GIS设计与应用GIS工程设计实例

第6章GIS工程设计实例6.1系统建设背景6.2系统调查分析6.3系统总体设计6.4系统详细设计6.5系统的实现——JLUPMIS设计与实现江阴市土地利用规划管理信息系统（JLUPMIS）（JiangyinLandUsePlanningManagementInformationSystem）江阴市国土局与南京大学合作开发的这个系统是根据土地利用规划管理工作的具体特点，利用计算机网络、通信技术及GIS技术，结合土地利用规划管理的工作业务，建成的集GIS和办公自动化(OA)为一体的专业化信息系统。该系统以土地规划管理为核心，兼顾用地计划管理、土地审批管理、土地征用管理等职能，实现土地管理规划业务数据和图件资料的集成管理、图文互查以及项目办案，提高土地利用规划管理的工作效率，为江阴市土地利用规划的动态实施和信息化管理提供科学保障。6.1系统建设背景江阴市国土局与南京大学于1998年开始技术合作，一起展开规划信息系统建设，历经三个阶段于2002年进入成熟的软件设计和开发期。JLUPMIS的发展1997年，江阴市国土局与南京大学开展江阴市土地利用总体规划编制合作。并于1998年开始展开规划信息系统建设工作。初期阶段：系统以规划成果管理为主；发展阶段：系统强调以规划管理为主,并于2002年1月交付江阴局投入试运行；成熟阶段：从2002年4月起，在充分吸取现有系统合理成分的基础上，完善和梳理县市级土地利用规划业务流程，遵照部数据库标准，采用更为先进的技术手段，从底层开始重新进行软件系统的开发。JLUPMIS系统设计方法的选择GIS设计的三种方法：结构化生命周期法、原型法、面向对象设计方法GIS设计方法的选择需要考虑多方面的因素，包括系统规模的大小、系统应用类型、系统需求明确程度等。考虑到JLUPMIS是在前面两次系统建设的基础上开展的，其用户需求易于明确，另外系统涉及业务繁多，关系复杂，故采用结构化生命周期法进行系统设计。6.2系统调查分析6.2.1系统分析的目标和任务系统分析的目标是明确用户对系统的具体要求，摸清相关业务的具体流程，收集有关的图纸、表格和文本，并对这些信息进行分析处理，制定面向现实世界的系统模型，如绘制业务流程图和E-R图，制作数据字典等，为系统设计做好前期准备工作系统分析的任务在于全面了解现行系统的工作过程和涉及的有关数据和信息，了解用户对未来系统的要求并加以表述，从而导出系统设计的基础和依据——系统模型系统分析的方法

JLUPMIS系统调查分析分为调查了解和分析整理两部分工作。1.调查了解工作主要采取访谈和简易应用规格说明技术相结合的方法进行，首先采取与用户单位（江阴市国土管理局）相关业务人员进行面谈的方法进行调查，摸清系统目标、业务职能、业务流程、数据现状等基本情况。然后，以此为基础，提出需求分析的初步成果，制成简易应用规格表，供开发者和用户双方进行讨论，进一步验证用户需求2.分析整理工作主要是在调查了解的基础上利用前文介绍的系统分析工具（如业务流程图、E-R图、数据字典等）进行分析和成果的表达。系统调查分析的这两个工作没有明显的划分界限，在分析整理过程中可能需要返回去进一步调查，而调查了解过程中也要进行一定的分析整理工作。要保证系统定义的正确性与适用性，系统分析人员应尽可能多地了解用户的需求，深入调查和分析业务流程，使系统建设更加科学、合理现状调查分析是系统定义的第一步。在JLUPMIS的开发过程中，现状调查分析主要是从当前系统业务关系、业务职能、相关信息和数据等方面进行。6.2.2现状分析调查业务调查与分分析1.确定系统的主主体业务。