（地图制图学与地理信息工程专业论文）土地地理信息系统的设计与实现.pdf

论文题目： 专业： 硕士生： 指导教师： 土地地理信息系统的设计与实现 地图制图学与地理信息工程 宋建虎 全斌 摘要 ( 签名) 基童龟 ( 签名) 玺蒸! 随着社会经济的日趋多样化，土地资源利用变化迅速，使得政府业务部门，特别是土 地管理部门的业务流程变得十分复杂，工作难度增大。原有手工管理图纸的模式已经越来 越不能满足高效土地管理的需要，土地信息是海量的、异构的，不仅包含大量空间信息和 属性信息，还包含大量批文、图片以及声像资料，加上土地信息变更频繁，造成土地历史资 料数据量庞大。因而如何利用g i s 技术以及计算机通信网络技术有效管理组织各类土地 信息，使之可以方便的获取、存贮、管理和显示，而且还可以对土地利用进行有效的监测、 模拟、分析和评价，为土地管理提供全面、及时、准确和客观的信息服务和技术支撑，已 成为土地管理信息化建设的主要目标。 本文以上海市土地地理信息系统为具体对象，提出了土地地理信息系统的总体结 构，通过比较国内外g i s 软件平台，选择a r c g i s 作为丌发平台；然后讨论了系统的实 现技术和开发环境，确定了采用v c # + a r c m a p 的开发方式来完成土地地理信息系统的开 发；接着进行了系统功能的详细设计，并采用最新的面向对象的数据模型- - g e o d a t a b a s e ， 完成了系统数据库的设计与建立；最后利用可视化的开发工具v s 2 0 0 5 n e t ，进行了土 地地理信息系统的开发实践，完成了数据管理、权限管理、土地规划、土地评价、图档 管理、专题图制作等模块的功能。 本文的研究对于土地地理信息系统的建设，具有重大的现实意义；对于促进a r c g i s 技术在土地管理方面的研究与应用，也具有积极的意义。 关键词：土地地理信息应用系统设计；二次开发；a r c o b j e c t s 研究类型：应用研究 s u b j e c t ：d e s i g na n dr e a l i z a t i o no fl a n dg e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m s p e c i a l t y ：c a r t o g r a p h ya n dg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g n a m e ：s o n gj i a n h u i n s t r u c t o r ：q u a nb i n a b s t r a c t ( s i g n a t u r e ) ( s i g n a t u r e ) w i t hi n c r e a s i n gd i v e r s i f i c a t i o n o fs o c i e t ya n de c o n o m y ，l a n du s ei sc h a n g i n gr a p i d l y ， w h i c hm a k e s g o v e r n m e n td e p a r t m e n t s o p e r a t i o nf l o wq u i t ec o m p l e x ，e s p e c i a l l yl a n d s u p e r v i s i o nb r a n c h e s a n di n c r e a s e st h e i rw o r k i n gd i f f i c u l t i e s o r i g i n a lm e a n so fh a n d w o r k e d m a n a g i n gd r a w i n gh a sn o ta b l et om e e tt h er e q u i r e m e n t ss u c ha se f f i c i e n tl a n dm a n a g e m e n t ， b e c a u s el a n di n f o r m a t i o ni sm a s s 、i s o m e r o u sa n di n c l u d en o to n l ym a s ss p a t i a la n da t t r i b u t e d a t ab u ta l s od o c u m e n t s 、i m a g e s 、a u d i oa n dk i n e s c o p ei n f o r m a t i o n l a n du s ec h a n g i n g r a p i d l yc a u s e sm a s sl a n dh i s t o r yd a t ac o m ei n t ob e i n g s oi ti sap r i m a r yg o a lo fl a n d m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o nt oe f f i c i e n t l ym a n a g ea n