基于ArcGIS的測繪成果管理系統架構與實現

廖云++毛金明

摘 要：測繪與國土資源管理就是服務與被服務、保障與被保障的關系，因此，把測繪與國土管理緊密結合，才能更好的發揮測繪的作用。該文提出利用GIS技術的空間信息管理、存儲、表達、分析功能，高效地對各類測繪成果進行管理、維護和更新，并發揮GIS技術的專題制圖功能，根據用戶需要生成各種分析圖件，便于土地系統的各種業務應用。論文基于ArcGIS平臺，利用AE組件GIS模塊，采用VS.net開發環境下的C#開發語言，對系統功能進行了實現。

關鍵詞：測繪成果 管理 ArcGIS 設計

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0013-02

數字城市是隨數字地球而出現的，同時也是數字地球的重要組成部分。與數字地球的理想狀態相比，它具有更強的現實性與可操作性，指明了城市信息化的發展方向，也是推動國家信息化的重要手段。世界上的主要發達國家非常重視數字城市，積極進行關鍵技術的研究，并開展了一系列的數字城市示范工程建設。

在數字城市的建設過程中，人們逐漸認識到數據——尤其是基礎地理信息數據的統一共享問題。測繪成果為各行業提供基礎地理信息數據，隨著現實日新月異的變化，數據更新、數據量、數據種類增加，傳統文件數據管理方式，難以滿足基礎地理信息數據應用的需求，隨著GIS的發展，在數據的處理、分析和應用方面越來越廣泛，并逐漸滲透到人們的日常生活各個方面。測繪行業中的地理信息數據的生產、建庫、應用成為各級測繪部門目前重要的任務。當海量的基礎地理信息數據形成數據庫成果后，如何有效管理數據、高效地使用所有數據，對測繪成果有需求的部門來說是一項重要的研究內容。

1 測繪成果管理中存在的問題

測繪工作關系到國家的社會發展與經濟命脈，是一項先導性、基礎性、實時性、公益性的事業。伴隨著國家的發展，科學技術的飛躍，測繪成果所產生的地理信息的使用越來越廣泛，范圍也越來越大，各種測繪成果受到了國家、政府以及個人的重視，于是國家投入巨大的資金進行測繪成果的更新、加密，有的測繪成果還更新到了地表以下的地理信息。

就目前的地理信息系統所管理的空間數據與屬性信息來說，目前測繪成果管理中還存在以下問題。

（1）管理程序需要暢通。測繪工作一般要求時間短、數據精確度高，每個測繪環節都是交替同時進行，參與的單位與人員多，分布廣泛，要求的成果類別詳細種類繁多，因此能夠能對每個測繪管理的程序進行科學化、系統化安排，保證程序申通，則可以大幅度提高測繪的工作效率與精度。（2）數據庫不全面。測繪成果的管理，不僅僅要求地表的空間數據，往往對于地下的管道、礦產資源分布的空間數據與信息的要求也是十分豐富的，如何把同平面空間數據以及立體空間數據進行整合與關聯則是數據庫管理的又一新的要求。同時不同的地理信息系統管理的數據庫里的數據平臺各異，成果格式不同，不同系統下的數據成果的兼容性差，制約了測繪成果的推廣與應用，更嚴重制約了數據挖掘的方式與深度。（3）數據庫挖掘深度不夠。隨著我國經濟不斷發展，各城市發展的速度也不同，地理信息系統管理的數據成果不盡相同，成果細化程度也不盡相同，這便限制了數據庫里空間數據與信息屬性使用的深度與范圍。（4）數據使用檔次不夠。地理信息系統所管理的測繪成果目前還主要應用于測繪行業或與測繪行業相關的行業內部，公眾對于空間地理信息的需求僅僅局限于地圖或是地圖導航，還并沒有廣泛應用于民生對于信息的需求。（5）數據發布受到制約。對于地理信息空間數據來講，不管在什么樣的空間坐標系里，每個數據都具有自己的真實坐標，這就牽扯到了數據應用的安全性與保密性，也是國家安全的一個重要內容。如果既滿足數據的公開性保障公眾對數據信息的需求，又能維護國家安全，保障國家主權維護，以及在使用數據時如果進行少量的費用支付以用于數據庫的維護與更新，這對于測繪成果管理部門來說都具有一定的挑戰性。