根根据调查分析析，可以确定定土地利用规规划管理涉及及的业务包括括规划管理、、规划编制、、公众参与与等三个方面面规划管理土地规划管理业务规划编制修编规划编制规划规划图件规划文本规划表格其它成果规划成果管理规划实施管理土地利用计划指标管理建设项目用地规划审批管理（预审、审查、报批）土地整理复垦开发项目规划审查管理规划实施跟踪监察管理公众参与规划成果公告规划管理政务公开土地规划管理理业务关系图图2.对主要业务进进行细化，直直到最小的职职能单元。这这是结构化分分析方法进行行系统分析的的主要环节，，体现了结构构化分析方法法中“逐层细细化”的策略略。使用该策策略的优势在在于：通过化化整为零将复复杂的系统简简单化，便于于理清关系和和进行实现。。土地业务从从上向下，逐逐层细化后，，各业务之间间无论是纵向向关系还是横横向关系都很很明确，脉络络清晰。例如，主业务务“规划管理理”可以分为为两个子业务务“规划成果果管理”和““规划实施管管理”，而““规划实施管管理”子业务务又可分为““计划指标管管理”、“实实施跟踪监测测管理”、““建设项目用用地规划审批批管理”等。。再细分下去去，“建设项项目用地规划划审批管理””还可以分为为“规划预审审”、“规划划审查”，““用地报批””等3.详细调查各职职能单元，绘绘制每个职能能单元的业务务处理流程图图项目选址建委项目预审用地科立项计委定点建委用地测量国土局测量队规划审查规划科是否农用地是农用地转用方案耕地补充方案否征地方案供地方案无锡市国土局审核省国土局审批江阴市国土局供地项目呈报说明书土地利用规划审查表“建设项目用用地报批”的的业务流程图图在现状调查分分析中，对系系统现状信息息和数据的调调查也是必不不可少的，是是进行系统可可行性分析和和设计的依据据之一。在JLUPMIS中，经过调查查将该系统所所涉及的信息息和数据分为为图形信息属性数据文档信息相关信息和数数据图形信息属性信息文档信息宗地图各级规划图用地方案图（如划地红线图、蓝线图、农村红线图等）现状图……地块属性（如地号、位置、面积、土地类型等）合同信息（如申请用地单位、申请面积、申请土地用途等）……申请材料和文件有关用地政策法规信息……用地信息构成成6.2.3功能和性能要要求明确系统功能能和性能要求求是系统定义义阶段的任务务之一，在JLUPMIS的系统定义过过程中，通过过现状调查，，详细考察用用户业务范围围、工作流程程及各科室的的分工，并在在与用户认真真讨论和研究究后，明确JLUPMIS的功能和性能能必须满足如如下要求：功能要求1.系统功能应涵涵盖规划管理理工作的日常常业务，侧重重于日常管理理功能，包括括规划成果管管理、规划预预审、规划审审查、农用地地转用、土地地的复垦复耕耕、一书四方方案的呈报、、土地利用动动态监测、规规划辅助编制制等，并提供供信息查询、、统计分析、、报表和图件件制作等功能能。数据流转转应能清楚体体现业务的工工作流程。2.为满足数据共共享的要求，，系统的数据据库结构设计计应参照国土土资源部《县（市）级土土地利用规划划数据标准（（征求意见稿稿）》和有关的信息息系统建设标标准和行业规规范。3.土地利用规划划成果是建设设用地管理、、土地监察等等部门的基础础数据，同时时与地籍数据据存在着诸多多的联系。因因此在系统设设计时应留有有数据接口，，以方便地调调用地籍数据据，同时也能能为相关部门门提供常用格格式的数据。。4.由于相关表表格间的数数据有着密密切的联系系，要充分分利用数据据库强大的的管理功能能和计算机机高效的计计算能力，，实现有关关数据的提提取、分析析和计算，，避免数据据重复输入入，实现报报表的自动动生成。同同时能对相相关数据进进行检查。。5.可充分利用用现有的规规划成果，，自动提取取有关信息息，同时提提供简便的的方法，进进行图件的的制作和输输出。6.