do r g a n i z ea l lk i n d so fd a t a u s i n gg i sa n dc o m p u t e rc o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g yi no r d e rt om a k et h e s ed a t aa c c e s s i n g 、 s t o r a g e 、m a n a g e m e n ta n dd i s p l a yc o n v e n i e n t ，t om a k eu si n s p e c t 、s i m u l a t e 、a n a l y z ea n d e v a l u a t el a n du s ea n dt op r o v i d ef u l l 、t r u e 、 s u p p o r ti nt i m e e x t e r n a li n f o r m a t i o ns e r v i c ea n dt e c h n o l o g y t h i sp a p e rf i r s tt a k e st h ec o n s t r u c t i o no f s h a n g h a il a n dg e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e ma s t h ec o n c r e t et a r g e t ，b r i n g sf o r w a r dt h eg e n e r a ls t r u c t u r eo fl a n dg e o g r a p h yi n f o r m a t i o n s y s t e m ，c h o o s e sa r c g i sa so u rd e v e l o p i n gp l a t f o r mt h r o u g hc o m p a r i n gd o m e s t i ca n df o r e i g n g i ss o f t w a r ep l a t f o r m ；s e c o n d l y , r e a l i z a t i o nt e c h n o l o g ya n dd e v e l o p i n ge n v i r o n m e n to fo u r s y s t e ma r ed i s c u s s e d ，t h es e c o n d a r yd e v e l o p i n gm e t h o do fc o m b i n a t i o nv c # b a s e do n a r c m a pi sc h o s e nt oc o m p l e t el a n dg e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n tt a s k ；t h i r d l y , o u rs y s t e mi sd e s i g n e di nd e t a i l ，a n ds y s t e md a t a b a s ei sa l s od e s i g n e da n dc r e a t e ds u p p o r t e d b yt h el a t e s to b j e c to r i e n t e dd a t am o d e l ， n a m e l yg e o d a t a b a s e ；f i n a l l y , l a n dg e o g r a p h y i n f o r m a t i o ns y s t e mi se s t a b l i s h e ds u p p o r t e db yv i s u a ld e v e l o p i n gt o o l sv s 2 0 0 5 n e t t h e f u n c t i o n ss u c ha sd a t am a n a g e m e n t ，r i g h tm a n a g e m e n t ，l a n dp l a n ，l a n de v a l u a t ea n di m a g e a n dd o c u m e n tm a n a g e m e n ta r ef u l f i l l e d o u rr e s e a r c hh a sg r e a tr e a l i s t i cs i g n i f i c a n c eo nt h ed e v e l o p m e n to fl a n dg e o g r a p h y i n f o r m a t i o ns y s t e m i ta l s oh a sp o s i t i v ee f f e c to np r o m o t i n gt h e s t u d ya n da p p l i c a t i o no f a r c g i si nt h