（机械设计及理论专业论文）基于gis的房地信息管理系统图文一体化的研究.pdf

摘要 摘要 现代社会已经进入多媒体信息社会，信息的数量和表现形式越来越多样化。 而传统的信息管理系统几乎没有考虑到信息媒体的多样性，更多的专注于办公的 自动化，因而也就无法满足现代社会对信息管理的要求，尤其是有些行业和政府 部门需要海量的图形、图像等数据进行辅助决策，信息管理系统图文一体化的要 求就更显得迫切。 本课题从图文一体化的角度对房地信息管理系统进行了深入的研究，把地理 信息系统引入到信息管理系统，利用地理信息系统的对空间图形管理的优越性， 把图形作为各种办公信息管理系统的载体，实现了局域网因特网环境下的信息管 理系统图文一体化。 本课题的研究从图文一体化出发，针对国土管理和房屋管理的特点，主要进 行了如下的研究： 1 ) 空问图形数据的特点及其数据库存储差异的研究； 2 ) 空间图形数据的可视化和图文融合研究： 3 ) 海量空间图形数据的网络发布和网络传输研究； 4 ) 提出了针对房地管理的房地一体化和时空数据管理解决方案。 本课题的研究具有重要的理论意义和现实意义。其贡献在于提出了信息管理 系统的图文一体化的方法和思路，在其研究的基础上，本论文的方法和解决方案 很容易类比移植到电子政务系统等应用上；同时也为其它图文影音等全多媒体系 统的集成提供了理论和实践上的探索。 关键字：图文一体化：空间数据；可视化；w 曲g i s ；信息管理系统 华南理工人学硕士学位论文 a bs t r a c t n o w ，t h ew o r l dh a sa l r e a d yb e e nf u l lo fm u l t i m e d i ai n f o r m a t i o n t h eq u a n t i t y a n dr e p r e s e n t a t i o n so fi n f o r m a t i o nh a v eb e e nm o r ea n dm o r ed i v e r s e b u t t h e t r a d i t i o n a li n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e mh a sr a r e l yt a k e ni t sd i v e r s i f i c a t i o ni n t o a c c o u n t ；i th a sd e v o t e di t s e l fm o r em i n di n t oo f f i c i a la d m i n i s t r a t i o n t h u si tc a n t m e e tt h er e q u i r e m e n to fm o d e r ns o c i e t y si n f o r m a t i o nm a n a g e ，e s p e c i a l l yw h e ns o m e i n d u s t r i e sa n dg o v e r n m e n t a ld e p a r t m e n t sn e e da m o u n to fd a t aa b o u tg r a p h i c sa n d i m a g e s t oh e l pm a k ed e c i s i o n ，t h er e q u i r e m e n to f g r a p h i c s a n dd o c u m e n t i n t e g r a t i o nf o ri n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e mh a sb e e nm o r eu r g e n t t h i sp a p e rh a sd e e p l yr e s e a r c h e dt h el a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g e s y s t e mf r o mt h ev i e wo ft h eg r a p h i c sa n dd o c u m e n ti n t e g r a t i o n ，i th a si n t r o d u c e dt h e 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 ( a b b r g 1 s ) i n t ot h ei n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m ，a n d h a su s e dt h ea d v a n t a g e so fg i sf o rs p a t i a lg r a p h i c sm a n a g e ，a n dh a st a k e nt h e g r a p h i c sa sm e d i u mf o ra l l k i n d so fi n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m ，t h u sm a d et h e g r a p h i c sa n dd o c u m e n ti n t e g r a t i o ni ni n t r a n e t i n t e r n e tc o m ei n t ot r u t h + t h i sp a p e ri sb a s e do nt h eg r a p h i c sa n dd o c u m e n ti n t e g r a t i o na n da i m sa tt h e c h a r a c t e ro fl a n d sm a n a g ea n dh o u s e sm a n a g e i th a sd o n et h e s er e s e a r c h e s ： i ) t h ec h a r a c t e ro fs p a t i a lg r a p h i cd a t aa n dt h ed i f f e r e n c eo fi t sd a t a b a s e ； i i ) t h ev i s u a l i z a t i o no fs p a t i a lg r a p h i cd a t aa n dt h er e s e a r c ho fg r a p h i c sa n d d o c u m e n ti n t e g r a t i o n ； 1 1 1 ) h o wt os h o wa n dt r a n s m i ta m o u n to fs p a t i a lg r a p h i cd a t at h r o u g hn e t ； i v lt op r o v i d es c h e m e st os o l v et h ep a t i o t e m p o r a ld a t a b a s em a n a g ef o ra n d i n t e g r a t i o no ft h el a n d sa n dh o u s e sm a n a g e t h i sr e s e a r c hh a si m p o r t a n tt h e o r e t i ca n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e p r o v i d i n gt h e w a y sa n dt h o u g h t sf o rg r a p h i c sa n dd o c u m e n ti n t e g r a t i o no fi n f o r m a t i o nm a n a g e s y s t e mi si t ss i g n i f i c a n td e v o t i o n b a s e do nt h i sr e s e a r c h ，i t sw a y sa n ds c h e m e sa r e e a s i l yr e u s e dt oo t h e rs y s t e m ss u c ha se l e c t r o n i c g o v e r n m e n te t c f u r t h e r m o r e ，i th a s p r o v i d e dt h e o r e t i ca n dp r a c t i c a le x p l o r ef o rt h ei n t e g r a t i o no f l o t so fo t h e rm u l t i m e d i a s y s t e m s k e y w o r d s ：g r a p h i c sa n dd o c u m e n ti n t e g r a t i o n ；s p a t i a ld a t a ；v i s u a l i z a t i o n ；w e b g i s ； m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m i i 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。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标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 、，矿 作者签名：尧燕伪炽日期：2 0 0 5 年4 月2 0 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， 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， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工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。