为保障系统统安全，对对不同身份份的用户设设置不同的的权限。每每个用户只只能进入各各自权限内内的功能模模块，只能能对有权限限的数据进进行相应级级别的数据据操作，如如浏览、修修改、添加加和删除。。性能要求1.系统界面友友好，操作作简单系统要有良良好的人机机交户界面面，界面风风格应符合合土地办公公业务习惯惯和操作人人员心理等等特点，按按业务类型型和工作环环节来进行行系统界面面布局。功功能设计无无论是文本本部分还是是图形部分分都从实用用的角度出出发，做到到形象直观观，操作方方便。操作作流程应尽尽可能地简简单实用，，尽量把复复杂的功能能简化，并并提供完善善的联机帮帮助。2.系统稳定系统具有一一定的容错错和纠错功功能。3.系统效率系统具有较较高的运行行效率。建立系统模模型的主要要目的前一阶段调调查分析工工作的总结结通过标准的的、通用的的模型来促促进系统分分析和设计计两阶段的的交流进行系统的的存档，方方便系统的的更新和维维护6.2.4系统模型设设计建立系统模模型的主要要任务通过对现行行系统业务务流程以及及系统所涉涉及的信息息类型、信信息量等的的分析，结结合用户对对系统功能能和性能的的要求，整整理出满足足用户要求求的数据流流程图及用用作数据与与信息说明明的数据字字典等。建立系统模模型的方法法1.采用结构化化分析方法法2.主要原则分解，根据主要要的业务及及其关系，，确定系统统数据流图图的顶层，，然后逐步步进行分解解和细化；；抽象，即先考虑虑问题最本本质的属性性而暂时略略去细节，，以后在逐逐层添加细细节。3.结构化分析析方法主要要采用数据据流程图、、数据字典典、加工说说明以及必必要的补充充材料相结结合的方式式来进行系系统概念模模型的描述述。其中，，数据流程程图是与业业务流程图图相对应的的，它主要要从数据的的角度描述述了系统的的组成以及及各组成部部分之间的的联系6.3系统总体设设计总体设计的的主要任务务是确定系系统总体结结构与软、、硬件配置置，进行系系统功能模模块的划分分，设计接接口，并制制定数据结结构。系统统JLUPMIS以此为基础础，逐步开开展系统的的设计工作作，并最终终确定系统统如下内容容：软件结构体体系设计系统软硬件件配置方案案系统模块设设计数据结构设设计6.3.1软件结构体体系设计系统采用Delphi6.0结合MapX5.0及MicrosoftOffice2000进行开发集集成并采用用比较成熟熟的Client/Server结构构，，按按三三层层模模型型（（Three-Tier），，即即数数据据服服务务层层、、业业务务逻逻辑辑层层、、用用户户界界面面层层来来构构建建系系统统，，其其中中数数据据库库服服务务器器端端采采用用MicrosoftSQLServer2000服务务器器版版统统一一管管理理数数据据，，地地图图图图形形数数据据通通过过SpatialWare存放放到到SQLServer数据据库库中中进进行行管管理理。。整个个系系统统由由数数据据库库服服务务器器、、应应用用程程序序服服务务器器（（也也可可与与数数据据库库服服务务器器放放在在同同一一台台工工作作站站））和和多多个个客客户户端端的的微微机机组组成成计计算算机机局局域域网网系系统统。。用户界面，数据的基本操作（输入、检索、更新等），简单计算与数据检验，调用服务器端的服务客户端应用程序用户界面，数据的基本操作（输入、检索、更新等），简单计算与数据检验，调用服务器端的服务客户端应用程序……用户验证，连接数据库服务器实现数据访问，图形数据更新，执行企业规则，业务流转，与客户端通信，为客户端提供服务应用程序服务器地图属性数据库，业务数据库，控制数据库，地图图形数据库数据库服务器软件件体体系系结结构构图图⑴网络络和和硬硬件件配配置置局域域网网建建设设的的主主要要目目的的是是利利用用网网络络进进行行协协同同办办公公。。