（森林经理学专业论文）基于gis的无锡市规划管理信息系统设计与应用.pdf

摘要 随着中国改革开放和现代化建设的不断深入，城市建设不断加快，新建、 扩建、改建的工程项目不断增多，城市规划项目不断增加，对规划工作的要求 也不断提高。而在整个规划过程中，规划工作者即要掌握土地的规划信息和控 制数据，又要掌握用地现状，了解相关法规，规划工作变得十分繁重。 城市规划管理信息系统( u p m i s ) 是应用地理信息系统技术把城市规划相 关地理信息，如基础地形数据、用地许可资料、，规划成果图、文档资料等输入 数据库，利用地理信息系统( g i s ) 技术来进行城市地规划管理，u p m i s 作为 信息技术与城市规划行业相结合的产物，为城市规划与管理提供了快捷有效的 信息获取手段和管理方法，从而不断地提高了规划管理工作的效率和水平。 本论文的主要研究内容及取得的成果如下： 1 、本文阐述了城市规划管理信息系统的定义、现状、发展趋势及所存在 的问题，提出了基于a r c e n g i n e 技术的城市规划管理信息系统设计方案，并阐 述了相关的重要实现技术。 2 、结合无锡市规划局的规划管理工作需求、，详细论述了无锡市城市规划 管理信息系统的总体设计、详细设计和数据库设计。该系统以全市基础空间地 理数据库和规划信息数据库为核心，以“一书两证 和“地块编制 为主线， 以图形系统为保障，实现项目与图文相关联，是一套集图、文、表于一体的规 划管理办公和辅助决策支持信息系统。 3 、详细阐述了办公系统和维护系统的公共接口程序。 4 、结合系统运行及应用实例，本文阐述的利用a r c e n g i n e 技术，结合相 应的数据库技术和空间数据库引擎技术开发的无锡市城市规划管理信息系统 的技术路线切实可行，开发的无锡市规划管理信息系统有效的解决了规划管理 的工作需求，受到了用户的高度评价。 关键词：g i s ，a r c e n g i n e ，城市规划管理，规划管理信息系统 b a s e do nt h eg i si nw u x ic i t yp l a n n i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m d e s i g na n da p p l i c a t i o n a b s t r a c t w i t hc h i n a t sr e f o r ma n do p e n i n gu pa n dm o d e r n i z a t i o nd r i v eo n g o i n gi n d e p t h ， a c c e l e r a t i n g u r b a nc o n s t r u c t i o n ，t h en e w ，e x p a n d e d i n t ot h eg r o w i n gp r o j e c t s ，u r b a n p l a n n i n gp r o j e c t si n c r e a s e dt h ed e m a n d so nt h ep l a n n i n go ft h e s ed a y s a n dt h r o u g h o u tt h e p l a n n i n gp r o c e s s ，t h a ti s ，w o r k e r sm u s tm a s t e rp l a n n i n go fl a n dp l a n n i n g i n f o r m a t i o na n d d a t ac o n t r 0 1 b u ta l s om a s t e rt h es t a t u so ft h el a n da n du n d e r s t a n dt h er e l e v a n tl a w sa n d r e g u l a t i o n s ，p l a n n i n gt ob e c o m ev e r yh e a v y t o w np i a n n i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( u p m i s ) i st h eg i st e c h n o l o g yt o u r b a np l a n n i n g r e l a t e dg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n ，s u c ha st h eb a s i so ft o p o g r a p h i cd a t a ，l a n d u s ep e r m i t s t h eo u t c o m eo ft h ep l a n n i n gm a p s ，d o c u m e n t s ，a n do t h e ri n f o r m a t i o ni n t ot h e d a t a b a s e u s i n gg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) t e c h n o l o g y t oc a r r yo u tu r b a n p