基于GIS的數字測繪國土管理系統設計與實現

劉飛鵬LIU Fei-peng

（江西核工業測繪院集團有限公司，南昌 330038）

0 引言

土地資源屬于國家重要資源，如何做好對土地資源的管理以及保護工作，提高土地使用效率，做好對土地資源的整體規劃成為我國國土資源管理工作的重要內容。GIS系統具有獨特的可視化技術以及強大的預測和監測功能等優勢，在數字測繪國土管理系統中引入GIS技術，使系統更加智能化、人性化，便于更加高效地對土地資源進行管理。

1 GIS技術概述

1.1 GIS系統定義

GIS系統即地理信息系統的英文簡稱，是一個綜合性的空間信息數據管理系統，主要是通過計算機對地球空間內的地理信息進行收集、整理、存儲、分析并成圖和描述相關地理信息的系統。

1.2 GIS系統的優勢

①具有獨特的可視化技術。可以將地理空間信息以圖像方式進行呈現，便于操作人員進行查詢和使用并進行決策。②功能強大。GIS系統自帶的計算機系統軟件及應用分析軟件可以實現信息檢索、數據分析、距離測算等多種功能。③監測和預測功能。GIS系統可以根據輸入設備輸入的數據對地理環境進行動態監測和評估，并預測可以發生的事件。例如：GIS信息可以通過對水流動速度變化監測對洪澇災害做好預警，并預測災害可能發生的時間，便于應急人員做出正確判斷及應急反應。

2 數字測繪國土管理系統的設計原則

①實用性原則：數字測繪國土管理系統應遵循實用性原則，根據所面向用戶群體以及用戶實際需求來進行設計，滿足用戶的實際需要，便于用戶進行查詢、管理等操作。

②安全性、可靠性原則：數字測繪國土管理系統運行應穩定可靠，且因國土資源信息中包含土地、森林、礦產等資源信息，與國家安全息息相關，因此要確保系統內數據的安全性，確保不發生泄密，同時要做好基礎數據的備份工作，重要的資料和數據都要進行備份。

③可擴展性原則：我國的土地資源環境不斷發生調整和變化，對系統的要求也逐漸提高，要求所設計的系統軟件能夠進行升級，容量可以進行擴充。

④標準性原則：要求按照國家規定的設計標準進行系統設計，系統能與其他管理部門系統進行兼容，能夠實現土地資源信息的有效共享。

3 數字測繪國土管理系統設計內容

3.1 GIS開發方式選擇

GIS系統主要分為應用型和工具型兩種類型系統，在進行數字測繪國土管理系統設計時，要根據開發系統所要實現的目標選擇相應的GIS系統，工具型GIS系統主要面對國土資源管理部門，包含對地理空間數據的輸入、輸出、存儲、分析等基本功能，也稱做GIS軟件包，如ARc／INFO、Maplnfo等，便于國土資源管理部門對土地資源進行監督和管理；如為某專業或某領域設計數字測繪國土管理系統時，應選擇應用型GIS系統，應用型GIS系統包含工具型GIS系統的所有功能，設計者可根據系統使用者的要求增加相應功能，以滿足使用者的需求。應用型GIS系統又可分為以下類型，見圖1。

因獨立開發不借用任何軟件，開發難度較大；單純二次開發僅能使用GIS系統自帶的Avenue語言或MapBasic語言等宏語言，受人員限制因素較大；而集成式二次開發支持使用VisualBasic、VisualC++等通用宏語言，因此成為GIS系統開發主流方式。集成式二次開發包括OLE/DDE和GIS控件兩種方式，這兩種方式各具優點，兩種方式的情況對比見表1。