ef i e l do fl a n dm a n a g e m e n t k e yw o r d s ：l a n dg e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e md e s i g n s e c o n d a r yd e v e l o p i n g a r c o b j e c t s r e s e a r c hs t y l e ：a p p l i c a t i o ns t u d y 姿料技大学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科 技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：界柱日期加扩军绷佣 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期 间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。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。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以 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。同时本人保证，毕业后结合学位 论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 指导教师签名：仓、南儿 触8 年甲月乃e t f l 一 1 绪论 1 绪论 1 1 土地管理与g i s 土地资源是人类赖以生存的不可再生资源，是人类一切生产和生活活动的基本载 体，也是人类社会可持续发展的基础，合理开发利用土地资源是土地管理工作中最根本 的任务。土地管理工作面广、涉及信息量大，从调查登记到发证统计涉及到众多的作业 流程，为保证土地信息的准确性和实效性，每一流程所获取的信息都应当准确无误，这 是一般手工管理方式所无法胜任的【。， g i s ( 地理信息系统) 技术的出现为有效管理土地信息提供了一种很有效的手段， 利用g i s 建立的土地管理系统，不仅可以实现土地信息的实时更新和土地利用的动态监 测，而且可以根据决策部门的要求，快速地提供多种土地利用及规划方案供领导部门选 择，为土地资源调查、制图、土地统计、土地利用动态监测、土地资源分析及评价等提 供必要的技术支持【l j 。 2 0 0 4 年1 月国务院副总理曾培炎在国土资源部视察工作时提出“金土工程”建设。金 土工程是面向保护资源、维护权益、支持发展、服务社会的国土资源信息化建设工程。 通过金土工程的实施，形成“天上看、地上查、网上管”的国土资源管理运行体系，全面 提高国土资源管理与服务水平。金土工程分三期实施，一期工程( 2 0 0 6 9 2 0 0 7 1 1 底) 重点开展耕地保护和矿产资源管理相关系统建设，金土工程一期建设的总体框架是，以 国土资源各类数据库为基础，以国土资源信息网络为依托，以标准、制度和安全体系为 保障，以地政、矿政主要管理业务流程优化为主线，以支撑国土资源管理决策为核心， 形成互联互通、贯穿上下的政务管理、决策支持和社会服务信息化体系【2 】。“金土工程” 建设也必然要求土地管理要充分应用计算机和g i s 技术。 1 2g i s 在土地管理中的研究现状 g i s 在土地资源管理领域的应用相当广泛，它正在成为土地管理信息化、决策科学 化、数据可视化、利用可持续化的重要技术支持，主要应用方向包括：土地利用现状 调查、统计与相关图件绘制；地籍管理中的各项工作包括土地登记、发证、统计；土地 动态监测及其可视化、模拟，特别是土壤“三化”( 土壤退化，盐碱化，沙化) 与土地利用土 地覆盖变化( l a n du s e c o v e rc h a n g e ：l u c c ) 的监测；土地规划、方案比较、规划制图 与决策支持；土地评价、分等定级；建设用地管理；土地复垦与整治；土地资源可持续 利用决策支持。根据各业务的特点，分为不同的专题信息系统，如：土地管理信息系统、 土地资源动态监测技术系统、城市土地利用扩展模式、用地管理系统、基于网络的土地 西安科技大学硕士学位论文 利用总体规划管理信息系统、红壤开发区多媒体电子地图与土地管理信息系统、县域土 地利用现状数据库系统、土地利用总体规划管理信息系统等1 3 j 。 1 9 9 9 年1 0 月由国土资源部信息中心牵头，中国地质调查局、中国土地勘测规划院共 同承担正式启动了数字国土工程，它是国土资源信息化建设的骨干工程，从数字地球的 战略高度，系统地整合与集成有关地球表层的国土资源空间基础信息。其实施的主要目 的是全面促进国土资源调查评价信息化、政府管理信息化和信息服务社会化，在重点完 成国家级任务的同时，带动地方部门信息化建设。数字国土工程的全面开展给土地信息 系统带来非常好的机遇。相关的各项信息技术的应用受到各级国土资源管理部门前所未 有的重视，形成了土地信息系统建设热潮【4 j 。 