（土地资源管理专业论文）基于WebGIS的村镇土地管理系统的研究.pdf

山东农业大学硕士学位论文 1 中文摘要 随着我国经济建设的快速发展和人口的持续增长，人地矛盾将进一 步加剧，因此必须要加强对村镇土地的管理。而传统低效的管理方式已 不能满足土地资源动态管理的需要，迫切需要采用现代化的手段，实现 土地管理信息化。 本文在充分调研的基础上，首先对村镇一级土地管理信息系统进行 了需求分析，然后研究了村镇土地管理信息系统的框架体系，并进行了 系统的模块设计。在此基础上，首先研究设计了村镇土地管理基础地理 空间数据库，实现了为耕地保护、基本农田管理、土地流转等提供全方 位空间信息服务的功能，如土地利用现状查询、土地利用规划查询、基 本农田查询、地籍管理查询、土地流转查询、土地开发整理查询和宅基 地查询等，各种空间查询能实现图查属性、属性查图、测量地图中点要 素的地理坐标、线要素的长度及面要素的面积等详细功能。其次对村镇 土地利用管理模块进行了详细设计，实现了宅基地管理和乡镇企业用 地、公共设施用地及公益事业建设用地管理等子模块。第三对耕地保护 管理模块进行了详细设计，实现了耕地保护基本介绍、基本农田管理、 土地开发整理和农用地转用和征收等子模块。第四对地籍管理模块进行 了详细设计，实现了土地利用现状、土地变更调查、农用地分等定级、 土地登记土地统计和地籍信息查询等子模块。第五对土地规划管理模块 进行了详细设计，实现了相关政策法规介绍、总体规划和专项规划等子 模块。第六对执法监察管理模块进行了详细设计，实现了土地违法行为 的种类、案件距离分析和违法案件举报等子模块。最后对网站维护管理 模块进行了详细设计，实现了账号管理、公告管理、新闻管理、网站内 容管理、地图的修改和发布等子模块。 本文选题来自国家测绘局新农村建设项目基于空间数据的村镇综 合信息服务平台的研究，并以山东省宁阳县乡饮乡为例，研发了基于 webgis的村镇土地信息管理系统。通过试用，效果良好。 关键词：土地管理；网络地理信息系统；空间数据；基本农田；土地流 转 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 2 abstract with the rapid development of chinese economy and the constant growth of the population, the contradiction between people and land resources will further exacerbate,thus it is greatly necessary to strengthen the management of village land.while traditional inefficient management approaches have failed to meet the needs of the dynamic management of land resources, now modern means are needed to adopt and scientific and effective management must be carried out urgently to realize the management information of land resources. based on the full survey, this paper did a need analysis on village-level land management information system, and then studied the framework of town land management information system and designed the modules of this system.on the basis of the need analysis and module design,firstly the basic geo-spatial database of the village land management has been researched and designed,functions have been achieved that can provide full spatial service for farmland protection and basic farm management and land transference, such as land use inquiries, basic farmland inquiries, cadastral management queries, query and homestead land transfer inquiry, and so on. all these spatial inquires can achieve graphs searching property, propertys searching map, measuring the geographical map coordinates of the mid-point elements, length of line