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摘要 摘要 “数字城市空间信息管理与服务系统及应用示范”是国家8 6 3 计划信息技术 领域信息获取与处理技术的重大课题。其主要目的是推动数字城市空间信息工程 技术体系的建设和促进数字城市空间信息应用产业化的发展。 本课题为其子项目：“淄博市综合地理信息管理系统( s g i m s z b c ) ”，该课 题将数字城市理论、g i s 理论与数据库技术等集于一体，以w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r 为操作系统，m ss q ls e r v e r 2 0 0 0 和m sa c c e s s 为数据库系统，m sv b 6 o 为应 用程序开发工具，m a p e n g i n e 为( 3 i s 开发平台。 s g i m s z b c 遵循先进、经济、安全、高效、可靠、易维护的设计原则，有效 地利用了淄博市规划局内部的计算机网络资源。为用户提供了准确、快速查询、 浏览和统计城市数据的功能。通过辅助决策系统可以大幅度地提高规划设计的 效率，保证规划设计结果的准确性，并通过用地现状的统计与查询可以对历年 的土地变更一目了然。 本文详细介绍了s g i m s z b c 的基本组成、原理以及具体实现方法，将数字 城市理论应用于实践，从而探索出条适合我国特点的城市数字化的道路。本 课题对于我国城市管理的数字化和现代化。具体具有一定的前沿性理论意义和实 际应用价值。 关键词数字城市；g i s ；数据库技术：x m l a b s tr a c t i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n ds e r v i c es y s t e mo fd i g i t a lc i t yi sav e r yi m p o r t a n t t a s ko fs t a t e h i g h t e c h 8 6 3p r o j e c tf o ri n f o r m a t i o na c q u i s i t i o na n dp r o c e s s t e c h n o l o g y t h em a i ng o a lo ft h i st a s ki st op r o m o t et h ec o n s t r u c t i o no fe n g i n e e r i n g t e c h n o l o g ys y s t e mf o rs p a c ei n f o r m a t i o no fd i g i t a lc i t ya n dt h ei n d u s t r i a l i z a t i o no f a p p l i c a t i o nf o rs p a c ei n f o r m a t i o no fd i g i t a lc i t y t h ep r o j e c to fs y n t h e s i z e dg e o g r a p h yi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo fz i b o c i t y ( s g i m s z b c ) i st h es u b t a s ko fi t s g i m s z b ci n t e g r a t e st h et h e o r yo fd i g i t a l c i t y , g i s ，a n d d a t a b a s e t e c h n o l o g y w i n d o w s 2 0 0 0 s e r v e ri st h e o s ，m s s q l s e r v e r 2 0 0 0a n dm s a c c e s sa r et h ed a t a b a s e ，m s v b6 0i st h ed e v e l o p m e n tt o o l ， m a p e n g i n ei st h eg i sp l a t f o r m a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e ro fz i b oc i t y , o nt h eb a s i so ft h ed e s i g l lp r i n c i p l eo f a d v a n c e m