（农业经济管理专业论文）基于GIS的土地利用总体规划数据库系统设计.pdf

广西太学硕士学位论文基于g i s 的士地利用总体规划数据库系统设计 基于gis 的土地利用总体规划数据库系统设计 摘要 土地规划数据库系统是土地规划决策支持系统的重要组成部分， 是提高土地管理和土地利用总体规划科学性、可操作性和时效性的重 要手段和当前一个重要的研究热点。 蕊以广西壮族自治区钦州市土地利用总体规蹙l j 为研究背景，应用 系统工程和软件工程的原理和方法，以地理信息系统( g i s ) 技术和 数援库技术为支撑，对县( 市) 级土地利用总体规划的近期目标和中 远期目标的数据进行分析研究。旨在设计开发出基于l s 的县( 市) 级地利用总体规划数据库系统，使地利用总体规划更方便快捷， 具有科学性、规范性、准确性和可操作性。 系统设计中采用面向对象的软件开发方法以及基于关系模型的 数据库建模方法，综合应用数据仓库技术、数据挖掘技术和异构数据 库的集成技术，采用基于组件对象平台的组件式g i s ，将m a p ln f o 的 m a p x 控件嵌入v is u a b a s i c 开发环境中进行开发，空间数据和属性 数据统一存放在s q ls e v e r 中。实现了属性数据和空溺数据的存储、 动态更瓤、各种查询以及属性数据与空阉数据的甄访，对主地零l j 用规 划文档进行管理，为地利用规划应用模型提供数据支持。属性数据 设计和编码参照国家标准，使数据库系统具表标准- 陛、普及性。研究 结果证明，创建的基于gls 的土地利用总体规划数据库系统是提高新 时期下土地利用总体规划的科学性和时效性的一种额的、有效的工 具。 关键词：土地规划；数据库系统；组件；地理信息系统；数据仓库； 编码标准 广西大学硕士学位论文基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计) d e s i g n0 fc o m p r e h e n s l v el a n du s ep l a n n i n g d a t a 队s es y s t e mb a s e d0 ngis a b s t r a c t l a n dp l a n n i n gd a t a b a s es y s t e mi sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to fl a n d p l a n n i n gd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m i ti sn o wah o tr e s e a r c ha r e aa n da g o o dw a yt oi m p r o v es c i e n t i f i c a l n e s s ，m a n e u v e r a b i l i t ya n dt i m e l i n e s so f l a n dm a n a g e m e n ta n do fc o m p r e h e n s i v el a n du s ep l a r m i n g w i t ht h ec o m p r e h e n s i v el a n du s ep l a n n i n go fq i n z h o uc i t yo f g u a n g x im u n i c i p a l i t ya st h es t u d yb a c k g r o u n d ，a c c o r d i n gt ot h et h e o r y a n dm e t h o d so fs y s t e me n g i n e e r i n ga n ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，a n d 、v i 廿l t h et e c h n o l o g yo fg i sa n dd a t a b a s ea si t ss u p p o r t s ，t h i sp a p e ra n a l y z e d a n ds t u d i e dt h es h o r t - t e r m ，m e d i u m - t e r l na n d1 0 n g - t e r mo b j e c t i v ed a t a a b o u tt h ec o u n t y ( c i t y ) l e v e lc o m p r e h e n s i v el a n du s ep l a n n i n g t h e n d e s i g na n de x p l o i tc o u n t y ( c i t y ) l e v e lc o m p r e h e n s i v el a n du s ep l a n n i n g d a t a b a s es y s t e mb a s e do ng i sw h i c hm a k e st h ec o m p r e h e n s i v el a n du s e p l a n n i n g m o r ec o n v e n i e n t ，s c i e n t i f i c ，c a n