2 測繪成果集成管理系統的需求分析

在軟件工程中，需求分析指的是在建立一個新的或改變一個現存的信息系統時描寫新系統的目的、范圍、定義和功能時所要做的所有的工作。

需要開發人員與用戶協調、交流確定用戶的實際需要。只有確定了實際需要后才能夠分析和尋求新系統的解決方法，因此它是軟件工程中的一個關鍵過程。論文在上述對測繪成果管理中存在的問題分析，和土地管理部分測繪成果的多樣性、實時性、復雜性特點基礎上，進行測繪成果集成管理系統的需求分析。

2.1 總體需求

測繪成果集成管理系統的總體需求：實現國土局測繪成果的多源數據集成、更新、質量檢查、編輯與處理、歸檔歸類組織、利用、分析、統計等工作，能夠有序、編輯管理與應用；屬空間型信息系統，具備地理空間位置運算和處理的能力，能夠向用戶提供便捷的查詢、分析及利用服務。達到為測繪決策部門、管理部門、以及其它行業提供提供全方位的測繪成果信息服務。

2.2 詳細功能需求分析

（1）系統能對各類圖像進行配準處理，支持 TIFF、GEOTIFF、JPG、BMP、GIF等圖像格式的輸入和輸出；（2）系統提供坐標轉換功能，能進行1954年北京坐標系、1980年西安坐標系、WGS84坐標、2000國家大地坐標系等不同坐標系的相互轉換，能通過四參數進行坐標轉換，增減坐標的百公里常數；（3）系統提供數字化、掃描矢量化，支持鍵盤輸入坐標點、丈量法連碼、量距計算坐標和批量導入GPS、全站儀等測量儀器的電子數據及其他數據格式導入等多種方式完成空間數據的采集；（4）系統支持圖層的編輯，矢量數據的增、刪、改、延伸、連接、旋轉、合并、分解等編輯功能和對編輯對象的捕捉功能，數據的接邊處理，微小圖形的自動處理，靈活的查找定位功能等；（5）系統支持屬性結構的自定義，屬性值的編輯與修改，屬性值批量分析計算和錄入，批量屬性數據的導入；（6）系統支持空間數據和屬性數據檢查項的自定義，系統能對空間數據進行拓撲檢查和處理，檢查結果能輸出報表和錯誤結果的定位功能等；（7）系統支持多種數據格式，如Shape、MDB個人數據庫、SDE數據庫、VCT、AUTOCAD等格式的交換。endprint

3 測繪成果集成管理系統框架設計

3.1 測繪成果集成管理信息系統的總體設計

系統采用傳統的三層結構設計模式，即應用層、服務層和數據層。服務層采用 COM組件技術，在ArcEngine圖形平臺基礎上實現系統模塊的搭建，通過ArcSDE數據引擎實現全市海量空間數據的檢索，通過 Oracle大型數據庫載體實現數據庫的管理和維護。

（1）程序框架設計。

（2）功能框架設計。

包括圖形管理、業務應用、圖件輸出，數據更新與輔助決策等功能的設計。

（3）數據框架設計。

系統數據包括土地現狀數據，以及城鎮地籍數據，根據不同的要素類型和不同位置層，進行分層存儲，分層管理，實現集成化的管理與維護。系統將采用C/S系統結構，數據庫支撐作為整個系統的底層數據庫，對于系統所管理的數據邏輯關系作為中間層，頂層則為用戶提供各應用功能。底層數據庫主要包括空間數據與其對應的屬性數據庫兩類。它們包括基礎測繪數據庫、地籍數據庫、影像數據庫、勘測定界數據庫、征地數據庫、儲備數據庫、供地數據庫、地價監測點、市場拍賣數據庫、礦產資源數據庫等各類國土資源管理過程中需要的空間數據與其屬性數據，在必要時還可以增加數據庫里的數據種類。雖然各個部門處理的業務不同，對于土地管理過程中空間數據以及屬性數據都存在大量的交叉現象，對于這些交叉的空間數據與屬性數據進行科學的邏輯管理，減少數據庫中數據的冗余，則可以大大提高系統運算速度、減少系統運算量，提高工作效率。應用層直接向用戶提供系統功能，包括數據的入庫、編輯、屬性錄入、系統維護等主要功能。系統框架如圖1所示。

