学术论文：ArcGIS Server在一体化地籍管理信息系统中的应用

ArcGISServer在一体化地籍管理信息系统中的应用 关昆 冯涛 王建国（天津市测绘院）摘要：通过对ArcGIS Server和一体化地籍管理信息系统的介绍，阐述了在网络环境下应用WebGIS和ArcGIS Server来构建地籍系统的技术分析和系统实现。本文是网络平台下的地籍应用开发新模式的成功尝试，并将平台服务的思想和AJAX技术应用在程序设计中，解决了传统的Web应用模式下的响应和刷新速度等问题，极大的优化了系统的整体性能。关键词：ArcGIS Server；AJAX；WebGIS；一体化地籍数据库；服务平台1引言 当前，地籍数据库的信息化查询管理已经成为国土资源管理信息化的一项重要工作。现今多数地籍管理信息系统在解决业务办公和基本业务数据管理的实用化方面，已经较好的满足了地籍管理的需要。随着农村城市化进程加快，城乡一体化的地籍管理已成为趋势。在国家大力推进城乡一体化，加快建设和谐新农村的政策下，加强城乡地籍管理工作的一体化、规范化已经成为当前的重要任务。 目前的地籍管理信息系统，存在着数据格式不统一、冗余量较大、来源复杂等问题，在多用户的并发操作时容易引起系统的功能下降，不能及时准确的进行地籍信息的查询管理以及分析决策。本文在WebGIS的角度，提出了城乡一体化的地籍管理信息系统的建设思路，并给出了程序的开发框架和实际应用。2ArcGIS Server体系结构 WebGIS是工作在Web上的GIS，是传统GIS在网络上的延伸和发展，具有传统GIS的基本功能，同时也是Internet上地理信息发布共享和交流协作的基础。目前常用的WebGIS软件有很多，本文采用ArcGIS Server来实现一体化的地籍系统开发和建设工作。ArcGIS Server是ESRI公司基于服务器的GIS产品，用于构建集中管理的、支持多用户的、具备高级GIS功能的应用与服务，为用户提供了创建工作组、部门和企业级GIS应用的平台。它提供了广泛的基于Web的GIS服务，以支持在分布式环境下实现地理数据管理、制图、地理处理、空间分析、编辑和其他的GIS功能。它包含宿主GIS资源的GIS服务器（GIS Server）以及部署Web应用和服务的Web服务器（Web Server）两个组成部分。其中GIS服务器宿主GIS资源，包括地图、Global、地理处理工具、地理编码等，并且将其发布为服务提供给客户端应用。当客户端应用请求某种特定服务时，GIS Server产生响应并且将其返回到客户端应用，其自身可以运行在多台机器上。Server组件包括表现层、Web层、GIS服务器层和数据层四个部分：如下图：图1 ArcGIS Server体系结构 应用ArcGIS Server的Web应用开发框架（ADF）来构建和部署Web应用，可以迅速的搭建WebGIS的雏形，并支持构建可伸缩的解决方案和集中式管理GIS，支持服务器对象的池式管理以及系统的跨平台部署，不仅可以访问粗粒度对象如Map控件，还可以访问细粒度ArcObjects对象，使Web环境下高级GIS功能的开发成为可能。本文以ArcGIS Server作为一体化地籍系统的主要开发工具，构建出一个Web方式的地籍管理信息系统功能。应用ArcGIS Server的平台开发思想生成各种地籍服务功能，具有访问广泛、平台独立、降低成本、操作简单、负载平衡、扩展性强等优点。3一体化的地籍管理系统设计31 技术路线 城乡一体化地籍管理信息系统是天津市城乡一体化地籍信息服务平台的组成部分。其基本功能是实现地籍数据库的一体化管理，并在此基础上进行数据信息的浏览、查询、汇总统计、档案管理、业务办公等工作。主要工作以地籍数据的查询管理统计为基础，构筑覆盖全市范围，图文合一的集中式基础数据库，并且及时变更数据，保证全市范围的，图文合一的权属资料的准确性和现势性。这样，才能够为实现房地资源信息的共享，及时地为领导决策提供信息，为房地产资源管理的其他相关业务提供数据基础和信息服务。 