o n i c a l ，v e r a c i o u sa n d m a n e u v e r a b i l i t y 刀) eo b j e c t - o r i e n t e dm e t h o do fs o f t w a r ed e v e l o p m e n ta n dt h e d a t a b a s em o d e l i n ga p p r o a c ht h a tb a s e so nt h er e l a t i o nm o d e la r e e m p l o y e di nt h es y s t e md e s i g n c o m b i n ed a t aw a r e h o u s i n gw i t hd a t a m i n i n ga n dt h ei n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yo fh e t e r o g e n e o u sd a t a b a s e t h e m o d u l ef o r m u l ag i st h a tb a s e so nt h ef l a to fo b j o c tm o d u l ei sa p p l i e dt o i n s e r tt h em a p xw i d g e t so fm a p l n f oi n t ov be x p l o i t a t i o nf i a tt oe x p l o r e t h ea t t r i b m ea n ds p a c ed a t aa r es a v e di ns q ls e v e ri nu n i t e s t h e s t o r a g e 。d y n a m i cr e n e w a la n dv a r i o u sq u e r yo ft h ea t t r i b u t ea n ds p a c e d a t a ，t h ee x c h a n g ev i s i t sb e t w e e nt h ea t t r i b u t ea n ds p a c ed a t aa r er e a l i z e d i tc a na l s om a n a g et h ed o c u m e n to ft h el a n du s ep l a n n i n ga n dg i v ed a t a s u p p o r tf o rt h el a n du s ep l a n n i n ga p p l i c a t i o nm o d e 啊1 ed e s i g na n d c o d i n go fa t t r i b u t ed a t ai sr e f e rt ot h en a t i o n a ls t a n d a r d ，w h i c hm a k et h e d a t a b a s es t a n d a r d a n d p o p u l a r t h e r e s u i t s s u g g e s t t h a tt h e c o m p r e h e n s i v el a n du s ep l a n n i n gd a t a b a s es y s t e mi san e w e f f e c t i v et o o l t oi r e p r o v et h es c i e n t i f i c a l n e s sa n dt i m e l i n e s so ft h ec o m p r e h e n s i v el a n d u s e p l a n n i n g k e yw o r d s ：l a n dp l a n n i n g ；d a t a b a s es y s t e m ；c o m p o n e n t ；g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) ；d a t aw a r e h o u s i n g ；c o d i n gs t a n d a r d 1 l - 广西大学硕士学位论文 基于g i s 韵土地利用总体规划数据库系统设计 第一章绪论 1 1 研究的依据、目的和意义 本课题是广西区科技厅课题县级土地利用总体规划系统理论与方法研究的延伸。 主魏是久类获事各袋生产滔凌稳重簧基穑。生逮乖j 辩l 慈傣鬟翔是在较长豹撬麓对赣 内，根据国民经济发展的需要以及土地本身的适应性，对土地资源在各部门之间的配置 和对土媳的并发、乖j 用、整治、缲护进行统筹协调、合疆安排韵战略性筑划“。土地利 用总体规划是熬个土地戆理工作的“龙头”，编制并实溅土地利用总体瓣划对严格控制 各类建设用地，切实保护耕地，实现耕地总量动态平衡起到了关键性的作用。县级土地 剩用总体援划具蠢“承上痘下”的终用，是憋列月总体规划载核心帮份，涉及戮社会、 国民经济、人口发展、擞态环境、城市建设等领域。1 。 蘧装赣鹣主逮管疆法戆逛台，我国遮管理方式氇将甏貉重大燹革，冀镩箨瑰 在：实行土地用途管制制度，即土地审批时必须严格按照土地利用总体规划的用途 分区搽 筝。