隨著城市建設(shè)的發(fā)展，在城市規(guī)劃和土地管理過程中需要使用大量的地理圖形數(shù)據(jù)，同時在具體業(yè)務(wù)辦理過程中也要產(chǎn)生大量的空間信息，這些信息既是國土資源管理的結(jié)果，也是下一階段工作的 重要參考和決策依據(jù)。

  廣州市國土資源和房屋管理局作為廣州市的土地管理部門，歷年來積累了大量的地形、地籍和土地利用等空間和屬性數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)分散在局內(nèi)各個部門，且數(shù)據(jù)的坐標(biāo)基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)格式都不盡相同，給各部門間的業(yè)務(wù)銜接和數(shù)據(jù)共享帶來了極大的麻煩。因此必須依據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立一個全局共享的地理信息數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)一套能夠集中管理、維護(hù)并更新海量空間數(shù)據(jù)的地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對其進(jìn)行管理和維護(hù)，從而為各部門業(yè)務(wù)辦理和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，從整體上提高廣州市國土房管局的工作效率和管理水平。

   本文簡述了地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以及用．Net開發(fā)語言建立基于ArcGIS  Engine 的廣州市國土資源和房屋管理局地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的思路和方法。

  1  ArcGIS  Engine簡介

    ArcGIS  Engine是與ArcGIS9．0同時推出的獨(dú)立的軟件開發(fā)包，可以脫離ArcGIS  Desktop環(huán)境進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)。

    ArcGIS  Engine提供了21個組件對象庫，其 中有基本的圖形庫esriGeometry、顯示庫esriDis-play、制圖庫esriCarto等，擴(kuò)展的對象庫有三維分析庫esri3D An alyst、網(wǎng)絡(luò)分析庫esriNetworkAnalyst等。這些組件對象庫對ArcGIS底層功能進(jìn)行了封 裝，使GIS開發(fā)人員能夠集中精力按照應(yīng)用需求進(jìn)行開發(fā)。

    ArcGIS  Engine是按照COM標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)的，支持跨平臺和多種編程語言的開發(fā),在Windows下支持C++、Java、VB、Delphi和．Net等，在UNIX和LINUX下支 持C++和Java，所以可以選擇多種開發(fā)方式。

    同ArcObiects相比，ArcGIS Engine是對ArcOb-iects的提煉和簡化，Arcobjects是對ArcMap、ArcCata- log等應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，所以結(jié)構(gòu)龐大。脫離了Ar- cG IS桌面軟件的ArcGIS  Engine結(jié)構(gòu)更加合理，其提供的功能完全能夠滿足各種層次的開發(fā)需要，而且保持了開放性和擴(kuò)展性。

   利用ArcGIS在地理信息系統(tǒng)方面的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建面向特殊應(yīng)用的地理信息系統(tǒng)軟件。

  2  系統(tǒng)的總體設(shè)計

  2．1設(shè)計依據(jù)

    標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)庫建設(shè)的靈魂，也是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。國家、省、市都對土地利用、地形、地籍等數(shù)據(jù)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。結(jié)合廣州市的實際特點(diǎn)，系統(tǒng)嚴(yán)格依據(jù)《廣州市城鄉(xiāng)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建庫標(biāo)準(zhǔn)》來組織數(shù)據(jù)、定制功能、設(shè)計數(shù)據(jù)庫和接口，并在具體實現(xiàn)中對其進(jìn)行必要的擴(kuò)充，使系統(tǒng)具有良好的規(guī)范性和可擴(kuò)展性。

  2．2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)運(yùn)行在國土局內(nèi)部的局域網(wǎng)環(huán)境中，采用C／S體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用Oracle9i，在局內(nèi)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)器，地理信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中存儲,以保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。服務(wù)器端用ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)引擎。利用ArcGIS  Engine開發(fā)的地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為客戶端部署在數(shù)據(jù)庫管理部門，提供對數(shù)據(jù)的檢查、數(shù)據(jù)入庫和數(shù)據(jù)更新等功能。