目前，土地地理信息系统的开发平台有以下几种： ( 1 ) m a p g i s ： m a p g i s 是中国地质大学( 武汉) 信息工程学院研制丌发的地理信息系统基础软件。 m a p g i s 地理信息系统是一个工具型地理信息系统，具备完善的数据采集、处理、输出、 建库、检索、分析等功能。m a p g i s 还具有二次开发能力，提供了丰富的a p i 函数、c + + 类、组件供二次开发用户选择。m a p g i s 在土地规划和地基管理方面的应用较为广泛， 有资料显示m a p g i s 在数字国土工程( 县市级土地利用数据库) 中仅试点县就达到3 0 0 多个【5 1 。 ( 2 ) s u p e r m a pg i s - s u p e r m a p 是北京超图地理信息技术有限公司依托中国科学院的科技优势，立足技 术创新，研制的具有完全自主知识产权的大型地理信息系统软件平台，包括组件式g i s 开发平台、服务式g i s 开发平台、嵌入式g i s 开发平台、桌面g i s 平台、导航应用开 发平台以及相关的空间数据生产、加工和管理工具。s u p e r m a pg i s 产品门类齐全，功能 强大，覆盖行业范围广泛，在土地管理行业也有应用，如s u p e r m a pl i s ( 北京超图地理 信息技术有限公司) 【5 j 。 ( 3 ) a r c g i s ： a r c g i s 是由e s r i ( e n v i r o n m e n t a ls y s t e m sr e s e a r c hi n s t i t u t ei n c ) 公司开发的可伸 缩的，全面的g i s 平台，它包括：a r c g i sd e s k t o p - - 一一个专业g i s 应用的完整套件， a r c g i se n g i n e - - 一为定制开发g i s 应用的嵌入式开发组件，服务端g i s 一- - a r c s d e ， a r c i m s 和a r c g i ss e r v e r ，移动g i s 一心c p a d 以及为平板电脑使用的a r c g i sd e s k t o p 和e n g i n e 。e s r i 公司作为全球专业的g i s 软件开发公司，在g i s 领域已有近3 0 年的 发展历史，其推出的g i s 产品在全世界，包括中国在内，都占有绝大多数的用户，近几 年来一直保持着全球第一的市场占有率。 目前，在世界范围内有超过3 0 多万个用户单位在使用e s r i 公司的g i s 技术，用户 包括政府部门、国家测绘部门、全球最大的5 0 家石油公司中的4 5 家。e s r i 公司的g i s 2 1 绪论 软件应用在巴黎、波哥大、洛杉矶、北京和科威特等全球1 5 0 0 多个城市，实际上它已 经成为地方政府部门管理地理信息的标准。e s r i 公司的客户还包括电力、电信、交通、 环保、规划、土地、自然资源、国防、公安、航空航天、商业等各个领域。 1 3 本文研究的主要内容 2 0 0 6 年1 2 月2 8 日“上海市土地调查规划院”成立，即：上海市房屋土地资源管理 局决定在地质调查研究院的基础上，增挂土地调查规划院的牌子，并明确新机构是局土 地管理的技术支撑单位，要以“土地利用规划、土地利用绩效评估和土地调查与政策研 究”为重点开展工作。“上海市土地调查规划院”的成立是上海市房屋土地资源管理局 坚决贯彻党中央、国务院，上海市委、市政府关于严格土地管理精神的重要举措，是加 强市房地资源局房地资源管理基础工作的一项重大决策。 本文就是结合上海市土地调查规划院的实际，探讨如何在a r c g i s 平台下实现上海 市土地地理信息系统。我们研究的内容主要集中在以下几点： ( 1 ) 分析对比当前几种流行的g i s 平台软件，结合实际选出构建上海市土地地理 信息系统的最佳g i s 平台a r c g i s ； ( 2 ) 通过对实际土地管理工作的需求分析，完成系统结构体系和详细功能的设计； ( 3 ) 分析研究当前空间数据库的解决方案，完成系统数据库的物理架构与逻辑组 织与设计工作； ( 4 ) 分析研究a r c g i s 下系统开发的具体方法，并从中选择最佳开发方案来实现土 地地理信息系统； ( 5 ) 实现基于a r c g i s 的土地地理信息系统的友好用户界面，并完成土地规划、土 地评价等功能。 1 4 本文研究的意义 随着城市化过程的快速发展，众多土地信息瞬息万变。各级政府的土地管理部门越 来越要求全面、高效地进行土地管理，要求土地管理系统必须具备高效、灵活的空间分 析和查询能力，实现海量数据和图文一体化管理，解决目前由于土地资源的迅速变化而 带来的大量信息的变化问题，满足土地动态信息数据系统管理的需要。传统的手工作业 和基于a u t o c a d 平台的土地管理模式已经远远不能满足这些要求，因此，运用地理信 息系统和数据库管理系统等相关技术，结合土地规划土地评价等土地管理工作的需要， 建立基于g i s 的土地地理信息系统已经是土地管理信息化进程的当务之急。我们在 a r c g i s 平台下进行上海市土地地理信息应用系统的实践，融合了当今g i s 的主流技术 组件式g i s ，满足了以上的需求。 