韬实保护辩逸，辩建设占糯耕迪的总量迸彳予控制，实行供绦制约需求的翻 度。由予这种用途分区的严格馈和耕地总量的有限性，土地管域决策人员要求快速便捷 地获取士地利用现状，土地利用规划，建设占用耕地和基本农羽保护区等的各项数据， 共能对乏进行鸯效统计秘综合分糖。藤传统的等工运镗瓣理模式由于数握获取擞、工作 效率较低满足不了这样的需求，使得土地管理决策过程中人为性较大甚麓出现许多失 误在途撵载条释下，突现蟪管理黎缤怠纯蠢是缝舞理发溅戆必然趋势m 。随着嚣 算机和信息化技术的发展，越来越多的阑土管理部l - a u l ) k a u t o c a d 等软件辅助进行土地 翻震蕊翔工佟，规翔静科学性帮现势整有了大禚度静撵离。然弼，由予a u t o c a d 鞠不是 严格意义上的拓扑图形。各种用地面积的统计、分析功能和实时统计等功能较为欠缺。 使得利用a u t o c a d 软件辅助土地剿用规划存在难以逾越的障碍瑚。为了更好地发撵土地资 源效用，实现土地剥用可持续发展和土她资源傣息的全睾士会共事，研究快速、猴确、全 面和不断地获取所需信息以及建立有效处理和利用这些信息和数据的系统势在必行。1 。 遮壤绩患系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，麓黎g i s ) 技本簸够实瑰窆阂数 据和相荚属性数据的统一管理，并能快捷方便地对数据进行查询、统计、分析、输出等 各种操律，因魏哥羁嗣g i s 技术滋行主璃零j 蔼总体撬划的编裁帮管理工作，建立熬( 市) 广西大学碗士学位论文基于g i s 的土地利用总体蛾划数据库系统设计 级遗鞠丽愚体规裁管理信怠系统馥支特主滚管理酌妲务运行帮辅葫决策3 。借劲予 g i s 的支持，将空间信息和属性傣息很好结合起来。剩用g i s 提供的相关分析功自和我们 建立的数学模型结合，隧使蛾利用总体规划翼具科学性、适用性。土她利用总体规划 信息系统属空阆型信息系统，其最终曩标是以地理信息系统技术为核心，以计算枫网络 为传输栽体，使用可视化技术，在建立土地利用总体规划信息摩的基础上，紧密结合土 缝剥霆慧体援翔瓣业务滚程，实现主蟪麓震惑体篾翔编制、掺敬、实施瓣鑫动弦管理， 并为用户提供一个良好的决策支持工具埘 多年来，耄夸多专家学者在稳餍g i s 按本遴行童建翻籍总髂麓翔静编翻积管迸正律方 面进行了大量的研究，对土地利用总体规划信息系统的设计模式、功能等方面进行了有 益探索，在理论、方法和技术方面取得了一定的成绩。德是，由于我国地管理信息纯 基础薄弱，该系统的总体设计、系统建设的关键技术、穷法研炎仍不& 满足国资源信 息化建设的要求。目前，我国的国土资源调查诫在全面开展，企国性的第三次土地利 用总体癯划即将秀始，因此，探讨县( 枣) 级主建裂耀总箨簸裂售惠繁绞静梅建，将 促进我阂土地利用总体舰划编制与管理乎段的进一步提高，同时对该系统建设的理论、 技术秘方法熬发矮兵鸯一定煞意义8 1 。 地理信息系统( g i s ) 尤其是应用型g i s ，怒g i s 软件、硬件、人和数据的高度综合 俸，数据是入帮软稃操作的对象，存储予硬件设备上。一个数掇库组缓酌有效穗度将对 整个g i s 系统运作的成功与否起决定性作用。数摄库是地理信息系统的核心组成部分。 g i s 数掭库一般既要存储和管理属性数搬和空间数据，又要存储和管理空间拓扑关系数 据，必其链子系统提供空间及属性数握痒鲍查询、谖用及更薮等操作。 随着人们对土地利用总体规划系统的认识邂步深入，建立在其基础上的应用越来越 广泛，瘫震熬鬟点遣麸数据搽臻转交为数攥努耩。由予决繁分褥子系绞) i 砉数据瓣空性熬 要求，操作型数据库很难满足数据分析的需要，因此，扩充当前的数据库系统，在其基 确上建波数据念痒，胃激为决策分析予系统提供数据支持。 1 1 2 豳内外研究概况鞠 1 2 1 地理信息系统 滤璎信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) 没考统一豹定义，不 广西大学硕士学位论文 基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计 同的研究方向，不同的应用领域，不同的g i s 专家，对它的理解不一样。综合起来可以 这样定义：g i s 是在计算机软、硬件支持下，采集、存储、管理、处理、检索、分析和 显示空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并以回答用户问题等为主要任务的技 术系统。 1 2 1 1 国际发展状况 1 9 6 3 年，加拿大测量学专家r t o m l i n s o n 首先提出地理信息系统这一术语之后，随 着技术的进步、社会的需求、有关组织机构的建立，g i s 呈“星火燎原”之势在全世界 迅速发展起来。概括起来，g i s 的发展可分为以下几个阶段。 2 0 世纪6 0 年代为g i s 思想和技术方法的探索时期，由于4 0 年代和5 0 年代计算机 科学、地图学和航空摄影测量技术的发展，逐渐产生利用计算机汇总各种来源的数据， 借助计算机处理和分析这些数据，最后通过计算机输出一系列结果，作为辅助决策的有 用信息，这就产生了最早的地理信息系统的基本框架。在5 0 年代末和6 0 年代初，计算 机获得广泛应用以后，很快就被应用于空间数据的存储与管理。计算机分析地图内容并 提供信息，是从自然资源的管理和土地规划任务开始的，在这个基础上诞生了世乔上第 一个地理信息系统加拿大地理信息系统( c g i s ) 。