elements and area of surface and other detailed features. secondly, the village land use management module has been designed in details, achieved homestead land, rural enterprises land, public facilities land and other lands management. thirdly, the protection of farmland management module has been designed in details, and the introduction of relevant policies and regulations, the introduction of land protection, basic farm management, land development and agricultural land use and collection were achieved. fourthly, cadastral management module has been designed in details, and the introduction of relevant policies and regulations, land use, land use change survey of farmland, land registration and cadastral information on land statistics query were achieved. fifthly, land planning and management module has been designed in details, and the introduction of relevant policies and regulations, the overall planning and special planning 山东农业大学硕士学位论文 3 were achieved. sixthly, the law enforcement monitoring of management module has been designed in details, and the introduction of relevant policies and regulations, the types of land violations cases, analysis and report of violations cases were achieved. finally, the website maintenance and management module has been designed in details, and account management, announced management, information management, web content management, map changes and publishing and other contents were achieved. the paper is based on new rural development project named research of village-based integrated information service platform based on spatial data which is from state bureau of surveying and mapping. taking xiangyin in ningyang county of shandong province as example, land management system at village and town level based on webgis has been designed and proved good by trial. key words：land management； webgis； spatial data； basic farmland； land transformation 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科 学研究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和 做出重要贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本声明的 法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的 规定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论 文纸质本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东 农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名： 导 师 签 名： 日 期： 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 4 1 绪论 1.1 研究目的和意义 建设社会主义新农村是党的十六届五中全会确定的重大历史任务。 