从从网网络络设设备备投投资资及及维维护护成成本本、、技技术术先先进进性性与与稳稳定定性性、、应应用用系系统统的的开开发发难难易易程程度度等等诸诸多多方方面面考考虑虑，，本本系系统统局局域域网网架架构构基基于于100M甚至至1000M的快快速速以以太太网网技技术术，，网网络络结结构构采采用用星星形形拓拓扑扑结结构构。。网网络络中中心心设设置置在在局局长长办办公公室室，，配配备备一一台台高高性性能能主主干干交交换换机机，，通通过过双双绞绞线线甚甚至至光光纤纤与与各各节节点点相相连连，，各各办办公公室室采采用用智智能能网网络络集集线线器器（（HUB）与与外外部部相相连连，，从从而而实实现现联联网网操操作作、、实实时时响响应应、、动动态态管管理理。。各各办办公公室室可可以以独独立立配配备备，，也也可可以以全全网网共共享享绘绘图图仪仪与与打打印印机机等等设设备备。。6.3.2系统软硬硬件配置置方案⑵软件环境境客户端操作系统统：MicrosoftWindows9X/2000开发环境境：BorlandDelphi6.0、、MapInfoMapX5.0应用环境境：MicrosoftOffice2000服务端操作系统统：MicrosoftWindows2000开发环境境：BorlandDelphi6.0数据库管管理系统统：MicrosoftSQLServer20006.3.3系统模块块设计模块是采采用结构构化设计计方法进进行系统统总体设设计的一一个重要要概念，，因此，，在系统统总体设设计中，，一项主主要的工工作就是是确定功功能模块块结构。。在JLUPMIS的功能模模块设计计中，改改变以往往以数据据成果管管理为核核心设计计功能的的传统方方法，采采用面向向业务的的设计方方法，以以土地规规划管理理的核心心业务为为主线，，面向规规划管理理的日常常工作和和业务职职能，划划分定义义各类不不同的业业务活动动，以业业务活动动内容和和性质为为中心来来组织数数据和实实现其相相应的计计算机化化管理模模式。从信息系系统的基基本功能能来看，，该系统统应具备备土地利利用规划划数据的的采集、、存储、、分析、、查询、、输出（（表格、、地图））、传输输和管理理等功能能；对图图形、属属性数据据可以输输入和更更新入库库；对地地图进行行浏览（（放大、、缩小、、漫游））；对有有关地图图及在图图上进行行几何量量算（面面积、长长度等）），对空空间信息息进行空空间查询询与空间间分析；；根据用用户要求求进行专专题图、、业务统统计报表表制作，，输出有有关规范范的地图图、报表表、文档档。从系统的的模块划划分来看看，该系系统由六六个互相相独立又又互有联联系的业业务子系系统共同同实现，，每个子子系统按按照其内内部功能能的相对对独立性性又划分分为若干干个模块块，每个个模块执执行一系系列相互互关联的的具体功功能。在在模块设设计过程程中，不不仅要对对系统的的模块进进行逐步步细分，，而且需需要定义义各模块块实现的的功能，，并确定定它们的的输入输输出要求求江阴市土地利用规划管理信息系统规划成果管理规划实施管理实施跟踪监察规划辅助编制查询统计系统维护系统功能模模块划分图图6.3.4数据结构设设计总体设计阶阶段不仅要要进行系统统的模块划划分，还要要进行系统统的数据结结构设计。。在JLUPMIS中，数据据结构的的设计包包括空间间数据结结构设计计和属性性数据结结构的设设计两部部分。空间数据据JLUPMIS的空间数数据主要要服务于于江阴市市土地利利用规划划管理，，为自动动化办公公业务提提供各类类现状和和规划数数据的查查询统计计，以及及规划实实施和跟跟踪监测测工作的的背景图图等。