受计算机发展水平的限制，当时 的地理信息系统的特征是存储能力小，磁带存取速度慢，机助制图能力较强，地学分析 功能较简单，实现了手扶跟踪数字化方法，可以完成地图数据的拓扑编辑，分幅数据的 自动拼接，开创了格网单元的操作方法，发展了许多基于格网的系统。所有这些处理空 间数据的主要技术，奠定了地理信息系统发展的基础。另外，纷纷成立的许多有关g i s 的组织和机构对传播和发展地理信息系统也起了重要的指导作用。 7 0 年代是g i s 的发展时期。在这期间，计算机发展到第三代，内存容量大增，运算 速度达到1 0 1 级，特别是大容量直接存储设备磁盘的使用，为地理数据的录入、存 储、检索、输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话 和高质量图形显示功能，促使g i s 朝着实用化方向发展。例如，从1 9 7 0 年至1 9 7 6 年， 美国调查所就建成了5 0 多个信息系统，分别作为处理地理、地质和水资源等领域空间 信息的工具。其他一些发达国家，如加拿大、联邦德国、瑞典等国，也先后发展了自己 的地理信息系统。同时，一些商业公司开始活跃，g i s 软件在市场上受到欢迎，同时管 理问题也开始受到重视。据i g u 统计，在7 0 年代约有3 0 0 多个系统投入使用，其中较 广西大学硕士学位论文基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计 完整的系统软件就有8 0 个之多。此外，d e m a r b l e 等拟订了处理空间数据的计算机软 件登录的标准格式，对全部软件作了系统分类，提出g i s 发展研究的重点是空间数据处 理的算法、数据结构和数据库管理这三方面。同时，许多大学开始注意培养g i s 方面的 人才，创建了g i s 实验室。因此，地理信息系统这一技术受到了政府部门、商业公司和 大学的普遍重视，成为引人注目的领域。 8 0 年代是g i s 在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。由于大规模和超 大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通讯传输设备 的出现，为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输 效率得到极大的提高。另外，软件开发工具的广泛应用和数据库技术的推广，推动了g i s 的数据处理能力，空间分析功能，人机交互对话，地图的输入、编辑和输出技术的进一 步发展，并逐渐走向成熟。地理信息系统的应用从解决基础设施的规划( 如道路、输电 线等) 转向更加复杂的区域开发问题。例如土地的规划利用、城市发展战略研究、人口 的规划和安置等，地理因素成为投资标准决策不可缺少的依据。这个时期，g i s 已跨越 国界，开始用于解决全球性问题，如全球的沙漠化、全球可居住区的评价、a l n i n o 现象 及酸雨、核扩散等对世界环境潜在的影响等。8 0 年代是国际g i s 发展具有突破性的时期。 9 0 年代以来，随着地理信息产业的建立和地球数字化产品的普及应用，g i s 的发展 进入用户时代。这个期间，社会对g i s 的认识普遍提高，需求大幅度增加，g i s 已成为 许多机构( 特别是政府决策部门) 必备的工作系统。国家级乃至全球级的地理信息系统 已成为公众关注的问题，地理信息系统已被列入“信息高速公路”计划，也是美国前总 统戈尔提出的“数字地球”战略的重要组成部分。 1 2 1 2 国内发展状况 我国地理信息系统发展起步较晚，但发展较快，大体可分为下列几个阶段。 准备阶段。7 0 年代初，我国开始探讨计算机在测量、地图制图和遥感领域的应用。 例如，1 9 7 2 年开始研制制图自动化系统，1 9 7 4 年引进美国地球资源卫星图像，开展了 卫星图像的处理和信息解译工作。此外，还开展了全国范围的航空摄影测量与地形制图， 为我国地理信息系统数据库的建立打下了坚实的物质基础，并于1 9 7 7 年诞生了我国第 一张全要素数字地图。所有这些都为我国地理信息系统的研制和开发做了物质和技术准 备，为g i s 的发展开辟了道路。 广西大学硕士学位论文基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计， 试验阶段。8 0 年代，随着计算机技术的发展和我国对“信息革命”的热烈响应，地 理信息系统这一新技术在我国正式进入全面试验阶段。我国在g i s 理论探索、规范探讨、 实验技术、软件开发、系统建立、人才培养、典型实验和专题实验各方面取得了实质性 的进展。在典型试验中主要研究建立数据规范和标准、空间数据库建立、数据处理和分 析算法以及系统分析软件和应用软件的开发等。在专题试验和应用方面，探索地理信息 系统的设计与应用，包括人口、资源、环境与经济等广泛专题的试验和应用。建成的区 域性系统有h1 0 0 万国土基本信息系统和全国土地信息系统、1 ：4 0 0 万全国资源和环 境信息系统、1 ：2 5 0 万水土保持信息系统等，专题信息系统如黄土高原信息系统、洪水 灾害预报与分析系统、矿产资源数据库等。一些用于辅助城市规划的各种小型信息系统 在城市建设和规划部门获得了认可。