中共中央、国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见（中发 20061 号）和省委、省政府关于贯彻的实施意见（鲁发20061 号）明确了 新农村建设的总体要求和目标任务。 十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地是我国的基本国策。温家 宝总理在 2007 年政府工作报告中指出“在土地问题上，我们绝不能犯 不可改正的历史性错误，遗祸子孙后代”，并明确提出“一定要守住全 国耕地不少于 18 亿亩这条红线”。因此，保护耕地特别是保护基本农 田直接关系到国家粮食安全、经济发展、社会稳定和广大农民的切身利 益，是国土资源管理工作的首要任务。另外，2008 年中共十七届三中 全会通过的中共中央关于推进农村改革发展若干重大问题的决定中 提出允许农民以多种形式流转土地承包权，由此如何通过有效机制规范 土地流转成为农村土地管理的新型课题。随着我国经济建设的快速发展 和人口的持续增长，人地矛盾将进一步加剧，必须加强对村镇土地的管 理。而传统低效的管理方式已不能满足土地资源动态管理的需要，迫切 要求采用现代化的手段，实施科学有效的管理，以实现土地资源管理信 息化。 目前，新农村建设正在有条不紊地开展。建立有效的土地管理综合 信息服务平台，对促进我国农业发展、保障农民增收、维护农村稳定、 服务新农村建设具有十分重要的意义。对于实现党的十六届五中全会提 出的“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁，管理民主”的建设 社会主义新农村的建设目标具有举足轻重的作用。对村镇级土地管理建 设先进的管理系统，可以充分发挥现代信息技术和地理信息数据资源优 势，为村镇土地管理提供一个更优化的平台。 山东农业大学硕士学位论文 5 本文依托国家测绘局新农村建设项目基于空间数据的村镇综合信 息服务平台建设与示范，选取山东省宁阳县乡饮乡作为村镇土地管理 系统示范点，探索村镇土地管理信息化建设的模式，建立适用于村镇级 土地管理需求的管理系统。系统主要涉及土地利用管理、耕地保护、地 籍管理、土地规划、执法监察、网站维护等几个方面，对于村镇土地合 理、有序、高效利用，促进农村信息化、实现城乡土地一体化管理具有 重要意义。 1.2 国内外研究现状 土地管理系统的起源、发展与人类社会高度的物质文明密切相关， 世界上一些发达国家利用计算机对土地信息进行管理已有近 40 年的历 史 。 20 世纪 60 年代世界上第 一个地理信息系统（ geographic information system，简称 gis）由加拿大测量学家 r.f.tomlison 提出并 建立，主要用于自然资源的管理和规划；20 世纪 70 年代由于计算机硬 件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存储设备的使用，促进了 gis 朝实用的方向发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理 信息系统在世界各地纷纷付诸研制，如美国、英国、德国、瑞典和日本 等国对 gis 的研究都投入了大量的人力、物力和财力；20 世纪 80 年 代，gis 逐步走向成熟，并在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩 大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题，这个阶段涌现 出 一 大 批gis 软 件 ， 如arc/info ， genamap ， spans ， mapinfo，erdas，microstation 等；20 世纪 90 年代，随着地理信息 产品的建立和数字化信息产品在全世界的普及，gis 成为确定性的产 业，并逐渐渗透到各行各业，成为人们生活、学习和工作不可缺少的工 具和助手。目前，发达国家大多数都已完成基于 gis 和 internet 技术的 国家级土地信息系统建设，在土地利用规划与地区经济发展方面发挥了 重要的决策支持作用1。 土地管理系统在国外发达国家同时还服务于农业生产研究和决策领 域。1975 年，美国内布拉斯加大学创建了 agnet 联机网络，现在它已 发展成为世界上最大的农业计算机网络系统，覆盖了全美 46 个州和加 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 6 拿大的 6 个省以及其他 7 个国家，能够提供市场行情、农业政策和农业 动态等信息，还可以用于农产品的网上交易。欧洲、北美和澳大利亚传 统的土地信息管理系统主要用于社会经济领域，近年来，由于对环境问 题和社会可持续发展的关注，对土地信息管理系统的服务提出了全新的 要求。这种对土地信息需求的变化促使土地信息管理系统在总体框架和 功能设计上产生明显的改变，主要表现在加入更多的自然数据层（如土 地利用覆盖、地质、土壤和生态条件等）和启用先进的信息技术。