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密囱。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：尧燕叠歹暖日期：2 0 0 5 年4 月2 0 日 导师签名：陈炽坤锋产t 乎日期：2 。5 年4 月2 0 日 第一章概述 第一章概述 1 1 选题的目的和意义 随着信息产业的飞速发展，信息正以前所未有的速度在产生并传播。信息化、 网络化、数字化的世纪已经来临。同时，随着信息数量的剧增，信息的表达形式 也越来越多样化，从传统的文字到逼真的声音、生动的图形图像，从真实的照片 到虚拟的三维空间，信息正在以更集成、更生动的方式呈现出来。 随着信息数量和表现形式的剧增，对信息的有效管理也越来越复杂。在信息 化建设和电子政务的实施过程中，人们在体会到传统的信息管理系统给日常办公 带来方便和提高工作效率的同时，也感觉到对于海量数据，尤其是这些数据中包 含有图形、图像、声音等多媒体数据时的管理有着不可克服的缺陷。而这个缺陷 却是某些行业、某些部门急需解决的难题。如城市规划部门、国土管理部门、房 产管理部门、城市应急管理部门，他们的工作很大一部分要和图形相结合，要求 在传统的文档界面里可以查看对应图形信息，并对其进行修f 更新等维护，同时 也要求可以通过图形来确定某一工作区域的属性信息以及该区域的工作办理情 况。因此，把图形数据和业务数据有机的结合在一起，实现图文信息一体化管理， 已经成为现代信息化建设和电子政务建设所必须解决的一个难题。 地理信息系统( 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 ，g i s ) 是随着地理科学、计算 机图形学、遥感技术和信息可视化技术的发展而发展起来的一个学科。它是在计 算机硬件、软件系统的支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数 据进行采集、存储、管理、运算、分析和可视化表达的信息处理与管理系统。 它强调的是空间的数据结构和数据分析及其展现。随着它和可视化技术和数据挖 掘技术的结合，它的应用越来越广泛，从环境资源勘杏到国土房产管理，从军事 指挥到商业规划，我们都可以看到它的实际应用。据信息科学专家分析，用于政 府机关进行宏观分析决策的信息8 5 以上与空间地理信息有关。而空问地理信息 的最佳载体就是由巨大的空间数据库支持的g i s 系统，因此，在信息化建设的过 程中，应该将g i s 和信息系统结合起来，充分利用g i s 的空间数据信息及其图形 展示和图形分析的优势，为图文一体化提供图形图像的支持，为科学决策提供最 直观的依据。 华南理工大学顾士学位论文 1 2 本研究的可行性及技术背景 现代计算机技术的飞速发展为基于g i s 的信息管理系统的图文一体化技术奠 定了结实的基础。 首先，计算机硬件的性能在飞速的提高，而价格却在不断的降低，高性能的 宽带网为海量数据的快速交换提供了保证，这使得海量的图形数据的计算和实时 显示成为可能。 其次，组件式g i s 已经成为g i s 技术的主流，同时，g i s 本身也正在向模块 化、网络化发展，借助组件式g i s 和分布式计算技术，我们可以在信息系统中按 照一定的方式集成，实现业务数据和图形数据的完美结合。 同时，科学计算可视化技术和虚拟现实技术使得数据可以以更快的速度展现 和表达自己。空间数据经过一定的处理以后，利用矢量化技术，把空问数据在集 成了矢量图形浏览的用户界面中显示出来，同样，利用虚拟现实技术，采用虚拟 现实建模语言( v i r t u a lr e a l i t ym o d e l i n gl a n g u a g e ，v r m l ) ，可以把数据到网上发 布。 近几年，数据存储技术也得到了很快的发展，高性能的数据引擎和复杂数据 结构存储技术使得海量数据的存储和搜索变得越来越简单，尤其是长二字节数据 类型( l o n gb i n a r yt y p e ) 技术，可以在其字段中保存多达几千兆的内容，因而可 以很容易地实现对多媒体数据、矢量数据，办公资料包的存储。这就从基础的数 据源开始就可以保证图形数据和业务数据结合在一起，使图文一体化的研究和实 现成为可能。 1 3 当前研究的现状及发展趋势 从矢量的c a d 图形到象素的j p g 等图像，因为它具有简洁、准确、信息量 大等优点，所以它一直是人们研究的热点。同样，文字以其丰富的词汇准确而多 样化的记录来表达各种信息，特别适合于记录当前和过去的信息，成为文化传播、 继承最主要的载体。它们两者各有特点，相互补充，相互促进。在把两者紧密结 合起来的有效方法上，人们作了大量的研究，也取得了一定的成果。 最初的系统，人们常常把以文档数据管理为主，强调业务过程的规范统一， 着重解决如何使业务过程的各个环节按照一定的顺序自动的进行，并在此基础上 协调各个参与者或系统之间的活动。它的主要特征是实现人和计算机交互过程的 第一章概述 自动化，以及计算机本身按照一定的规则完全或部分自动完成一定的业务。人们 一般称之为办公自动化系统f 2 1 ，这种系统的缺点是很少考虑相关的图形数据。 随着信息化建设展开，部分系统考虑到了信息的可视化要求。