天津城投集團土地置業(yè)GIS管理平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

吳永軍，王燕午，馮濤，王建國，關(guān)昆

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引言

天津城市基礎(chǔ)設(shè)施投資建設(shè)集團有限公司(以下簡稱“城投集團”)系國有獨資公司，由天津市政府于2004年直接批準成立。主要業(yè)務(wù)職能是圍繞“城市路橋、軌道交通、環(huán)境水務(wù)、城市綜合開發(fā)”四大業(yè)務(wù)板塊，專司重大城市基礎(chǔ)設(shè)施的融資、投資、建設(shè)及運營管理職責［1～2］。城投集團下屬十幾個子公司，其中有11個子公司的業(yè)務(wù)涉及城市綜合開發(fā)業(yè)務(wù)，主要從事土地整理、房地產(chǎn)開發(fā)、項目管理、資金預算、收益與投入的平衡等方面的業(yè)務(wù)。

城投集團傳統(tǒng)的項目管理方法是將大量的項目月報信息保存在Excel中，由子公司工作人員通過QQ等聊天工具將報表數(shù)據(jù)上傳給集團土地置業(yè)部的相關(guān)人員進行數(shù)據(jù)的檢核，最后以表格或柱狀圖等方式展示。這種方式需要集團與子公司之間進行頻繁的電話溝通，甚至需要雙方人員的來往，造成了數(shù)據(jù)在時效性、準確性得不到保證。事實上，城投集團的綜合開發(fā)業(yè)務(wù)是和地理空間位置有關(guān)的，但是集團本部及各子公司掌握的基礎(chǔ)地理信息資源有限、更新較慢，并且這些信息資源缺乏共享，造成業(yè)務(wù)上各自為戰(zhàn)，資源浪費。另外，集團在土地整理和房地產(chǎn)置業(yè)管理過程中缺乏系統(tǒng)性流程監(jiān)管，效率較低。各公司日常統(tǒng)計報表及專項數(shù)據(jù)整理分析過程中存在大量重復性工作，且容易出錯。為了清楚地體現(xiàn)數(shù)據(jù)中的地理元素特性及其之間的拓撲關(guān)系，提高管理水平與工作效率，本文在RIA(富客戶端，Rich Internet Application)模式下，以海量數(shù)據(jù)GIS特有的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示、分析、存儲和管理的功能，同時結(jié)合新興Silverlight技術(shù)，開發(fā)實現(xiàn)了“城投集團土地置業(yè)GIS管理平臺”，在一定程度上改善了集團的上述情況。

2 選擇基于RIA結(jié)構(gòu)模式的Web技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合的原因

2.1 使用Web技術(shù)的必要性

城投集團下屬的子公司分布于天津市各行政區(qū)，只有采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，才能避免工作人員頻繁往返于集團與子公司之間，互聯(lián)網(wǎng)化辦公解決了工作人員必須集中到一起才能正常開展業(yè)務(wù)的難題。

因為城投集團日常業(yè)務(wù)的開展依賴于各類基礎(chǔ)地理信息資源，只有采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，才能及時更新各類資源，實現(xiàn)子公司之間信息共享。

2.2 使用GIS技術(shù)的必要性

城投集團日常業(yè)務(wù)不僅涉及各類地理信息資源，如地形信息、土地利用現(xiàn)狀信息、規(guī)劃路網(wǎng)信息、城鎮(zhèn)地籍信息，還有各類專題信息，如控制性詳細規(guī)劃、項目地塊圖、高速公路等，為了有效使用和管理這些信息資源，必須采用GIS技術(shù)。

2.3 基于RIA結(jié)構(gòu)模式的必要性

正如文獻［3］中所論述的一樣，雖然，Web技術(shù)在GIS中的應(yīng)用主要存在4種結(jié)構(gòu)模式:主機終端模式、C/S結(jié)構(gòu)模式、B/S結(jié)構(gòu)模式以及基于RIA的結(jié)構(gòu)模式，但是基于RIA的結(jié)構(gòu)模式具有不可比擬的優(yōu)勢。在日益強調(diào)“用戶體驗”的今天，傳統(tǒng)的Web應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)有些力不從心了，尤其是在地圖應(yīng)用、多媒體等方面［4］，基于RIA結(jié)構(gòu)模式的Web技術(shù)，不但具有瀏覽器/服務(wù)器(B/S)結(jié)構(gòu)，而且可維護性好、可擴展性強、開發(fā)成本低，同時結(jié)合 Java Applet，F(xiàn)lash，AJAX等技術(shù)，使系統(tǒng)擁有豐富的圖形界面及強大的人機交互能力［5～8］。