地 理信息系统、管理信息系统、遥感、全球定位系统等多种现代技术应用 于土地资源管理，使其更有效、更准确地发挥着它的作用，也为各国人 民提供了方便的土地资源参考信息。 芬兰的土地管理己有近 500 年的积累，负责土地信息管理工作的土 地测量署于 70 年代末开始对地籍登记中的属性数据进行数字化，并于 1994 年完成。其属性数据存储在一个网络数据库中。80 年代中期，土 地测量署开始编制数字地籍索引图，并用 gis 软件进行图件的矢量化和 数据更新工作，1999 年完成了覆盖全国矢量化图件数字存储工作。所 以选用了 smailworldgis 作为系统开发工具，在 1995 至 1999 年期间完 成了系统的软件开发工作2。在这过程中，特别重视系统信息服务的有 效性和多样性，在技术上充分利用了目前先进的数据库和 gis 技术，功 能得到很大提高。该系统的数据采集部分包括从地籍测量到数据处理、 登记的全过程，从而大提高了数据采集与更新效率。该系统具有 internet 服务功能，用户可以通过 internet 按照地块标识号进行土地信息 查询。 荷兰近年来一直重视土地业务发展战略与信息技术政策之间的关系 研究。一方面，其业务发展要最大限度适应客户对土地信息的需求；另 一方面，技术政策要跟上国际信息技术发展的步伐。在这种背景下，其 土地信息系统（land information system，简称 lis）的业务建设发生了 新的变化，即充分利用了先进的 gis 和数据库技术，在国家地理信息基 础设施建设的框架下，向公众提供了在线土地信息服务。具备一定专业 知识的客户可以用终端仿真技术查询数据库。这种运作模式和技术框架 的优点是成本低、稳定。但是用户希望采用更简单易用的新技术，来取 山东农业大学硕士学位论文 7 代已经过时的终端仿真技术。目前采用的是一种临时性的技术解决方 案，采用了基于终端仿真技术的信息查询服务。 土地信息系统作为日本的一项国家级项目，是从 1974 年开始上马 的，也正是在那个时候成立了国土厅。后来，国家级信息就通过人工读 入、数字化器、滚筒式扫描仪等手段实现了数字化。这些信息包括高 程、海岸线、土地利用、地块形状、土地状况、道路和铁路、排水、政 区境界、公共设施、土地价格、工业统计数字、农业统计数字等。建设 省所属的日本国土地理院，在几年前就开始了以现有的 1：2500 大比例 尺地图为基础的“数字制图”工作。国土厅也正在建立土地利用，地块 形状、表层地质、坡度、植被、排水设施密度等方面的、基于现有 1： 50000 专题地图的数据库。目前，煤气供给、水供给、污水处理、通 讯、铁路等等这样一些公共事业部门，正在把地理信息用于管理或者维 护管线、电缆、铁路或其它所有设施。大城市的住房信息也在数字化， 以便提供关于地理位置、地址、居民、地皮价格等方面的、具有商业色 彩的常用信息。国家的、地区的、地方的、公共的及商用的各种土地信 息系统，目前正在运行或尚在建设之中3。 近些年来，我国在土地管理的信息化和专业化上得到了长足的进 步，但相对于国外来说，我国的土地管理发展还是相对缓慢，技术相对 落后。上世纪 80 年代，我国开始尝试运用计算机技术对土地资源信息 进行系统的管理。进入 90 年代，土地管理系统得到了快速发展，这主 要得益于政府管理机构和科研院所对此的认识加深，以及对先进技术的 运用，此外，商业投入也为我国的土地资源信息管理发展起到了一定的 推动作用。90 年代后期我国在深圳、珠海和海口等沿海城市展开土地 管理系统的试点工作。 随着计算机的推广，软件技术发展和我国对“信息革命”的热烈响 应，gis 作为新的技术实体在我国进入全面试验阶段。由中科院组织的 13 个单位相联合，在消化吸收地理信息系统 arcinfo 的基础上建立的黄 土高原水土流失土地信息系统，为黄河的治理奠定了坚实的科学依据； 乔彦友等（1996）进行了廊坊市土地信息系统的研制；任印国等 （2003）提出利用 mapinfo 和 delphi 集成开发了基于 gis 的土地管理 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 8 信息系统；潘瑜春等（2003）研究了基于空间数据库技术的土地管理系 统在空间数据共享、海量数据管理、查询检索、分布式空间数据技术处 理与维护、地籍制图、数据安全控制等方面的应用实现，提出了基于空 间数据库技术的土地管理信息系统的解决方案，并成功应用于柳州市土 地管理信息系统；邱冬炜等（2004）在基于土地管理系统数据库的结 构、管理、使用与维护方面，提出了建立土地管理系统数据库的基本要 求，介绍了建立土地管理系统数据库的方法。周晓光等（2006）分别从 业务化运作系统建设、空间数据建模、数据库建设与更新以及土地信息 化服务方面综合评述了土地管理系统的研究进展，并预测了未来土地管 理系统的发展方向。 在 20 多年的土地管理系统发展过程中，我国土地管理系统发展较 快，但也在实用方面逐渐地暴露出了一些问题。一是现有系统大多停留 在科研成果的试验研究阶段，并且在系统中对基本农田等信息描述粗 略，不利于在实际应用中进行推广。二是目前大多数土地管理系统都是 主要是基于客户机/服务器（client/server，简称 c/s）结构的单机版管 理系统，对于基于浏览器/服务器（brower/server，简称 b/s）结构，特 别是能够通过互联网通信协议访问的系统尚处在起步阶段。