  系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1。

2．3空間數(shù)據(jù)的組織

    空間數(shù)據(jù)分矢量和柵格兩種不同形式分別存儲于數(shù)據(jù)服務(wù)器上。

    矢量數(shù)據(jù)采用ESRI公司的Geodatabase數(shù)據(jù)模型進(jìn)行存儲，在邏輯上根據(jù)圖件的比例尺和種類將空間數(shù)據(jù)劃分為不同的子庫，在每個子庫中將圖件按要素類別劃分成不同的圖層，同時將類別或性質(zhì)相關(guān)的圖層組織成大類。即矢量數(shù)據(jù)按子庫、大類、圖層的層次關(guān)系進(jìn)行存儲，如將1：10000地形數(shù)據(jù)定義為一個子庫，在子庫中定義水系、道路等大類，每個大類中又有一系列的圖層，如水系中又分為線狀水系和面狀水系等圖層。矢量數(shù)據(jù)的具體組織方式以及與Geodatabase模型元素的對 應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

    柵格數(shù)據(jù)主要是正射影像圖和一些掃描圖件，對于該類數(shù)據(jù)，以目錄文件方式進(jìn)行存儲，將每類柵格數(shù)據(jù)作為一個子庫，對每個柵格子庫建立目錄，在這個子庫級目錄下為其所包含的分區(qū)建立目錄，在具體的分區(qū)目錄中以圖幅為單位存放該區(qū)的柵格圖像。柵格數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。

 3  系統(tǒng)主要功能

    客戶端的地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通過一系列功能模塊組成的集成化應(yīng)用程序向用戶提供空間數(shù)據(jù)的管理工具，所有模塊以服務(wù)器端的地理信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，主要實現(xiàn)以下功能：

    (1)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查模塊：主要依據(jù)數(shù)據(jù)庫建庫標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，對空間數(shù)據(jù)的位置精度、拓?fù)潢P(guān)系以及屬性數(shù)據(jù)的完整性和邏輯一致性進(jìn)行檢查，生成檢查報告，從而嚴(yán)格控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)達(dá)到入庫的要求。

    (2)數(shù)據(jù)入庫模塊：將檢驗合格的空間數(shù)據(jù)導(dǎo)人空間數(shù)據(jù)庫，在導(dǎo)人過程中自動完成要素接邊， 并將被更新的數(shù)據(jù)作為歷史記錄加以保留。

    (3)版本管理模塊：由于空間數(shù)據(jù)具有時間的特性，不同時期具有不同的形狀和屬性，因此需要將過去的數(shù)據(jù)保留于歷史庫中，方便用戶對歷史情況的查詢。該模塊在整個數(shù)據(jù)庫中以時間為主線記錄了空間數(shù)據(jù)的變化情況，使用戶能夠自由瀏覽各時期數(shù)據(jù)，將不同時期的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并能將數(shù)據(jù)庫回溯到以前的某個狀態(tài)。

    (4)數(shù)據(jù)瀏覽查詢模塊：該模塊使用戶能夠?qū)Φ乩硇畔?shù)據(jù)進(jìn)行圖形瀏覽，完成從圖形和屬性間的雙向查詢與檢索，并根據(jù)用戶的要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的匯總統(tǒng)計。

    (5)制圖輸出模塊：該模塊向用戶提供以標(biāo)準(zhǔn)圖幅或自定義的方式打印地圖數(shù)據(jù)的工具，用戶可選擇預(yù)先定制好的打印模板，對輸出圖形進(jìn)行地圖整飾，并根據(jù)地理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)制作各種專題圖，包括點(diǎn)密度圖、柱狀圖等。

    (6)空間數(shù)據(jù)編輯模塊：該模塊提供類似于CAD的圖形編輯功能，讓用戶通過簡單的交互實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫要素的增加和刪除以及修改要素的圖形特征和屬性。

