GIS测绘地理信息成果管理系统架构探讨

　　摘 要：随着空间地理信息技术的发展，测绘地理信息成果的种类和数据量快速增长，因此，有效地管理测绘地理信息成果，才能更好地发挥成果的作用。该文提出利用GIS技术的空间信息管理、存储、表达、分析功能，高效地对各类测绘地理信息成果进行管理、维护和更新，并发挥GIS技术的专题制图功能，根据实际需要生成各种分析图件，满足部门工作。论文基于ArcGIS平台，利用AE组件GIS模块，采用VS.net开发环境下的C#开发语言，对系统功能进行了实现。 

　　关键词：测绘成果 管理 ArcGIS 设计 

　　数字城市的建设过程中，人们逐渐认识到数据——尤其是基础地理信息数据的统一共享问题。测绘成果为各行业提供基础地理信息数据，随着现实日新月异的变化，数据更新、数据量、数据种类增加，传统文件数据管理方式，难以满足基础地理信息数据应用的需求，随着GIS的发展，在数据的处理、分析和应用方面越来越广泛，并逐渐渗透到人们的日常生活各个方面。测绘行业中的地理信息数据的生产、建库、应用成为各级测绘部门目前重要的任务。当海量的基础地理信息数据形成数据库成果后，如何有效管理数据、高效地使用所有数据，对测绘成果有需求的部门来说是一项重要的研究内容。 

　　1 测绘成果管理中存在的问题 

　　测绘工作关系到国家的社会发展与经济命脉，是一项先导性、基础性、实时性、公益性的事业。伴随着国家的发展，科学技术的飞跃，测绘成果所产生的地理信息的使用越来越广泛，范围也越来越大，各种测绘成果受到了国家、政府以及个人的重视，于是国家投入巨大的资金进行测绘成果的更新、加密，有的测绘成果还更新到了地表以下的地理信息。 

　　就目前的地理信息系统所管理的空间数据与属性信息来说，目前测绘成果管理中还存在以下问题。 

　　（1）管理程序需要畅通。测绘工作一般要求时间短、数据精确度高，每个测绘环节都是交替同时进行，参与的单位与人员多，分布广泛，要求的成果类别详细种类繁多，因此能够对每个测绘管理的程序进行科学化、系统化安排，保证程序畅通，则可以大幅度提高测绘的工作效率与精度。（2）数据库不全面。测绘成果的管理，不仅仅要求是地表的空间数据，往往对于地下的管道、矿产资源分布的空间数据与信息的要求也是十分丰富的，如何把同平面空间数据以及立体空间数据进行整合与关联则是数据库管理的又一新的要求。同时不同的地理信息系统管理的数据库里的数据平台各异，成果格式不同，不同系统间下的数据成果的兼容性差，制约了测绘成果的推广与应用，更严重制约了数据挖掘的方式与深度。（3）数据库挖掘深度不够。随着我国经济不断发展，各城市发展的速度也不同，地理信息系统管理的数据成果不尽相同，成果细化程度也不尽相同，这便限制了数据库里空间数据与信息属性使用的深度与范围。（4）数据使用档次不够。地理信息系统所管理的测绘成果目前还主要应用于测绘行业或与测绘行业相关的行业内部，公众对于空间地理信息的需求仅仅局限于地图或是地图导航，还并没有广泛应用于民生对于信息的需求。（5）数据发布受到制约。对于地理信息空间数据来讲，不管在什么样的空间坐标系里，每个数据都具有自己的真实坐标，这就牵挂到了数据应用的安全性与保密性，也是国家安全的一个重要内容，如果既满足数据的公开性保障公众对数据信息的需求，又能维护国家安全，保障国家主权维护，以及在使用数据时如果进行少量的费用支付以用于数据库的维护与更新，这对于测绘成果管理部门来说都具有一定的挑战性。 

　　2 测绘成果集成管理系统的需求分析 

　　在软件工程中，需求分析指的是在建立一个新的或改变一个现存的信息系统时描写新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有工作。需要开发人员与用户协调、交流确定用户的实际需要。只有确定了实际需要后才能够分析和寻求新系统的解决方法，因此它是软件工程中的一个关键过程。论文在上述对测绘成果管理中存在的问题分析和土地管理部分测绘成果的多样性、实时性、复杂性特点基础上，进行测绘成果集成管理系统的需求分析。 