其其设计内内容包括括：①空间数学学基础Projection：non-EarthUnitmMinx497,000；Miny506,000；Maxx559,000；Maxy554,000注:高斯投影影,1万比例尺尺②表和工作作图层的的命名规规则表和工作作图层的的名称均均用西文文（大写写）表示示，由前前缀和后后缀两部部分组成成。其中中，前缀缀为图层层所属业业务流程程的业务务名称缩缩写，如如前缀JYYS表示“建建设项目目用地规规划预审审”流程程。表的的后缀采采用西文文（大写写）表示示，由表表名的每每个字的的汉语拼拼音的第第一个字字母组成成。在该该系统中中，为方方便查询询，为每每张表设设定一个个代码，，表代码码的说明明见表。工作图图层的后后缀为图图层性质质，分为为三种：：在办（（ZB）、通过过（TG）和不通通过（BTG）。例如例如预审审阶段的的图层命命名，业业务名称称缩写为为“JYYS”，则接件件时的工工作图层层名称为为“JYYS_ZB”，预审完完了通过过的输出出图层名名称为““JYYS_TG”，不通过过的输出出图层名名称为““JYYS_BTG”。若业务务流程中中有多个个工作模模块，可可在前缀缀和后缀缀之间加加上工作作模块名名缩写，，它们之之间用下下划线连连接。编号表名中文名备注101XZQH行政区划要素基本属性结构表201MZYD土地用途面状用地要素属性结构表202XZYD土地用途线状用地要素基本属性结构表301YTFQ土地用途分区要素属性结构表302JBNT基本农田保护要素属性结构表303TDZL土地整理要素属性结构表304TDFK土地复垦要素属性结构表305TDKF土地开发要素属性结构表306STHJ生态环境建设要素属性结构表401ZJFH注记符号属性结构表空间数据据表索引引（表代代码说明明）③规划工作作图层组组成图形数据据库包括括两部分分内容：：背景图图（土地地利用现现状图和和土地利利用规划划图）和和工作图图层。背景图由由图层A10、B11、B12、C10、C20、C30、C40、C50、C60、D10组成。其中A10、B11、B12、D10图层组成成“土地地利用现现状图””；A10、C10、C20、C30、C40、C50、C60、D10组成“土土地利用用规划图图”。属性数据据JLUPMIS的属性数据主主要是指土地地业务处理过过程中产生的的土地利用规规划工作表数数据以及管理理数据，其设设计包括确定定其命名规则则，并确定实实体、实体关关系以及关键键字段等。①命名规则在JLUPMIS中，管理数据据与业务数据据在数据库中中的表的名称称采用西文（（大写）来表表达，表名由由前缀加缩写写表名的每个个字的汉语拼拼音的第一个个字母组成，，两者间用下下划线连接。。若一个表有有附表，则附附表名为“主主表名+下划线+附表缩写名””，前缀为表表所属业务流流程的业务名名称缩写。如如表“建设项项目用地预审审审批表”属属于“‘建设设用地项目规规划预审’流流程”，它的的前缀为“JYYS”，缩写表名为为“预审”，，则该表在数数据库中的命命名为“JYYS_YS”。表中字段名的的命名也采用用西文(大写)来表示。由字段中文名名中每个字的的汉语拼音首首字母组成，，有的字段中中文名太长，，则取部分；；若字段由几几部分组成，，则用下划线线连接。如表表“建设项目目用地预审审审批表”中的的字段“项目目编号”，它它的名称为““XMBH”。②数据库逻辑模模型设计在该系统中，，属性数据库库采用关系型型数据库管理理系统SQLServer进行管理，因因此需要将需需求分析产生生的数据模型型按照关系模模型的要求进进行规范化和和标准化设计计，包括实体体、实体关系系以及关键字字的设计等。。