我们利用面向对象的技术建立起土地空间基础数据库和各种专题数据库( 如基本农 3 西安科技大学硕士学位论文 田、分等定级、土地利用等) 对土地管理中所涉及的海量数据进行集中管理；利用组件 式技术对a r c g i s 功能进行扩展，满足了土地管理中空间分析与查询、海量数据处理和 图文一体化管理的需求；同时考虑到多用户的使用，做了自己的登陆界面，以便于进行 数据访问的权限管理。通过上海市土地地理信息系统的建立，将能极大的推动上海市土 地调查规划院的信息化的进程，提高该院的业务办理能力和办理效率，为政府决策提供 有力的支持。 4 2 土地地理信息系统的g i s 平台选择与系统结构 2 土地地理信息系统的g i s 平台选择与系统结构 2 1 土地地理信息系统的g i s 平台 2 1 1g i s 平台选择的标准 g i s 平台的选择对成功的建立土地地理信息系统是十分重要的。g i s 平台的选择主 要考虑以下3 个方面1 6 j 的问题： ( 1 ) 系统的伸缩性在网络技术和环境日趋成熟和完善的时代，任何一个信息系， 统都不应是孤立存在的，它不应该成为信息海洋中的一座“孤岛”。在设计和实现系统时 候采取“统筹规划，分步实施”是一种上佳选择。而要做到这一点，系统所依赖的平台的 “可伸缩性”则是关键，它可以保证系统的分步实施不会因为平台的提升和系统规模及功 能需求的扩展而陷入进退两难的境地。 ( 2 ) 系统的集成性土地地理信息应用系统在实际的应用中需要跟其它诸如m i s 等系统集成，方可满足需求。因此，我们常常会谈论到所谓“无缝集成”的问题。对“无 缝”的追求其实是因为以往许多软件系统( 包括g i s 平台) 在与外部系统连接时是“有缝” 的，无法很好地集成和融合。 ( 3 ) 系统的安全性系统的安全性应具有三个方面的意义：一是系统自身的峰固 性，即系统应具备对不同类型和规模的数据和使用对象都不能崩溃的特质，以及灵活而 强有力的恢复机制；二是系统应具备完善的权限控制机制以保障系统不被有意或无意地 破坏；三是系统应具备在并发响应和交互操作的环境下保障数据安全和一致性。 2 1 2 土地地理信息系统的g i s 平台a r c g i s 随着计算机技术的发展与革新，g i s 技术已经相当成熟，商业化g i s 平台产品已成 为当今发展最快的软件产业之一，据统计，全球已有4 0 0 多种g i s 软件产品。例如美国 环境研究所( e s r i ) 的a r c g i s 、美国m a p l n f o 公司研制的m a p l n f o 、美国a u t o d e s k 公 司的a u t o c a dm a p 等；国产g i s 软件有武汉测绘科技大学吉奥信息中心研制的g e o s t a r 、 中国地质大学中地信息中心研制的m a p g i s 、中科院地理所超图公司研制的s u p e r m a p 等。 从目前国内众多地理信息系统使用的g i s 软件的应用情况来看，大部分单位使用国 外进口软件，以a r c g i s 、m a p l n f o 较多。国内g i s 软件由于面世时间短，用户较少，其 性能及稳定性尚待提高。 这里我们主要调查比较了目前国内土地部门比较常用的三种g i s 平台：m a p l n f o 、 5 西安科技大学硕士学位论文 a u t o c a dm a p 与a r c g i s 。其详细比较结果见表2 1 t 7 1 。 表2 1g i s 平台比较 g i s 平台优点缺陷 m a p l n f o 1 、数据统计分析功能强，用户界面友好，数据与1 、空间分析能力稍差， 地图有机地结合，实现了数据的可视化、思维的可难以完成复杂的空间分 视化，为用户提供了一个崭新的决策支持方式；析功能； 2 、利用数据库的空间数据管理组件s p a t i a l 存取、 2 、实体的编辑能力稍 管理空间数据，真正实现数据的唯一性，保证数据差，不够灵活。 的安全性。 a u t o c a d m a p 1 、简单易用，方便灵活的编辑功能，继承用户习 1 、a u t o c a dm a p 平台 惯；的功能扩展较难； 2 、通用的图形格式，不必为数据多做处理t 作；2 、缺乏有效的数据管理 3 、经济实用。手段，没有好的数据索 引机制和元数据支持， 不适合对数据管理要求 较高的部门； 3 、大数据存取速度有待 解决。 a r c g i s 1 、利用a r c s d e 数据库存取、管理空间数据，真 1 、a r c s d e 的l i c e n s e 正实现数据的唯一性，保证数据的安全性；限制较严、价格较高。 2 、a r c g i s 强大的数据分析、数据处理、数据共享系统的并发用户数较多 功能，满足用户的广泛的需求；时，l i c e n s e 的购置成本 3 、对空间数据的高效检索和最低网络负荷；将会很高； 4 、采用了工业标准的c o m 体系结构，具有开放、2 、数据库维护要求高。 强大、全面的开发环境，可1 f 常容易地实现与其它数据库维护人员要有较 系统的集成；好的o r a c l e 数据库知识、 5 、模块化和可伸缩的特性，在构造系统时提供更 a r c g i s 系列产品知识。 大的灵活性。 