表1 OLE/DDE和GIS控件方式的比較

由表1可見，OLE/DDE和GIS控件方式各有優勢，在實際設計中，可根據實際情況選擇合適的開發方式。

3.2 GIS基礎平臺選擇

目前比較成熟的基礎平臺包括國外的ARC/INFO、Maplnfo以及GeoMedia以及國內的SuperMgn2000、MiraseGis、su@rtMap、MapGis、Geostar等，在選擇平臺時要考慮所選用平臺的使用性能，以及安全性，國內平臺雖起步較晚，但是性價比及安全性較高，且操作性能好。

3.3 開發工具選擇

當前比較流行的編程語言有VB、VC++等，VB簡單易學，由其編寫的程序易執行；VC++功能強大，但編程難度高，開發軟件時間較長，因此本蔬菜基地數字測繪國土管理系統選用VB做為開發工具。

3.4 系統架構設計

系統架構設計包括系統程序集的結構設計，窗體類圖的設計以及系統結構方面設計三方面。

①系統結構設計：數字測繪國土管理系統結構設計通常按用戶層、數據層和業務邏輯層三層進行設計，通過SQL Server 2010等工具訪問屬性數據，通過ArcSDE等工具訪問空間數據。

②系統程序集的結構設計：采用.NET Framework組建.NET Framework類庫，完成相關文件的讀取以及寫入工作，并實現對組織架構以及組件的開發。如圖2所示。

SDM.DAL用于實現數據訪問；SDM.AppService用于定義應用服務層組件；SDM.Infrastructure用于實現基礎操作；SDM.UI用于完成用戶界面以及用戶交互功能；SDM.Domain用于定義系統領域模型及領域服務。

③系統窗體類圖設計。主要采用MIS（Management Information System）系統進行窗體類圖設計，通過對不同的窗口進行篩選，按不同功能進行提取后對窗口進行選擇。采用MIS系統進行設計可以降低編程以及界面設計的工作量，提高開發效率，同時便于對系統進行測試和維護工作。

3.5 系統功能設計

系統功能設計應遵循以滿足業務需求為出發點進行模塊化設計為原則進行功能設計，主要包括對數據的輸入輸出、業務辦理、數據更正、符號庫管理、統計剖析、查問輸出、系統管理等功能進行設計。

3.6 數據庫設計

數據庫設計應遵循規范性、實用性、關聯性、保密性原則，按照國家規范進行設計，并能夠滿足用戶的實際需求，同時將數據與業務進行關聯，形成規范化的數據系統，以保證系統的穩定。現今常用的數據庫管理系統版本為ASM和Oracle lOg兩種，可以根據設計需要進行自主選擇。

4 系統設計實例

以山東省濰坊市壽光市土地資源管理信息系統為例。該系統是以管理土地資源為核心，利用GIS技術、計算機網絡技術，結合國土資源管理的具體工作業務，建成的數字測繪國土管理系統，具有對土地資源進行規劃管理、對土地資源進行數據管理、圖文互查等功能。

4.1 調查分析階段

①初步對接階段：與壽光市自然資源局進行對接，了解建立系統的目的，對自然資源局的機構職能、辦事流程以及數據現狀等情況進行全面了解，并收集相關的數據以及文件，對信息進行歸類匯總，形成系統初步模型后，與用戶方進行初步對接，對用戶需求進行進一步驗證。

②細化階段：經過初步調查分析，壽光市自然資源局的主要業務需求包括土地管理、土地規劃編制以及用戶參與三個方面，針對用戶需求，對壽光市自然資源局的主要業務進行細化至各職能單元，并繪制業務流程圖，再根據業務流程圖對數據進行調查填充。例如：土地管理業務包括土地規劃管理和土地資源管理兩個子業務，土地規劃管理又可分為計劃指標管理、跟蹤監測管理等，計劃指標管理又可細分為規劃預審、用地報批等。

4.2 設計階段

4.2.1 總體設計階段

①軟件系統配置：本系統軟件系統采用MapGis結合Microsoft office進行開發，采用SQL Server 2010進行數據管理，按Three-Tier模型構建系統，包括數據層、用戶層、業務邏輯層。見圖3。整個系統由數據庫服務器、應用程序服務器以及系統客戶端計算機組成。