　　2.1 总体需求 

　　测绘成果集成管理系统的总体需求：实现测绘地理信息成果的多源数据集成、更新、质量检查、编辑与处理、归档归类组织、利用、分析、统计等工作，能够有序、编辑管理与应用；属空间型信息系统，具备地理空间位置运算和处理的能力，能够向用户提供便捷的查询、分析及利用服务。 

　　2.2 详细功能需求分析 

　　（1）系统能对各类图像进行配准处理，支持TIFF、GEOTIFF、JPG、BMP、GIF等图像格式的输入和输出；（2）系统提供坐标转换功能，能进行1954年北京坐标系、1980年西安坐标系、WGS‐84坐标、2000国家大地坐标系等不同坐标系的相互转换，能通过四参数进行坐标转换，增减坐标的百公里常数；（3）系统提供数字化、扫描矢量化，支持键盘输入坐标点、丈量法连码、量距计算坐标和批量导入GPS、全站仪等测量仪器的电子数据及其他数据格式导入等多种方式完成空间数据的采集；（4）系统支持图层的编辑，矢量数据的增、删、改、延伸、连接、旋转、合并、分解等编辑功能和对编辑对象的捕捉功能；数据的接边处理；微小图形的自动处理；灵活的查找定位功能等；（5）系统支持属性结构的自定义，属性值的编辑与修改，属性值批量分析计算和录入，批量属性数据的导入；（6）系统支持空间数据和属性数据检查项的自定义；系统能对空间数据进行拓扑检查和处理；检查结果能输出报表和错误结果的定位功能等；（7）系统支持多种数据格式，如Shape、MDB个人数据库、SDE数据库、VCT、AUTOCAD等格式的交换。 

　　3 测绘地理信息成果集成管理系统框架设计 

　　系统采用传统的3层结构设计模式，即应用层、服务层和数据层。服务层采用COM组件技术，在ArcEngine图形平台基础上实现系统模块的搭建，通过ArcSDE数据引擎实现全市海量空间数据的检索，通过Oracle大型数据库载体实现数据库的管理和维护。 

　　（1）程序框架设计。 

　　（2）功能框架设计包括图形管理、业务应用、图件输出，数据更新与辅助决策等功能的设计。 

　　（3）数据框架设计。 

　　系统数据包括土地现状数据，以及城镇地籍数据，根据不同的要素类型和不同位置层，进行分层存储，分层管理，实现集成化的管理与维护。系统将采用C/S系统结构，数据库支撑作为整个系统的底层数据库，对于系统所管理的数据逻辑关系作为中间层，顶层则为用户提供各应用功能。底层数据库主要包括空间数据与其对应的属性数据库两类。它们包括基础测绘数据库、地籍数据库、影像数据库、勘测定界数据库、征地数据库、储备数据库、供地数据库、地价监测点、市场拍卖数据库、矿产资源数据库等各类国土资源管理过程中需要的空间数据与其属性数据，在必要时还可以增加数据库里的数据种类。虽然各个部门处理的业务不同，对于土地管理过程中空间数据以及属性数据都存在大量的交叉现象，对于这些交叉的空间数据与属性数据进行科学的逻辑管理，减少数据库中数据的冗余，则可以大大提高系统运算速度、减少系统运算量，提高了工作效率。 

