（自然地理学专业论文）基于gis的土地利用规划信息系统设计研究.pdf

摘要 土地是社会和经济发展的基础，土地资源的数量和质量及其分配直接影响着社 会的经济、环境和综合效益。随着社会经济的快速发展，非农建设用地的迅猛增长， 土地供需矛盾日渐突出，土地的供给已成为制约经济发展的主要因素之一。土地利 用不能任其自由发展，要科学合理的利用土地，就必须制定科学合理的土地利用规 划。然而，土地利用规划的编制及其实施管理是一项复杂的系统工程，从基本图件 的制作、各类数据的提取、资料的使用与归档到日常的管理等工作都相当繁琐，传 统的规划方法以及以手工方式为主的资料管理已经难以满足现代化规划管理的要 求。同时，频繁的规划修订、实施管理、情况分析、规划成果应用等工作都迫切需 要土地利用规划资料成果的数字化，编制修编过程的自动化。因此，应用计算机辅 助完成这些工作，是提高工作效率的必经之途。而g i s 技术的出现，则为建立土地 利用规划信息系统提供了条件。近年来，一些科研院所、土地管理部门和软件公司 都在尝试建立满足规划需要的土地利用规划信息系统，然而这些系统多侧重于计算 机辅助制图和空间数据管理等方面的研究，在模型的建立和辅助决策等方面则相对 薄弱一些。实际上，由于土地利用规划本身的复杂性，建立完全自动化的规划信息 系统目前还不太现实，但规划中的某些重要环节向自动化靠拢还是可能的。 正是基于这种现状，本文在分析应用g i s 技术来建设土地利用规划信息系统必 要性的基础上，从软件工程思想出发，采用模块化的设计方法，提出了一套适合于 土地利用规划信息系统的建设方案。 全文共有五个部分，各部分的主要内容如下： 第一部分：阐述论文的研究背景、选题及研究意义、国内外研究进展情况、研 究目标和内容，以及论文的技术路线。 第二部分：主要探讨土地利用规划信息系统建设的目的和任务、功能设计要求 及其建设的般步骤。 第三部分：详细介绍土地利用规划信息系统的总体设计。该系统选取m a p g i s 软件为开发平台，v i s u a lb a s i c 为开发语言，o r a c l e 为数据库管理软件，并针对土地 利用规划的内容要求完成了基础数据库模块、查询模块、土地利用现状分析评价模 块、土地适宜性评价模块、人口发展及土地需求预测模块、土地利用结构及布局优 化模块、图形编辑模块和规划实施管理模块8 个基本模块的设计。由此可见，该系 统除了具有g i s 软件的基本功能外，还具有土地利用规划辅助编制、规划成果管理， 以及规划实施监测管理等多项功能。 第四部分：运用设计的土地利用规划信息系统对湖北省仙桃市张沟镇土地利用 规划进行实证研究，并取得良好的效果，从而证明系统的实用性及有效性。 第五部分：对论文取得的成果和主要创新点进行总结，指出今后需要进一步完 善的工作。 关键词：地理信息系统；土地利用规划；土地利用规划信息系统；数据库；模块 i i a b s t r a c t l a n di st h ef o u n d a t i o no fs o c i e t ya n de c o n o m yd e v e l o p m e n t t h eq u a n t i t ya n d q u a l i t yo ft h el a n dr e s o u r c e sa sw e l la si t sd i s t r i b u t i o nh a v eb e e nd i r e c t l ya f f e c t i n gs o c i a l e c o n o m y , e n v i r o n m e n ta n do v e r a l le f f i c i e n c y w i mt h er a p i dd e v e l o p m e n to fs o c i a l e c o n o m ya n di n c r e a s i n g u s eo fl a n df o rn o n - f a r m i n gc o n s t r u c t i o n ，t h ei s s u eo fl a n d s u p p l ya n dd e m a n dh a sb e c o m eg r a d u a l l yc o n s p i c u o u sa n dl a n ds u p p l y h a sa l r e a d y b e c o m eo n eo ft h em a i nf a c t o r st h a tl f i n d e re c o n o m i cd e v e l o p m e n t c o n s e q u e n t l y , t h e u s eo f1 a n dm u s tb el i m i t e da n dc a r r i e do u ts c i e n t i f i c a l l ya n dr a t i o n a l l yl a n du s e p l a n n i n g h o w e v e r , t h ea d m i n i s t r a t i o