②網絡和硬件系統配置：本系統采用網絡結構為星形拓樸結構，基于1000M以太網技術，以保證網絡速度滿足實際辦公需要。系統硬件包括一臺高性能主干交換機、智能網絡集線器（HUB）、繪圖儀或打印機等，高性能主干交換機設置在單獨辦公室內，通過光纖與各辦公室終端相連，實現網絡化辦公需求。

4.2.2 詳細設計階段

4.2.2.1 系統功能設計

本系統包括七個業務子系統，具體見圖4，各個業務子系統之間既相互獨立又互相聯系，每個業務子系統又包含若干模塊，每個模塊對應相應的具體業務。在進行設計時，要對各模塊實現的功能進行定義，并確定各個模塊的輸入輸出形式、具體流程和實現算法。

下面以系統規劃實施管理主界面中幾個按鈕的功能設計為例進行說明，系統規劃實施管理如下：①進入：用戶登錄后，打開該主界面，點擊個人辦案查詢按鈕，系統從數據庫中讀取該用戶的所有個人辦案記錄信息。②接收：用戶選中一個案件后，點擊接收按鈕，該案件狀態由待辦改為在辦。③辦案：用戶點擊辦案按鈕，即自動打開該案件的辦案界面，進行辦案。④發送：案件辦結完成后，用戶點擊發送按鈕，即將辦案結果發送至上一層用戶進行審核。⑤退回：如用戶打開后，發現該案件上一環節處理不符合要求，即可點擊退回至案件的接收人，而不是案件上一環節辦理人。

4.2.2.2 系統數據庫設計

①數據庫結構設計：數據庫結構設計包括對空間數據結構和屬性結構設計兩部分。空間數據結構設計包括空間數學基礎、表和工作圖層的命名規則以及規劃工作圖層組成三方面。屬性結構設計包括命名規則和數據庫邏輯模型設計兩部分。

空間數學基礎：projection:non-Earth；unin:m；Minx 497,000；Miny 506,000；Maxx 559,000；Maxy 554,000。

表和工作圖層的命名規則：表和工作圖層的名稱均用業務名稱縮寫漢語拼音首字母表示，由前綴和后綴兩部分組成，為方便用戶查詢，為每張表設置一個代碼。前綴為業務名稱縮寫，后綴為工作圖層性質，分為在辦（ZB）、通過（TG）、不通過（BTG）三種。例如：建設項目用地規劃審查階段的圖層命名，業務名稱縮寫為“JYGS”，在辦狀態的圖層名稱為“JYGS-ZB”，預審通過的圖層名稱為“JYGS-TG”，預審不通過的圖層名稱為“JYGS-BTG”，方便工作人員進行查詢。

規劃工作圖層組成：包括背景圖和工作圖層兩部分，背景圖包括土地現狀圖以及土地規劃圖。土地現狀圖由A10、B11、B12、D10組成，土地規劃圖由A10、C10、C20、C30、C40、C50、C60、D10組成。

數據庫邏輯模型設計：該系統采用SQL Server 2010進行管理，因此應對實體、實體關系、關鍵字設計等進行標準化、規范化設計。

4.3 系統實現階段

系統設計完成后進行實施前，首先組織自然資源局相關業務人員對設計可行性進行討論，并對設計方案不足之種進行修改，待設計方案通過后，進行代碼編寫工作，同時建立數據庫，待以上工作全部完成后，對系統進行試運行以及調試工作。在本系統中，建立數據庫時，首先將各種源數據通過人工輸入、自動掃描等方式轉換成GIS系統所支持的數據格式，確保數據的正確性。

5 結束語

綜上所述，將GIS引入數字測繪國土管理系統進行設計，加快了系統開發的速度，并降低了系統開發的工作量，實現對土地資源的智能化管理，隨著GIS技術的不斷發展，數字測繪國土管理系統設計會更加優化。