此外，国际g ! s 学术会议多次在我国举行，有关高 校开设了地理信息系统课程，这一切均为g i s 的进一步发展和实际应用打下了基础。 发展阶段。从1 9 8 6 年到1 9 9 5 年前后，我国g i s 随着社会主义市场经济的发展走向 了全面发展的道路。由于沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进， 急需g i s 为之服务，推动了g i s 的发展和应用。g i s 研究作为政府行为，正式列入国家 科技攻关项目，开始有计划、有组织、有目标地进行理论研究和应用建设。同时，全国 许多行业部门和部分省市积极发展各自专业g i s 和区域g i s 。 产业化阶段。1 9 9 6 年以来，我国g i s 技术在技术研究、成果应用、人才培养、软件 开发等方面进展迅速并力图将g i s 初步发展时期的研究实验、局部应用推向实用化、 集成化、工程化，为国民经济发展提供辅助分析和决策依据。g i s 在研究和应用过程中 走向产业化道路，成为国民经济建设普遍使用的工具，并在各行各业发挥重大作用。 目前，g i s 技术在我国土地利用规划中广泛应用，但是也存在很多弊端。首先，数 据标准不统一。近十年来，全国很多县市都自行开发了基于g i s 的土地利用规划系统， 但由于缺乏数据库建设标准和编码标准或各行业标准不统一，使得这些系统数据难以被 其它系统利用。其次，应用单一。现在存在的土地利用规划系统往往只针对一个或几个 分析应用，造成了大量的资源浪费。第三，数据库设计观念落后。绝大部分的数据库还 是操作型数据库，难以满足决策分析系统对数据时空性的要求。 1 2 2g i s 二次开发 地理信息系统按内容、功能和作用可分为两类。一是工具型地理信息系统。也称地 广西大学硕士学位论文基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计， 理信息系统开发平台或外壳，它是具有地理信息系统基本功能，供其它系统调用或用户 进行二次开发的操作平台。工具型地理信息系统为地理信息系统的使用者提供一种技术 支持，使用户能借助地理信息系统工具中的功能直接完成应用任务，或者利用工具型地 理信息系统加上专题模型完成应用任务。目前国外已有很多商品化的工具型地理信息系 统，如a r c i n f o ，g e n a m a p ，m a p i n f o ，m g e 等。国内近几年开发的工具型地理信息系统 有m a p g i s ，g e o s t a r ，c i t y s t a r ，s u p e r m a p 等；二是应用型地理信息系统，根据用户的 需求和应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用问题的地理信息系统，除具有地 理信息系统基本功能外，还具有解决地理空间实体及空间信息的分布规律、分布特征及 相互依赖关系的应用模型和方法。应用型地理信息系统按研究对象性质和内容又可分为 专题地理信息统统和区域地理信息系统。本系统为应用型g i s 。随着地理信息系统应用 领域的扩展，应用型g i s 的开发工作日显重要。 应用型g i s 开发有三种模式： 1 独立开发 指不依赖于任何g i s 工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果 输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，如v i s u a lc + + 、 d e l p h i 等，在一定的操作系统平台上编程实现。这种方式的好处在于无须依赖任何商业 g i s 工具软件，减少了开发成本，但一方面对于大多数开发者来说，能力、时间、财力 方面的限制使其开发出来的产品很难在功能上与商业化g i s 工具软件相比，而且在购买 g i s 工具软件上省下的钱可能还抵不上开发者在开发过程中绞尽脑汁所花的代价。 2 宿主型二次开发 指完全借助于g i s 工具软件提供的开发语言进行应用系统开发。g i s 工具软件大多 提供了可供用户进行二次开发的宏语言，如e s r i 的a r c v i e w 提供了a v e n u e 语言，m a p l n f o 公司研制的m a p l n f op r o f e s s i o n a l 提供了m a p b a s i c 语言等等。用户可以利用这些脚本 语言，以原g i s 工具软件为开发平台，开发出自己的针对不同应用对象的应用程序。这 种方式省时省心，但进行二次开发的脚本语言，作为编程语言功能极弱，用它们来开发 应用程序仍然不尽如人意。并且所开发的系统不能脱离g i s 平台软件，是解释执行的， 效率不高。 3 基于g i s 组件的二次开发 1 大多数g i s 软件商都提供商业化的g i s 组件，如e s r i 公司的m a p o b j e c t s 、m a p l n f o 公司的m a p x 等，这些组件都具备g i s 的基本功能，开发人员可以基于通用软件开发工 广西大学硕士学位论文基予g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计， 其尤其蘸可视化开发工瑟，如d e l p h i 、v i s u a le 抖、v i s u a lb a s i c 、p o w e r 孰i l d e r 等 为开发平台，进行二次开发。 