e n t ，e c o n o m y , e f f i c i e n c y , r e l i a b i l i t ya n de a s yo p e r a t i o n ，ac o m p o u n ds y s t e m s t r u c t u r et h a tc a nf u l l yu t i l i z et h ec o m p u t e ra n dn e t w o r kr e s o u r c e so ft h ez i b oc i t yi s u s e di nt h es g i m s z b c u s e r sc a r lv i e wa n dq u e r yt h ed a t ao fc i t ya n dc o l l e c t s t a t i s t i c so ft h e s ed a t aq u i c k l ya n de x a c t l yb ym e a n so ft h es g i m s z b c a tt h es a i l e t i m e ，i tc a ni m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fa s s i s t a n td e c i s i o n ，a n di n c r e a s et h ev e r a c i t yo f l a y o u td e s i g n t h el a n dv a r i a t i o ni sc l e a ra tag l a n c ew i t ht h es t a t i s t i c sa n dq u e r yo f t h el a n ds t a t u s i nt h i s p a p e r , t h em a i ns t r u c t u r e s ，p r i n c i p l ea n da c h i e v i n gp r o c e s so ft h e s g i m s z b cw e r ei n t r o d u c e di nd e t a i l t h es g i m s z b ch a sa p p l i e dt h et h e o r yo f d i g i t a lc i t yi n t op r a c t i c e ，a n dt h e nc a nf i n dap r o p e rw a yt or e a l i z et h ed i g i t a lc i t yi n o u r c o u n t r y t h es g i m s z b ch a sav e r yi m p o r t a n ts i g n i f i c a n c en o to n l yi nt h et h e o r y r e s e a r c hf i e l db u ta l s oi nt h ep r a c t i c a lp r o j e c ta p p l i c a t i o no ft h ed i g i t a la n dm o d e m c i t ym a n a g e m e n t k e y w o r dd i g i t a lc i t y ；g i s ；d a t a b a s e ；x m l n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：尘盘型日期2 堕：丝 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即；学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可阻公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名 壤坶叫 导师签名：至兰数目期 导师签名：皇玉瞠日期2 一s 26 第l 章绪论 第1 章绪论 i i 课题背景 i i i 课题来源及研究目的 本课题“淄博市地理信息管理系统”( s y n t h e s i z e dg e o g r a p h y i n f o m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo fz i b oc i t y ，简称s g i m s z b c ) 是 国家8 6 3 重大课题“数字城市应用示范项目系列软件”的重要组成部分，它是基 于国家“城市地理空间框架数据标准”构建的。