i a n n i n gm a n a g e m e n t ，u p m i sa st h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi n d u s t r ya n dl a n du s ep l a n n i n g t oc o m b i n et h ep r o d u c to fu r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n tp r o v i d e s ac o n v e n i e n ta n d e f f e c t i v em e a n so fa c c e s st oi n f o r m a t i o na n dm a n a g e m e n ts oa st oc o n t i n u o u s l yi m p r o v et h e p l a n n i n ga n dm a n a g e m e n te f f i c i e n c ya n di e v e l t h em a i nt h e s i so ft h i sr e s e a r c ha n dt h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 ，i nt h i sp a p e r ，u r b a np l a n n i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e md e f i n i t i o no ft h es t a t u s q u o ，d e v e l o p m e n tt r e n da n dp r o b l e m s ，b a s e do na r c e n g i n e u r b a np l a n n i n gm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e md e s i g na n de x p o u n d e dt h ei m p o r t a n tt e c h n o l o g y r e l a t e d 2 t h ec o m b i n a t i o no fw u x ic i t yp l a n n i n gb u r e a ui nt h ep l a n n i n gm a n a g e m e n tn e e d s ， d i s c u s s e di nd e t a i lt h ec i t yo fw u x ic i t yp l a n n i n g a n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m d e s i g n ，d e t a i l e d d e s i g na n dd a t a b a s ed e s i g n t h es p a c e - b a s e ds y s t e m s t ot h ec i t y s g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nd a t a b a s ea n dp l a n n i n ga st h ec o r ed a t a b a s et oh a n d l e ”ab o o ko ft h e t w oc a r d s a n dt h e ”e s t a b l i s h m e n tp l o t ”a st h em a i n l i n e t o g r a p h i c ss y s t e m f o r t h e p r o t e c t i o na n dr e a l i z a t i o no fp r o j e c t sa s s o c i a t e dw i t hg r a p h i c ，i sas e tm a p s ，t a b l e si no n eo f t h ep l a n n i n ga n dm a n a g e m e n to f f i c ea n di n f o r m a t i o ns y s t e m st os u p p o r td e c i s i o n m a k i n g 3 d e t a i l e do f f i c es y s t e m sa n dt h em a i n t e n a n c eo ft h es y s t e mo fp u b l i ci n t e r f a c ep r o g r a m 4 s y s t e mi n t e g r a t i o n a n da p p l i c a t i o ne x a m p l e s ，t h i sp a p e ra r c e n g i n et h e u s eo f t e c h n o l o g y ，c o m b i n e dw i t h t h ec o r r e s p o n d i n