通过上面的比较，我们不难看出a r c g i s 是目前世界上最优秀的g i s 平台，基于 a r c g i s 平台构建系统只是投入相对较大。我们的土地地理信息应用系统是一个高起点、 高标准、实用性强的信息系统，它必须具备良好的延伸性、集成性和系统安全性，具有 海量数据存储与处理、高效并发访问的能力，满足无缝图文一体化管理的要求。从长远 的角度来看，a r c g i s 开发前期投入大的缺点完全可以忽略。因此，所有这一切都决定 6 2 土地地理信息系统的g i s 平台选择与系统结构 了选择a r c g i s 平台来构建本系统是最理想的选择。 2 1 3a r c g i s 概述f 6 、9 a r c g i s 是e s r i ( 美国环境资源研究所) 在全面整合了g i s 与数据库、软件工程、 人工智能、网络技术及其它多方面的计算机主流技术之后，成功地推出了代表g i s 最高 技术水平的全系列g i s 平台a r c g i s 系列。a r c g i s 是一个统一的地理信息系统平台， 由五个重要部分组成( 如图2 4 ) ： ( 1 ) a r c g i s 桌面软件。一个一体化的高级g i s 应用。 ( 2 ) a r c s d e 通路。一个用关系数据管理系统( r d b m s ) 管理空间数据库的接口。 ( 3 ) a r c i m s 软件。基于i n t e m e t 的分布式数据和服务的g i s 。 ( 4 ) a r c g i se n g i n e 。一个完整的基于a r c o b j e c t 嵌入式的g i s 组件库。 ( 5 ) a r c g i ss e r v e r 。一个用于构建集中管理、支持多用户企业级g i s 应用。 图2 1a r c g i s 的体系结构图 下面是这五部分的具体内容： ( 1 ) a r c g i s 桌面软件指a r c v i e w ，a r c e d i t o r 和a r c l n f o 。它们分享通用的结构， 通用的代码基础，通用的扩展模块和统一的开发环境。从a r c v i e w 到a r c e d i t o r 到 a r c l n f o ，功能由简到繁。所有的a r c g i s 桌面软件都由一组相同的应用环境构成： a r c m a p ，a r c c a t a l o g 和a r c t o o l b o x 。通过这三个应用的协调工作，你可以完成任何从简 单到复杂的g i s 工作，包括制图，数据管理，地理分析和空间处理。还包括与i n t e m e t 地图和服务的整合，地理编码，高级数据编辑，高质量的制图，动态投影，元数据管理， 基于向导的界面和对近4 0 种数据格式的直接支持。 ( 2 ) a r c s d e 通路指a r c g i s 与关系数据库之间的g i s 通道。它允许用户在多种 数据库管理系统中管理地理信息，并使所有的a r c g i s 应用程序都能够使用这些数据。 ( 3 ) a r c l m s 指一个通过中心网络门户来发布g i s 地图、数据和元数据的有效解 7 群一，鲻 瞅再蹦 数戤豫 西安科技大学硕士学位论文 决方案。使用a r c l m s 构建的g i s 网站允许任意数量的用户通过企业局域网或i n t e r a c t 进行访问。 ( 4 ) a r c g i ss e r v e r 指一个用于构建集中管理、支持多用户的企业级g i s 应用的 平台。a r c g i ss e r v e r 提供了丰富的g i s 功能，例如地图、定位器和用在中央服务器应 用中的软件对象。 ( 5 ) a r c g i se n g i n e 指用于构建定制应用的一个完整的嵌入式g i s 组件库。利用 a r c g i se n g i n e ，开发者能将a r c g i s 功能集成到一些应用软件，如：m i c r o s o f tw o r d 和 m i c r o s o f te x c e l 中，还可以为用户提供针对g i s 解决方案的定制应用。 目前，a r c g i s 已经发展到9 2 版本，a r c g i s9 2 产品较以前的版本在质量、可操 作性、易用性和文档等方面，在建摸与空间分析，在对数据管理和共享等功能方面，在 与其它i t 技术，如数据库和w e bs e r v i c e s 等的结合方面和在体系结构上有了重要改 进。 2 2 土地地理信息系统的系统结构 2 2 1 土地地理信息系统概述 上海市土地地理信息系统是上海市土地规划院为推进“金土工程”建设，应管理全 市的土地方面的数据的需求而丌发的一个系统( 如图2 1 ) 。它的主要目的是实现规划 院管理和利用土地调查的数据，实现多种土地信息的协同管理与应用，为土地利用规划、 土地复垦整理、土地规划与评价等主要业务提供帮助。 土地地理信息系统主要包括数据管理、图档管理、土地规划、土地评价、权限管理 模块。 fl_i 图2 2 十地地理信息系统 8 2 土地地理信息系统的g i s 平台选择与系统结构 2 2 2 土地地理信息系统的系统结构 。：- 。