系统设计中采用的关键技术包括WebGIS技术、Ajax技术、ADO.Net数据访问技术、Web服务技术等，其中WebGIS与一体化地籍查询的结合是程序模块建设的核心。本文的WebGIS技术以ArcGIS Server为软件依托。地籍信息系统的组成结构如下：图2 地籍信息系统的组成结构32 一体化地籍数据库设计 本文将地籍系统的一体化设计概括为如下三个角度：（1）数据的一体化。将基础地理信息数据、城乡地籍数据等多种数据统一在同一个数据库平台上。城乡地籍数据是其中的核心，它整合了所辖区域的高精度基础地理数据、遥感影像数据、宗地信息等图形要素，同时整合了各个部门业务处理形成的档案数据、办公数据、历史数据等，形成了空间和非空间一体化的数据库，为图形、属性、文档一体化管理提供支持。在构建一体化地籍数据库时，需要综合考虑空间数据、测绘数据、属性数据、档案数据等之间的关系。通过采用合适的数据精度，建立合理的空间编码体系、数据字典、索引机制等，使数据的存储合理、高效。（2）业务的一体化。在数据一体化的基础上实现所有地籍办公业务的信息继承和网络流转。在系统设计与实施过程中，采用成熟的软件开发技术与开发环境，将系统功能进行充分整合，使实现的地籍查询办公等功能丰富、统一。工作流技术是实现业务一体化的关键。（3）服务的一体化。在地籍数据库内外网安全隔离的情况下实现地籍数据管理内部网络和外部网络的数据共享、地籍服务平台信息的网上发布和网上业务处理。服务一体化的最终目标是为了实现服务共享，提高办事效率。 在数据库的一体化设计方面，本文将不同格式的数据进行转换分析预处理，统一数据格式、统一坐标系统、统一地类体系，实现了城镇地籍信息、农村地籍信息的有机集成。数据组织采用按土地利用要素和权属要素管理为核心，数据统一组织和管理，没有城乡区分，只有功能和管理的要求不同。采用空间数据库技术，将多源、多比例尺、多类别的地籍图形数据、地籍属性数据及地籍业务数据通过大型商业数据库统一管理，实现了真正的城乡一体化地籍管理。具体从以下几个方面考虑：（1）多来源数据的一体化组织；（2）多比例尺数据的一体化组织；（3）图形数据和属性数据的一体化组织；（4）地籍基本属性数据与业务办公数据的一体化组织；（5）现状数据和历史数据的一体化组织。从内容上来说，数据库包含土地利用数据库和城乡地籍数据库。从总体上来说，数据库设立现状库、成果库和历史库，其中历史库和现状库的数据组织相同，历史库是被更新的现状，仅仅是被更新的部分，它不能完全反映现实世界的，必须与现状库结合起来才能真实地反映现实。现状库是实际的研究区域的现状，历史库的结构与现状库完全相同，存放的是从现状库中被更新的、记录了变更日期的历史数据。设立成果库是为了存放成果数据，通过设立现状库和成果库，可以把基础数据和成果数据分开，从而很好的实现成果数据的共享。地籍现状数据库的内容如下：图3 地籍现状数据库内容33 一体化地籍系统的逻辑构成基于ArcGIS Server的城乡一体化地籍管理信息系统的逻辑组成结构如下：图4 程序的逻辑组成结构34 系统建设的技术特色地籍系统的主要使用者是天津市及各区县国土部门，主要操作包括对地籍数据库的查询统计、档案管理、数据维护等。因此，系统功能运行的易用性、可扩展性和刷新效率就尤为重要。本文采用面向服务的开发模式，结合AJAX技术，实现地籍系统运行的方便、实用、快捷。341面向服务的开发一体化地籍管理信息系统采用面向服务的体系架构（SOA）和开发模式进行系统的建设和开发。系统最终为一体化地籍服务平台提供功能服务，利用ArcGIS Server以及ASP.Net的各项WebGIS平台开发模式，将各种地籍业务功能都以服务的形式提供给最终用户或者其他服务。服务架构如图所示:图5 地籍系统的平台服务架构 从图可知：平台服务分为三个层次，分别是数据内容层、服务生成与发布层以及表现层。数据内容层负责数据和服务的创建，服务生成与发布层负责把地籍数据和各种功能发布成不同的服务，这些服务在服务总线集成，最终被各种终端应用程序调用，终端程序是客户端Web GIS的各种应用程序。