gd a t a b a s et e c h n o l o g ya n ds p a t i a ld a t a b a s e e n g i n et e c h n o l o g yd e v e l o p e db yt h ec i t yo fw u x ic i t yp l a n n i n ga n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m st e c h n o l o g yr o u t ev i a b l e ，t h ed e v e l o p m e n to ft h ew u x ic i t yp l a n n i n ga n de f f e c t i v e m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mt h es o l u t i o nt ot h ep l a n n i n gm a n a g e m e n tn e e d s ，h a s b e e n h i g h l yv a l u e db yc u s t o m e r s k e yw o r d s ：g i s ，a r c e n g i n e ，u r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n t ，u p m i s 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论丈，是本人在导师的指导下进行的研究工作 所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容扣致谢的地方外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担 学够文储( 枞签舭研鹕砂净，月艿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南京林业大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校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( 中国科学技术 信息研究所；国家图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京林业大学 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，可以汇编和综合 为学校的科技成果，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 文全部或部分内容。 保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密彤 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者( 本人签名) ： 指导教师( 本人签名) ： | 只洳 f 玲g 日 致谢 在论文即将定稿之际，我心潮起伏，难以入眠。3 年来，在充满人间真情的 世界里，我快乐地学习和成长。回首过去，往昔的情景依然历历在日。的确，我 要感谢的人太多太多。 首先，我要感谢导师彭世揆教授，在他的悉心指导和无微不至的关爱中，我 在学业上克服了一个又一个的障碍，不断地取得新的进步。从论文的选题、立意、 实验、写作、修改直至定稿，其中每一进程、每一环节都凝聚着彭老师的心血。 在论文定稿过程中曾数易其稿，导师治学严谨的学术态度由此可见一斑。彭老师 曾留学海外，不仅博学睿智，而且平易近人，做人、做学问均是我辈的楷模。师 恩巍巍，难以一一言表。 其次，我要感谢，在课题研究期间，彭老师的到来不仅为我们解决了技术上 的难题，而且从他身上，我又看到了老一辈学者、专家们求真务实的科学精神和 自信乐观的科学态度，这些均使我受益无穷。 再次，我要感谢我的研究生同学吕蕊，叶梦，任琼，徐庆玲，姚鸿文，李林 勇，翟磊等。 最后，我要感谢我的家人，感谢他们为我造就了一个温馨可爱的家，使我能 在淡泊明志的心境下，得以顺利完成学业。 人地关系是地理学研究的核心，人文关怀是人类追寻的目标，也许在一个充 满友爱、亲情与交流协作的空间中，我们地理工作者对人地关系的审视会出现新 的视角和亮点。 作者：邵海鹏 南京林业大学2 0 0 8 1 2 第一章绪论 城市规划管理信息系统( u p m i s ) 作为信息技术与城市规划行业相结合的产 物，为城市规划与管理提供了快捷有效的信息获取手段和管理方法。从目前国 内规划管理系统的应用现状来看，许多规划管理软件都是业务管理( m i s ) 和图 形处理( g i s ) 功能分离，不能有机的融合为一体，即使有少数的系统实现了图文 表一体化的管理，也存在地图编辑功能不强或者成本较高的缺点。美国e s r i 公司在新一代g i s 软件a r c g i s 中推出的组件产品a r e e n g i n e 为解决上述问题 提供了可行性。a r c e n g i n e 是近年来新推出的a r c g i s 组件产品，目前国内能较 高水平基于该组件研发大型实用g i s 系统的还为数甚少。