天津城投集團土地置業GIS管理平臺的設計與實現

吳永軍，王燕午，馮濤，王建國，關昆

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引言

天津城市基礎設施投資建設集團有限公司(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。主要業務職能是圍繞“城市路橋、軌道交通、環境水務、城市綜合開發”四大業務板塊，專司重大城市基礎設施的融資、投資、建設及運營管理職責［1～2］。城投集團下屬十幾個子公司，其中有11個子公司的業務涉及城市綜合開發業務，主要從事土地整理、房地產開發、項目管理、資金預算、收益與投入的平衡等方面的業務。

城投集團傳統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據上傳給集團土地置業部的相關人員進行數據的檢核，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，造成了數據在時效性、準確性得不到保證。事實上，城投集團的綜合開發業務是和地理空間位置有關的，但是集團本部及各子公司掌握的基礎地理信息資源有限、更新較慢，并且這些信息資源缺乏共享，造成業務上各自為戰，資源浪費。另外，集團在土地整理和房地產置業管理過程中缺乏系統性流程監管，效率較低。各公司日常統計報表及專項數據整理分析過程中存在大量重復性工作，且容易出錯。為了清楚地體現數據中的地理元素特性及其之間的拓撲關系，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，以海量數據GIS特有的方式實現數據展示、分析、存儲和管理的功能，同時結合新興Silverlight技術，開發實現了“城投集團土地置業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結構模式的Web技術與GIS技術相結合的原因

2.1 使用Web技術的必要性

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

因為城投集團日常業務的開展依賴于各類基礎地理信息資源，只有采用互聯網技術，才能及時更新各類資源，實現子公司之間信息共享。

2.2 使用GIS技術的必要性

城投集團日常業務不僅涉及各類地理信息資源，如地形信息、土地利用現狀信息、規劃路網信息、城鎮地籍信息，還有各類專題信息，如控制性詳細規劃、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。

2.3 基于RIA結構模式的必要性

正如文獻［3］中所論述的一樣，雖然，Web技術在GIS中的應用主要存在4種結構模式:主機終端模式、C/S結構模式、B/S結構模式以及基于RIA的結構模式，但是基于RIA的結構模式具有不可比擬的優勢。在日益強調“用戶體驗”的今天，傳統的Web應用技術已經有些力不從心了，尤其是在地圖應用、多媒體等方面［4］，基于RIA結構模式的Web技術，不但具有瀏覽器/服務器(B/S)結構，而且可維護性好、可擴展性強、開發成本低，同時結合 Java Applet，Flash，AJAX等技術，使系統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開發技術的一種，是微軟大力推出的Web前端應用程序開發解決方案，是一個跨瀏覽器、跨平臺的插件，能夠設計、開發和發布有多媒體體驗和富交互的網絡交互程序，具有很有的優良特性［9～12］。Silverlight與其他 RIA 技術相比，在開發語言、多媒體支持、混搭(Mesh－up)網絡服務能力、前端代碼上具有明顯的優勢［13］，所以，選擇Silverlight技術與Web技術結合，成為城投集團土地置業GIS管理平臺開發的技術選擇。

3 系統整體架構設計

本文采用分層架構的思想，設計基于Silverlight的土地置業GIS管理平臺，設計好的系統架構如圖1所示，可以分為數據資源層、數據訪問層、邏輯功能層、UI表現層四級結構。

圖1 系統架構

數據資源層存放的是本文所涉及的各個數據庫;在數據訪問層，使用WCF技術和REST技術實現客戶端和服務器端之間的通信，訪問和操作數據資源;在功能邏輯層實現各項業務功能;在表現層中，根據用戶認可的原型系統，使用XAML設計用戶界面。

4 數據庫設計與實現

4.1 數據庫設計

設計數據庫時需要遵循的范式是數據庫設計的基礎理論，目前關系數據庫有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)。這些范式呈遞次規范，越高的范式數據庫冗余越小。一般來說，邏輯數據庫設計應該滿足第三范式，遵守這個規則的數據庫設計會產生較少的列和更多的表，因而也就減少了數據冗余，在保證數據完整性和一致性的同時，避免插入和刪除異常。但在數據查詢的過程中卻不得不連接更多的表，造成查詢效率降低。

本文在設計數據庫時，努力將數據庫規劃理論和實際應用相結合，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據。冗余數據的本質是用空間交換時間，在當今硬件的發展遠遠高于軟件的發展，適當的冗余是可以接受的。現代軟件開發，實現同樣的功能，方法有很多，當可以簡化編程的復雜度，只需要用一條SQL語句就可以實現某一功能時，本文通過保留冗余數據來提高應用程序的性能。

4.2 數據庫實現

本文采用微軟公司的SQL Server 2008作為數據庫管理軟件，項目的空間信息與屬性信息統一由關系數據庫管理。根據數據庫設計思想，城投集團土地置業GIS管理平臺需要建立以下幾個數據庫:

(1)地圖瓦片數據庫:該庫是文件型數據庫，用以發布地圖服務。

(2)專題數據庫:該庫是矢量型空間數據庫，使用SQL Server Spatial管理空間信息，保存用戶的專題業務數據，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據庫，管理平臺中涉及的土地整理、房地產置業項目，包括項目的基本信息、月報信息、年度計劃信息、統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據庫，與項目信息庫相對應。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，只有有了該數據庫，系統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據庫，該庫與項目信息庫相對應。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合，可以比較修改前后的項目信息。

(6)流程審核信息庫:系統中項目的增加、刪除、重組、修改操作都需要經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、房地產置業項目從立項到結束需要向其他部門報批各種證件，為了有效監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)用戶權限信息庫:用戶權限信息庫負責管理用戶的基本信息、角色信息、權限信息、用戶與角色的對應信息、角色與權限的對應信息。

(9)政策法規庫:保存土地整理、房地產置業相關的政策法規信息。

(10)BBS信息庫:保存用戶討論、交流信息。

5 系統功能設計與實現

圖2 城投集團土地置業GIS管理平臺結構

系統結構框架如圖2所示。其中地理信息管理系統是以服務形式發布基礎的地形圖、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工作底圖，為集團領導提供各種空間分析服務，輔助決策;業務信息管理系統是對土地整理、房地產置業項目信息進行流程化管理，各子公司可以通過該系統增加、刪除項目，修改項目的基本信息和月報數據;業務信息瀏覽系統是瀏覽、查詢項目的基本信息以及根據各類指標對項目進行匯總的信息;業務報表生成系統是結合集團的日常業務，自動對土地整理、房地產置業項目的月報數據進行統計分析，生成固定格式或自定義格式的報表，為集團領導提供輔助決策;政策法規管理系統提供土地整理、房地產置業相關的法律法規的瀏覽、管理功能。土地交易統計系統能夠從土地交易網站上自動抓取交易信息，并保存到本地數據庫中，最后根據特定的統計因子，對土地交易信息進行統計分析，生成統計報告;房地產交易統計系統能夠從房地產交易網站上自動抓取交易信息，并保存到本地數據庫中，最后根據特定的統計因子，對房地產交易信息進行統計分析，生成統計報告;區域價格分析系統是通過將人口、經濟、地理、城市規劃相結合，建立數學模型，并將每年天津市土地交易情況作為影響因子，可以實現對中心城區土地(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;用戶管理系統實現了統一的用戶管理和權限管理。各子系統的主要功能模塊如表1所示。

系統的主要功能模塊 表1

6 結語

RIA是未來Web應用程序的發展方向［13］，而Silverlight作為RIA開發技術中的一種，它與WebGIS的結合應用越來越受到人們的重視，已經成為主流應用之一。本文利用Silverlight技術與WebGIS技術開發實現的城投集團土地置業GIS管理平臺，整合了集團、子公司的數據信息，實現了資源共享;在進行重點項目專題研究時，系統實時提供土地、房屋等相關數據和項目周邊現狀等信息作為領導決策的依據;提高了日常業務的管理水平和工作效率，實現了信息化、流程化、規范化管理。城投集團土地置業GIS管理平臺不僅滿足了城投集團土地整理、房地產置業業務管理的基本要求，還提供了Web應用程序豐富互動的用戶體驗。

［1］程德云.天津城投集團城市綜合開發業務盈利模式的初探［J］.管理學家，2010(8):309.

［2］http://www.tj－chengtou.com/Groupoverview.asp［OL］.

［3］王青山，汶博.基于RIA的網絡GIS的發展與應用［J］.測繪科學技術學報，2006，23(2):115 ～117.

［4］張智，趙紹兵，王凱等.基于RIA的WebGIS系統構建技術研究［J］.測繪技術裝備，2009(4):6～8.

［5］DUHI Joshua.White paper:Rich Internet Applications［R］.2003.

［6］高強，童曉陽，劉志剛等.基于AJAX的變電站嵌入式Web發布系統的設計與實現［J］.電力系統自動化，2008，32(9):57 ～60.

［7］敖麗敏，李林輝.基于AJAX的電力圖形系統的實現［J］.電力系統自動化，2007，31(9):47 ～51.

［8］張健，文愛軍.AJAX技術在國家電網公司招投標業務中的應用［J］.電網技術，2007，31(S2):373～375.

［9］吳信才.基于Silverlight的WebGIS開發［M］.北京:電子工業出版社，2011.

［10］崔欣.Silverlight技術的發展與應用［J］.電腦知識與技術，2009，22(5):6194 ～6195.

［11］李愛民，劉晶，馬維綱.silverlight相關技術研究［J］.計算機相關技術研究，2009，19(6):117 ～120.

［12］李金朋，石吉寶，錢亞芳.RIA與REST服務相結合構建WebGIS的研究——以成都市遙感影像管理系統為例［J］.勘察科學技術，2011(4):13～15.

［13］袁月，劉強.基于Silverlight的工業經濟地理信息系統設計與實現［J］.測繪，2011，34(6):274～277