三是在土地 管理系统中 80%以上的信息与空间数据相关。但是目前在一些已经推广 使用的土地管理系统中，仍采用表格化、文字化的数据管理方式。无法 满足日常管理工作高效、现代的实际要求。四是空间数据和非空间数据 的联系紧密度不高、存储不合理，造成很多资源浪费。 1.3 主要研究内容 本文在研究相关主流技术和国内外发展现状的基础上，充分分析和 调研我国土地管理需求和示范区实际情况，设计并研发村镇土地管理系 统。主要研究内容如下： （1）在土地管理系统中引入空间数据，并建立空间数据和属性数 据之间的关联，使得系统中大部分信息以图形的形式显示，更加便于信 息的共享和管理。 山东农业大学硕士学位论文 9 （2）针对土地管理系统中空间数据信息量大的问题，研究了海量 空间数据管理技术。 （3）为示范区的土地管理系统建成其所需要的空间数据库和属性 数据库。包括示范区 1：10000 土地利用现状图；示范区 1：10000 基本 农田保护图；示范区 1：10000 土地规划图；示范区 1：10000 土地开发 整理图；示范区重点村庄 1：500数字线划图。 （4）详细设计并研发村镇土地利用管理模块，实现了宅基地、乡 镇企业用地、公共设施用地及公益事业建设用地等内容的空间化、网络 管理。 （5）详细设计并研发耕地保护模块，实现了相关政策法规介绍、 耕地保护基本介绍、基本农田管理、土地开发整理和农用地转用和征收 等内容，将基本农田管理进一步细致到田块，提高管理精细程度。 （6）详细设计并研发地籍管理模块，实现了相关政策法规介绍、 土地利用现状、土地变更调查、农用地分等定级、土地登记、土地统计 和地籍信息查询等内容。实现了土地流转到三代及土地承包经营权的动 态化管理。 （7）详细设计并研发土地规划模块、执法监察模块。实现了相关 政策法规介绍、总体规划和专项规划、案例分析、违法案件举报等内 容。 （8）将各模块集成，以示范点山东省宁阳县乡饮乡为例，采用 b/s 结构建立了基于网络地理信息系统（web geographic information system，简称 webgis）的村镇土地管理系统。 本文共分为六章，论文的结构和主要内容如下： 第一章，绪论。主要内容有明确论文研究目的和意义，分析国内外 发展现状，最后确定论文的主要研究内容。 第二章，关键技术。主要探讨 webgis 技术、.net 技术、组件式 gis开发技术、地图发布技术等本研究涉及的关键技术。 第三章，系统需求分析与总体设计。明确系统总体设计的原则和目 标，根据示范区的实际情况进行了村镇土地管理系统的需求分析并进行 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 10 了总体设计，然后对系统的具体功能进行了设计，最后研究了系统主要 的开发工具及运行环境。 第四章，系统数据库的设计与实现。主要研究基于 webgis 的村镇 土地管理系统数据库的设计与实现。首先明确数据库的设计原则，然后 研究属性数据库的设计与实现和空间数据库的设计与实现，最后研究空 间数据库和属性数据库的关联。 第五章，基于 webgis 的村镇土地管理信息系统的实现。以山东省 宁阳县乡饮乡为例，研发村镇土地管理信息系统。首先介绍了示范点的 基本情况，然后展示了土地利用管理、耕地保护管理、地籍管理、土地 规划管理、土地执法监察、系统维护等系统的主要模块的功能和实现。 第六章，结论与展望。根据对基于 webgis 的村镇土地管理系统的 研究得出本文的结论和创新点，并对未来相关的研究进行展望。 山东农业大学硕士学位论文 11 2 关键技术 2.1 webgis 技术 2.1.1 webgis 的特点 webgis 是集计算机、网络、测绘、地理学、空间科学、信息科学 和管理科学于一体的综合性学科，是一项应用 internet 技术来扩展和完 善传统地理信息系统的新技术，是在地理信息系统中嵌入网络通信协议 http 和 tcp/ip 标准的综合应用技术体系4。webgis 为地理信息和 gis服务通过 internet 在更大范围内发挥作用提供了新的平台。 webgis 技术是 gis 技术与 internet 技术相结合的产物，是 gis 技 术的发展，是 gis 技术走向社会化的必然途径，是实现“数字地球”的 核心技术之一。它利用 internet 在 web 上发布空间数据，为用户提供空 间数据浏览、查询和分析的功能，webgis 的广泛应用已经成为 gis 发 展的必然趋势。 作为新一代 gis 的 webgis 是基于网络的客户/服务器的动态分布 式地理信息系统，与传统的桌面 gis 软件相比，体系上的革新与发展使 webgis具有如下的特点： （1）全球化的客户/服务器应用。全球范围内任意一个网络节点的 internet 用户都可以访问 webgis 服务器提供的各种 gis 服务，甚至还 可以进行全球范围内的 gis数据更新。 （2）真正大众化的 gis。由于 internet 的爆炸性发展，web 服务正 在进入千家万户，webgis 给更多用户提供了使用 gis 的机会。 webgis 可以使用通用浏览器进行浏览、查询，额外的插件、activex 控件和 java applet 通常都是免费的，降低了终端用户的经济和技术负 担，很大程度上扩大了 gis的潜在用户范围。而以往的 gis由于成本高 和技术难度大，往往成为少数专家拥有的专业工具，很难推广。 （3）良好的可扩展性。webgis 很容易跟 web 中的其他信息服务 进行无缝集成，可以建立灵活多变的 gis应用。 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 12 （4）跨平台特性。在 webgis 以前，尽管一些厂商为不同的操作 系统（如 windows，unix）分别提供了相应的 gis 软件版本，但是没 有一个 gis 软件真正具有跨平台的特性。而基于 java 的 webgis 可以 做到“一次编译，到处运行”，把跨平台的特点发挥得淋漓尽致。 （5）均衡计算负载。传统的 gis 大都使用文件服务器结构处理方 式其处理能力完全依赖于客户端，效率较低。而目前一些先进的 webgis 系统能充分利用网络资源，将基础性、全局性的处理交由服务 器执行，而对数据量较小的简单操作则由客户端直接完成。这种计算模 式能灵活高效地寻求计算负荷和网络流量负载在服务器端和客户端的合 理分配方案，是一种较为理想的优化模式。webgis 在客户端通常只需 使用 web浏览器，其软件成本与全套专业 gis相比明显要节省得多。 2.1.2 webgis 的种类 近些年来 webgis 技术发展迅速，各个 gis 厂商都提供了基于自己 平台的 webgis 开发方式，这些开发方式从客户端和服务器端之间的负 载平衡角度分析，gis 服务模式主要可以分为两种，即被动服务结构和 主动服务结构5。 被动服务结构的 webgis 是指用户通过浏览器发出的操作指令经过 web 服务器处理后传递到后台的 gis 服务器，然后 web 服务器查询空 间数据库，得到的图形和数据等查询结果以超文本的形式反馈给用户。 这种被动服务的方式对 gis 服务器要求较高，而客户端所做工作相对较 少。 主动结构的 webgis 不仅仅是由服务器处理用户请求，而且通过服 务器向客户端发送一段程序在本地执行共同处理。对于简单的请求，如 地图的移动、放大等，可由服务器事先发送到客户端的一段运行在本地 机上的客户程序进行处理，所需的矢量地图数据向服务器申请；对于复 杂的请求，当客户程序不能处理时，则由服务器进行处理。这种服务方 式是今后 webgis 发展的主流，客户端程序可嵌入浏览器中下载执行， 不须安装而且减轻了服务器的负载，但在客户端需要编制一些服务程 序，工作量较大，周期也较长。 山东农业大学硕士学位论文 13 实际应用中的 webgis 应用开发，往往是两种服务模式的有机结 合。 2.1.3 webgis 的结构 当前，webgis 通常采用多层结构模型，一般整个系统由应用层、 逻辑层和数据层组成，其中应用层实现客户接口功能，显示空间数据信 息并支持客户端的在线处理；逻辑层用以应答 webgis 客户端的查询请 求和空间分析请求。数据层管理空间数据库。具体实现中这三层分别是 客户端、web应用服务器和数据库服务器。 webgis 的客户端是一个标准的 web 浏览器，它负责与用户交互， 向中间的 web 应用服务器发出请求，解释 web 应用服务器返回的数据 并显示出来。中间层是 web 应用服务器和服务器扩展程序，是整个系 统的核心，web 应用服务器接受浏览器传来的请求，同时激活应用服务 程序并把请求信息传递给它，应用服务程序将请求信息转换成数据库能 够接受的形式即相应的数据库操作语言，再把它们送到数据库服务器。 数据库服务器接受到查询请求后执行相应的操作，并把结果集返回给服 务器扩展程序。应用服务程序把结果集进行 gis 空间分析处理并转换成 浏览器能够接受的形式即网页后传送给 web 服务器，最后 web 服务器 把包括信息的网页返回给 web浏览器6。 使用多层结构开发应用系统，整个系统被分为不同的逻辑块，层次 非常清晰。用户逻辑和应用逻辑位于不同的平台上，将开发和管理的工 作向服务器方转移，使得数据分布处理成为可能。这种体系结构的优点 如下： （1）可维护性。在多层体系结构下，事务处理逻辑组件集中放置 在功能服务器上，这将使得系统维护变得简单、容易。当事务处理逻辑 需要发生变化时，只需要更新功能服务器上的事务处理逻辑组件，所有 连接在该功能服务器上的客户机就可以及时、同步地使用新的事务处理 逻辑，避免了客户端应用程序的版本控制和重新分发的困难。 （2）安全性。在客户机与数据库服务器之间插入一层功能服务 器，使两者不直接相连，客户机不再直接存取数据库，难以非法侵入。 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 14 将事务处理逻辑模块集中放在功能服务器上，便于集中控制，防止非法 用户通过核心事务处理逻辑访问敏感数据。 （3）灵活性。应用系统分成多层，各层之间保持相对独立。当其 中某一层因需要作出改变时，其他各层不受影响。这种软件独立性使得 系统的改进、升级变得极为灵活。 （4）计算机资源优化。由于客户机只负责提供用户界面，不再承 担数据库存取和复杂计算等工作，大大减少了客户机的负载，从而使得 客户机的配置要求相应降低。大量的事务处理放在功能服务器上完成， 充分利用功能服务器的先进特性，如多线程机制等。 （5）人力资源优化。由于应用系统分为逻辑上的独立三层，在系 统开发期间，各层的开发可并行进行。而且各层可以分别组织熟悉该层 的专门技术人员进行系统开发。这样系统的开发周期缩短，软件质量得 到提高。 