本文在深入剖析a r c e n g i n e 的基础上，结合城市规划管理工作的特点，提出了基于a r c e n g i n e 的无 锡城市规划管理信息系统设计方案，并实际应用了该系统。 1 1 城市规划管理 1 1 1 城市规划管理的概念 城市规划管理是指对城市规划的组织与编制、规划的实施和实施后的监督 检查等进行管理。城市规划的编制体现了政府和广大民众意志，经过法定程序 批准的规划文本是一定时期内对城市经济、土地利用、空间资源实施管理的法 定依据。各级业务人员办理业务时需要参照大量的文本信息和图形信息，在审 批过程中拟定文字意见，勾绘出相应的地块图、选址范围图、用地红线图等， 最终形成“一书两证”的审批结果、返回用户许可证及其附图。随着社会经济 和信息技术的飞速发展，城市建设、土地开发等一系列工作日益频繁，城市规 划管理也从过去的人海战术、手工操作进入了城市规划管理信息系统的研究、 探索、建设和发展阶段。i l j 1 1 2 城市规划管理的主要内容 1 、城市规划组织编制和审批管理 城市规划组织编制和审批管理主要负责制定城市规划。城市规划编制和审 批是一个连续的过程。城市规划组织编制管理是制定城市规划前期的管理工 作，城市规划的审批管理是制定城市规划的后期管理工作。为了保证城市规划 编制的质量，还需要对城市规划设计单位进行资质管理工作，这三者是相互联 系的。 2 、城市规划实施管理 城市规划实施管理的内容是由城市规划管理的任务所确定的。中华人民 共和国城市规划法第三十条、第三十一条、第三十二条对城市规划管理活动 进行了法律性的概括，城市规划实施管理实行“一书两证 制度，即：核发建 设项目选址意见书、核发建设用地规划许可证、核发建设工程规划许可证。 ( 1 ) 核发建设项目选址意见书。建设项目选址意见书反映了规划管理部门 对建设项目选址的意见，并对建设工程提出规划要求。城市中建设项目的建设， 不论是新建、迁建还是原址改建，都涉及到使用土地，关系到城市规划的布局。 在建设项目可行性研究阶段，征求规划管理部门对建设项目选址的意见，就能 保证各项建设工程按照城市规划进行建设，使可行性研究报告编制得科学、合 理，符合城市规划要求，从而取得良好的社会效益、经济效益、环境效益。 ( 2 ) 核发建设用地规划许可证。新建、迁建、扩建、改建的建设工程需要 使用土地或改变原址土地使用性质时，必须根据规定向规划管理部门申请建设 用地规划许可证，并送审设计方案。规划管理部门审核其设计方案，在满足建 设项目用地要求的前提下，保证经济合理使用土地，继而核发建设用地规划许 可证。核发建设用地规划许可证的目的，在于确保土地利用符合城市规划，维 护建设单位按照城市规划使用土地的合法权益，为上地管理部门审批土地提供 必要的法律依据。 ( 3 ) 核发建设工程规划许可证。能否对城市各项建设工程实施有效的规划 管理是保证城市规划实施的关键。各项建设工程必须按规定向规划管理部门申 请建设工程规划许可证并送审设计图纸。规划管理部门通过对建设工程的审核 和核发建设工程规划许可证，对建设活动给以必要的控制和引导，使其按照城 市规划实施。建设工程规划许可证是建设工程符合城市规划的法律凭证。建设 工程规划管理分三类建设工程进行。 建筑工程规划管理 道路( 桥梁) 工程的规划管理 管线工程的规划管理 3 、城市规划实施监督管理 城市规划实施监督管理是城市规划管理的重要组成部分。根据中华人民 共和国城市规划法第三十七条、第三十八条、第四十条，它主要负责建设工 程规划批后管理和查处违法用地、违法建设工作，工作任务是执行行政检查， 实施行政处罚。通过监督检查，查处违法建设用地和违法建设工程，保证城市 各项建设按照批准的城市规划和规划许可证实施。， 1 2 城市规划管理信息系统 1 2 1 城市规划管理信息系统的概念 城市规划管理信息系统( u r b a np l a n n i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ， 简称u p m i s ) 是以“一书两证 和“地块编制 办理过程中的申报、跟踪督办、 2 流转控制、周期控制、核发“证、书 为核心，覆盖城市规划实施管理全过程 的图文一体化办公自动化系统。系统紧密围绕规划“一书两证”业务，将办公 自动化( o a ) 、管理信息系统( m i s ) 与g i s 有机结合，实现图、文、表管理一体 化。并能按照一定的工作流和权限设定，对报建项目的案件受理、信息录入、 存档、案件办理、各级审批以及通知书、许可证、红线图等审批结果进行绘制 与打印处理等功能。1 2 3 i u p m i s 是城市规划信息系统中的子系统，它与基础地 理信息系统和综合管线信息系统关系密切，其相互关系( 图1 1 ) 如下： 图1 1u p m i s 在城市规划信息系统中的位置 城市规划的主要工作是对城市空间发展进行管理、控制和监督，其管理手 段较其他政府部门特殊而复杂，其管理工作的特点是日常工作离不开图和表， 需要与大量的图形表格和法规文献打交道，因此是各类政府管理机构中最具特 色的管理部门，规划管理过程各阶段需要不同的图形参考资料、表格和数据； 各阶段间要不断的参考比较；各阶段又要产生一定量的图和表；各个不同专业 管理间要交叉引用图、表；各个不同专业管理要进行不同类别的统计，各专业 各阶段均需要使用大量的绘图、编辑、量算、比较等工具。