这种系统既包 括图形数据又包括文档数据，但是它们采用的是分离管理的办法，即：当用户需要 考察相关的图形数据时，用户从系统的相关文字可以得到对应的图形文件的名称， 然后我们在另外的图形软件中打开相关图形进行观察、编辑、修改。从本质上来 说，这样的系统是两个部分，一部分是信息管理系统，一部分是a u t o c a d 或g i s 等图形管理操作软件，因此，一方面它的投入较大，另一方面，由于图形数据和 文档数据分开存放和操作，很容易使其失去关联，图文互操作和更新的同步问题 更难解决。 因此，有必要研究出更好的图文一体化解决方案。新一代的管理信息系统是 建立在分布式多层应用体系上的。分布式结构把所有的功能应用都转化成对象， 而这些对象可以提供一定的功能，按照一定的标准组织组件接口，因而其取得软 件体系上从来没有过的灵活性。只要用户知道这些接口，用户就可以很容易集成 功能强大的系统。尤其现代g i s 也采用了同样的分布式技术，商用g 1 s 软件也用 组件来发布他们的空间数据管理和图形展现功能，这就为图文一体化的系统集成 提供了新的思路和方法【3 1 。 随着信息多样化的出现，信息管理系统必将满足媒体复杂化的要求。从这个 角度来看，图文一体化将是多维、多尺度、多学科的数据融合，它不仅是图形和 文字的无缝结合，更应该是各种声音、图像和影像等信息载体的完美结合，达到 具有现实效果但却比现实具有更多、更方便的交互表达方式。同时，网络已经成 为当今世界信息传播的主要途径，图文一体化必将满足网络办公和网络虚拟空问 的要求，在保证安全性和有限网络带宽的前提下，尽可能地实现图文一体信息的 共享。 1 4 本课题的提出和研究的主要内容 针对现有的信息管理系统和电子政务存在的问题，为实现各种媒体信息在相 关范围内最大限度地实现共享利用，最大程度的融合共同表达丰富信息量，为科 学决策提供最直接的信息，本课题在地理信息系统( g i s ) 的支持下，在对图文 一体化技术作了深入的研究后，提出了一套基于i n t r a n e t i n t e r n e t 环境的图文一体 华南理t 大学硕士学位论文 化信息管理系统的系统整合方案，并且应用于番禺区国土资源和房屋管理局的信 息管理系统的设计和实践中。 番禺区作为广卅 市的房地产市场最为活跃的一个区，国土资源和房屋管理一 直是番禺区工作的重点和难点。在国家提出的“以电子政务带动国家信息化建设” 和“十五”期间的“以信息化带动工业化”的号召下，番禺区已基本形成与世界 同步的信息网络环境，3 s ( 遥感、地理信息系统、全球定位系统) 已经得到了一 定的基础应用和建设，“数字番禺”已经成为区信息化建设的重点。作为区信息化 建设的重点工程，番禺区国土资源和房屋管理局信息管理系统应该以现有网络和 基础地理信息系统( g i s ) 为依托，以图文一体化技术为支撑，设计出一个新型 的图文一体化信息管理系统，为日常工作、管理、决策提供强大的可视化信息支 持。 在对番禺区的信息化现状进行了深入调研和仔细分析的基础上，作者参与了 由广州市城市信息研究所有限公司承担的番禺区国土资源和房屋管理局的图文一 体化信息管理系统的开发研究工作，具体负责图文一体化方案的整体设计和系统 的空间数据可视化研究，并且设计出系统图文接口，为图形数据和属性数据关联 存储和展示提供统一的方法。因此，本文的图文一体化研究将以番禺区国土资源 和房屋管理局信息管理系统为背景，并且以该系统为理论实践对象。 本论文在对信息的多样性和信息管理系统的现状与不足进行了对比分析之 后，在第二章中对番禺信息管理系统进行了系统分析和总体设计，并适当的引出 系统图文一体化建设中将面对并必须解决的一些技术关键点和难点，并在以后的 章节中详细的研究这些关键点和难点，最终给出图文一体化技术整体解决方案。 在第三章中研究了因空间图形数据的独特性而应建立复杂的空间数据库，使图文 一体化技术在数据源上得到融合后，作者在第四章中给出了空问数据的可视化方 法，使空问数据得到了展现，成为空间图形，并使展现后的空间图形与属性数据 或业务流程等结合起来，在第五章中把这些空间图形在网上发布，最大限度地共 享了图文信息。同时，作为图文一体化技术在国土和房屋管理中的具体表现和延 伸，在第六章中，作者对房地一体化( 两证合一) 和时空数据进行了一定的研究， 并给出了解决方案。 4 第二章番禺房地信息管理系统的总体设计 第二章番禺房地信息管理系统的总体设计 2 1 项目背景 当今社会已进入了一个信息化的时代，功能强大的信息管理系统的建设成为 提升政府的竞争力、适应w t o 挑战的需要的重要技术手段。目前对于我国政府 提出“以电子政务带动国家信息化建设”，“十五”期间又提出了“以信息化带动 工业化”，所以各级政府都把信息化建设工作当成政府的工作重心，以信息化带动 工业化，加快“数字城市”的建设，以保证政府工作的先进性和高效性。 番禺区已基本形成与世界同步的信息网络环境，全区统一宽带网络已经建成； 电话、有线电视、计算机“三网融合”已经逐步实现；公用或内部管理信息网络 系统同趋完善；全区拥有大量各种类型主机和微机以及各种大小局部网络，构架 起“数字番禺”的基本轮廓。要将“数字番禺”的建设推进到具体实施的实质性 阶段，作为区政府的重要管理部门，番禺区国土资源和房屋管理管理局，它的信 息化建设直接影响着“数字番禺”建设的进程。