2.1.4 webgis 的实现技术 当前，webgis 的实现技术主要有 cgi 技术、serverapi 技术、 plug-in技术、activex技术和 javaapplet 技术等7。 （1）公共网关接口 cgi 技术 公用网关接口（common gateway interface，cgi）是外部应用程序 与 web 服务器之间的接口标准，它的主要功能就是在超文本文件和 web 服务器应用程序之间传递信息，主要体现在将 web 服务器和数据 库服务器结合起来，实时动态地生成网页文件。cgi 程序通常为一个可 执行文件，主要有两种调用方式：一种是不通过 html 表单，而直接 通过 url 方式来调用。另一种是通过 html 表单交互调用，在进行 cgi 编程时，这种方法用得较多。 基于 cgi 技术的 webgis 工作原理：web 浏览器用户发出 url 及 gis 数据操作请求，web 服务器接受请求后，通过 cgi 脚本将用户的请 求传送给 gis 服务器，gis 服务器接受到请求，对 gis 数据进行处理如 放大、缩小、漫游、查询、分析等，将操作结果形成 gif 或 jpeg 图 像。最后，gis 服务器将 gif 或 jpeg 图像，通过 cgi 脚本、web 服务 器返回给 web浏览器进行显示。 山东农业大学硕士学位论文 15 使用 cgi 技术开发的 webgis 的缺陷在于它们运行速度较慢，原因 在于 cgi 根据浏览器的 http请求激活响应进程，每一个请求对应于一 个进程，当同时访问的次数增多时，过多的进程会造成有限系统资源的 挤占从而使系统效率降低。但由于 cgi 技术较为成熟稳定，能够开发出 功能比较强大的 webgis应用，而且 cgi 程序的跨平台性能极佳，几乎 可以不加任何修改就可移植到大部分操作系统上，因此这种方法在目前 仍然得到较广泛的使用8。 （2）serverapi 技术 serverapi 方法是作为 cgi 的改进技术而出现的，目前流行的 serverapi 有 microsoft isapi（internet server application programming interface ， internet 服 务 器 应 用 编 程 接 口 ） 、 netscape 的 nsapi （netscape server application programming interface，netscape 服务器应 用编程接口）等。 isapi 的功能和 cgi 类似，客户端也是通过向浏览器的 html表单 中输入查询信息或直接在 url 请求之后附加“?”为引导的查询字符串 将查询信息传输到服务器端的 isapidll，再由它与 gis 数据库服务器 交互得到查询结果。基于 isapi 的 webgis 优点是运行效率比 cgi 要 高，缺点是由于 isapidll 与服务器密切相关，程序的移植难度较大， 同时一旦动态链接库出现故障或产生内存泄露，会导致整个服务器陷入 瘫痪；另一个问题是维护较复杂，isapidll 要为每个请求产生并维护 一个独立的线程，以避免冲突，当优化性能时还得关闭 web 服务器来 更换或删除已有的动态链接库，而 cgi 都不存在这些问题。 （3）plug-in技术 plug-in 即插件技术。通过浏览器提供的一套应用程序开发接口，用 户开发特定的应用程序以扩展浏览器的功能，将服务器的部分功能移植 到了客户端上。基于 plug-in 的 netscape，就是开发出能够处理 gis 数 据的应用程序，并安装在用户的浏览器中，这样用户每次浏览 gis 数据 时，浏览器便调用相应的应用程序，来显示从服务器传送来的矢量或栅 格形式的图形信息。这种方式使得客户端具有了处理 gis 数据的能力， 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 16 而且大大加快了客户操作的反应速度，也减少了交互网上的流量和服务 器的负载。 gis plug-in 的主要作用是使 web 浏览器支持处理无缝 gis 数据， 并为 web 浏览器与 gis 数据之间的通讯提供条件。gis plug-in 直接处 理来自服务器的 gis 矢量数据。同时 gis plug-in 可以生成自己的数 据，以供 web 浏览器或其它 plug-in 显示使用。plug-in 必须先安装在客 户机上然后才能使用9。 （4）activex技术 activex 技术是由 microsoft 公司开发的用于 internet 的一种对象链 接与嵌入技术（object linking and embedded，ole），它基于构件对 象模型，是 ole 和 ocx 的融合体，由 html、script、activex 控件组 成，这些技术对称分布在客户机和服务器上。使用 activex 技术开发 webgis 的重点是设计功能强大的 activex 控件，任何 activex 控件都 可以方便地嵌入到 web 页面中，通过自身的接口（属性、事件、方法 等）以及脚本语言与应用程序通信。 activex 技术具有很强的包容性，在服务器端仍可以采用原有的 www 技术，如 cgi、isapi 等。microsoft 的 asp 技术可以作为 activex 技术中的服务器端技术使用，asp 的内置对象可以方便地与 web 服务器及数据库服务器交互，它存放并且运行在服务器端，大大减 轻了对客户端的要求。