这些特点都要求对 图文数据的处理具有阶段性、交叉性、一致性和可计算性，以及将图、文、表、 管贯穿于整个规划管理全过程。因此，城市规划管理信息系统具有以下特点： 1 、业务变更的强适应性和系统扩展的方便性 系统具有机构业务处理的流转控制和文档流转的机制，以适应流程、处室 职能和人员的变化和系统功能的扩充，便于修改、完善和增加功能。这样审批 流量调整，业务分类变化等业务变更只需要进行控制便可实现，实现较强的灵 活性和通用性。 2 、数据的整体性及一致性 城市规划管理过程中需要查阅参考包括地形图、总体规划图、土地利用图、 分区规划图、地籍图等各类图文资料，这些资料存放分散，查找费时费力，而 且很多城市规划部门的工作用图及成果图均为蓝晒图，变形大且易变色、破损、 丢失。因此，系统能对各种图文信息调阅及随件流转，结案时系统能将办案过 程中生成相应各类红线图数据和属性数据自动进入规划空间库和属性库，以便 数据的共享与利用。 3 、审批项目的实时跟踪和监督管理 城市规划管理各类审批发证过程包括诸多工作环节，每一业务处室均要调 用上一工作环节产生的有关工作表格、审批意见、工作图件，也要向下一工作 环节传递本工作环节产生的结果，甚至可能调用其他业务处室的有关资料。但 目前这些表格、图件等资料主要靠人工传递或转发，借用、调用较为麻烦，信 息变更时难以做到及时一或动态通报，这往往影响着审批发证的工作效率。其 次，由于各类许可证登记审批环节较多、流转周期较长，给领导及业务部门动 态了解每一项目的办理情况等造成难度，也对提高办事效率和增加办案透明 度，实行项目的追踪管理带来不利。因此，系统应具有审批办案项目的实时跟 踪管理和监控。能对结案、在办、停办等状态项目按各种条件进行查询与控制； 能依据规划管理的服务承诺制度，设计报建项目的状态查询及进度查询功能， 对审批流转的督办和监控，以实现审批案件的动态管理跟踪管理。 4 、专业的桌面图形编辑与绘图工具 要改变在纸质地图上进行手工拼接与制图量算的传统工作方式，系统必须 开发提供规划专用的图形编辑和绘图工具。这些工具包括地形图的自动拼接， 各种红线图绘制、编辑和调整、自动标注、面积的自动量算、用地属性的自动 生成、图框引入及自动裁剪、用地红线库的自动建立等专用图形工具。 5 、较强的图文统计和分析功能 对大量图文资料进行统计分析是城市规划管理部门的一项日常工作。系统 除能方便的对规划信启、及其图文统计外，还应具有规划选址分析、拆迁分析、 道路拓宽分析等功能。 6 、贴近规划管理的规范化流程和业务的可视化用户界面 系统要与规划管理业务运作过程有机的融为一体。应依照用户的工作习 惯，设计规范化业务流程和联网运作模式，并发展简洁友好的可视化用户界面。 4 1 2 2 城市规划管理信息系统的研究现状和发展趋势 l 、城市规划管理信息系统的研究现状 目前，国外发达国家和部分发展中国家与地区已结合城市规划与管理地理 信息系统完成了城市规划与管理的数字化工程，并在实际工作中发挥了显著效 益。美国、日本、澳大利亚等许多国家在城市规划、市政工程、交通设施、公 共服务、动态监测，城建档案管理等方面都广泛应用地理信息系统。19 8 8 年法 国巴黎市政府开始建设巴黎市城市信息系统用于城市地籍和地下管线管理，并 协调城市规划和管理部门的工作；德国建立了城市模拟系统，提供了对城市的 基础设施数据的查询、分析和显示功能；日本致力于开发网上虚拟京都；新加 坡提出了智能岛的新概念。19 9 8 年9 月，美国提出了“数字化舒适社区建设 【4 j 即数字城市建设的倡议。“数字城市 是综合运用地理信息系统、遥感、遥 测、宽带网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施、功能机制进行 信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统：它具有城市地理、 资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、 优化决策支持和可视化表现等强大功能。它具有城市g i s 的全部功能，但功能 更强、更丰富，与其前身城市地理信息系统的主要区别在于能对城市有关数据 实现自动采集、处理分析、传输分发、自动或半自动智能决策。1 5 6 ，7 ，8 】 我国城市规划行业应用信息技术起步于2 0 世纪8 0 年代中后期，现己成为 我国推广g i s 技术最有影响、发展最快和取得实际成果最多的领域之一。从城 市规划信息技术实际应用来看，特别是地理信息系统技术的应用，为城市规划 与管理提供子决捷有效的信息获取手段、信息分析方法；提供了新的规划管理 技术、新的规划方案表现形式、新的公众参与形式和公众监督机制、新的政府 部门公众形象等有力的工具，从而不断的提高了规划管理工作的效率和水平。 城市规划部门运用c a d 技术进行规划设计与制图己成为常规手段，规划设计 部门开发和建立了规划设计项目和成果图档案管理信息系统，计算机三维造 型、外观渲染、景观模拟、规划成果多媒体制作也得到了普遍的应用。城市规 划管理信息系统有了实质性的发展，全国约近10 0 多个城市围绕“一书两证 的办案过程，实现办公自动化，一些系统使用效果良好。全国许多城市也建立 了地下管线数据库和综合管线系统。许多城市结合分区规划的编制，建立分区 规划数据库，大多数城市规划部门建立了简单的本单位规划网站。