健康發展有巨大推動作用。

2.2系統總體設計

城市地理信息系統是一項非常復雜和龐大的系統工程，它包括城市一個城市的人口、土地、道路、交通、環境、管網等各個方面，具有明顯的空間地理特征。城市地理信息系統所涉獵的圖像、數據都是非常大的，系統應能非常方便快捷的輸入、存儲、處理各方面的圖像和數據，并能對這些空間數據以及屬性數據驚醒挖掘和分析，這正是建立地理信息系統的優勢所在。通過對這些海量數據的挖掘和分析能為城市規劃決策這提供技術支持和輔助，還可以通過可視化和多媒體技術給普通市民展現，使市民可以方面的參加到城市的建設和發展當中來，為城市的發展獻言建策，所以系統應采用B/S結構。所建成的地理信息系統將是用計算機硬、軟件及網絡技術，實現對城市各種空間和非空間數據的輸入、存貯、查詢、檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用，以處理城市各種空間實體及其關系為主的技術系統。它是城市基礎設施之一，也是一種城市現代化管理、規劃和科學決策的先進工具。城市地理信息系統對城市具有動態監測和宏觀調控的能力，在城市化發展的過程中將發揮重要的作用。

2.3 系統設計的基本原則

1.標準化、規范化

要符合軟件設計的規范和標準及相關行業的標準和規范。

2、系統的可操作性

系統的操作界面應該盡量的簡潔明了，尤其是本系統的操作界面是B/S結構的，所以內容不該太多，界面的內容簡單，能夠使用戶在第一時間就明白本系統的主要功能。本系統應該作到操作簡單、快速、系統的反應時間要盡量的短。

3、系統的安全性

本系統是在計算機上進行管理的，主要的系統數據都要通過瀏覽器和服務器之間進行傳輸，這樣就很難保證系統信息不會遭到惡意的破壞，這就需要我們要盡量的對數據進行加密保護。另一方面，本系統是一個管理系統，這就有管理員和普通用戶的區分，這也需要我們在系統中對不同人員的使用權限進行區分，不同的使用人員所能訪問的頁面是不同的。這兩方面就保證了系統的安全性。

4、系統的可維護性

系統的維護主要有系統的日常維護和數據庫的日常維護、數據的備份及數據庫的災難后恢復工作。因為本系統是基于網絡上應用的，所以本系統的日常維護就沒有了客戶機端的維護，而只需要對服務器的數據庫進行維護，這樣維護人員就可以很方便的對系統進行日常維護。

5、系統的可擴展性

一個系統在被使用了一段時間后，使用者都會對系統提出很多的改進意見，這就要求我們編寫的系統要有很好的可擴展性。本系統由于是采用B/S標準編寫的，所有當用戶提出改進意見后，編程人員只需要在原來的基礎上，相應的修改程序，就會改變系統中相應部分的功能。所以本系統有很好的可擴展性。

2.4 系統體系結構

如圖2-1所示

圖 2-1

三、系統詳細設計

3.1 系統框架圖

如入3-1所示：

圖 3-1

3.2數據庫設計

城市地理信息系統，最復雜、最關鍵的是數據庫的設計和構建。數據庫設計時應把城市先前的基本信息，如人口、資源、環境、基礎設施、經濟和社會等方面的信息進行分類，在數據庫中應創建相應的表和索引，再借助GIS軟件建立空間數據庫，最后建立空間數據庫和屬性數據庫的鏈接，這樣才能保證在用戶訪問數據庫時的速度和效率，提高城市地理信息系統的服務質量。空間數據庫如圖3-2所示：

圖 3-2

影像數據庫如圖3-3所示：

圖 3-3

3.3子系統的設計

①城市歷史概況子系統，以該城市的歷史沿革、地理面貌、風俗、經濟發展等信息，集合GIS的強大功能，展現給用戶，滿足用戶的需求。