na n dm a n a g e m e n to ft h el a n du s ep l a n n i n gi s a c o m p l i c a t e ds y s t e mp r o j e c t ，w h i c hc o n t a i n ss u c ht r i v i a lw o r ka sm a k i n gb a s i cc h a r t s ， e x t r a c t i n ga l lt y p e so fd a t a ，f i l i n gd o c u m e n t s ，a n dt h ed a i l ym a n a g e m e n t , e t e t h e t r a d i t i o n a lm e t h o d so fp l a n n i n ga n dt h ec r a f t - r e l i a n td a t am a n a g e m e n tc a nh a r d l ym e e t t h ed e m a n d so fm o d e mp l a n n i n ga n dm a n a g e m e n t m e a n w h i l e ，s u c hw o r ka sf r e q u e n t p l a n n i n gr e v i s i o n ，m a n a g e m e n t ，s i t u a t i o na n a l y s i s ，a p p l i c a t i o no f t h ep l a n n i n gf r u i t sa n d s oo na l lc a l lf o rt h ed i g i t a l i z a t i o na n da u t o m a t i o no ft h el a n du s ep l a n n i n g t h e r e f o r e ， c o m p l e t i n gt h ew o r k w i t ht h ea i do fc o m p u t e ri st h eo n l yw a yt oi m p r o v ee f f i c i e n c y t h ea p p e a r a n c eo fg i st e c l m o l o g yh a sf a c i l i t a t e dt h ec o n s t r u c t i o no ft h e p l a n n i n g o r i e n t e dl a n du s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ( p o l u t s ) r e c e n t l y , s o m er e s e a r c h i n s t i t u t e s ，l a n dm a n a g e m e n td e p a r t m e n t sa n ds o f t w a r ec o m p a n i e sh a v eb e e ne n d e a v o r i n g t od e v e l o pp o l u i s sa d e q u a t ef o rt h en e e do ft h el a n du s ep l a n n i n g h o w e v e r , t h e s e s y s t e m sa r em o r ef o c u s e do nc o m p u t e r - a s s i s t e dm a p p i n ga n ds p a t i a ld a t am a n a g e m e n t b u tr e l a t i v e l yw e a ki nt h em o d e lb u i l d i n ga n da s s i s t a n td e c i s i o n m a k i n g nf a c t , d u et o t h ec o m p l e x i t yo f t h ep l a n n i n gp r o c e s si t s e l f , t h ee s t a b l i s h m e n to f f u l l y a u t o m a t i cs y s t e m i su n r e a l i s t i c ，b u tt h ea u t o m a t i o no fs o m ei m p o r t a n tp a r t si nt h ep l a n n i n gp r o c e s si ss t i l l t op o s s i b l et ob ea c h i e v e d e x a c t l yb a s e do nt h es i t u a t i o na b o v e ，t h ep a p e ra n a l y z e st h en e