一 图2 3 十地地理信息系统的系统结构 系统采取c s 架构，分为数据存储层、数据服务层和系统应用层三层。 数据管理层采用o r a c l e 作为数据库对2 d 、3 d 图形数据、遥感影像数据、各类 关系型数据进行统一的管理。o r a c l e1 0 9 是o r a c l e 公司推出的数据库管理系统，是专门为 进行数据管理而设计的数据库平台，也是最为广泛使用的大型数据库甲台。 e s r i 公司的a r c s d e 产品来负责图形数据管理和发布的功能。a r c s d e 作为空问 数据库引擎一直是e s r i 产品应用的基石，为g i s 数据管理和为g i s 应用提供良好的接 口。我们开发的土地地理信息系统处在系统应用层。 9 西安科技大学硕士学位论文 3 土地地理信息系统的实现技术与开发环境 3 1 土地地理信息系统的实现技术 3 1 1c o m 组件技术 c o m 的英文全称为c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ( 组件对象模型) ，它是微软提出的一种 用于开发和支持程序对象组件的框架。c o m 的思想是在1 9 9 0 年由o m g 以 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s t a r c h i t e c t u r e 通用对象请求构架) 的形式提出，类似的组件 技术还有s u n s o f l 的j a v ab e a n ，j a v aa p p l e t 技术【1 3 】。 应该明确，c o m 是一种系统构架模型规范而不是特定语言。在操作系统中，c o m 表现为一种自我描述，自我生存的软件模块，它由操作系统的c o m 管理部分来注册 反注册和管理，并向所有应用开放。下面是c o m 基本组成【1 4 】： ( 1 ) 接口( i n t e r f a c e ) 组件对象之间进行通讯的基础。它包含了一组函数的数据结构，通过这组数据结构， 客户代码可以调用组件对象的功能。组件对象间的访问都是通过接口来进行的。在接口 的使用中应注意以下四点： _ 接口不是一个类，接口不能被实例化。 _ 接口不是一个对象，接口是一组相关联的功能，它是通过客户、对象交流的二 进制标准。 _ 接口是强类型的，每个接口都有自己的接口的i d ，因此消除了同名接口之间的 冲突的可能。 一接口是不变的，接口没有版本。一旦被定义和公布，接口不能被改变。 ( 2 ) 类( c l a s s ) 提供一个或多个接口相关代码，功能实体封装在类中。几个类可以有同样的接口， 但是它们的实现可能是极不相同的。通过实现这些接口，c o m 实现了面向对象的多态 性，c o m 不支持多重继承概念，然而，这不是一个缺点因为一个类可以实现多个接口。 ( 3 ) 对象( o b j e c t ) 类的实例，它是c o m 的基本要素之一。c o m 接口是抽象的，意味着相关的接口没 有实现，和接口相关的代码来自于一个类实现。因此，对象只是用于继承接口类型，它 是接口调用的唯一途径。 ( 4 ) 类型库( t y p el i b r a r y ) 一个类型库被作为一个接口定义语言( i d l ) 文件的二进制版本，是一系列c o m 1 0 3 土地地理信息系统的实现技术与开发环境 对象和接口的集合，并被编译进一个形如o l b 、d l l 或o c x 这样的二进制文件中。 ( 5 ) 进程、本地和远程c o m c o m 的本质是客户服务器体系，服务器( 或对象) 提供功能，并且客户程序使 用这些功能。如果c o m 程序和客户程序在同一进程地址空间内，则称之为进程内c o m ， 这通常是以d l l 形式实现，而本地c o m 是指同一计算机上不同进程中的e x e ，远程 c o m 则是指不同计算机中的d l l 或e x e 。 目前，m i c r o s o f t 的c o m d c o m 技术占市场领导地位。基于c o m d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 的a c t i v e x 控件是当今可视化程序设计中应 用最为广泛的标准组件。新一代的组件式g i s 也大都是a c t i v e x 控件或者其前身o l e ( 英文“o b j e c tl i n ka n de m b e d ”的缩写，意思是对象的链接和嵌入) 控件。本文的土地 地理信息系统正是紧跟国内外g i s 发展的潮流，在g i s 相关基础理论及c o m 组件技术 基础上做理论和实践上的探索。 3 1 2 组件式g i s 简单地说，组件式g i s 就是采用了面向对象技术和组件式软件的g i s 系统( 包括基 础平台和应用系统) 。其基本思想是把g i s 的各大功能模块划分为几个组件，每个组件 完成不同的功能。各个g i s 组件之间，以及g i s 组件与其它非g i s 组件之间，都可以 方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的g i s 基础平台以及应用系统。 