因此，番禺区国土资源和房屋管 理管理局提出加快建设“数字番禺”空间信息基础设施及其应用工程，构建番禺 城市空间地理信息系统：以3 s 技术( 遥感、地理信息系统、全球定位系统) 及 现代先进的大型数据库和信息网站发布技术，构造通用比例尺和专用比例尺的空 间信息集成与发布平台；利用各种技术手段进行人口、户籍、出行、房地产、规 划、国土、环保、生态、三防等信息的动态更新与维护，构造“数字番禺”空间 信息基础数据库，实现空间信息共享。为城市规划与建设、交通监控与指挥、三 防监控与指挥、国土利用与控制、环境监测与保护、生态监测与保护等城市管理 和建设提供全方位决策支持，并为社会公众提供城市综合信息服务。 为达到此目的，番禺区国土资源和房屋管理管理局委托广州市城市信息研究 所有限公司建设新的多源数据集成的图文一体化信息管理系统，使其与“数字番 禺”的建设融为一体，全局指导局部，局部支持全局，力争在“数字番禺”的实 现过程中发挥重要作用。 同时，针对番禺区国土资源和房屋管理的具体实践，区信息管理系统在图文 一体化的基础上，根据土地证和房产证两证合一的业务要求提出了房地一体化， 以及空间图形数据的时态化，即：要求空间图形数据要能反映具体对象随着时间 华南理工人学硕上学位论文 变迁的变化。 2 2 系统组成 系统的设计方案从长远的角度考虑系统的应用结构，充分利用现有先进技术 和先进概念，从图文一体化以及房地一体化的业务管理角度来规划系统的各个功 能部件结构组成和设计方案。并结合数据库设计和国土房产管理两个方面来实现 图文一体的国土资源与房屋管理信息系统。 由于番禺房地信息管理系统的复杂性，在设计过程中，系统通过定制来满足 不同应用对整个计算机系统提出的不同需求，在首要考虑系统稳定性、适用性和 易用性的基础上，强调速度和扩充性，最后形成一个健壮的、高效的系统。 根据番禺区国土资源和房屋管理局的业务特点，番禺房地信息管理系统总体 组成如图2 1 ，主要由以下两大部分组成： 图2 1 番禺房地信息管理系统组成 f i g2 - w h o l ep a r t so fp a n y u sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 2 2 1 系统客户端 ( 1 ) 界面控制( 2 ) 流程管理 6 第二章番禺房地信息管理系统的总体设计 ( 3 ) 数据整理 ( 5 ) 消息管理 ( 7 ) 数据输入输出 ( 4 ) 查询工具 ( 6 ) 数据交换 ( 8 ) 信息展现 2 2 2 系统管理端 ( 1 ) 模型、规则设计器( 2 ) 业务设计器 ( 3 ) 报表设计器( 4 ) 界面设计器 ( 5 ) 流程设计器( 6 ) 查询设计器 ( 7 ) 任务设计器( 8 ) 人员机构、权限管理 以上两大部分共同组成番禺国土资源和房屋管理系统，实现对内办公和对外 办公的一站式服务。 2 3 系统总体结构 系统的数据和功能结构根据国土资源局业务特点采用了三层多层结构设计 模式，系统划分为客户端处理、服务器处理以及业务逻辑处理三大部份。 图2 - 2 番禺地籍信息管理系统总体结构 f 堙2 2w h o l ef r a m e w o r ko fp a n y u ! sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 7 华南理工大学硕十学位论文 客户端不直接与数据库服务器产生数据交换，而是通过业务逻辑层( 系统服务 引擎) 与服务端进行数据的申请和响应。业务逻辑层是客户和数据库交换的桥梁， 专门处理业务逻辑。服务端集中处理全局的业务数据，以利于实现整个番禺区国 土资源局的数据统一管理和控制。服务器端由系统管理员进行系统业务维护，客 户端作为业务数据的表现形式，负责解析服务端的各种行为动作，完成国土资源 局大部分的业务处理工作。 2 4 系统技术路线 番禺房地信息管理系统的技术路线可以简单地归纳为： 图2 - 3 具体的技术路线 f i g2 - 3t e c h n i c a lr o u t e so fp a n y u sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 第二章番禺房地信息管理系统的总体设计 采用面向对象的分析和设计方法来规划整个系统的应用； 采用标准的三层多层结构体系，应用服务和数据存放在服务器端，应用 服务逻辑采用中间件技术实现。 番禺房地信息管理系统是参照微软w i n d o w sd n a 三层多层结构来设计和实 现的，从大的方面来讲，本系统可以分为应用开发层、应用服务层、数据层和数 据管理层，系统的技术路线如图2 3 所示。 应用丌发层为应用的浏览器端部分和客户端部分，主要采用c o m 技术、 a p i 技术和c g i 技术，负责与用户进行交互； 应用服务层构成了应用的业务逻辑规则和对外的图形交互，足应用的核 心。它主要采用了w 曲服务技术、a r c l m s 网络图形服务技术、m a p o b j e c t 嵌入技术和c o m + 技术。 