城市地理信息系統中基礎數據庫設計與實現研究

楊利娟

摘 要：該文基于筆者從事GIS設計與實現的相關工作經驗，以基于ArcEngine的城市基礎測繪成果數據庫管理系統設計實現為研究對象，論文首先從其中涉及的關鍵技術開始研究分析，在此基礎上，詳細論證了該數據庫管理系統的設計和實現方法，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事數字城市相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞：ArcEngine 基礎測繪成果 數據庫管理系統 設計

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0031-02

目前，大部分的測繪成果管理仍處于手工階段，人力物力資源消耗大、工作效率低、工作可靠性差。面對著測繪技術的迅猛發展和變化，面對著凝聚著廣大測繪工作者辛勤汗水的大量珍貴的測繪成果，如何管理好這些測繪成果，使其接收、存儲、管理、供應更加規范和高效成為我們迫切需要解決的問題。

地理信息系統作為一門新興的邊緣學科，是對地球空間數據進行采集、存儲、顯示、分析應用的綜合性技術系統。它不僅可以像傳統的數據庫管理系統那樣，管理數據和文字信息，而且可以管理空間信息，能夠提供各種空間分析的方法，對各種不同的空間信息進行綜合分析與解釋，提供基于地理信息的查詢、管理、統計分析等功能。因此，利用地理信息系統的數據可視化、思維可視化的決策支持方式，可以作為測繪、規劃部門進行管理、業務查詢和城市規劃設計的輔助工具。這將徹底解決測繪成果的管理問題，充分利用已有資料，提高工作效率，加快我國城市建設的發展。

1 城市基礎測繪成果數據庫管理系統設計

1.1 系統總體設計

（1）數據操作功能。

①數據錄入。②數據更新。③數據刪除。

（2）數據檢索統計功能。

該模塊是整個系統的核心模塊，要求能夠以多種方式進行數據檢索，它主要包括：圖形交互檢索、坐標檢索、統計。圖形交互檢索包括按圓、矩形、多邊形、緩沖區等查詢。坐標檢索通過輸入左下角、右上角坐標來查詢出此范圍內的控制點。統計功能是統計出等級平面控制點的數量。

（3）圖形顯示功能。

應能夠對城市測繪成果數據進行分層顯示。

（4）控制點管理功能。

控制點管理功能是系統的一大特色模塊。

①添加控制點。②刪除控制點。③控制點查詢。④坐標轉換功能。⑤竣工成果管理

1.2 系統數據

在地理信息系統中，用來描述各種事物和現象的是數據，因此，數據是地理信息系統的核心，是系統操作的對象。本系統涉及到的數據有兩種：即空間數據和屬性數據。根據二次開發的特點，進一步把系統處理的數據分為背景數據和基礎測繪成果數據兩部分，背景數據是系統進行操作時，作為背景進行顯示，并非系統處理的主要對象；基礎測繪成果信息才是系統處理的主要對象，也是數據分析的重點。

1.2.1 背景數據

城市空間基準信息的形式主要包括：數字線劃矢量數據（DLG）、數字正射影像數據（DOM）、數字高程模型數據（DEM）、數字柵格數據（DRG）以及相應的屬性數據。

系統的數據源來源于城市地圖，是用ArcInfo分層存儲的矢量化數據。雖然系統處理的主要對象是城市基礎測繪成果，但是城市基礎測繪成果是以背景數據為依托的，因此如果缺少了背景數據，系統將無法正常工作。這里的背景數據是指基礎測繪成果信息以外的所有數據。為了讓操作者對系統數據有較清楚的認識，幫助他們快速準確的查出所要的信息，根據地形要素分類體系把背景數據分為八類，即水系、居民地及設施、交通、管線、境界、地貌、植被與質土和注記。

1.2.2 城市基礎測繪成果

測量控制成果按不同的應用目的以及所運用的測量手段及技術的不同，包含的內容也是不同的，比如天文大地測量、地球動力學測量、基于衛星技術的空間大地測量以及傳統的大地測量等，由于它們的技術系統和施測手段的不同，依據國家規范和相關標準所提交的成果都會有所不同。城市控制測量成果主要是指為城市工程建設提供基本起算數據的各類控制點的三維空間坐標信息。這些基本的空間控制信息是城市地理信息系統的重要組成部分，在城市化和城市建設中發揮著不可替代的作用。