其目的是通过通用图形信息查询 掌握城市空间信息推动数字城市空间信息工程技术体系建设和促进数字城市空 间信息应用产业化发展；提供专项查询辅助分析功能应用于城市各部门的日常业 务工作；通过对城市综合信息进行数字化整合，提高城市管理水平。 淄博市开发区是一个新型城市区域，是国家新型城市管理模式的探索者和试 验田。开发淄博市开发区综合属性数据库，推动和促进淄博市开发区数字化管理、 综合服务体系的建立，将为我国城市的现代化和数字化提供应用示范作用，也将 探索出一种城市数字化管理的新模式。 1 l 1 1 淄博市城市数字化工程在实施过程中存在的主要问题 ( 1 ) 严重的“信息孤岛”现象体现在各部门既得不到所需要的信息，又无 法为其它部门提供一个畅通的信息交流和共享的渠道。正是由于存在“信息孤岛” 的问题。各部门只能采取“各起炉灶”的办法，自行投资解决在部门信息化建设 中的所需信息问题，从而造成重复投资。这个问题在城市空间基础信息的需求方 面表现最为突出。 ( 2 ) 城市数字化跟不上城市面貌的变化在这种情况下，城市空间基础信息 的不能得到及时的更新。 ( 3 ) 内部数据库与外部数据库关联存在问题尤其是当查询数据量大时，如 何将内部和外部数据库快速关联以便于查询分析，这一问题尤为突出。 1 l 1 2s g i m s z b c 的研究内容 ( 1 ) 建立城市地理信息数据库按照数据库、数字城市技术标准，根据淄博 市地理数据相应特点，建立城市地理信息数据库，检验城市地理空间基础框架数 据的可用性，研究建立并完善综合属性数据库的更新维护机制，探索长期有效运 北京工业太学工学硕士学位论文 行的政策保障措施和操作方法；给出综合属性调查与建库成果的检查、验收和评 定依据，建立和完善综合属性数据的评价标准体系。 ( 2 ) 建立通用图形操作模块通用图形操作模块要实现的是g i s 所有的常用 操作，使用户可以准确、快速的查询检索所需信息。 ( 3 ) 建立专题查询分析模块专题查询分析模块是针对淄博市的数据特点， 专门为其定做的功能，它可提高淄博市相应部门的工作效率和精度。 ( 4 ) 建立元数据管理器元数据管理器要实现的是整体把握淄博市的所有数 据，及时反映数据更新情况，快速组织浏览数据。 1 1 2 数字城市 “数字城市”是基于网络环境的城市信息特别是空间信息的服务体系。其内 涵是将城市中各种信息用可视化的虚拟方式，在计算机( 屏幕) 系统中再现，便 于动态管理。使“摸不着、看不见”和“看得见、摸得着”的信息，用“数字” 的方式输入到计算机系统中，供城市管理者使用1 2 1 。 数字城市的本质是海量城市空间数据与时序城市地理信息系统融合。数字城 市的特点是应用数字化信息掌握城市地域结构在时间与空间域内的变化过程【3 】。 1 1 3 研发平台和开发工具 1 1 3 1 网络平台 信息系统的建设一般包括网络环境和软件系统的建设，本系统的实施是基于 互联网的网络环境1 4 】。 淄博市存在通过局域网与上下级部门进行数据交换的需要，通过业务数据流 量分析，在大数据并发业务处理过程中，单用户极限流量不会超过2 0 0 k b p s ，采 集系统与数据库服务器之间的数据流量也不会超过2 0 0 k b p s i ”。目前，淄博市规 划局内部局域网已实现1 0 0 m b p s 交换，完全能够满足系统的需要。因此，本系 统的实施，不需要再考虑局域网络的建设问题。 1 3 3 2 操作系统及开发系统 w i n d o w s2 0 0 0 是目前电子政务建设中采用较多的操作系统之一，主要优 点是依赖的硬件条件较低，研发和维护方便，维护成本低，升级移植较为便乖l j l 6 1 。 系统选择基于w i n d o w s 的g i s 和m i s 系统，w i n d o w s2 0 0 0 是目前性 价比最高的选择”1 ，它可以满足系统的安全性和开发维护成本等。 第1 章绪论 1 3 3 3 开发工具的选择 ( 1 ) 数据库选择在没有特殊要求和特殊环境的情况下，属性数据一般采用 m i c r o s o f t 的a c c e s s 数据库系统。从系统的兼容性、可扩充性和可移植性角度出 发，采用a d o 空间进行数据存储管理的操作嘲。从数据存储的规范性和可靠性 考虑，项目审批的记录应保存在s q ls e r v e r 数据库中 9 1 。 ( 2 ) 开发环境本系统以v i s u a lb a s i c 为宿主语言进行基本界面的开发，以 v i s u a lc + + 为基础语言完成基础功能的实现，结合组件化g i s 开发平台1 及标准 数据库，遵循a c t i v e x 和o d b c 标准进行系统构建。