数据层为后台数据库，既可以位于专用的数据服务器，也可以与业务层在 同一台服务器上，它通过t c p i p 技术、x m l 技术、a d o n e t 技术和 a r c s d e 空间数据引擎技术对系统应用体统数据。 数据管理层实现对数据层的管理和操作，它采用了t c p i p 技术、x m l 技 术、a d o n e t 技术、m a p o b j e c t 嵌入技术和a r c s d e 空间数据引擎技术 来维护和更新系统数据库。 2 5 系统功能设计 2 5 1 客户端、管理端的总体功能设计 图2 - 4 为客户端、管理端的总体功能模块框架图。 华南理t 大学倾士学位论文 动作 撖表表单 关 图2 。4 番禺房地信息管理系统总体功能设计图 f i g2 - 4w h o l ef u n c t i o no fp a n y u ! sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 2 5 2 客户端功能设计 根据三层结构体系的思想，客户端功能模块设计如图2 5 。其功能包括安全 认证处理：业务处理、附件处理、共享资源管理、档案管理、数据交换处理、表 单报表处理、个人信息处理、系统辅助分析决策处理、系统业务提醒、个人导航 处理、工作流处理、业务) i ! i 【则处理、业务查询和统计、业务关联性处理、对外发 布和对外服务处理等功能。 1 0 第二章番禺房地信息管理系统的总体设计 图2 - 5 番禺房地信息管理系统客户端功能设计图 f i g2 - 5c l i e n tp a n sf u n c t i o no fp a n y u sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 2 5 3 系统服务引擎( 中间层) 功能设计 根据三层结构体系的思想，中间层功能模块设计如图2 - 6 。其系统服务包含 安全认证管理、界面处理服务、工作流处理服务、规则处理服务、图形处理服务、 对外接口服务、数据处理服务和辅助决策服务等功能。 中间层是系统一个很重要的层。许多的功能是由中间层在后台自动完成的， 它对用户是不透明的，但是系统的完整性和用户操作的合法性却必须经过它的合 法检查。比如规则处理器，它负责系统的业务规则的合法性定义；用户操作的合 法性检查：操作完成后结果的流向等等任务。 华南理t 大学硕士学位论文 图2 - 6 番禺房地信息管理系统中间层功能设计图 f i g2 - 6m i d d l ep a r t sf u n c t i o no fp a n y u sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 2 5 4 服务端功能设计 根据三层结构体系的思想，服务端的功能模块设计如图2 7 。 番燃瓣管i 。止) 番禺区田土蔓疆局敦磊毒 少善q 专 机构设直i主膏体设置f | 蟠艘阴黼| ；| 萁蚶lp 赫珂目宦女目m 备份 ll 代码管理目 - j i 昂沿詈l7 i 幸亩体富女l 数据表定义lj 【恢复l一| 梗扳管理目 1 角色设置l 1 1 人员定义日 表单设计l m 用户管理l备份管理目 - 1 i 职位设置_ 叫客户端条件l _ 一i 报表设计目 j 【密码管理l j j 词汇管理8 1 琐览日 刈工怍流定义目 _ 1 j 其它设置目 m表视固ij j 固形管理l j j l 必备材料定义目 i e 疆互_ m 函数过程l时限管理l 一l 规则定义目 4 接口管理l 叫i 关系定义目l 查询统计日 图2 7 番禺房地信息管理系统服务端功能设计图 f i g2 - 7s e r v e rp a r t sf u n c t i o no fp a n y u sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 服务器端从定制角度出发进行设计，包括机构管理、主窗体设置与权限管理、 客户管理、系统用户角色管理、业务管理、表单报表管理、必备材料管理、图文 结合管理、可视化动态流程管理、业务规则管理、数据库管理、查询和统计等功 第二章番禺房地信息管理系统的总体设计 能。 2 6 系统逻辑结构设计 图2 8 是系统的逻辑结构图，它体现了系统逻辑结构如何实现前述功能模块 的设计要求，从而也体现了对系统结构、实现技术方面的要求。 图2 8 番禺房地信息管理系统逻辑结构图 f t g2 - 8l o g i cf r a m e w o r ko fp a n y u sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 首先系统的结构分为了数据层、数据管理层和数据应用层，在数据应用层又 包括核心功能层和客户应用层，满足了系统结构采用三层或多层体系结构的要求。 在数据层将数据库分为了4 d 数据、专题数据、其他数据和业务逻辑数据阴 大库，覆盖了整个系统应用数据全部内容，建立业务数据库以对业务规则的抽取 华南理t 大学硕士学位论文 和单独存储的要求。4 d 数据为未来国土资源的业务发展提供了良好的接口能力。 以满足系统不断扩展的要求。 数据管理层主要体现系统“以数据为核心”的设计思想，作为仅次于数据层 的基础层，对应用数据层的影响很大。