有些城市在 利用虚拟现实技术展示三维规划方案方面作了有益的尝试，一些城市结合建筑 方案审批开发建立了建筑物日照分析系统。目前，根据各地城市规划管理信息 系统的功能应用水平，大致可以把它们分为三种模式： 1 ) 事务型系统( o a s ) 。主要是单个部门以发放“一书两证 及相关业务数 据处理为主要内容的规划文档管理、通信处理和工作流程管理为基础的文档办 公自动化系统( 如青岛、湛江、荆州) 。 2 ) 管理型系统( m i s ) 。主要是以电子地图( 栅格) 作背景数据库和相关专业 5 数据库为支撑环境的，有若干个规划管理信息子系统组成的管理系统。如( 济 南、十堰、镇江等) 。 3 ) 管理型系统( o a s + g i s ) 。主要是以基于g i s 的综合数据库为支撑环境 的，既能处理、管理空间图形数据，又能处理和管理业务方面的文本数据，实 现规划信息管理图、文、表一体化、办公无纸化的系统( 如深圳、广州、上海、 南海、太原等) 。 2 、城市规划管理信息系统的发展趋势 1 ) 规划图文数据一体化数据模型 城市规划的图形、属性数据和各种文档资料( 各种报表、批件、表单等) 在 实质上存在着紧密联系，在系统设计时充分考虑其内部关联并实现一体化管理 才能符合规划管理图文同步处理与流转的需要：也才能保证系统的先进、高效 和实用。将规划的空间信息与属性信息统一放入关系数据库中管理，利用大型 关系数据库的优势，以拓展数据管理的范围，使传统的数据库管理系统r d b m s 扩展为不仅能处理结构化数据，而且具有处理非结构化数据的功能，同时还能 将这两种管理功能完全的、有机的融为一体。这样的系统将较现行一般g i s 管 理软件和空间数据管理模型更具可扩展性。更进一步的采用面向对象的数据模 型( o d b m s ) 把各种空间数据的处理方法尽可能的放在模型的内部，其数据 模型应该是面向空间实体的，空间位置只是空间实体众多属性中的一类，实现 真正意义上的规划图文一体化存储和一体化查询。 2 ) 面向实体的规划图文数据组织与管理 城市规划管理工作主要是以地图的处理模式为主，其数据源也主要是各种 纸质地图及其应用属性数据，通过数字化存入计算机进行管理。这就决定了系 统是根据数据采集的对象和手段来设计数据组织与处理模式，这都是面向地图 的。因此，为了使这些地理空间数据所表达的地理信息模型能够贴切等价的反 映出地理现实世界，在对规划数据组织和处理上，应该考虑改变以地图为基础 的模式，不再将各类空间计算局限在图层和图幅范围内进行，而是直接面向客 观世界中的空间实体及其相互之间的关系，在人们感兴趣的任意范围内进行计 算。这样就会在数据组织上突破原有的实体点、线、面、图层、地图和图库的 结构，直接面向空间区域或空间实体集合，即存入计算机的应该是地球( 或部 分地球) 而不仅仅是地图。在尺度上，由地图派生出来的图幅、比例尺等概念 不再是影响数据组织和处理的先决条件。1 9 j 3 ) i n t e r n e t i n t r a n e t 模式 在城市规划信息系统建设中采用i n t e r n e t i n t r a n e t 技术意味着规划管理工 作进入信息高速公路，规划管理不再受空间限制，使城市规划信息社会化服务、 远程办公、远程系统维护成为现实。城市规划信息系统的“前台办公运行系统 可以统一用网络浏览器作为办公办文界面，办文过程的普通查询和统计可以使 用w e b 方式。另外，由于两层式主从体系的c s 结构存在的弊端，新建城市规 6 划信息系统时应该考虑设计一个强健、稳固、扩充性大的分布式网络应用程序 的方案，这就需要建立服务器中性化3 层结构的系统，将数据单元( 数据服务 层) 、业务规程( 应用逻辑层) 和界面表示( 表现层) 显式的区分并分别运行与网络 的不同的机器上。数据服务层可包括数据库、空间数据库引擎( s d e ) 等，其功 能是存储和提供数据。应用逻辑层包括应用服务器、各种应用开发组件和网络 服务器等，其功能是提供网络和数据处理的应用工具。表现层则是利用应用逻 辑层提供的工具开发出的针对用户的各种具体应用。 4 ) 组件开发方式与系统定制 目前以组件开发方式为代表的新一代g i s 软件正得到广泛应用，它的主要 特点是将g i s 功能封装成组件，以组件的方式提供给用户，并可以方便的嵌入 到任何一种开发语言中，这样的好处是，可以便利的调用任意一种开发语言的 资源，同时使g i s 功能在系统集成中得到表达，很好的实现了g i s 与m i s 的 无缝集成，它代表了未来技术发展的主要方向，目前构件化的软件产品的主要 代表有：北京超图地理信息技术有限公司开发的s u p e r m a p 2 0 0 0 全组件式地理 信息系统和e s r i 公司新一代组件产品a r c e n g i n e 组件。u p m i s 开发与建立实 践表明，本部门开发建立的u p m i s 系统，随着时间的推移等诸多因素影响， 其后因业务常常会发生变化，由于系统灵活性不够，不得不面临重新开发的困 难境地，而其他城市部门的u p m i s ，有由于机构实质和业务的不同，难以移植 到本地或本部门使用。为此，许多开发单位正尝试着应用u p m i s 邻域工程对 城市规划管理一个邻域中的若干应用系统进行分析，识别其共同特征和可变特 征，抽象和形成邻域模型，构件规划邻域中一类应用系统具有的共同体系结构， 即u p m i s 特定邻域的软件体系结构，并以此为基础提取、开发和组织可复用 构件进行组装，从而快速构造u p m i s 应用系统。