應(yīng)用ArcGIS的測繪成果管理系統(tǒng)架構(gòu)與實現(xiàn)

易舟

摘 要：測繪與國土資源管理就是服務(wù)與被服務(wù)、保障與被保障的關(guān)系，因此，把測繪與國土管理緊密結(jié)合，才能更好的發(fā)揮測繪的作用。該文提出利用 GIS 技術(shù)的空間信息管理、存儲、表達(dá)、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(fā)揮GIS技術(shù)的專題制圖功能，根據(jù)用戶需要生成各種分析圖件，便于土地系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)應(yīng)用。論文基于ArcGIS平臺，利用AE組件GIS模塊，采用VS.net開發(fā)環(huán)境下的C#開發(fā)語言，對系統(tǒng)功能進行了實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：測繪成果 管理 ArcGIS 設(shè)計

中圖分類號：P208 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（c）-0039-02

數(shù)字城市是隨數(shù)字地球而出現(xiàn)的，同時也是數(shù)字地球的重要組成部分。與數(shù)字地球的理想狀態(tài)相比，它具有更強的現(xiàn)實性與可操作性，指明了城市信息化的發(fā)展方向，也是推動國家信息化的重要手段。世界上的主要發(fā)達(dá)國家非常重視數(shù)字城市，積極進行關(guān)鍵技術(shù)的研究，并開展了一系列的數(shù)字城市示范工程建設(shè)。數(shù)字城市的建設(shè)的過程中，人們逐漸認(rèn)識到數(shù)據(jù)—— 尤其是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一共享問題。測繪成果為各行業(yè)提供基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，隨著現(xiàn)實日新月異的變化，數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)種類增加，傳統(tǒng)文件數(shù)據(jù)管理方式，難以滿足基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，隨著GIS的發(fā)展，在數(shù)據(jù)的處理、分析和應(yīng)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(yè)中的地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、建庫、應(yīng)用成為各級測繪部門目前重要的任務(wù)。當(dāng)海量的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫成果后，如何有效管理數(shù)據(jù)、高效地使用所有數(shù)據(jù)，對測繪成果有需求的部門來說是一項重要的研究內(nèi)容。

1 測繪成果管理中存在的問題

測繪工作關(guān)系到國家的社會發(fā)展與經(jīng)濟命脈，是一項先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性、實時性、公益性的事業(yè)。伴隨著國家的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的飛躍，測繪成果所產(chǎn)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(tǒng)所管理的空間數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)精確度高，每個測繪環(huán)節(jié)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(xì)種類繁多，因此能夠能對每個測繪管理的程序進行科學(xué)化、系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫不全面。測繪成果的管理，不僅僅要求是地表的空間數(shù)據(jù)，往往對于地下的管道、礦產(chǎn)資源分布的空間數(shù)據(jù)與信息的要求也是十分豐富的，如何把同平面空間數(shù)據(jù)以及立體空間數(shù)據(jù)進行整合與關(guān)聯(lián)則是數(shù)據(jù)庫管理的又一新的要求。同時不同的地理信息系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)平臺各異，成果格式不同，不同系統(tǒng)間下的數(shù)據(jù)成果的兼容性差，制約了測繪成果的推廣與應(yīng)用，更嚴(yán)重制約了數(shù)據(jù)挖掘的方式與深度。（3）數(shù)據(jù)庫挖掘深度不夠。隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，各城市發(fā)展的速度也不同，地理信息系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)成果不盡相同，成果細(xì)化程度也不盡相同，這便限制了數(shù)據(jù)庫里空間數(shù)據(jù)與信息屬性使用的深度與范圍。（4）數(shù)據(jù)使用檔次不夠。地理信息系統(tǒng)所管理的測繪成果目前還主要應(yīng)用于測繪行業(yè)或與測繪行業(yè)相關(guān)的行業(yè)內(nèi)部，對于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(dǎo)航，還并沒有廣泛應(yīng)用于民生對于信息的需求。（5）數(shù)據(jù)發(fā)布受到制約。對于地理信息空間數(shù)據(jù)來講，不管在什么樣的空間坐標(biāo)系里，每個數(shù)據(jù)都具有自己的真實坐標(biāo)，這就牽掛到了數(shù)據(jù)應(yīng)用的安全性與保密性，也是國家安全的一個重要內(nèi)容，如果既滿足數(shù)據(jù)的公開性保障公眾對數(shù)據(jù)信息的需求，又能維護國家安全，保障國家主權(quán)維護，以及在使用數(shù)據(jù)時如果進行少量的費用支付以用于數(shù)據(jù)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(zhàn)性。

2 測繪成果集成管理系統(tǒng)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(xiàn)存的信息系統(tǒng)時描寫新系統(tǒng)的目的、范圍、定義和功能時所要做的所有的工作。需要開發(fā)人員與用戶協(xié)調(diào)、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(tǒng)的解決方法，因此它是軟件工程中的一個關(guān)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(fù)雜性特點基礎(chǔ)上，進行測繪成果集成管理系統(tǒng)的需求分析。