c e s s i t yt os e tu p p o l u i sb ym e a n so fa p p l y i n gg i st e c h n o l o g ya n dp u t sf o r w a r dac o n s t r u c t i o np r o g r a m s u i t a b l ef o rp o l u i sf r o ms o f t w a r ee n g i n e e r i n gp e r s p e c t i v eb ym o d u l a r d e s i g nm e t h o d t h e r ea r ef i v ec o m p o n e n t so ft h ep a p e r ，t h em a i nc o n t e n t so fe a c hd e p a r t m e n ta r e i l l 硕士学位论文 m a s t e st h e s i s a sf o l l o w s ： 1 e x p l a i n i n gt h er e s e a r c h sb a c k g r o u n d ，s e l e c t i o no fs u b j e c t s ，s i g n i f i c a n c e ，t h e p r e s e n ts i t u a t i o no fd o m e s t i ca n df o r e i g n ，o b j e c t ，c o n t e n t ；a n dt h er e s e a r c hm e t h o d 2 d i s c u s s i n gt h ep o l u i s sp u r p o s e s ，t a s k s ，r e q u i r e m e n t so ff u n c t i o n a ld e s i g na n d g e n e r a lc o n s t r u c t i o ns t e p s 3 d e t a i l i n gt h em a s t e rd e s i g no f p o l u i s t h es y s t e ms e l e c t sm a p o l ss o f t w a r ea s d e v e l o p i n gp l a t f o r m ，v i s u a lb a s i ca sd e v e l o p i n gl a n g u a g e ，o r a c l ea sd b m s m e a n w h i l e ， a c c o r d i n gt o t h ec o n t e n to ft h el a n du s ep l a n n i n g ，e i 出b a s i cm o d u l e sh a v eb e e n d e s i g n e d ，i n c l u d i n gt h eb a s i cd a t a b a s em o d u l e ，t h ei n q u i r i n gm o d u l e ，t h ec u r r e n t s i t u a t i o no fl a n du s ea n a l y s i sa n de v a l u a t i o nm o d u l e ，t h el a n ds u i t a b i l i t ye v a l u a t i o n m o d u l e ，t h ep o p u l a t i o na n dt h el a n df o r e c a s t i n gm o d u l e ，t h el a n du s es t r u c t u r ea n d d i s t r i b u t i o no p t i m i z a t i o nm o d u l e ，t h eg r a p h i ce d i t o r i n gm o d u l e ，a n dt h ei m p l e m e n ta n d m a n a g e m e n to ft h ep l a n n i n gm o d u l e ，e t c t h e r e f o r e ，i na d d i t i o nt ot h eb a s i cf u n c t i o n so f g i s ，p o l u i sp o s s e s s e sm a n yo t h e rf u n c t i o n ss u c ha st h ea s s i s t a n tc o m p i l a t i o no fl a n d u s ep l a n n i n g ，t h em a n a g e m e n to fp l a n n i n g f r u i t s ，t h em o n i t o r e dm a n a g e m e n to f p l