利用g i s 工具软件生产厂家提供韵建立在o c x 技术基础上的g i s 功能控件，如 m a p o b j e c t s 、m a p x 等，在v i s u a lb a s i c 等缠毽王具编制的应用程枣中，直接摄g i s 珐 能嵌入藏中，可实现地理信息系统的各种功能。 垂予狻立嚣发难度太大，擎筑二次嚣发受g i s 工兵鬟供载臻稷语言茨限裁差强久意， 因此结合g i s1 - 具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式就成为g i s 应用开发 麓主流。它的饶赢是鬣爵潋充分应翔g i s 工兵较俦霹空瀚数据露豹管理、分辑功能，又 可以利用其它可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大 大提高斑用系统的开发散率，而且使用- 町视化开发工具歼发出来的应用稷序具有更好的 岁 观效果，更强大的数据库功能，两虽霹靠性好、易于移檀、便予维护。霓其是使用o c x 技术利用g i s 功能控件进行集成开发，熙能表现出这些优势。基于以上原因，我们决定 采写基予g i s 缎终懿二次秀发技本，壤g i s 功然控锋嵌入v i s u a lb a s i c 孛送露土遮羁 用总体规划管理信息系统这个成用型g i s 的开发。 1 2 3 数据库设计方法与工具 数据库设计是土地利用总体规划系统的重中之重，赢接关系到系统的成败。数据库 每包含攥终鍪数据痒弱数据仓露嚣令部分。搡佟蓬数据簿存褚鼙鬻事务簸理数攒，定瑟 为数据仓库提供主题数据；数据仓库分生题管理历史数据，为专题分析提供数据支持。 操作垄数稻痒包括簇磴遣璞信息数据和专麓信惠数据，对予操作型数据库在概念设 计阶段可以采用以下方法之一进行分析。 自顶向下。首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。 爨底彝上。首先定义各爨部应愿黥摄念络掩。然题将它铝集成起袋，褥裂全鼹麟 念结构。 逐多扩张。蓄先定义最鬟簧豹核；穰念终籀，然鬃囊多 扩宠，壹至蕊俸撩念结梅。 混合策略。自顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。 努辑竞减螽孺实傣一关系模垄( e r 楼餮) 为王具来攒述藏念绦 鸯。 b r ( e n t i t yr e l a t i o n s h i p ) 图是基于关系模型的数据库建模方法。它在对数据模 型分祈上，不蔻面向实现，而怒面向现实世界，它把管理系统胼描述的问题划分为单个 广塑丕堂堕士学位论文基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计 的实体，通过实体间的联系而有效、自然地模拟现实世界“”。 概念设计之后经过逻辑设计和物理设计，最后实现操作型数据库。其中空间数据和 属性数据的连接采用索引表的结构进行管理，以实现他们之间的无缝连接。 数据仓库( d a t aw a r e h o u s i n g ，简称d w ) 是g i s 系统中的最新应用，也是未来发展的 趋势主要包括主厥数据抽取技术、在线分析处理( o l a p ) 技术、数据挖掘( d a t a m i n i n g ， 简称d m ) 技术、和异构数据库集成技术等“”。 d m 技术是指把人工智能、机器学习与数据库等技术结合起来，由计算机自动地从数 据库或数据仓库中的大最数据中揭示出隐含的、先前未知的并具有潜在价值的信息或模 型，以解决数据量大而知识贫乏这一困扰专家系统( e s ) 的知识瓶颈问题的非平凡过程。 该技术的应用使数据库成为智能数据库。 异构数据库集成技术是数据仓库技术的发展方向。可以将不同结构、不同数据库系 统的数据统一起来为当前系统服务。 鉴于s q ls e r v e r2 0 0 0 功能强大、操作简单，能很好的对属性数据和空间数据进行 协调管理，同时提供了管理数据仓库的相关服务，因此采用它作为本系统的数据库管理 系统。 1 3 研究目标、内容、方法和技术路线 1 3 1 研究目标和内容 本文以广西钦州市土地利用总体规划为研究背景，采用系统工程和软件工程的原 理，将数据库管理系统和地理信息系统技术相结合，建立一种基于g i s 的广西钦州市土 地利用总体规划数据库系统，以实现原始土地属性数据和空间数据的收集，属性数据和 空间数据的存储、动态更新以及各种查询，主题数据的抽取，为土地规划信息系统中的 土地需求预测与趋势分析模型、土地适宜性评价模型、土地利用结构优化灰色多目标规 划模型和土地可持续利用系统模型等提供公共数据交换平台，通过g i s 技术实现属性数 据与空间数据互访。为钦州市土地规划管理局提供数字化的土地资源数据，同时实现土 地利用总体规划数据库系统的推广。为达到以上的目标，本研究的主要内容是： 1 、根据土地利用总体规划的特点和目标，进行系统分析和设计，确定系统的功能模 块、软硬件设计方案等。 广西大学硕士学位论文 基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计) 2 、根据系统要求分析设计操作型数据库，对属性数据和空间数据进行统一管理。 3 、建立数据仓库，根据分析模型对操作数据进行主题数据抽取。 4 、以s q ls e r v e r2 0 0 0 为后台数据库，利用m a p x 开发土地利用总体规划的空间数 据库，并将空间数据库与属性数据库进行无缝连接。 