将监理机制引入到数据管理层是“系统采 用数据计算机自动监理入库更新”设计思想的反映，能够更加有效地保证系统数 据的质量。 核心功能层是数据应用层的基础，从图中可看出g i s 功能的重要性，它和其 他核心功能紧密相连，实现系统所要求的m i s 、g i s 一体化。界面的解析和生成 也是核心功能层的重要部分，它负责界面定制，达到“界面可灵活定制，系统灵 活扩充扩展”的要求。 前端应用根据应用的不同可分为局部应用( 局限在局内部) 、网际网络办公、 公众服务等，它们与核心功能层的业务逻辑严格分离，满足系统设计“业务规则 分离”的原则。 2 7 系统接口设计 2 7 1 系统接口的实现要求 根据番禺区国土资源局的业务特点和数据状况，系统接1 2 1 的设计要求体现以 下几个方面： 遵循番禺区电子政务信息系统建设规范、电子政务安全平台、数据交 换平台的有关技术要求； 联合各镇( 街道办事处) 国土房管所，开展土地证、房产证、他项权证的 缮证上图工作； 进一步完善软件功能共享和数据共享。不但要实现局内各科室、各事业单 位之间的信息资源共享，还要实现纵向( 镇街道国土房管所，行政服务 中心一 区国土资源局一 市国土资源局市房产管理局一 省国土资源厅 省建设厅一 国土资源部建设部) 和横向( 其他政府部门) 的信息传递与 信息共享，特别是上报数据的交换； 遵循系统开放性、可维护性、可扩充性等的要求； 4 第二章番禺房地信息管理系统的总体设计 2 7 2 系统接口的实现方法 系统的接口实现主要体现在数据和功能两个方面，数据的接口主要体现在数 据管理层，如数据的输入输出、数据的共享等功能的实现，功能方面主要涉及安 全认证、系统维护配置、系统扩展、系统数据交换等功能。 图2 - 9 是系统提供的接口设计图表示了各接口的实现方式和方法。 h t t p 、x m l 、s o a p 彳i 产彳。产 y - 系统或l子系统或lnl 系统扩充扩展 模块l模块2 1 模块2 占占占占 nl 系统扩充自。展 1 模块1 。- r 广 。j。 图2 - 9 番禺房地信息管理系统接口设计图 f i g2 - 9l o g i ci n t e r f a c eo fp a n y u sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 图中明确指出了不同应用要求应采用不同的接口实现方式。对于面向公众网 的应用如安全认证平台、政务发布平台、数据交换平台应采用安全性相对可靠的 接口方式，它们以h t t p 协议为基础，不会遭到防火墙和其他安全隔离方式的阻 挡，保证业务核心层的安全。 对于局内部网络运行的系统，就是系统内部的接口，一般采用c o m + 实现， 这种方式实现方法灵活，功能强大，可满足业务系统中各种要求。系统的扩展也 华南理工大学硕十学位论文 拟采用这种方式，保证系统接口方式的统一，方便系统扩充扩展。 对于镇、街道一级的上报数据采用分布式数据库方式实现比较合适，基于城 域网的带宽可完整实现数据库的同步复制、数据发布和预订等功能，从而实现镇、 街道一级数据和局数据的交换。 2 8 系统的开发与运行环境 2 8 1 软件环境 ( 1 ) 操作系统 操作系统是构建整个系统的基础，是整个系统安全可靠的保证。选择m i c r o s o f t w i n d o w s n ts e r v e r 2 0 0 3 作为本系统的操作系统是因为它是一个功能强大、多用途 的操作系统。它的易用性、灵活性以及扩展的i n t e r n e t i n t r a n e t 和通讯服务能最大 限地满足各种规模的政府计算环境的需要。同时，它的安全性能也是所有w i n d o w s 中最好的，它能有效的保证数据的完整性和操作的合法性，这对于本系统的安全 性是很好的支持。 ( 2 ) 数据库平台 o r a c l e9 i 是业界最流行、功能最强大、安全性最好的数据库管理系统，支持 o l a p 、数据仓库，是最新的对象型关系数据库。o r a c l e 9 i 是一个面向i n t e r n e t 计 算环境的数据库，它改变了信息管理和访问的方式。中间层，特别是w e b 服务器 或应用服务器，常常可能设置在防火墙上或防火墙外，为此，o r a c l e 9 i 提供了这 样一种能力，即限制一个中间层可以连接哪些用户，以及将中间层作为一个特殊 用户进行审计。鉴于0 r a c l e 的以上特点，本系统采用0 r a c l e9 i 作为数据库管理 平台。 ( 3 ) g i s 平台 e s r i 公司是全球最大的g i s 软件提供商，e s r i 的产品涵盖数据采集、数据 加工处理、数据查询、数据分析等许多方面。基于本信息管理系统的要求图文一 体化的特点，本系统采用e s r l 的产品作为g i s 平台，用c s 和b s 相结合的方 式，将系统建成资源共享、又可灵活延展的实用的图文一体化平台。 ( 4 ) 开发语言+ 在本平台的开发中，涉及到多种数据的处理，因此根据各种处理的要求，选 择最合适的开发语言，如在进行动态网页开发时用的是v b s c r i p t 和j a v a s c r i p t ， 在进行图形分析时用的是v c # n e t 和v b n e t ，在设计数据库管理程序时用的是 第二章番禺房地信息管理系统的总体设计 v b n e t 。 