由于ArcGIS Server具有生成和部署Web服务的功能，因此利用ArcGIS Server本身具有的Map Services、Geoprocessing Services等服务功能，为平台提供各种丰富的地籍服务。地籍服务平台基于服务GIS的架构为网络GIS的地籍应用程序的开发和部署提供了更高的灵活性、互操作性和可见性，更方便快捷的业务流程，增加了地籍功能的重用性并降低了维护的成本。 一体化地籍服务平台可以为天津市基础地理信息平台以及天津市规划、管线等其他行业领域提供地籍服务，包括地籍数据采集服务、地籍数据编辑管理服务、地籍业务办公服务以及公众查询服务等，同时也能获取其他领域服务平台提供的各种功能服务，具备完善的可操作性、交互性以及可维护性。平台提供的各种地籍服务为天津市其他领域提供服务的同时，也为各区县的地籍管理系统提供功能服务，各区县地籍管理系统共享一个天津市的城乡一体化地籍服务平台，在系统内部，独立实现各自的地籍管理功能，实现了地籍各项功能的分散管理、集中应用。342 AJAX技术 B/S架构在传统的web开发模式下存在着如下问题：在进行地籍信息查询时，每次从后台端请求数据后，服务器端都会重新取出数据，生成整个web页面返回给浏览器，很多不需要改变的数据也进行了重复的传输，给网络造成了较大的负载。同时，由于传输的数据比较多，重新生成整个页面的时间比较长，使客户端的响应速度很受影响。实时更新会使页面不断的闪烁，响应速度较慢，也严重影响了用户体验。 本文采用AJAX来解决以上问题，达到地籍查询功能的快速、高效以及页面的无刷新。Ajax（Asynchronous javascript and XML），不是一门新的语言或技术，它实际上是几项技术按一定的方式组合在一起，包括javascript、XHTML、CSS、DOM、XML、XSTL及XMLHttpRequest，在共同的协作中发挥各自的作用，Ajax通过在用户和服务器之间引入一个Ajax引擎，任何用户动作的响应不再直接传到服务器，引擎自己就可以处理它。如果引擎需要从服务器取数据来响应用户动作，它使这些工作异步进行。用javascript、CSS结合DOM技术来相应地更新局部web页面，而不是刷新整个页面。系统采用ASP .Net 2.0进行开发，应用微软的ASP.Net AJAX开发框架进行数据显示效果和传输速度的优化设计。客户端与服务器端的数据传输都是通过Ajax技术来实现，根据需要来向服务器请求数据，减少了数据的冗余和浪费，降低了数据的下载总量，在带给用户更好的使用体验的同时，也减轻了服务器的负担和网络流量。并方便了开发人员的分工合作，降低了系统的维护成本。4地籍系统的主要功能实现 系统以天津市津南区1：500地籍图以及土地利用图为基础，整合各种其他地图数据内容以及津南区土地利用数据库和城乡地籍数据库的数据作为基础地理信息数据。数据存储采用Oracle 10G来存放空间以及属性数据，在VS2005应用ADO.NET 2.0作为数据访问技术。系统中所有地籍信息的查询、统计等业务操作，均不需要刷新页面，这与传统模式的B/S系统有着明显的区别。从界面上看，类似于传统的C/S程序 ，但实际上它是用HTML编写的在浏览器中运行的B/S程序。因此，它同时具备C/S应用的高效、快速和稳定性以及B/S应用的简便、分布式、并发操作等特征。在开发过程中，程序在实现查询、统计等地籍业务操作的响应交互时不需要整个页面的刷新。系统运行效果如图所示。 图6 宗地查询、量算、空间统计图7 统计汇总、台帐、档案管理系统构建在ArcGIS Server平台之上，应用ArcGIS Server强大的Web开发功能和对Web服务的支持来实现B/S结构的地籍管理信息系统。使用了Ajax技术后，对地籍数据的查询返回结果将不需要整个页面的刷新，大大减少了服务器的负担并提高了客户的响应速度。5总结城乡一体化地籍信息查询程序将WebGIS技术与地籍信息数据库的查询管理工作通过B/S模式的系统开发有机的结合在一起，综合运用ArcGIS Server、AJAX、Web服务、ADO.NET以及网络通信等多方面的技术，功能集易操作性、交互