5 、以v i s u a l b a s i c 6 0 为开发平台，集成s q ls e r v e r2 0 0 0 以及m a p x 进行开发，为 其他用户提供土地利用总体规划的空间及属性数据库的查询、调用及更新等操作。 1 3 2 研究方法和技术路线 为完成上述主要内容，在研究开发中，以系统论为指导、系统工程与软件工结合的 方法，采用e - r 方法建模，用面向对象的软件设计开发方法和引进一应用一二次开发” 的研究与开发模式，把m a p x 嵌入到、，b 开发平台上，构建一种基于g i s 的土地利用总体 规划数据库系统。研究技术路线为： 图1 - 1研究技术路线图 广西大学硕士学位论文基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计 第二章基于g i s 的土地利用总体规划系统设计 2 1 系统的总体设计 2 1 1 系统设计的原则 成功的信息管理系统在设计时应遵循的原则有很多，除了一些基本原则外，不同的 系统在设计时有不同的侧重原则。土地利用总体规划系统是一个数据复杂且时间跨度 大、应用广泛、持续发展的信息管理系统，在设计是应重点考虑以下原则。 ( 1 ) 可行性原则：选择研究生毕业设计课题时，应充分考虑自身是否具备圆满完成 这一课题的主观条件和客观条件。 ( a ) 客观条件。指研究所需要的资料、设备、经费、 时间、技术、人力等，缺乏任何一个条件都有可能影响课题的完成。( b ) 主观条件。指 研究人员应具有的知识、能力、经验。 ( 2 ) 先进性原则。即系统设计要充分考虑未来技术发展的需要。这不仅包括数据库 所选用的结构、数据所采用的格式和分类方法等开发内容的先进性，而且也包括开发平 台、操作系统、编程模式等具体开发技术的先进性。要广泛吸取国内外在该方面的成功 经验，最大限度地采用当今世界最先进、最成熟、最有发展前途的技术，由此建设的系 统能随着未来科学技术的发展而不断地平稳升级，这是系统获得强大生命力的根本保 证。 ( 3 ) 规范性原则。信息资源使用的文件格式和分类标准要符合国家信息资源建设技 术规范，这样才能最大范围地实现资源共享，从而提升资源的价值。 ( 4 ) 实用性原则。指使用最流行的开发平台和软件，采用通用的文件格式、界面风 格和操作规范。使系统不仅便于使用和维护，而且易于移植推广。系统应提供完备的系 统维护和检测手段，确保信息资源系统安全、高效地运行。 ( 5 ) 开放性原则。在底层技术标准上实现开放，采用模块化建设模式，以适应计算 机技术和网络技术发展的需求。在资源开发上，采用专业与普及相结合的方法，调动多 方面的积极性，扩大信息资源的来源。 ( 6 ) 安全性原则。安全性主要有两个方面：( 1 ) 数据安全性，保证数据不会因系 统故障而丢失：( 2 ) 系统的访问权限和访问级别的安全性，对于非法的进入，进行跟踪。 ( 7 ) 经济性原则。用最低的费用最短的时间提供尽可能精确、可靠的信息，以便使 广西大学硕士学位论文 基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计) 决策者选择最佳的实施方案，提高经济效益。 2 1 2 系统的目标 地理信息系统作为- f 边缘科学，它能把我们日常生活中的各种信息同地理位置 和其它有关的视图结合起来。可以根据用户需要将这些信息图文并茂地传输给每个用 户，也可以根据按决策层的要求对这些信息进行分析，为决策层提供数据支持。 土地利用总体规划系统是应用型g i s 系统，以广西区钦州市土地利用总体规划为研 究背景，采用系统工程和软件工程的原理，将数据库管理系统和地理信息系统技术相结 合，建立一种基于g i s 的广西钦州市土地利用总体规划数据库系统。以实现土地属性数 据与空间数据的存储、动态更新和各种查询，为土地信息系统中的各种模块提供公共数 据交换平台，通过g i s 技术实现属性数据与空间数据互访。为钦州市土地规划管理局提 供数字化的土地资源数据，同时实现土地利用总体规划数据库系统的推广。该系统的建 立是一个长期持续发展的过程，为了使本系统能尽早地发挥社会和经济效益，将分阶段 设立系统的近期目标和中远期目标。 2 1 2 1 近期目标 建成一个以土地信息的规范化数据管理为基础，以信息数据的存储、处理、查询和 分析为基础功能，为钦州市各级土地管理部门服务的计算机网络系统，实现土地信息的 手工作业管理向计算机管理的转换。具体目标为： ( 1 ) 土地信息数据的标准化和规范化，包括指定指标体系、分类编码、信息收集渠 道和采集方式； ( 2 ) 建立市级土地管理的数据库，同时要考虑和上下级之间的关联； ( 3 ) 建立各行业的专业分析模型； ( 4 ) 联网形成分布式土地信息系统； 2 1 2 2 中远期目标 采用先进技术对钦州市进行更广泛、更快捷的信息采集，对土地信息资源利用更加 充分，为土地规划、计划和决策提供数据支持。 广西大学硕士学位论文 基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计) ( 1 ) 扩展和完善土地信息系统的网络化，建成对土地资源实施动态监测的业务运行 系统： ( 2 ) 建立和完善基础数据库和专题数据库、方法库和模型库： ( 3 ) 建立面向土地全程管理的决策支持业务系统； 最后形成一个高度协调化、信息交流网络化和信息分析智能化的基于g i s 的数据库管理 系统。 