其次将规划管理中易于变化 的部分与程序分离，通过可视化界面直接修改其中需要定制的实体，从而快速， 便捷适应管理业务的变化。 5 ) 虚拟g i s 虚拟现实技术( v r ) 是近年来比较热门的一种新型计算机处理技术，是一种 逼真的模仿人在自然环境中的视觉、听觉、触觉、嗅觉、运动的交互系统。在 城市规划与管理中，通过将虚拟现实技术与g i s 、r s 技术相结合，能真实模拟 复杂多变的城市三维地形，将城市遥远的过去和未知的将来生动、直观的呈现， 使用户能在交互的虚拟场景中进行实时的数据查询和可视化分析。虚拟g i s 也 具有观察立体细节的能力，城市规划者通过虚拟g i s 能观察各层街道、建筑物 和停车场上的实际地貌，估计附近地点可以容纳的建筑物数、城市拥挤状况、 光线照射情况等，结合g i s 数据库实时对相关建筑定位，获得处理区域的三维 图像。城市规划者可以对自己的设计进行身临其境的感受，由此做出正确评价 筛选，辅助进行形象思维和空间造型。虚拟g i s 是虚拟现实技术与三维g i s 的 集成。过去的g i s 是二维的，g i s 和遥感技术获取的信j 息、的内容及其表示 都是二维的，难以适应现代城市发展的要求。城市规划与管理最根本的是对城 7 市三维空间的规划与管理，基于城市三维空间现状信息具有直观性、信息、负 荷大、内容丰富等特点，在二维g i s 的发展基础上，如何利用v r 技术和三维 可视化手段来表达城市规划空间的立体形态，将是未来城市规划信息化领域研 究的一个重要方向。 1 2 3 当前城市规划管理信息系统存在的问题 目前国内多个大中小城市开发了自己的规划管理信息系统，这些管理信息 系统根据其开发平台，大体上可分为四类： 第一类是以现有的数据库管理软件为基础开发的办公自动化管理信息系 统，该类系统只能对文档信息进行存储、查询等简单操作，却没有g i s 功能。 因此，这类规划管理系统不能满足规划局的业务办公及信息管理的日常业务要 求，缺乏完整性。 第二类是以单一g i s 平台为基础进行的开发。但由于在g i s 平台上开发管 理信息、系统，技术难度较大，所以开发出来的规划管理信息系统在对文档信 息的存储、查询等方面表现的并不理想。 第三类是多平台的开发方式，即m i s 部分在数据库管理软件平台上开发， g i s 部分在g i s 平台上开发。这样一来，将一个完整的规划管理信息系统被人 为地分开了。两部分的切换繁琐、不稳定，浪费了计算机系统的资源，也造成 的开发费用大幅度提高。而且由于一个系统采用两个平台开发，使系统的扩充 性、可维护性都受到限制。 第四类是利用传统g i s 组件开发的规划管理信息系统，虽然这些系统实现 了图、文、表一体化，但是有些g i s 组件由于功能不够强大，已经渐渐的不能 满足用户的需求( 如m a p x 组件) ，另一些g i s 组件虽然具有强大的功能，但是 开本较高( 如a r c o b j e c t s 组件) 。 1 3 本文研究的主要内容 针对城市规划管理工作中存在的基础资料多、工作效率低、规划任务重等 问题，提出基于a r c e n g i n e 技术的城市规划管理信息系统的设计方案，并且利 用相应的数据库技术、空间数据库引擎( s d e ) 技术等实现规划管理信息系统， 达到系统的试运行要求。本文的研究主要内容如下： 1 ) 提出了基于a r c e n g i n e 的城市规划管理信息系统设计方案，并阐述了 相关的重要实现技术。 2 ) 结合无锡市规划局的规划管理工作需求，详细论述了无锡市城市规划 管理信息系统的总体设计、详细设计和数据库设计。该系统以全市基础空间地 理数据库和规划信息数据库为核心，以“一书两证刀和“地块编制 为主线， 以图形系统为保障，实现项目与图文相关联，是一套集图、文、表于一体的规 划管理办公和辅助决策支持信息系统。 8 3 ) 阐述了办公系统和维护系统的公共接口程序。 4 ) 根据城市规划管理工作的需求，建立无锡市城市规划管理信息系统， 实现规划信息的数据浏览、地图操作、数据查询统计、专题制图、三维可视化、 标注、影像图加载、打印输出等。 9 第二章城市规划管理信息系统的实现技术 2 1c o m 与c o m g i s 关键技术 2 1 1 组件与面向对象的组件模型一c o m 组件技术使近二十年来兴起的面向对象技术进入到成熟的实用化阶段。在 组件技术的概念模式下，软件系统可以被视为相互协同工作的对象集合，其中 每个对象都会提供特定的服务，发出特定的消息，并且以标准形式公布出来， 以便其他对象了解和调用。组件是具有以下特点的程序块： 具有一定结构和功能。 遵循一定的接口标准。 单独或与其它组件一起共同完成特定的功能。 内部实现完全封装。 组件软件开发可以分为两个层次，即标准组件的开发和利用标准组件进行 系统组件的开发。组件接口标准是组件协同工作的基础，也是组件软件开发的 基础。目前有两个公认的工业标准：微软的c o m 和o m g 对象管理组织的 c o r b a 。c o r b a 模型主要应用于u n i x 操作系统平台上，而c o m 则主要应 用于w i n d o w s 操作平台上，因而有更广泛的应用。