activex 控件和 plug-in 相似，都是扩展 web 浏 览器的动态模块。所不同的是，activex 能被支持 ole 标准的任何程序 语言或应用系统所使用。而 plug-in只能在某一具体的浏览器中使用。 gis activex 控件模式工作原理：web 浏览器发出 gis 数据显示操 作请求，web服务器接收到用户的请求后，将用户所要的 gis数据对象 和 gis activex 控件传送给 web 浏览器。客户端接收到 web 服务器传 来的 gis 数据和 gis activex 控件，启动 gis activex 控件，对 gis 数 据进行处理，完成 gis操作。 （5）javaapplet 技术 java 是美国 sun 公司于 1995 年推出的一种面向对象的程序设计语 言。它具有平台独立性、分布性、动态性、可移植性和多线程等众多优 山东农业大学硕士学位论文 17 点，发展十分迅速，被视为网络世界的通用语言。java 采用虚拟机技术 解释执行，做到平台独立性，实现“一次编译，到处运行”的效果，而 且支持 web计算模式，能实现 web的数据分布和操作分布。 基于 jsp 技术的 webgis 的工作原理是 webgis 用 jsp 从 gis 数据 库中读取数据与用户进行交互，在客户端下载 javaapplet，实现地图的 发布、比例放缩、信息查询功能。系统采用浏览器服务器结构模式，由 浏览器发出请求给 web 服务器，web 服务器将请求送给相应的由 jsp 中的 java 代码生成的 servlet，servlet 负责激活设定了相关属性的 javabean，由 javabean 与数据库相连接，在服务器端进行数据的各种查 询、分析、检索等操作，这样每次 jsp 询问 javabean 组件属性时， javabean动态处理并将结果传给浏览器，由浏览器显示结果给用户。 2.1.5 webgis 的发展趋势 随着地理信息技术和网络技术的发展，internet 与 gis 结合而成的 webgis 以其独到的优势在诸多领域得到愈来愈广泛的应用，因而分析 总结 webgis新的发展趋势具有重要意义10。 （1）分布式数据处理功能 在传统的集中式空间数据库中，从数据采集到纳入数据库，受时间 和空间的限制，给数据的更新和信息的实时发布带来障碍，往往提供给 用户的信息已失去了现势性，不能作为有效的判断和决策的依据。而地 理信息描述的地理事务本身是分布的，如果把地理信息布局在分布式的 地理数据库中，可以实时的更新，分布式 webgis 将改变这一传统模 式，使数据的获取与更新可以通过网络进行。 在分布式网络地理信息系统中服务器端是一个局域网内的工作组， 由多个计算机协同提供服务；服务器不再访问一个集中数据库，而是访 问分布式的数据库，但是数据和服务在服务器端的分布状况对 internet 客户是透明的，用户不需要了解数据的分布状况。这样的系统具有很好 的扩展性，能够提供更强大的功能和地理信息服务。 （2）开放的地理数据交换体系 在网络环境下如何对地理数据采用规范化的编码使得分布在网络下 的所有用户可以无缝地获取地理数据还存在着很大的问题。地理标记语 基于 webgis的村镇土地管理系统的研究 18 言 （ geography markup language ， gml ） 是 可 扩 展 标 识 语 言 （extensible markup language，xml）的子集，是由 open gis 联盟制 定的基于 xml 的对地理信息（包括地理特征的几何和属性）的传输和 存储的编码规范。gml 是一个简单的基于文本的地理特征编码标准。 gml 是基于 ogc 创建的公共地理模型（ogc 抽象规范）基础上的， 已经被大多数的 gis 开发商所接受并得到进一步的开发。由于 gml 是 基于 xml 的，这将使得 gml 数据的集成更加容易。gml 是严格按照 被广泛采用的 xml 标准制定的，这就确保了 gml 数据可以被广泛地 商业或者免费工具所浏览、编辑、转换。预计，随着越来越多的组织机 构和软件开发商使用 gml 作为空间数据表达、传输、存储的规范，空 间数据编码的统一以及数据交互操作和共享将最终成为现实。基于 gml的地理信息表达是解决地理数据互操作的途径。 （3）一体化的空间数据管理与分析 从数据管理的角度来看，空间数据有下列特点：数据量大，结构复 杂，关系多样化；查询过程比较复杂；难以定义多维空间对象的空间次 序。因此，选择理想的数据库管理平台成为 webgis 发展的瓶颈之一。 利用面向对象的分布式多空间数据库技术是目前能够有效地解决这一问 题的较好途径。 （4）空间分析功能 在网上对地理数据的操作和分析是 webgis 今后发展的重要方向之 一。地理数据的分析功能即空间分析，是 gis 得以广泛应用的重要原因 之一。通过 gis 提供的空间分析功能，用户可以从已知的地理数据中得 出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的。但目前网络地 理信息系统的空间分析功能比较弱，部分产品可以提供缓冲区分析和最 短路径分析等功能，仍然无法满足需要。gis 的空间分析分为两大类： 矢量数据空间分析和栅格数据空间分析。webgis 在网上空间分析部分 的完善还有待研究和发展。 （5）网络三维可视化 在 webgi