计划管理_土地利用年度度计划年度、地区_分批次城市村村镇建设用地地表_单独选址建设设用地表项目报批_项目呈报说明明书详细设计阶段段的根本目标标是确定怎样样具体地实现现所要求的系系统，也就是是为各个在总总体设计阶段段处于黑盒子子级的模块设设计具体的实实现方案，主主要包括两部部分的工作：：系统功能模块块详细设计和数据库的详细细设计。在这一部分分采用结构化化程序设计方方法，也就是是自顶向下逐逐步求精的设设计方法。6.4系统详细设计计6.4.1系统功能模块块根据总体设计计阶段的成果果，系统JLUPMIS分为六个功能能模块，分别别为规划辅助助编制、规划划成果管理、、规划实施管管理、实施跟跟踪监察、查查询统计分析析以及系统维维护管理详细细设设计计阶阶段段的的任任务务主主要要是是给给出出这这些些功功能能模模块块的的具具体体流流程程和和实实现现算算法法，，包包括括模模块块具具体体实实现现方方案案的的制制定定以以及及模模块块的的界界面面形形式式下面面是是规规划划实实施施管管理理主主界界面面的的设设计计，，以以其其中中几几个个按按钮钮的的功功能能设设计计为为例例说说明明该该系系统统的的详详细细设设计计情情况况标题栏个人工具箱个人办案信息区：项目编号，优先级，办理期限，起办时间，项目状态，督办状态修改个人密码个人办案查询办案接收发送退回退出规划划实实施施管管理理主主界界面面进入入：：例如如一一名名成成员员名名为为user1的用用户户登登陆陆，，打打开开该该视视图图时时，，系系统统从从项项目目流流转转表表中中取取所所有有在在办办人人为为user1的记录，显显示在user1的个人办案案信息区接收：当user1选中一条记记录，即一一个项目时时，点击接接收按钮，，则将项目目状态从待待办改写为为在办办案：当user1选中一条记记录时，双双击或者点点击办案按按钮，则自自动打开该该项目所在在流程和环环节的办案案界面，进进行办案发送：当一个项目目处在结案案状态时，，user1可以通过点点击界面上上的“发送送”按钮，，将项目发发送到下一一个环节下下一个成员员user2退回：由于不满意意上一环节节的处理，，因此退回回到上一个个经手人。。大致流程程与发送流流程类似，，只是将向向后搜索改改为向前搜搜索，同时时此处不是是由用户选选择上一阶阶段成员，，而是从项项目流转表表中的经手手人队列中中取最后一一个经手人人选中一条记录双击或点击“办案”在项目流转表中取流程编号和环节编号根据模块编号运行相应模块，打开工作界面到权限代码表确定权限代码，即模块编号在打开工作界面的同时，根据项目编号取该项目的详细信息办案流程图图6.4.2系统数据库库数据库是GIS应用系统建建设的主要要内容，从从某种意义义上说，GIS就是一个地地理数据库库系统，因因此数据库库的设计在在系统建设设过程中相相当重要在总体设计计阶段，已已经对数据据的结构、、分类、编编码等进行行了设计，，在详细设设计阶段主主要是进行行空间数据据的采集处处理，同时时设计系统统的属性数数据表、确确定表的关关系和主关关键字，并并设计数据据定义语言言等下页以供地地方案数据据表的详细细设计为例例。其中，，“表”是是对该表的的总体定义义与描述，，“列”是是对该表的的数据项的的定义与描描述表名XMBP_GDFA关键字BPBH(报批编号)定义供地方案备注分期申请用地面积情况表列名数据类型允许空默认值定义BPBHCHAR24否*报批编号XMMCCHAR50否建设用地项目名称YDDWCHAR50建设用地单位名称SQYDMJDECIMAL申请用地面积BQNGDDECIMAL本期拟供地面积ZBSYQKSMCHAR400建设用地指标适用情况及有关情况说明TBRCHAR8填表人TBRQDATETIME填表日期……表列项目报批_供地方案6.5系统的实现现6.5.