各部分之间的调用关系如 图1 1 所示。 ( 3 ) m a p e n g i n eg i s 开发平台m a p e n g i n eg i s 是一种全新的组件化g i s 开 发平台。m a p e n g i n e 以标准o l e 控件形式提供用户制作g i s 或g m i s 应用系统， 可在任何流行开发工具中使用。 m a p e n g i n e 利用新的软件开发技术，解决了m i s 和g i s 的结合问题。它通过 全组件化方式提供了完备的g i s 可编程对象集合，用户可以在其熟悉的开发环境 中开发g m i s 产品。这种以m i s 为主的开发方式，使用户同时拥有m i s 工具强 大的开发能力及g i s 对空间管理的能力。在m a p e n g i n e 的支持下，用户将能够 象操纵数据库表和记录一样方便自如地操纵地图及空间实体。 图卜is g l m s z b c 平台结构 f i g1 - 1s t r u c t u r eo f s g i m s z b cp l a t f o r m 1 1 4 综合应用示范背景 淄博市“城市数字化综合应用示范工程作为构建数字淄博”的重要内容， 北京工业大学工学硕士学位论文 已于2 0 0 1 年7 月顺利通过建设部组织的初审，并列入建设部“十五”科技攻关 项目城市规划、建设、管理与服务的数字化工程的示范工程，成为试点城市 之一。经过近一年多的建设，目前淄博市“城市数字化综合应用示范工程”已取 得一定进展，故淄博市适合作为本课题综合应用示范城市。 1 1 4 1 “数字淄博”建设的现状 淄博市城市地理信息系统的研究起步于上世纪九十年代初期，在城市规划、 土地管理、建设档案、公安、电信、供水等行业、部门已经或正在建设管理信息 系统，积累了一定的技术经验和物质基础，得到了政府和各相关部门的大力支持。 尤其是2 0 0 1 年成为建设部“十五”科技攻关项目城市规划、建设、管理与服 务的数字化工程的试点城市以来，各项工作进展顺利，具备了作为8 6 3 课题综 合应用示范城市的大环境。 1 1 4 2 信息基础设施建设先进 淄博市是信息产业部中国公众宽带网( a t m ) 的试点城市之一。目前，全市 己铺设光缆近4 0 0 0 公里，a t m 骨干网已覆盖五区三县及其主要乡镇和乡村，基 本到达政府机关、大专院校、商务楼及住宅小区，主要以s d h 、a t m 方式为用 户提供1 5 8 m 、1 0 m 、1 0 0 m 、1 0 0 0 m 、2 5 0 0 m 等多速率多业务的信息传输和发 布服务。全市共有网络用户超过1 0 万户。这为城市的数字化建设提供了高速信 息传输网络。 1 2 国内外数字城市的发展现状 美国于1 9 9 4 年开始实旖“国家空间数据基础设施( n s d i ) 建设计划”，并 确定由美国联邦地理数据委员会( f g d c ) 协调n s d i 的实施工作。n s d i 是国家信 息基础设施的一部分。它包括空间数据协调，管理与分发体系和机构，空间数据 交换标准，空阊数据交换网站以及空间数据框架 t o l 。美国联邦地理数据委员会 按美国预算和管理局n o a 1 6 条例成立于1 9 9 0 年，负责测量制图等空间数据活 动方面的协调工作，目前有1 7 个联邦机构参加，由内政部长负责。f g d c 是跨机 构的国家级空间数据使用共享的协调委员会，有基础制图数据、地籍、深水测量、 人文数据、联邦测地、地质、地面交通、图界与主权、土地、水、植被和湿地等 1 2 个分委员会，生物数据、空间数据交换、教育与交流、地球复盖、基础设施 数据、历史数据、元数据、特别国家自然资源和环境、基本调查和标准等l o 个 工作组。1 9 9 8 年美国在n s d i 工作方面共有3 1 个合作协议项目，大部分与数据 第1 章绪论 交换有关。1 6 个框架示范项目，涉及到交通、水文、地形数据，并集中在多源数 据融合、国家水文数据库、质量控制、网络公众服务、乡村经济开发、海洋管理、 城市规划等【“】。 城市社会文化经济信息共享美国、加拿大和澳大利亚城市政府网站的突出 特点是，每个城市政府网站不是信息孤岛，其背后有一个巨大、雄厚的网络化信 息资源体系与各个城市的政府网站链接，并支撑着成百上千的政府网站运行。几 乎每个政府网站都有专业清晰、信息丰富的社会人文、科教文卫和工商经济的行 业网站群与政府网站群建立链接。可见，数字城市的发展必须摆脱信息孤岛的局 限，否则事倍功半。 我国城市建设信息资源共享状况各个城市有强烈的城市信息资源共享的 需求，但是目前尚处在较低的发展阶段。