2.1 總體需求

測繪成果集成管理系統(tǒng)的總體需求：實現(xiàn)國土局測繪成果的多源數(shù)據(jù)集成、更新、質(zhì)量檢查、編輯與處理、歸檔歸類組織、利用、分析、統(tǒng)計等工作，能夠有序、編輯管理與應(yīng)用；屬空間型信息系統(tǒng)，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(wù)。達(dá)到為測繪決策部門、管理部門、以及其他行業(yè)提供全方位的測繪成果信息服務(wù)。

2.2 詳細(xì)功能需求分析

（1）系統(tǒng)能對各類圖像進行配準(zhǔn)處理，支持TIFF、GEOTIFF、JPG、BMP、GIF等圖像格式的輸入和輸出；（2）系統(tǒng)提供坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，能進行1954年北京坐標(biāo)系、1980年西安坐標(biāo)系、WGS84坐標(biāo)、2000國家大地坐標(biāo)系等不同坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換，能通過四參數(shù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，增減坐標(biāo)的百公里常數(shù)；（3）系統(tǒng)提供數(shù)字化、掃描矢量化，支持鍵盤輸入坐標(biāo)點、丈量法連碼、量距計算坐標(biāo)和批量導(dǎo)入GPS、全站儀等測量儀器的電子數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入等多種方式完成空間數(shù)據(jù)的采集；（4）系統(tǒng)支持圖層的編輯，矢量數(shù)據(jù)的增、刪、改、延伸、連接、旋轉(zhuǎn)、合并、分解等編輯功能和對編輯對象的捕捉功能；數(shù)據(jù)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(tǒng)支持屬性結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)的導(dǎo)入；（6）系統(tǒng)支持空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)檢查項的自定義；系統(tǒng)能對空間數(shù)據(jù)進行拓?fù)錂z查和處理；檢查結(jié)果能輸出報表和錯誤結(jié)果的定位功能等；（7）系統(tǒng)支持多種數(shù)據(jù)格式，如Shape、MDB個人數(shù)據(jù)庫、SDE數(shù)據(jù)庫、VCT、AUTOCAD等格式的交換。

3 測繪成果集成管理系統(tǒng)框架設(shè)計

3.1 測繪成果集成管理信息系統(tǒng)的總體設(shè)計

系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)設(shè)計模式，即應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。服務(wù)層采用 COM組件技術(shù)，在ArcEngine圖形平臺基礎(chǔ)上實現(xiàn)系統(tǒng)模塊的搭建，通過ArcSDE 數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)全市海量空間數(shù)據(jù)的檢索，通過Oracle大型數(shù)據(jù)庫載體實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的管理和維護。

（1）程序框架設(shè)計。（2）功能框架設(shè)計包括圖形管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用、圖件輸出，數(shù)據(jù)更新與輔助決策等功能的設(shè)計。（3）數(shù)據(jù)框架設(shè)計：系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括土地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，以及城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)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(xiàn)集成化的管理與維護。系統(tǒng)將采用C/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫支撐作為整個系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)庫，對于系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系作為中間層，頂層則為用戶提供各應(yīng)用功能。底層數(shù)據(jù)庫主要包括空間數(shù)據(jù)與其對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫兩類。它們包括基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)庫、地籍?dāng)?shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫、勘測定界數(shù)據(jù)庫、征地數(shù)據(jù)庫、儲備數(shù)據(jù)庫、供地數(shù)據(jù)庫、地價監(jiān)測點、市場拍賣數(shù)據(jù)庫、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫等各類國土資源管理過程中需要的空間數(shù)據(jù)與其屬性數(shù)據(jù)，在必要時還可以增加數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)種類。雖然各個部門處理的業(yè)務(wù)不同，對于土地管理過程中空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)都存在大量的交叉現(xiàn)象，對于這些交叉的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)進行科學(xué)的邏輯管理，減少數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的冗余，則可以大大提高系統(tǒng)運算速度、減少系統(tǒng)運算量，提高了工作效率。應(yīng)用層直接向用戶提供系統(tǒng)功能，包括數(shù)據(jù)的入庫、編輯、屬性錄入、系統(tǒng)維護等主要功能。系統(tǒng)框架如圖1所示。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