    (7)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)管理模塊：提供數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展功能，使用戶能夠根據(jù)需要或新的數(shù)據(jù)規(guī)范增加、刪除或修改地理信息數(shù)據(jù)庫的邏輯組織結(jié)構(gòu)。具體包括對子庫、大類、圖層的增加、刪除，以及對各圖層中字段的增加、刪除和修改。

    (8)元數(shù)據(jù)管理模塊：提供對入庫地理信息元數(shù)據(jù)的集中管理，具體包括對元數(shù)據(jù)字段的增加和刪除，修改元數(shù)據(jù)字段的描述及數(shù)據(jù)類型。

    (9)符號庫管理模塊：系統(tǒng)依據(jù)各類圖件的圖式規(guī)范制作了一套完整的地圖符號庫，并利用該模塊對符號庫進(jìn)行管理，可方便地瀏覽符號庫中的所有符號，增加或刪除符號，修改設(shè)置各符號的基本屬性。

    (10)系統(tǒng)安全模塊：它是系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，用戶管理功能將用戶劃分為不同的組，并為各組分配相應(yīng)的權(quán)限，使其只能使用特定功能或操作特定范圍的空間數(shù)據(jù)；  日志管理功能記錄登錄用戶對數(shù)據(jù)庫的各項操作；數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)功能，以便在數(shù)據(jù)庫崩潰時能夠重建。

4  系統(tǒng)的實現(xiàn)
    基于上述設(shè)計方案，作者在SUN880服務(wù)器上建立了空間數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器的硬件環(huán)境為CPU：2個主頻1．2G；內(nèi)存：4G；硬盤：10個73G的磁盤陣列；備份磁帶：800G；軟件環(huán)境為：操作系統(tǒng)SO-LARIS 9，DBMS：Oracle9i + ArcSDE9．0，通過如此高性能的硬件設(shè)備和先進(jìn)的支撐軟件，為整個系統(tǒng)提供了高效、穩(wěn)定的后臺數(shù)據(jù)庫。客戶端作者在Windows2000平臺上利用VB．Net 2003和ArcGISEngine工具包開發(fā)實現(xiàn)了一個客戶機(jī)／服務(wù)器(C／S)兩層結(jié)構(gòu)的地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

    圖4顯示了系統(tǒng)運(yùn)行時的主界面，其上的菜單、按鈕提供了系統(tǒng)各組成模塊的具體功能，用戶通過點(diǎn)選適當(dāng)?shù)墓δ芗纯蓪崿F(xiàn)對空間數(shù)據(jù)庫的瀏覽查詢以及對整個空間數(shù)據(jù)庫的管理和維護(hù)。

    圖5顯示了對空間數(shù)據(jù)庫圖層子段擴(kuò)展維護(hù)的界面。

5  小結(jié)

    本文簡述了建立地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè) 計與實現(xiàn)方法，技術(shù)上選擇成熟的ArcGIS  Engine 作為開發(fā)工具，避免了從底層開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和空間 數(shù)據(jù)庫訪問的技術(shù)難度。

    目前廣州市國土資源和房屋管理局地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已在全局范圍內(nèi)正式運(yùn)行。利用系統(tǒng)強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理與維護(hù)功能將局內(nèi)所有空間數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)集中管理，為各處室提供了數(shù)據(jù)共享平臺，并通過空間數(shù)據(jù)訪問接口為需要使用空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)提供了一致的開發(fā)框架。該系統(tǒng)的使用解決了廣州市國土局業(yè)務(wù)辦理中數(shù)據(jù)流不銜接的問題，提高了業(yè)務(wù)辦理的效率和正確性，推動了廣州市國土房管局整體的信息化水平。

  今后，系統(tǒng)將進(jìn)一步增強(qiáng)統(tǒng)計分析功能，使其能根據(jù)具體業(yè)務(wù)定制各種統(tǒng)計報表并作深入分析，為決策提供依據(jù)；系統(tǒng)還將優(yōu)化數(shù)據(jù)更新機(jī)制，使 數(shù)據(jù)更新能夠更準(zhǔn)確、及時、高效，確保數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，以促進(jìn)系統(tǒng)更廣泛深入的應(yīng)用。

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