Silverlight作為RIA開發(fā)技術(shù)的一種，是微軟大力推出的Web前端應(yīng)用程序開發(fā)解決方案，是一個跨瀏覽器、跨平臺的插件，能夠設(shè)計、開發(fā)和發(fā)布有多媒體體驗和富交互的網(wǎng)絡(luò)交互程序，具有很有的優(yōu)良特性［9～12］。Silverlight與其他 RIA 技術(shù)相比，在開發(fā)語言、多媒體支持、混搭(Mesh－up)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力、前端代碼上具有明顯的優(yōu)勢［13］，所以，選擇Silverlight技術(shù)與Web技術(shù)結(jié)合，成為城投集團土地置業(yè)GIS管理平臺開發(fā)的技術(shù)選擇。

3 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

本文采用分層架構(gòu)的思想，設(shè)計基于Silverlight的土地置業(yè)GIS管理平臺，設(shè)計好的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，可以分為數(shù)據(jù)資源層、數(shù)據(jù)訪問層、邏輯功能層、UI表現(xiàn)層四級結(jié)構(gòu)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)資源層存放的是本文所涉及的各個數(shù)據(jù)庫;在數(shù)據(jù)訪問層，使用WCF技術(shù)和REST技術(shù)實現(xiàn)客戶端和服務(wù)器端之間的通信，訪問和操作數(shù)據(jù)資源;在功能邏輯層實現(xiàn)各項業(yè)務(wù)功能;在表現(xiàn)層中，根據(jù)用戶認可的原型系統(tǒng)，使用XAML設(shè)計用戶界面。

4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

設(shè)計數(shù)據(jù)庫時需要遵循的范式是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基礎(chǔ)理論，目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫有6種范式:第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、巴德斯科范式(BCNF)、第四范式(4NF)和第五范式(5NF，又稱完美范式)。這些范式呈遞次規(guī)范，越高的范式數(shù)據(jù)庫冗余越小。一般來說，邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)該滿足第三范式，遵守這個規(guī)則的數(shù)據(jù)庫設(shè)計會產(chǎn)生較少的列和更多的表，因而也就減少了數(shù)據(jù)冗余，在保證數(shù)據(jù)完整性和一致性的同時，避免插入和刪除異常。但在數(shù)據(jù)查詢的過程中卻不得不連接更多的表，造成查詢效率降低。

本文在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，努力將數(shù)據(jù)庫規(guī)劃理論和實際應(yīng)用相結(jié)合，在盡可能滿足第三范式(3NF)的同時，保留了一定程度的冗余數(shù)據(jù)。冗余數(shù)據(jù)的本質(zhì)是用空間交換時間，在當今硬件的發(fā)展遠遠高于軟件的發(fā)展，適當?shù)娜哂嗍强梢越邮艿摹，F(xiàn)代軟件開發(fā)，實現(xiàn)同樣的功能，方法有很多，當可以簡化編程的復雜度，只需要用一條SQL語句就可以實現(xiàn)某一功能時，本文通過保留冗余數(shù)據(jù)來提高應(yīng)用程序的性能。

4.2 數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)

本文采用微軟公司的SQL Server 2008作為數(shù)據(jù)庫管理軟件，項目的空間信息與屬性信息統(tǒng)一由關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理。根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計思想，城投集團土地置業(yè)GIS管理平臺需要建立以下幾個數(shù)據(jù)庫:

(1)地圖瓦片數(shù)據(jù)庫:該庫是文件型數(shù)據(jù)庫，用以發(fā)布地圖服務(wù)。

(2)專題數(shù)據(jù)庫:該庫是矢量型空間數(shù)據(jù)庫，使用SQL Server Spatial管理空間信息，保存用戶的專題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括高速公路、地鐵、快速路、污水處理廠等。

(3)項目信息庫:該庫是矢量型空間數(shù)據(jù)庫，管理平臺中涉及的土地整理、房地產(chǎn)置業(yè)項目，包括項目的基本信息、月報信息、年度計劃信息、統(tǒng)計信息等屬性信息以及空間位置信息。

(4)項目信息臨時庫:該庫是矢量型空間數(shù)據(jù)庫，與項目信息庫相對應(yīng)。該庫保留了用戶對項目信息的操作(包括增加、刪除、修改)信息，只有有了該數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)才可以追溯項目的歷史記錄，比較修改前后的項目信息。

(5)項目歷史信息庫:該庫是矢量型空間數(shù)據(jù)庫，該庫與項目信息庫相對應(yīng)。該庫負責管理修改審核通過后的項目信息。該庫與項目信息臨時庫結(jié)合，可以比較修改前后的項目信息。