a n n i n gi m p l e m e n ta n ds oo n 4 i n v e s t i g a t i n gt h el a n du s i n gp l a n n i n go fz h a n g g o ut o w n ，x i a n t a oc i t - y , h u b e i p r o v i n c eb ye m p l o y i n gp o l u i s t h ea c h i e v e dg o o dr e s u l t sv e r i f yt h ep r a c t i c a l i t ya n d e f f e c t i v e n e s so ft h es y s t e m 5 s u m m a r i z i n ga c h i e v e m e n r t sa n di n n o v a t i o n so ft h ep a p e r , a n dp o i n to u tt h e s y s t e m sf u r t h e rs t u d i e s k e yw o r d s ：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 ；l a n du s ep l a n n i n g ；p l a n n i n g o r i e n t e d l a n du s ei n f o r m m i o ns y s t e m ( p o l u i s ) ；d a t a b a s e ；m o d l e 硕士学位论文 m a s t e 科st h e s i s 华中师范大学 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：镧殳盈 日期：2 刀6 年5 月b 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名：伺乏星 日期：2 卵6 年易月易日 指导教师签名 日期：加年月彳日 _ _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ ，_ _ - _ ，- 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人 的学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程” 中的规定享受相关权益。同意论文提交后滞后：口半年；口 学位论文作者签名 日期：扫以年g 月 指导教师签名： 日期：叼e 年毛 一钐口二年发布。 哟 r 月 日 曰强 吏 陶加 1 引言 1 1 研究背景 土地，是人类赖以生存和发展的最根本的物质基础，是切物质生产最基本的 源泉。随着我国经济的快速发展，对土地的需求越来越大，地越来越成为制约社 会经济发展的主要因素，虽然近年来，土地管理部门采取了一系列措施有力地加强 了土地资源的保护，但目前土地利用形势依旧严峻，主要表现在：人多地少、土地 质量不高、后备资源不足；城镇建设扩张过快、耕地面积大量减少；城乡建设用地 利用粗放，闲置浪费严重，土地生态环境遭到破坏1 1 ) ，因此制定与经济发展速度相 适应的土地利用规划显得尤为重要1 2 j 。 土地利用规划是指人们根据社会发展要求和当地自然、经济、社会条件，对一 定区域范围内的土地利用进行空间布局上的优化组合，并且对实现该优化组合在时 间上和措施上做出安排，以求最大限度地发挥土地的总体功能p j 。其目的在于实现 土地资源的合理分配和土地利用的合理组织【4 j ，促进国民经济协调发展，并为实行 用地分区与用地审批相结合的土地管理制度提供科学依据。可见，编制并实旌土地 利用规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具有重 要意义扪。 目前，我国土地利用规划及其管理工作还存在着很多问题，主要表现在以下几 个方面 6 叫： 从前期准备工作到最后出规划成果大多还沿用传统的手工方法完成。由于土 地利用规划涉及的数据种类繁多、数据量大，手工进行定量化分析很难，以致规划 工作量大、缺乏客观性、准确性。 土地利用规划编制成果包含大量的档案、图形资料，这些资料广泛的应用于 土地管理各个部门，是进行规划审查、实施耕地保护及强化用途管制等工作的依据。 而目前相当一部分规划信息仍处于纸介质状态，数据相对孤立、分散，获取速度慢， 不易于查询、统计，严重影响了数据的利用。 目前土地利用规划实施管理大都采用人工管理方式，项目审批数据量大，审 批进程不易控制，不利于增加政府办公的透明度，而领导的督察、督办工作也很难 展开。 土地管理业务是日常进行的，土地利用现状会随之发生变化，规划也可能会 有局部的调整，传统的手工办理业务模式使得土地利用的各种图形信息难以实现实 时更新，从而影响了规划的动态管理和决策，也限制了土地利用规划的有效实施。 土地利用规划的编制是一项复杂的系统工程，从基本图件的制作、各类数据的 提取、资料的使用与归档到日常的管理等工作都相当繁琐，传统的规划方法以及以 手工方式为主的资料管理已经难以满足现代化规划的要求。