4 系統功能設計

（1）采用“數據中心”建設模式，實現集中分布式數據庫管理模式，保證系統數據可為其他各個相關專題應用所引用，同時也保證其他專題數據為系統所用；（2）系統應用ESRI公司ArcEngine開發平臺和SDE數據庫管理引擎，支持各種關系數據庫和海量數據的存儲與管理；（3）系統提供數據圖層、數據結構、數據字典、元數據等的管理及維護，通過用戶權限設置、密碼設置、備份與恢復、出錯處理、日志等加強系統的安全性，并可實現系統無損升級；（4）系統提供矢量數據和柵格數據一體化管理功能，柵格數據可以從文件、柵格數據庫中疊加，支持矢量數據與柵格數據的疊置顯示、打印；（5）系統提供多種查詢功能，包括自定義查詢、組合查詢等，圖屬互查，土地登記信息查詢，面積查詢計算、長度查詢計算等功能；（6）系統能進行宗地圖、標準分幅圖、區域圖、任意區域裁剪圖其他各類專題圖、歷史專題圖的輸出和編制，并且能對各類圖件模版進行定義；（7）系統能生成相關規范要求的統計匯總表，具有對表格的統計、匯總、查詢功能，輸出報表的格式為EXCEL；（8）系統用時間增量方式保存歷史信息，具有圖形與屬性歷史信息的存儲、查詢和追溯等功能。

5 測繪成果集成管理系統的實現

5.1 操作環境與技術架構

5.1.1 操作環境

基于對ArcGIS開發平臺與Oracle操作平臺與程序的學習、研究與開發的需要，服務端運行需要的操作系統為Windows 2000/2003，開發平臺為ArcSDE9.2for Oracle9i/Oracle10G，數據庫平臺為Oracle Database 9i/10G，服務器硬件要求P42.0以上，1G以上內存，60G以上硬盤。服務端運行環境需要客戶端操作系統環境為Windows 2000/XP/2003，ArcGIS平臺為 ArcEngine9.2Runtime，數據庫環境為 Oracle 9i /10G OleDB Driver，電腦硬件要求P42.0以上，512M以上內存，60G以上硬盤，其它要求MS Office2000及以上版本，IE6.0及以上版本。

5.1.2 技術架構

客戶端采用了C/S方式來管理整個系統，采用ASP.NET和Windows Forms開發圖形界面。數據訪問層：GIS數據方面采用 ArcGIS Engine的接口來通過ArcSDE訪問存儲在Oracle中的空間數據；非空間數據方面則采用ADO.NET訪問存儲在數據庫結合C#直接讀取存儲在文件中的相結合的方式。技術架構如圖2所示。

5.2 系統主要功能

整個系統界面分為工具欄、圖層管理欄與作圖界面。系統的工具欄按照功能的邏輯性與科學性進行分類，便于操作者進行系統功能的查找與使用。圖層管理欄主要是對加載的空間數據進行管理，比如加載圖層、刪除圖層、控制顯示、移動圖層先后順序等功能。作圖界面是系統進行圖形編輯的主要區域，在該區域內，操作者可以對空間數據進行數據編輯，以達到數據入庫或使用的要求。

5.2.1 空間數據屬性查詢

測繪成果集成管理系統不僅要對空間數據進行入庫、編輯與管理，同時還有大量的空間數據對應的屬性信息進行管理、入庫與查詢。

5.2.2 影像數據的加截與圖像糾正

影像數據可以直觀地表達地貌、地形以及用地狀態，使看圖者明了土地利用現狀，對于影像圖的調用與圖像糾正的功能實現也是十分有意義的。

6 結語

測繪與國土資源管理就是服務與被服務、保障與被保障的關系，因此，把測繪與國土管理緊密結合，才能更好地發揮測繪的作用。采用地理信息系統和數據庫等技術、方法，為土地利用規劃修編、土地利用現狀數據庫建設、建立“以圖管地”的土地新機制提供服務，進一步提高效率和精度。地理信息系統、數據庫技術、網絡技術的相互融合，互相促進發展，再加上測繪行業不斷對地表、地下的空間數據、屬性信息的耕新技術也日益發展，幾者的相互結合，為國土資源各種業務提供新數據、新方法，促進了國土部門業務水平、工作效率，也增強了國土部門為公眾服務的水平。

參考文獻

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