(6)流程審核信息庫:系統(tǒng)中項目的增加、刪除、重組、修改操作都需要經(jīng)過一系列的審核流程才能生效，流程審核信息庫負責管理審核流程中的審核信息。

(7)項目流程進度信息庫:土地整理、房地產(chǎn)置業(yè)項目從立項到結(jié)束需要向其他部門報批各種證件，為了有效監(jiān)督子公司項目的進展情況，集團要求子公司在特定的進度時，向系統(tǒng)上傳一些要件和項目信息，保存在項目流程進度信息庫中。

(8)用戶權(quán)限信息庫:用戶權(quán)限信息庫負責管理用戶的基本信息、角色信息、權(quán)限信息、用戶與角色的對應(yīng)信息、角色與權(quán)限的對應(yīng)信息。

(9)政策法規(guī)庫:保存土地整理、房地產(chǎn)置業(yè)相關(guān)的政策法規(guī)信息。

(10)BBS信息庫:保存用戶討論、交流信息。

5 系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

圖2 城投集團土地置業(yè)GIS管理平臺結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。其中地理信息管理系統(tǒng)是以服務(wù)形式發(fā)布基礎(chǔ)的地形圖、航空影像圖等資源，為集團及其子公司的日常工作提供基礎(chǔ)工作底圖，為集團領(lǐng)導提供各種空間分析服務(wù)，輔助決策;業(yè)務(wù)信息管理系統(tǒng)是對土地整理、房地產(chǎn)置業(yè)項目信息進行流程化管理，各子公司可以通過該系統(tǒng)增加、刪除項目，修改項目的基本信息和月報數(shù)據(jù);業(yè)務(wù)信息瀏覽系統(tǒng)是瀏覽、查詢項目的基本信息以及根據(jù)各類指標對項目進行匯總的信息;業(yè)務(wù)報表生成系統(tǒng)是結(jié)合集團的日常業(yè)務(wù)，自動對土地整理、房地產(chǎn)置業(yè)項目的月報數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，生成固定格式或自定義格式的報表，為集團領(lǐng)導提供輔助決策;政策法規(guī)管理系統(tǒng)提供土地整理、房地產(chǎn)置業(yè)相關(guān)的法律法規(guī)的瀏覽、管理功能。土地交易統(tǒng)計系統(tǒng)能夠從土地交易網(wǎng)站上自動抓取交易信息，并保存到本地數(shù)據(jù)庫中，最后根據(jù)特定的統(tǒng)計因子，對土地交易信息進行統(tǒng)計分析，生成統(tǒng)計報告;房地產(chǎn)交易統(tǒng)計系統(tǒng)能夠從房地產(chǎn)交易網(wǎng)站上自動抓取交易信息，并保存到本地數(shù)據(jù)庫中，最后根據(jù)特定的統(tǒng)計因子，對房地產(chǎn)交易信息進行統(tǒng)計分析，生成統(tǒng)計報告;區(qū)域價格分析系統(tǒng)是通過將人口、經(jīng)濟、地理、城市規(guī)劃相結(jié)合，建立數(shù)學模型，并將每年天津市土地交易情況作為影響因子，可以實現(xiàn)對中心城區(qū)土地(按居住、商服、綜合用地)價值的評估;BBS論壇為用戶提供了一個討論、交流的場所;用戶管理系統(tǒng)實現(xiàn)了統(tǒng)一的用戶管理和權(quán)限管理。各子系統(tǒng)的主要功能模塊如表1所示。

系統(tǒng)的主要功能模塊 表1

6 結(jié)語

RIA是未來Web應(yīng)用程序的發(fā)展方向［13］，而Silverlight作為RIA開發(fā)技術(shù)中的一種，它與WebGIS的結(jié)合應(yīng)用越來越受到人們的重視，已經(jīng)成為主流應(yīng)用之一。本文利用Silverlight技術(shù)與WebGIS技術(shù)開發(fā)實現(xiàn)的城投集團土地置業(yè)GIS管理平臺，整合了集團、子公司的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了資源共享;在進行重點項目專題研究時，系統(tǒng)實時提供土地、房屋等相關(guān)數(shù)據(jù)和項目周邊現(xiàn)狀等信息作為領(lǐng)導決策的依據(jù);提高了日常業(yè)務(wù)的管理水平和工作效率，實現(xiàn)了信息化、流程化、規(guī)范化管理。城投集團土地置業(yè)GIS管理平臺不僅滿足了城投集團土地整理、房地產(chǎn)置業(yè)業(yè)務(wù)管理的基本要求，還提供了Web應(yīng)用程序豐富互動的用戶體驗。

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