组件式g i s 具有以下特点【1 h1 2 j ： ( 1 ) 无缝集成c o m g i s 提供了实现g i s 功能的组件，专业模型则可以使用这些 通用丌发环境来实现，也可以插入其它的专业性模型分析控件。因此，使用c o m g i s 可 以实现高效、无缝的系统集成。 ( 2 ) 跨语言使用传统g i s 一般都提供一套独立的二次开发语言，这既是g i s 基 础软件开发者的负担，也给用户带来学习上的负担。c o m g i s 的用户则不必掌握专门的 g i s 开发语言，只需熟悉基于w i n d o w s 平台的通用集成丌发环境，以及c o m 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丌发和集成。 ( 3 ) 易于推广组件式技术已经成为业界标准，非专业的普通用户也能够开发和 集成g i s 应用系统，推动了g i s 大众化进程。 ( 4 ) 成本低由于传统g i s 结构的封闭性，使得软件变得越来越庞大，不同的系 统之间交互差，系统的开发难度大。c o m g i s 提供空问数据采集、存储、管理、分析和 模拟等功能，大大降低g i s 软件开发成本和开发难度。 ( 5 ) 无限扩展性在组件式软件技术背后，有一个十分庞大的组件资源库，用户 可以从不计其数的组件中挑选需要的组件与c o m g i s 一起集成应用系统，这种方式极大 地扩展了g i s 的功能。因此，使用c o m g i s 集成应用系统，具有无限的扩展性。 西安科技大学硕士学位论文 ( 6 ) i n t e m e t 应用c o m g i s 是实现w e b g i s 的重要途径之一。 正因为组件式技术的这些特点，使得组件式g i s 成为当今g i s 软件技术发展的主流。 3 1 3 数据访问技术 该系统使用两种数据访问技术a d o n e t 和s d e 。 1 、a d o 。n e t ： a d o n e t 是微软n e t 框架的一部分，它由一组工具和层组成，应用程序可以借此 与基于文件或基于服务器的数据存储很轻松地进行通信和管理。在n e t 框架中， a d o n e t 类库位于s y s t e m d a t a 命名空间下。这些类库包括连接到数据源、执行命令以 及存储、，操作和获取数据等功能。， a d o n e t 连接的o r a c l e 数据库的步骤：建立连接 定义命令 s q l 字符串 执行命 令 关闭连接。 2 、用s d e 连接访问数据： 通过a o 接口可以很方便的访问空间数据和属性数据，如果是已经加载了图层，可 以用i f e a t u r e l a y e r 接口的f e a t u r e c l a s s 属性，由此就可以做一些查询操作了，另外还可 以得到i w o r k s p a c e 进行一些编辑操作，对属性表的查询和编辑必须通过i w o r k s p a c e 来 实现。 该系统采用以上两种数据访问技术的原因在于：一、对我们要做独立的登陆程序做 登陆验证，登陆用户和密码要用a d o n e t 技术访问。二、对一些用a o 接口开发效率 太差的数据访问操作要用a d o n e t 技术，比如对全市土地利用数据按地类分组进行的 地类统计，用 a o 接口开发1 0 分钟都统计不出来，而用a d o n e t 技术3 0 秒就统计完成。 3 2 土地地理信息系统的开发环境 3 2 1 系统配置 a r c o b j e c t s 是e s r i 公司a r c g i s t m 家族中应用程序的开发平台。它是客户端应用程 序开发的基础，土地地理信息系统正是在a r c o b j e c t s 环境下用v c # n e t 实现的。整个 系统的具体配置如下【7 】： ( 1 ) 硬件环境 1 2 3 土地地理信息系统的实现技术与开发环境 ( 2 ) 软件开发环境 m i r c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 3a d v a n c e ds e r v e r 、m i r c r o s o f tw i n d o w s x p o r a c l e10 g 、a r c s d e9 2f o ro r a c l e v i s i o2 0 0 3 a r c g i s9 2 桌面版 v s 2 0 0 5 。n e t + a r c o b j e c t ( 3 ) 系统运行环境 客户端： m i r c r o s o f tw i n d o w s9 8 n t 2 0 0 0 x p 2 0 0 3 ，a r c g i s9 2 桌面版，土地地理信息应用系统软件 服务器端： m i r c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 3a d v a n c e ds e r v e r a r c s d e9 2f o ro r a c l e o r a c l e1 0 g 3 2 2a r c o b j e c t s 组件对象库 a r c o b j e c t s 是用于构造a r c g i s 系列平台，基于m i c