1.3 系統數據庫設計

GIS數據庫是對空間數據與屬性數據存放的一個集合。建立數據庫不僅僅是為了保存數據，更主要的是為了幫助人們管理和控制與這些數據相關聯的事物。在地理空間數據管理中以多種方式錄入的地理數據，用有效的數據組織形式進行數據庫管理、更新、維護、快速查詢檢索，多種方式輸出決策所需的地理空間信息。本系統實際上也可看成是GIS與管理信息系統的結合，從而形成信息集成的管理方式。這種管理模式融合了現有信息管理系統的通用性和地理信息管理的實用性，以地理信息為紐帶連接整個城市相關信息，將整個城市的信息內容自然、一致地整合于一個統一的可視化管理信息系統平臺下。根據空間位置關系，對城市信息作檢索、查詢、分析、統計，構建一個完整的可視化數據庫系統。數據庫的組織和管理是信息系統的基礎，直接影響工作效率和用戶的使用。由系統涉及到的技術特點與要求，決定了該測繪成果管理信息系統并非是一個單純的管理信息系統（MIS），也不是一個純粹的地理信息系統（GIS），而是一個GIS與MIS集成應用的系統。

本系統數據主要由九大類要素集組成：測量控制點、水系、居民地及設施、交通、管線、境界、地貌、植被與質土和注記。每一類要素集又劃分為多個要素類，其中，定位基礎包含的要素類有：測量控制點和數學基礎；水系包含的要素類有：其他水系要素點、河流線、湖泊面和其他水系要素面；管線包含的要素類有：輸電線點、輸電線和通信線；交通包含的要素類有城際公路線、城市道路線、城市道路中心線和鄉村道路線；境界包含的要素類有：國外地區、國家行政區域、省級行政區界線等；植被與土質包含的要素類：農林用地點和農林用地面；地貌包含的要素類有：高程點注記點、等高線線、自然地貌線和斜坡線。endprint

2 基于ArcEngine的數據庫管理系統實現

2.1 系統特點與功能

該系統主要用于測繪成果的管理，可管理各等級控制點點號，點名，等級，所屬區域，該點的54坐標，80坐標，國家高程等各種控制點信息以及竣工平面圖圖形，竣工日期，竣工單位等竣工測量成果信息。系統采用GIS技術來對測繪成果進行可視化管理，竣工平面圖等圖形數據直接存于數據庫中。

系統具有的主要功能如下。

（1）可進行控制點信息的輸入、更改、刪除操作。（2）可進行圖形的基本操作，如平移、放大、縮小、漫游。（3）可根據點號、點名等信息查詢控制點。（4）可以通過畫矩形，畫圓，畫多邊行以及輸入緩沖半徑等查詢其范圍內的控制點。（5）可進行報表的生成與制作，并可以把生成的報表以Excel、pdf等多種格式輸出。（6）可以通過輸入竣工日期、施測單位、項目名稱等查詢竣工測量工程項目。（7）可以通過選擇所屬工程項目信息查詢竣工平面圖，并可以雙擊查詢到的圖形文件名自動打開cad圖形。

系統操作簡潔、方便，主界面如圖1所示。

系統主界面包括：系統菜單、系統工具欄、圖形顯示區和系統狀態欄。

系統菜單欄：提供系統操作的菜單選項。

系統工具欄：提供系統操作的工具按鈕。

圖形顯示區：顯示當前圖層的圖形。

2.2 數據操作

數據操作主要包括數據錄入、數據更新、數據刪除。

（1）數據錄入：單擊數據錄入子菜單，就可以把數據錄入到系統中。（2）數據更新：單擊數據更新子菜單。數據更新主要是修改控制點的可修改的屬性信息（如點名、點號一般是不允許修改的），本系統的更新是打開控制點的屬性表，然后在表里面進行修改，修改后單擊更新按鈕，數據就進行了更新。（3）數據刪除：單擊數據刪除子菜單。數據刪除是選擇要刪除的一行，單擊刪除按鈕就可以對無效的控制點成果數據進行刪除。由于控制點成果數據是重要而且需嚴格保密的數據，在使用刪除按鈕時應慎重小心，系統用提示的方式提醒用戶，待用戶確認后方可刪除此控制點信息。該模塊用dataGridView控件顯示出控制點的屬性，然后再更新數據或刪除數據。

3 結論

隨著城市建設規模的不斷擴大，城市測繪成果管理信息量也會大大增加，傳統的城市測繪成果管理方式已不能滿足現代化的需要，因此，有必要對測繪成果進行科學、合理、有效的組織和進行動態的采集、存儲、管理及利用。測繪成果涉及地理空間數據、屬性數據、社會經濟、法律法規等，內容多，處理過程復雜。采用以GIS技術和IT技術為核心的新技術、新方法對城市的測繪成果信息進行管理，是測繪成果及其日常管理工作發展的趨勢和現實可行的選擇。

參考文獻

[1] 李煉恒，趙俊三，趙耀龍.城市基礎地理信息系統的功能與總體設計研究[J].昆明理工大學學報，2002，27（3）：8-12.

[2] 孫怡，陳強，沈玉英，等.基于組件對象的地圖數據管理方法[J].吉林大學學報：信息科學版，2008（S1）：131-134.endprint