（1）采用“數(shù)據(jù)中心”建設(shè)模式，實現(xiàn)集中分布式數(shù)據(jù)庫管理模式，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)可為其他各個相關(guān)專題應(yīng)用所引用，同時也保證其他專題數(shù)據(jù)為系統(tǒng)所用。（2）系統(tǒng)應(yīng)用ESRI公司ArcEngine開發(fā)平臺和SDE數(shù)據(jù)庫管理引擎，支持各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫和海量數(shù)據(jù)的存儲與管理；（3）系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)圖層、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)字典、元數(shù)據(jù)等的管理及維護；通過用戶權(quán)限設(shè)置、密碼設(shè)置、備份與恢復(fù)、出錯處理、日志等加強系統(tǒng)的安全性，并可實現(xiàn)系統(tǒng)無損升級；（4）系統(tǒng)提供矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)一體化管理功能，柵格數(shù)據(jù)可以從文件、柵格數(shù)據(jù)庫中疊加；支持矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的疊置顯示、打印；（5）系統(tǒng)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(tǒng)能進行宗地圖、標(biāo)準(zhǔn)分幅圖、區(qū)域圖、任意區(qū)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(tǒng)能生成相關(guān)規(guī)范要求的統(tǒng)計匯總表，具有對表格的統(tǒng)計、匯總、查詢功能，輸出報表的格式為 EXCEL；（8）系統(tǒng)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(tǒng)的實現(xiàn)

5.1 操作環(huán)境與技術(shù)架構(gòu)

5.1.1 操作環(huán)境

基于對ArcGIS開發(fā)平臺與Oracle操作平臺與程序的學(xué)習(xí)、研究與開發(fā)的需要，服務(wù)端運行需要的操作系統(tǒng)為Windows 2000/2003，開發(fā)平臺為ArcSDE 9.2for Oracle 9i/Oracle10G，數(shù)據(jù)庫平臺為 Oracle Database 9i/10G，服務(wù)器硬件要求P4 2.0以上，1G以上內(nèi)存，60G以上硬盤。服務(wù)端運行環(huán)境需要客戶端操作系統(tǒng)環(huán)境為Windows 2000/XP/2003，ArcGIS平臺為ArcEngine 9.2 Runtime，數(shù)據(jù)庫環(huán)境為Oracle 9i /10G OleDB Driver，電腦硬件要求P4 2.0以上，512M以上內(nèi)存，60G以上硬盤，其他要求MS Office2000及以上版本，IE6.0 及以上版本。

5.1.2 技術(shù)架構(gòu)

客戶端采用了C/S方式來管理整個系統(tǒng)，采用ASP.NET和Windows Forms 開發(fā)圖形界面。數(shù)據(jù)訪問層GIS數(shù)據(jù)方面采用ArcGIS Engine的接口來通過 ArcSDE訪問存儲在Oracle中的空間數(shù)據(jù)；非空間數(shù)據(jù)方面則采用ADO.NET訪問存儲在數(shù)據(jù)庫結(jié)合C#直接讀取存儲在文件中的相結(jié)合的方式。技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

5.2 系統(tǒng)主要功能

整個系統(tǒng)界面分為工具欄、圖層管理欄與作圖界面。系統(tǒng)的工具欄按照功能的邏輯性與科學(xué)性進行分類，便于操作者進行系統(tǒng)功能的查找與使用。圖層管理欄主要是對加載的空間數(shù)據(jù)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(tǒng)進行圖形編輯的主要區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，操作者可以對空間數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)編輯，以達(dá)到數(shù)據(jù)入庫或使用的要求。

5.2.1 空間數(shù)據(jù)屬性查詢

測繪成果集成管理系統(tǒng)不僅要對空間數(shù)據(jù)進行入庫、編輯與管理，同時還有大量的空間數(shù)據(jù)對應(yīng)的屬性信息進行管理、入庫與查詢。

5.2.2 影像數(shù)據(jù)的加截與圖像糾正

影像數(shù)據(jù)可以直觀地表達(dá)地貌、地形以及用地狀態(tài)，使看圖者明了土地利用現(xiàn)狀，對于影像圖的調(diào)用與圖像糾正的功能實現(xiàn)也是十分有意義的。

6 結(jié)語

測繪與國土資源管理就是服務(wù)與被服務(wù)、保障與被保障的關(guān)系，因此，把測繪與國土管理緊密結(jié)合，才能更好的發(fā)揮測繪的作用。采用地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)、方法，為土地利用規(guī)劃修編、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫建設(shè)、建立“以圖管地”的土地新機制提供服務(wù)，進一步提高效率和精度。地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相互融合，互相促進發(fā)展，再加上測繪行業(yè)不斷對地表、地下的空間數(shù)據(jù)、屬性信息的耕新技術(shù)也日益發(fā)展，幾者的相互結(jié)合，為國土資源各種業(yè)務(wù)提供著新數(shù)據(jù)、新方法，促進了國土部門業(yè)務(wù)水平、工作效率，也增強了國土部門為公眾服務(wù)的水平。

參考文獻

[1] 丁莉東.3S測繪技術(shù)在現(xiàn)代土地科學(xué)中的應(yīng)用[J].中國土地科學(xué)，2010（10）：188-189.

[2] 王智紅.基于GIS的地籍管理信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能設(shè)計與研究[J].測繪與空間地理信息，2009（30）：191-193.

[3] 張鵬程.CAD與GIS集成技術(shù)在城市基礎(chǔ)測繪中的作用[J].地理空間信息，2010（5）：6-18.