另外，频繁的规划修订、 实施管理、情况分析、成果应用等工作都迫切需要土地利用规划资料及成果的数字 化，编制过程的自动化。另一方面，新一轮土地利用规划修编工作即将在全国范围 内展开，因此，为了提高土地利用规划的工作效率，使土地利用规划更加科学化、 规范化8 1 ，引进g i s 技术、系统仿真模拟技术等新技术一】，建立科学、规范的土地 利用规划信息系统是十分必要的。本文就是在这样的情形下，从理论及实际上研制 流程合理、体系完整、能够满足规划需要的土地利用规划信息系统的。 1 2 论文选题及研究意义 g i s 是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法， 适时提供多种空间的动态的地理信息，为地理研究和决策服务的计算机技术系统 0 0 j 。g i s 技术在数据库管理与数据挖掘方面具有不可替代的优势，并具有数字化、 空间化、网络化、智能化和可视化等特点，在编制土地利用规划方案的过程中引进 g i s 技术，不仅可以快速准确地量算图形面积与进行计算机辅助制图，还可以为规 划的制定和实旌提供一个有力的办公工具，大大提高规划方案的技术含量和可操作 性。 应用g i s 技术改造传统的土地利用规划方式是2 1 世纪科技发展的必然趋势【n j ， g i s 以其易操作性和强大的数据库功能与土地利用规划紧密结合起来，基于g i s 技 术建设的土地利用规划信息系统在数据更新、方案调整、用地量统计、动态决策等 方面都有着卓越的功能，从而为土地利用规划提供了更科学合理的定量依据。 从理论上讲，土地利用规划信息系统不仅是土地利用规划学不可缺少的研究内 容，而且也是土地信息系统( l i s ) 的重要研究内容之。虽然近年来，不少学者 针对g i s 在土地利用规划领域的应用做了大量研究，但至今尚未形成一套相对规范 的理论体系。因此，研究土地利用规划信息系统设计的理论、方法与技术，开发相 应的软件产品，不仅对分析系统研究中出现的问题及系统的标准化有一定的参考价 值，而且对规范土地利用规划及其管理有重要意义。 从实践上讲，建立土地利用规划信息系统，能够实现数据与地图的动态管理、 快捷方便地查询、检索，并能够动态地建立专题地图，使土地工作者能获得现势性 很强的资讯，从而达到为生产决策提供服务和技术支持的目的。 近年来，一些科研院所、土地管理部门和软件公司都在尝试建立基于g i s 技术 的土地利用规划信息系统【m 皓l ，这些系统多侧重于计算机辅助制图和空间数据管 理等方面，而在模型的建立和辅助决策等方面则相对薄弱一些。实际上，由于土地 利用规划本身的复杂性，建立完全自动化的规划信息系统目前还不太现实，但规划 中的某些重要环节向自动化靠拢还是可能的。 1 3 国内外研究进展 1 ，3 1 国外研究进展 在过去的十年里，g i s 是地理学中发展最快的领域，最显著的特征是其技术在 自然地理学和人文地理学中的应用i l 引，尤其是在地方性的、区域性的乃至全国性的 土地利用规划中的应用1 1 7 1 。 土地利用规划在国外的发展历史悠久，由于土地所有制形式的不同，国外的规 划主要侧重于对地区提出政策的指导，所以一直以来分区制是西方国家进行规划的 主要方法【1 8 _ 撺j 。2 0 世纪7 0 年代以前，土地利用规划大多采用定性的经验规划方法， 它是根据专业人员和领导的实践经验与主观愿望，来确定土地利用的发展目标、方 向和地利用结构优化配置及用地分区的【2 刚。随着各种相关技术的不断发展，规划 开始广泛的引入了g i s 技术来解决很多实际问题【2 “。如：v e r f u r a 等认为在美国威 斯康星州d a n e 县的土地信息系统在自然资源受到威胁的地方，可用于多用途规划， 及农村土地规划，为决策者提供信息四l ；x i n g 等应用g i s 技术和多目标规划模型 来预测土地利用中引起争地矛盾的原因，据此得出解决的策略【2 3 】；s t a r k 探讨了应 用g i s 技术分析在农场管理、土地规划中争地矛盾和保护土地，以及公共事业的大 工程对土地需求的计算【2 4 2 5 l ；s h a r i f i 等决定把土地利用动态规划系统作为农场土地 配置的决策支持系统，这个模型是由具有决策模型的g i s 和综合规划模型组成【2 6 】； c h u v l e c o 应用线性规划作为g i s 分析工具，对空间属性进行优化和变量组合，并在 西班牙进行土地规划试验田j ；英国s t r a t h c l d e 大学和苏格兰资源利用研究所的斯莱 瑟教授等提出了“提高人口承载力备择方案的e c c o 模型”，模拟不同备选方案下 入口变化与承载力之间的动态变化关系，用于辅助土地规划决策【2 8 】；b e l l a m y 在澳 大利亚北部通过数据库决策支持系统( ( d s s ) 评价草地资源规划的合理性，包括成本、 收益、风险和对环境的影响 2 9 1 ：c a p a l b o 等应用计算机，采用数学模拟的方法评价 美国蒙大拿州早地资源的规划问题，尤其是土地规划对农场收益、环境和作物轮作 系统的影响1 3 0 ；t m h a r r i s 和g a e l m e s 广泛总结了地理信息系统在北美规划体系 中的普及情况，列举了大量地理信息系统在土地规划与区域规划中的应用实例【3 l 】； w z m i c h a l a k 根据g i s 在土地利用变化分析中的应用讨论了遥感数据输入g i s 的可 能性和实用性，提出了改善g i s 中遥感数据的综合和分析的研究课题p 2 】： r j a s p i n a l l 等利用g i s 绘制了苏格兰1 ：2 5 万土地利用与地表覆盖物图，为土地利 用与土地利用规划提供了科学依据f 33 1 。