3 8 2 硬件环境 本系统采用i b m 的p 6 6 0 小型机作为服务器，提供给新的g i s 应用系统数据 库使用；根据数据的存储要求，应用系统采用i b mf a s t t 6 0 0 作为新的数据存储设 备，如图2 1 0 所示。 图2 一1 0 番禺房地信息管理系统馒件平台 f i g2 - loh a r d w a r ef r a m e w o r ko fp a n y u sl a n d sa n dh o u s e si n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m 系统硬件既要考虑新系统运行的要求，又要考虑原来就有的硬件设施，因此 原有i b m 的m 8 5 也应该使用，在新系统中它主要提供作为对外的公共网站的服 务器。 2 9 本章小结 本章从系统设计的角度介绍了基于g i s 的图文一体化房地信息管理系统的设 计与开发。以番禺国土资源和房屋管理局信息管理系统的丌发为背景，简单介绍 了该系统的总体设计思路和开发方法；对番禺房地系统做了详细的分析，发现在 信息化建设中的图文体化的各种问题和难点，针对这些问题和难点以及结合该 系统所要达到的目标设计了现阶段的具体技术实旌路线；最后对该系统的开发与 运行环境作了陈述。 在开发过程中对些关键技术问题的研究和解决方案将在接下来的几章中分 华南理工人学硕上学位论文 别论述。 1 8 第章系统幽文数据库设计研究 第三章系统图文数据库设计研究 数据是系统的血液，图文一体化的系统就要求在数据源上实现图形数据和属 性等文字数据存储和操作的集成。因此数据库常常是一个系统的核心组成部分。 一般来说，数据库设计和建设的工作量及其消耗的经费会占整个系统设计、建设 工作量和经费的大部分。数据库设计的好坏，不仅影响到系统建设的速度和成本， 而且影响到系统的应用、维护和数据更新。数据库设计不但应该考虑项目本身的 需求，而且也应该充分考虑到以后的扩充，与其它系统数据的结合问题。 对于图文一体化的系统，其数据不但有属性等文字数据，而且也有空间图形 数据和影像数据，因而其设计具有一定的特殊性和难度。 3 1 空间图形数据的特性 空间数据是抽象表达空间物体或空间对象信息的数据。空间对象既有零维的 点、标号等，又有一维的线、弦、弧、链等，同时还有二维的面，三维的体元， 更重要的是还有聚合空间对象，它是简单对象通过一定的关系聚合在一起，如组 合的层，栅格等，他们表现各异，关系复杂，具有和文本数据不同的特性2 9 l ： ( 1 ) 空间特性 每个空间对象都具有空间坐标，即空间对象隐含了空问分布特征。这意味着 在空间组织方面，要考虑它的空间分布特征。除了通用性数据库管理系统或文件 系统关键字的索引和辅关键字索引以外，一般需要建立空间索引。 ( 2 ) 非结构化特征 空间数据是非结构化的，它一般不能满足关系数据库模型的第一范式要求， 因此很难直接用关系数据库存储和管理空问数据。例如：对于一条弧段的坐标， 其长度是不可限定的，它有可能只有两对坐标，也可能有上万对的坐标，而第一 范式要求每条记录的长度是一定的，因而它不能用关系数据库存储。 ( 3 ) 空间关系特征 空间数据的空间坐标隐含了空间分布关系，同时，空间数据中也有大量的拓 扑信息，它们也表达了多种空间数据关系。这种拓扑数据结构一方面方便了空间 数据的查询和空间分析，另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复 杂性。假如某个空间对象缺少空间拓扑信息，仅仅记录了它的弧段的标识，因而 1 9 华南理工大学硕上学位论文 进行查找、显示和分析操作时就要操作和检索多个数据文件才能实现，这就对数 据的一致性和完整性提出了更高的要求。 ( 4 ) 分类编码特征 对于每个空问对象，一般它要根据国家标准进行一定的分类编码，以便数据 交流和统一。 ( 5 ) 海量数据特征 空问数据一般具有海量的特征。即它的数据量一般都很大，多达上百g b ， 如番禺国土房产管理项目的空间数据就超过1 2 0 g b ，这样海量的数据给系统的数 据通讯和计算带来很大的压力。 由于以上的特点，空间数据不能采用传统的数据库直接存储，有必要寻求一 种新的解决方案。 3 2 空间数据库的三种解决方案 空问数据需要一种新的数据库来存储，这种数据库既不能采取传统的某种单 一的数据库模型，也不能抛弃传统的数据库模型，应该采用建立在关系数据库管 理系统( r d b m s ) 基础上的一种综合数据模型，以便充分发挥现有关系数据库管 理系统的优势。经研究分析，可以采用如下三种解决方案： 1 混合型结构模型h 1 。用两个子系统分别存储和检索空间数据和属性数据， 其中届性数据存储在常规的r d b m s 中，空间数据存储在专用的文件管理系统中， 两子系统之问使用一种标识符联系起来。在检索e t 标时询问两个子系统，然后将 其答案结合起来。由于这种模型使用两个存储系统，它们有各自的规则，查询操 作难以优化，存储在r d b m s 外面的数据有时会丢失数据项的语义；此外，数据 完整性的约束条件有可能遭到破坏，如在几何空间数据存储子系统中目标实体仍 然存在，但在r d b m