　　应用层直接向用户提供系统功能，包括数据的入库、编辑、属性录入、系统维护等主要功能。系统框架如图1所示。 

　　4 系统功能设计 

　　（1）采用“数据中心”建设模式，实现集中分布式数据库管理模式，保证系统数据可为其他各个相关专题应用所引用，同时也保证其他专题数据为系统所用；（2）系统应用 ESRI公司ArcEngine开发平台和SDE数据库管理引擎，支持各种关系数据库和海量数据的存储与管理；（3）系统提供数据图层、数据结构、数据字典、元数据等的管理及维护；通过用户权限设置、密码设置、备份与恢复、出错处理、日志等加强系统的安全性，并可实现系统无损升级；（4）系统提供矢量数据和栅格数据一体化管理功能，栅格数据可以从文件、栅格数据库中叠加；支持矢量数据与栅格数据的叠置显示、打印；（5）系统提供多种查询功能，包括自定义查询、组合查询等，图属互查，土地登记信息查询；面积查询计算、长度查询计算等功能；（6）系统能进行宗地图、标准分幅图、区域图、任意区域裁剪图其他各类专题图、历史专题图的输出和编制，并且能对各类图件模版进行定义；（7）系统能生成相关规范要求的统计汇总表，具有对表格的统计、汇总、查询功能，输出报表的格式为Excel；（8）系统用时间增量方式保存历史信息，具有图形与属性历史信息的存储、查询和追溯等功能。 

　　5 测绘地理信息成果集成管理系统的实现 

　　5.1 操作环境与技术架构 

　　5.1.1 操作环境 

　　基于对ArcGIS开发平台与Oracle操作平台与程序的学习、研究与开发的需要，服务端运行需要的操作系统为Windows 2000/2003，开发平台为ArcSDE 9.2for Oracle 9i/Oracle10G，数据库平台为Oracle Database 9i/10G，服务器硬件要求P4 2.0以上，1 G以上内存，60 G以上硬盘。 

　　服务端运行环境需要客户端操作系统环境为 Windows 2000/XP/2003，ArcGIS平台为ArcEngine 9.2Runtime，数据库环境为Oracle 9i/10GOleDB Driver，电脑硬件要求P4 2.0以上，512 M以上内存，60 G 以上硬盘，其他要求MS Office2000及以上版本，IE6.0及以上版本。 

　　5.1.2 技术架构 

　　客户端采用了C/S方式来管理整个系统，采用ASP.NET和Windows Forms开发图形界面。数据访问层GIS 数据方面采用ArcGIS Engine的接口来通过ArcSDE访问存储在Oracle中的空间数据；非空间数据方面则采用 ADO.NET访问存储在数据库结合C#直接读取存储在文件中的相结合的方式。技术架构如图2所示。 

　　5.2 系统主要功能 

　　整个系统界面分为工具栏、图层管理栏与作图界面。系统的工具栏按照功能的逻辑性与科学性进行分类，便于操作者进行系统功能的查找与使用。图层管理栏主要是对加载的空间数据进行管理，比如加载图层、删除图层、控制显示、移动图层先后顺序等功能。作图界面是系统进行图形编辑的主要区域，在该区域内，操作者可以对空间数据进行数据编辑，以达到数据入库或使用的要求。测绘地理信息成果集成管理系统不仅要对空间数据进行入库、编辑与管理，同时还有大量的空间数据对应的属性信息进行管理、入库与查询，以查询某地块地类图斑为例，运行结果如图3。 

　　影像数据可以直观地表达地貌、地形以及用地状态，使看图者明了土地利用现状，对于影像图的调用与图像纠正的功能实现也是十分有意义的。 

　　6 结语 

　　测绘与国土资源管理就是服务与被服务、保障与被保障的关系，因此，把测绘与国土管理紧密结合，才能更好地发挥测绘的作用。采用地理信息系统和数据库等技术、方法，为土地利用规划修编、土地利用现状数据库建设、建立“以图管地”的土地新机制提供服务，进一步提高效率和精度。 

　　地理信息系统、数据库技术、网络技术的相互融合，互相促进发展，再加上测绘行业不断对地表、地下的空间数据、属性信息的更新技术也日益发展，几者的相互结合，为国土资源各种业务提供着新数据、新方法，促进了国土部门业务水平、工作效率，也增强了国土部门为公众服务的水平。 

　　参考文献 

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　　[2] 王智红.基于GIS的地籍管理信息系统业务功能设计与研究[J].测绘与空间地理信息，2009（30）：191-193. 

　　[3] 张鹏程.CAD与GIS集成技术在城市基础测绘中的作用[J].地理空间信息，2010（5）：6-18.