可见，国外许多国家在土地利用规划方面走 在了中国的前面，许多理论与实践经验都是值得我们借鉴的。 1 3 2 国内研究进展 我国的土地利用规划从建国至今已有近五十年的历史，积累了不少的经验，尤 其是改革开放以来我国两轮土地利用总体规划( 1 9 8 6 2 0 0 0 ，1 9 9 7 2 0 1 0 ) 的完成， 使我国土地利用规划制度得以确立p “。以前，我国的土地利用规划编制工作主要是 由规划专家凭着经验，对照着各种纸介图形来完成的。近几年来，随着g i s 技术在 国内的迅速发展，人们开始研究如何将g i s 引入到土管部门的规划工作中，以实现 图文一体化规划模式口”j 。如：尹君等根据多目标决策理论，以计算机和g i s 技术 为手段，探讨了土地利用总体规划实现的方法模式 3 8 】；罗梅提出借助g i s 的空间分 析功能、图形与属性混合进行土地利用总体规划的思路【3 9 】；朱翔将g i s 的地形分析 技术应用到了小范围的土地利用规划中【4 0 l ；赵小敏等根据土地利用总体规划的特 点、内容和要求，应用多种计算机语言混合编程，研制和开发了土地利用总体规划 计算机辅助系统【4 l j ；王建弟等研制了土地利用规划决策支持系统，辅助进行县、乡 级土地利用总体规划1 ；郑建敏探讨了应用g i s 建立土地调查规划信息系统，实现 土地利用现状、规划、基本农田保护等一系列信息的查询、检索、属性数据库分析、 专题图制作及土地变更动态管理、统计等功能 4 3 1 ；赵俊三等针对土地利用规划实施 和管理过程中涉及到大量的图形、属性、文档数据及统计分析等工作的特点，以土 地利用现状数据库为基础，在数据共享、标准统一、图形属性数据管理一体化的原 则下，探讨了利用g i s l i s 技术、数据库技术、计算机网络与软件开发技术实现县、 乡土地利用规划管理工作自动化与信息化的技术路线与方法 4 4 1 ：钱乐祥等提出了建 立业务化工作的图文办公信息系统是当前国土规划管理部门的迫切要求，并以开封 市土地利用规划管理信息系统的建设为例，探讨了在三级客户机朋臣务器体系下异质 数据库服务器的协同运作，以及大型关系数据库在图文办公信息系统中的应用c 4 5 】。 另外，许多学者还运用g i s 技术研究了区域土地资源的适宜性评价及空间布局 4 6 - 4 7 9 土地利用变化信息提取和动态, 监n t 4 8 - 5 0 1 ，土地利用规划信息系统管理和设计 5 1 - 5 4 , 以及i n t e m e t 下土地利用规划信息系统的应用模型【5 5 】。可见，我国的土地利 用规划方法己由定性向定性、定量、定位相结合，由静态规划向动态规划，并逐步 向规划的模型化和信息化方向发展。 目前，还有一些国内研究人员已将g i s 技术运用于土地管理、房产管理、城市 规划等领域，如武汉测绘科技大学的张金亭、刘家彬等人运用g e o m a p 开发了多用 途地理信息系统。河海大学的许捍卫、张友静等人运用m a p o b j e c t s 开发了南京市 房产测绘信息系统、南京市房产测绘信息系统，南京市地籍测量信息系统等【5 ”。 1 4 研究目标及内容 1 4 1 研究目标 利用g i s 先进软件工具，充分发挥g i s 在海量数据管理、空间分析及制图方面 的优势，通过实验研究，开发能够满足土地利用规划关键性业务需要的土地利用规 划信息系统；对土地利用规划基础数据进行管理，建立一个集中、统一的基础数据 库；高效率地完成规划业务处理，提高规划效率和各部门间的协同工作能力；充分 利用信息资源，为土地管理和用地部门的决策层提供准确的、及时的土地信息，支 持管理和决策工作；辅助支持日常流程化办公，实现土地利用规划辅助编制、规划 成果管理、规划实施管理等功能，促进土地利用规划业务规范化，土地利用规划成 果数字化和土地利用规划管理信息化。 1 4 2 研究内容 重点研究土地利用规划信息系统的设计与实现，并将相关的数学模型及理论方 法应用于本系统，为今后土地利用规划信息系统的进一步发展做一个坚实的铺垫。 论文主要采用模块化设计方法完成土地利用规划信息系统的功能模块设计和数据 库设计，在系统分析、设计过程中，着重对系统的结构、功能，以及借助g i s 技术 完成土地适宜性评价、人口发展及土地供需预测、土地利用结构优化配置、土地利 用规划布局等一系列问题进行探讨，最后以湖北省仙桃市张沟镇土地利用规划为例 进行实践，并在实践过程中，对系统特有的一些功能算法进行研究和检验。 1 5 技术路线 论文的工作按照图1 的技术路线进行。