目前所做的主要工作是实现系统的近期目标，同时兼顾系统的中远期目标，为后续 开发做好准备，本系统开发的主要任务有以下几个方面： ( 1 ) 数据模型设计：通过收集、整理钦州市各种形式的土地资源、社会环境信息和 生态农业信息，定义数据类型、研究编码体系设计、属性数据模型设计、空间数据模型 设计和图像数据模型设计等等； ( 2 ) 数据库设计：根据定义的数据模型，进行数据库的逻辑结构设计和物理结构设 计； ( 3 ) 数据输入1 编辑模块设计：对多种形式、多种来源的信息，实现多种方式的数据 输入，如图形数据输入、栅格数据输入、g p s 测量数据输入、属性数据输入等。数据编 辑主要包括属性编辑和图形编辑。属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成；图形编 辑主要包括拓扑关系建立、图形整饰、图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正等功 能： ( 4 ) 数据的存储与管理：这是土地利用总体规划系统应用成功与否的关键。主要实 现空间与非空间数据的存储、查询检索、修改和更新等功能。矢量数据结构、光栅数据 结构、矢栅一体化数据结构是存储g i s 数据的主要数据结构； ( 5 ) 空间查询与分析：空间查询与分析是土地利用总体规划系统的核心和最重要的 功能，空间分析可分为三个层次的内容：( a ) 空间检索：包括从空间位置检索空间物体 及其属性、从属性条件检索空间物体；( b ) 空间拓扑叠加分析：实现空间特征( 点、线、 面或图像) 的相交、相减、合并等，以及特征属性在空间上的连接：( c ) 空间模型分析： 如数字地形高程分析、图像分析、三维模型分析、多要素综合分析及面向专业应用的各 种特殊模型分析等； ( 6 ) 可视化表达与输出：输出全要素地图，同时可以根据用户需要，分层输出各种 1 数据输入功能包括将地图数据、物化遥数据、统计数据和文字报告等输入、转换成计 算机可处理的数字形式的各种功能。 广西大学硕士学位论文 基于g i s 的土地利用总体规划数据库系统设计) 专题图、各类统计图、图表及数据等； ( 7 ) 用户界面设计：用v b 编程语言设计容易掌握的、专用的、直观的、友好的界面 等。 2 1 3 系统模块设置 本系统从满足钦州市土地利用总体规划管理工作的实际需要出发，通过应用功能的 设置，可以对土地利用规划图件和属性数据以及计划指标进行建档、备案、查询、分析； 可以对规划和计划进行修订；可以根据土地利用总体规划和计划进行建设项目预审和用 地审批；并且可以输出有关规划和计划的各种图件和属性数据等。因此将系统的近期目 标划分为以下几个模块 ， ( 1 ) 数据输入和编辑模块 实现属性数据输入、修改以及数据转换入库；对图形数据进行手扶数字化图形输入； 扫描数字化图形输入：交互式图形编辑处理等。 ( 2 ) 成果管理 规划成果管理主要管理钦州市规划数据库中的规划成果，具体包括图件成果、文档 成果和指标成果的管理。图件管理：系统实现了对图件成果2 的存档；规划初期图件的调 阅、查询和统计：图件按项目、土地用途等的查阅、统计：图件任意区域、任意比例尺 的输出。文档管理：对土地利用总体规划文本、土地利用总体规划说明以及土地利用规 划专题研究报告及其他相关文字资料等进行存档、查询及输出。指标管理：对土地的各 级指标及其他相关文字资料等进行存档、查询及输出。 ( 3 ) 专题分析 根据土地规划管理的需要建立相应的数学模型，对模型进行分析评价。 ( 4 ) 数据输出 中间处理过程和最终结果的可视化表达是本系统的重要功能之一。通常以人机交互 方式来选择显示的对象与形式，对于图形数据，根据要素的信息密集程度，可选择放大 或缩小显示。本系统不仅可以输出全要素地图，也可以根据用户需要，分层输出各种专 ， 2 图件成果包括土地利用现状图、土地利用总体规划图、土地利用规划专题图或专项规 划图及土地利用规划管理中产生的其他专题图件等。 - 1 3 广西大学硕士学位论文基于g i s 的土地利用总体黼划数据库系统设计 蘧闺、各类统计圈、餮裘及数据等。数据输出分为圈僚数摇输融锎属饿数据输掇。 ( 5 ) 系统维护 提供对建成后的土地利用总体规划系统中锫类功能的维护置具，以利于系统维护人 员对该系统进褥管理。内容包撬：用户权限管壤；各级图l 牛鲍绫一管残靼索弓l ；数据蓐 结构的定义和修改；通过接口谶行数据库通讯；系统参数设定。 该数据库系统绫穆圈见1 5 荧图2 - 1 。 2 1 。4 系统的组网方寰 基子g i s 螅债息餐理系统粼存在数握量大、数摆复杂、采集嚣难秘疲震广泛簿特征， 为了维护数据，提高数据的利用率，系统一般采用c l i e n t s e r v e r 网络结构或 b r o w s e r s e r v e r 潮终续稳。， 2 + 。4 c ii e n t s e r v e r 网络结构 嚣藩在应瓣鍪遮爨蕴怠系统孛，大多数郝采霜篱擎鹃c l i e n t s e r v e r 技拳 奄柒，这 样的网络运行模式已经不能满照当前工作的需要，纯c s 的网络运行模式主要袭现在系 统维护要求高、操作复杂，这样对于一般的使朔部门谯往会出现因为管理入员的维护不 当而後系统出镄甚至使系统崩溃。c s 方式对嘲络要求比较赢，一般适用于局域网内部 使用，对于分机构和下属单位，如果要进行信息化建设则必须通过广域网与总部或上级 枫梅的s 受务器