c o m ( c o m p o n e n t0 b j e c t m o d e l ，组件对象模型) 是m i c r o s o f t 公司提出的一种网络标准，可用于软件组 件间跨越多个进程、机器、硬件和操作系统进行互操作。组件之间的接口是组 件软件的关键，因为接口是双方进行通信的基础。c o m 接口有两个含义：( 1 ) 它是一组可以调用的函数；( 2 ) 接口是组件及客户程序之间的协议。当使用 c o m 对象开发时，开发人员不能直接使用c o m 对象，而是通过接口访问对象 获得。一个组件程序可以包含多个c o m 对象，并且每个c o m 对象可以实现 多个接口，其关系( 图2 1 ) 所示。 接口l 接口2接口3 图2 1c o m 组件、c o m 对象和c o m 接口之间的相互关系 c o m 的出现使得编程技术难度和工作量降低，开发周期变短，开发成本 1 0 降低。一般编程人员只需根据应用功能要求选用合适的组件，而不必事无巨细 都自己动手去完成。组件模块将编程的技术难度和工作量在人员个体和时间上 进行了分摊。我们使用e s r i 的c o m 组件编写程序就属于这一级别。 实现分层次的编程，从而促进了软件的专业化生产。专业人员可以开发出 具有很强专业性的软件组件，这样既保证了普通的编程应用人员能够完成所需 要的应用开发，又不至于降低使用的性能。应用人员不便实现的组件模块可以 让专业人员定做。软件的复用率提高，使软件的使用效率得到提高并延长了使 用寿命。组件编程体系使大量的编程问题局部化，使软件的更新和维护变得快 速和容易，软件的成本大大降低。新的函数功能如果在接口没有改变的情况下 很容易使用。 2 1 2c o m 技术与g i s 技术的结合- - c o m g i s 构件式软件技术成为了当今软件技术的潮流之一，是针对长期以来软件发 展落后于硬件发展的问题而提出的解决方案，它从根本上改变了传统的软件开 发思想，实现了软件的复用和健壮更新，是软件业沿社会方向发展的大趋势。 它的出现改变了以往封闭、复杂、难以维护的软件开发模式，c o m g i s 更是顺 应这一潮流的新一代地理信息系统，是面向对象技术和构件式软件技术在g i s 软件开发中的应用。是指基于组件对象平台，以一组具有某种标准通信接口的、 允许跨语言应用的组件提供的g i s 。c o m g i s 的基本思想是把g i s 的功能模块 划分为多个控件，每个控件完成不同的功能。各个g i s 控件之间，以及g i s 控 件与其它非g i s 控件之间，可以方便的通过可视化的软件开发工具集成起来， 形成最终的g i s 应用。组件软件的可编程和可重用的特点在为系统开发商提供 有效的系统维护方法的同时，也为g i s 最终用户提供了方便的二次开发手段。 因此c o m g i s 在很大程度上推动g i s 软件的系统集成化和应用大众化，同时也 很好的适应了网络技术的发展，是一种w e b g i s 的解决方案。目前国内外著名 的g i s 厂商都相继的推出了他们的g i s 组件，如i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i a ， m a p l n f o r 公司的m a p x ，e s r i 公司的m a p o b j e c t s 和a r c o b j e c t s ，a r c e n g i n e 等。 这为基于g i s 软件的系统开发带来了革命性的变革，即由过去的在g i s 平台提 供的二次开发环境下进行开发转变为在通用的软件环境下进行开发，这些g i s 组件具有g i s 软件的基本功能，如多种格式数据的读取、分层显示、编辑、图 层的缩放、漫游、多种方式的查询、制图等。他们遵循了c o m 标准，可以与 可视化编程环境中的非g i s 组件一起协调工作，共同完成g i s 的功能。传统 g i s 开发模式存在着开发负担重、集成困难以及二次开发语言复杂、难以普及 等缺陷。同传统的g i s 比较，组件式g i s 具有如下几个优点，推动了g i s 的大 众化进程。c o m g i s 用如下特点： l 、无缝集成 组件式g i s 构造应用系统只实现g i s 自身的功能，其它的功能则由其它组 件实现，组件之间的联系则由可视化的通用开发语言如v b 、v c 实现。通过组 件之间的消息传递，组件间相互调用、协调工作，从而实现了系统组件之间的 高效、无缝集成。 2 、无须专门g i s 开发语言，之间嵌入m i s 开发工具。 传统g i s 往往具有独立的二次开发语言，开发往往受到限制，难以处理复 杂问题。而组件式g i s 建立在严格的标准之上，不需要额外的g i s 二次开发语 言，只需实现g i s 的基本功能函数，按照m i c r o s o f t 的a c t i v e x 控件标准开发 接口。这有利于减轻g i s 软件开发者的负担，而且增强了g i s 软件的可扩展性。 g i s 应用开发者，不必掌握额外的g i s 开发语言，只需熟悉基于w i n d o w s 平台 的通用集成开发环境，以及g i s 各个控件的属性、方法和事件，就可以完成应 用系统的开发和集成。目前，可供选择的开发环境很多，如v i s u a lc + + 、v i s u a l b a s i c 、v i s u a lf o x