第一阶段是论文的前期准备工作，包括 调查现行同类系统的应用情况并作出相应评价，吸取用户要求，提出所要解决的问 题等；第二阶段是搜集相关资料并进行分析处理，明确系统建设目标，完成系统结 构及功能设计；第三阶段通过对系统的测试不断调整设计方案。完善系统功能，并 运用系统对湖北省仙桃市张沟镇的土地利用规划进行了实证研究。 图l 论文技术路线 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 2 基于g i s 技术的土地利用规划信息系统建设 近年来，g i s 在地籍管理、土地利用规划、土地资源评价等方面发挥着越来越 重要的作用口引。随着土地信息化的发展进程，土地管理部门、科研院所和各软件公 司都已纷纷开始了土地利用规划信息系统的研制工作 5 。 2 1 土地利用规划信息系统建设的目的和任务 土地利用舰划信息系统建设以满足政府管理和社会需要为目的，以管理规划成 果、支持日常办公、提供辅助决策为目标【”j 。 土地利用规划信息系统是土地信息系统的一个组成部分，其主要任务是1 6 0 】： 按照统标准，建立土地利用规划数据库； 建立土地利用规划信息系统，实现土地利用规划数据采集、处理、存储分析、 查询、输出和传输的计算机化。为土地利用规划编制、审批和实旋管理提供技 术支持； 提供辅助决策等。 2 2 土地利用规划信息系统功能设计要求】 ( 1 ) 系统功能应涵盖规划工作的主要日常业务，包括规划辅助编制、规划成果 管理、规划实施管理、预审管理、规划审查、土地开发整理项目审查、规划和计划 执行情况分析等。 ( 2 ) 满足数据共享的要求，系统的数据库结构设计符合国家有关的信息系统建 设标准和行业规范。 ( 3 ) 土地利用规划成果是建设用地管理、土地执法监察等部门的基础数据，同 时与地籍数据存在着诸多的联系。1 玉t 9 1 ，在系统设计时应当留有数据接1 ：3 ，能方便 地调用相关数据，同时也能为相关部门提供常用格式的数据。 ( 4 ) 充分利用数据库强大的管理功能和计算机高效的计算功能，实现有关数据 的提取分析、计算和互相检查，避免数据重复输入，实现报表的自动制作。 ( 5 ) 能够利用现有的规划成果，自动提取有关信息，进行图件的制作和输出。 2 3 土地利用规划信息系统建设的一般步骤 按照软件工程的要求，可将系统的建设过程划分为以下几个阶段( 见图2 ) ： ( 1 ) 准备与立项 包括成立系统建设领导小组和项目组、经费预算与落实、制订系统建设工作方 案、编写立项报告、下达项目任务书或签订项目合同等。 ( 2 ) 需求分析 调查规划部门及其他相关业务部门对土地利用规划信息系统的期望和要求，在 此基础上综合分析业务工作现状和现行系统运行情况，编写需求分析报告。 ( 3 ) 系统分析与设计 在系统初步分析和可行性研究的基础上，按照先总体后详细的原则，逐步设计 系统的总体结构和划分模块，形成系统软件设计说明书。 ( 4 ) 系统实现 按照系统软件设计报告的要求，编写程序代码，并按照土地利用规划数据库建 库规范的要求，完成数据库建库任务。 ( 5 ) 系统集成与测试 对各模块、各子系统、数据库与软件系统、系统运行环境进行综合集成和配置， 并进行测试，生成可实际运行的系统，编写用户使用手册。 ( 6 ) 系统验收 由主管部门组织专家组进行对系统功能、数据和系统的可靠性、安全性、可操 作性、运行效率、系统材料的完整性进行测试和验收，确保整个系统达到预期目标。 ( 7 ) 系统运行与维护 包括健全组织、完善制度、搞好培训，做好记录、检查、维护等，确保系统正 常、可靠、安全地运行，不断地评价、改进、完善系统。 在系统建设的各个阶段形成的方案、设计、说明、报告、手册要形成正式的文 档，作为主要工作成果妥善保存。 图2 土地利用规划信息系统的建设步骤 硕士学位论文 m a s t e ：r st h e s i s 3 基于g i s 的土地利用规划信息系统的总体设计 3 1 土地利用规划信息系统的开发平台与开发语言 3 1 1 开发平台 在g i s 的发展过程中，目前已出现了大量的g 1 s 专业工具软件。对于土地利用 规划信息系统的开发来说，国外的g i s 平台比较成熟，但是价格太高，无法推广使 用，因此，考虑到系统的经济性与可推广性，最好是选择已通过国家科委测评的国 产软件【6 2 i ，这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具 有重要意义。同时还应考虑到以下几个方面： ( 1 ) 软件的适应性与完备性：所选软件必须满足土地利用规划信息系统的功能 要求，并具有一定的通用性和针对性。对于g i s 基础软件而言，应包括以下几点： 能进行常用的数据格式转换( 如d x f 、e 0 0 等) ： 能进行不同坐标系统之间的转换： 能进行数字化； 能进行较高精度的绘图； 能进行通用空间分析； 能进行图示符号定制； 能处理遥感信息； 能够进行网络共享。 ( 2 ) 软件的稳定性：只有软件的稳定才能保证系统的稳定性； ( 3 ) 与硬件的兼容性：能够适应当前各种主流的计算机类型和外部设备： ( 4 ) 与其他软件的接口能力：能够与当前各种主流的计算机软件和工具软件相 互连接、相互支持； ( 5 ) 模型化能力：具有建立数学模型的能力； ( 6 ) 二次开发能力；能够进行二次开发； ( 7 ) 用户界面的友好性：界面简单，操作灵活、方便； ( 8 ) 对大型数据库管理系统的支持：只有采用大型关系型数据库管理数据，才 能实现高效的数据访问、查询、统计及更新； ( 9 ) 汉字处理能力：软件应为中文版，能够处理汉字。 鉴于以上几点及本系统的实际情况，我们最终选择了价格适中、功能适用、应 用简单的g i s 平台m 印g i s 作为本系统的开发平台。m a p g i s 是武汉中地信息工 硕士学位论文 m a s t er st h e s i s 程有限公司开发的g i s 基础平台软件，是集地图输入、数据库管理和空间数据分析 为一体的空间信息系统，具有完善的地理数据输入、图形编辑、数据库管理、空间 分析、图形输出和实用服务等功能模块【6 3 1 ，其优点主要表现在脚】：图形输入操作 比较简单、可靠、能适应工程要求：可以编辑制作具有出版精度的地图；能够 进行图形数据与应用数据的一体化管理；可实现多达千幅地图的无缝拼接；具 有高效的多媒体数据库管理系统：具有功能齐全的空间分析与查询功能：具有 很好的数据可交换性。作为一个g i s 基础平台软件，m a p g i s 给用户提供了多种二次 开发方式，使客户利用常用的开发工具就可以方便地完成开发任务 6 ”，其用于二次 开发的组件产品称为m a p g i ss d k ( m a p g i s 软件开发包) ，被封装于若干动态链接 库( d l l ) 中 6 “，并且提供了a p i 函数、m f c 类库、a c t i v e x 控件三个不同层次的二 次开发模式。并且，目前国内大多数省市的土地利用现状数据都是采用m a p g i s 数据格式进行存储的，而土地利用现状数据又是进行土地利用规划的基础数据。因 此，综合考虑m a p g i s 的特点及地利用现状数据在系统建设中的重要性，选择 m a p g i s 作为系统的开发平台具有不可替代的优势。 3 1 2 开发语言 由于微型计算机的普及，可在微机上运行的计算机语言工具越来越多，一般说 来，选择系统开发的语言工具，必须综合考虑以下因素 6 7 】： 对内存的要求，是否是常驻内存或r 0 b t 的软件，是否对内存的使用有苛刻的 要求； 软件的运行速度； c p u 资源的利用率； 是否经常需要对机器多种资源进行直接控制； 程序的可维持性、可读性和可移植性； 软件生产率与开发周期。 目前可以选用m a p g i s 组件的可视化开发语言有很多，如：v i s u a l b a s i c ，v i s u a l c + + ，d e l p h i ，c a + b u i l d e r 及p o w e rb u i l d e r 等等，各种开发语言都各有其特点和 适用范围a 其中，d e l p h i 等具有较强的多媒体和数据库管理功能，且易于实施，适 合大多数的g i s 应用；v i s u a lc + + ， c + + b u i l d e r 功能强大，对编程人员要求较高， 适用于需要编写复杂的、底层的专业分析模型的g i s 应用；p o w e rb u i l d e r 的数据库 功能强，适用于建立有大量关系数据的g i s 应用。而v i s u a lb a s i c 不仅仅是一种可 视化、面向对象和采用事件驱动方式的结构化程序设计语言，而且是一个集应用程 序开发、测试和调试等功能于一体的集成式开发环境，它具有很强的数据库访问功 1 0 能，使用简单，开发出的应用程序用户界面友好【6 8 】。鉴于此，本系统选用v i s u a lb a s i c 加载m a p g i s 提供的各种组件，以实现m a p g i s 的二次开发。 3 2 土地利用规划信息系统的数据库管理软件 数据库及其d b m s 是g i s 的核心。从数据管理软件发展来看，关系型数据库 是软件的发展趋势，应采用大型的关系型数据库，如s q ls e r v e r ，o r a c l e 等；从价 格上看，s q ls e r v e r 的价格较低：但从管理海量数据的能力来看，o r a c l e 比s q l s e r v e r 要稳定、高效得多；从市场上看，o m c l e 公司是世界上最大的数据库提供商， 其主流产品o r a c l e 大型数据库连续十多年一直是市场占有率最高的产品。o r a c l e 数 据库服务器提供了强大的数据管理功能和性能良好的网络服务功能，不仅可以实现 高效的数据访问、查询、统计及更新，而且可以用来存储m a p g i s 提供的空间数据 【6 8 1 。 本文选择o r a c l e 作为系统的数据库管理软件。其主要原因如下： ( 1 ) 系统所使用的基础数据很大； ( 2 ) 系统要实现空间数据的快速索引及协同设计； ( 3 ) 当实体数据与属性数据导入数据库时，采用m a p g i s 与o r a c l e 相结合能够产 生较少的数据损失。 3 3 土地利用规划信息系统的硬件配置方