从信息化背景看，我国9 9 年启动政府 上网工程；特殊的中文环境要求，降低了西文信息资源的利用效果；网络带宽、 速度和通讯资费过高形成网络信息资源建设的瓶颈：目前，我国除新闻信息资源 比较成熟外，其他信息资源的规范化、制度化管理水平大大低于发达国家。从城 市建设领域看，我国城市基础地理信息的管理体系与国外具有本质的区别0 2 1 。 国外只要国家和省级地理信息资源建设到位，全国的市、县、镇政府都可以免费 得到信息服务，无需自行建设本地的地理信息资源。而我国的城市必须各自建设 基础地理信息资源，在国家现行的保密制度下，不能实现全国共享，甚至不能实 现本市各行业之间的共享。特别是城市所需的大比例尺的信息资源，只能依靠市 政府自建。国家、省可共享的地理信息不是现实性差，就是比例尺过小。少数专 业地理信息网站的信息资源无法达到城市的要求。仅就城市地理信息而言，我国 各个城市处在一个个信息孤岛状态 1 3 1 。我国的城市信息化建设任重道远。 北京工业大学硕士学位论文 第2 章s g i m s z b c 的设计 2 1s g i m s z b c 的要求 ( 1 ) 通用性系统必须具有很强的通用性，能够适应各个地区的不同行政机 构设置的各种管理模式。机构相互关系通过树结构来实现，信息的传递方式通过 数据库建立映射关系表来管理。 ( 2 ) 健壮性要求系统以组件化g i s 平台为基础，采用模块化的结构。以数 据及其操作为依据，根据功能划分模块，以达到增加内聚度、降低耦合度的要求。 加强各模块的单元测试及整合钡0 试m lm 1 。 ( 3 ) 易用性要求系统具有简洁的用户界面，为不同身份的用户设置不同的 操作环境，尽量将难度大和复杂的操作集中由专职系统维护人员操作 e 6 i 6 1 。 用户身份划分为： 查询用户； 查询分析用户； 属性数据维护用户； 图形数据维护用户； 系统管理员。 为查询用户设计的操作界面基本不用特殊培训m 1 ，即可掌握；为属性数据维 护用户设计的操作界面要求通过阅读使用手册和简单培训，即可掌握基本操作； 图形数据维护用户和系统管理员需要通过系统的培训方能对系统进行全面的维 护和使用。 ( 4 ) 兼容性和数据的开放性加强g i s 数据的标准化和建库工作的规范化i m ， 空间数据编码应按照城市地理空间基础框架数据标准实施。 采取开放的数据接口方式，注意与各地原有的和今后推行的办公自动化系 统、统计数据生成系统及其他相关系统的兼容性。 ( 5 ) 可维护性和可移植性随着系统软件的升级和硬件的换代，系统能够长 期保持对程序的可修改性，以适应系统环境的发展【1 4 l ，为此需要选择通用性开 发语言和符合国际规范的g i s 开发平台；随着城镇管理模式的变化，系统应能够 做出相应的改变，在数据规范化要求的基础上，系统采用了v i s u a lb a s i c 、v i s u a l c + + 等通用计算机语言进行系统开发 1 s l 。 第2 章s g l m s z b c 的设计 2 2s g i m s z b c 的结构设计 2 2 1 总体功能 s g i m s z b c 中，包含的模块分别是通用图形操作模块、专项查询分析模块、 元数据管理器模块，如图2 1 所示。 图2 - 1 总体功能 f i g2 - 1g e n e r a lf u n c t i o n s ( 1 ) 通用图形操作模块通用图形操作模块的功能是对g i s 数据的衩览和操 作，包括快速准确计算距离和标注地名符号，对地图局部放大、全图缩小和移动 显示、漫游、分层显示地图忡l ，能实现地图的智能矢量化1 ”1 。 ( 2 ) 专项查询分析模块专项查询分析模块是基于g i s 的数据和g i s 的基本 功能，包括叠合，缓冲区分析等。缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具。 邻近度( p r o x i m i t y ) 描述了地理空间中两个地物距离相近的程度，它是空间分析 的一个重要手段。交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施( 商 场，邮局，银行，医院，车站，学校等) 的服务半径，大型水库建设引起的搬迁， 铁路、公路以及航运河道对其穿过区域经济发展的重要性等，均属邻近度问题。 缓冲区是指地理空间目标的影响范围或服务范围。缓冲区分析的基本思想是 给定一个空间对象或集合，确定它们的邻域，邻域的大小由邻域半径r 决定】。 叠加分析是地理信息系统最常用的提取空间隐含信息的手段之一。地理信息 系统的叠加分析是将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面 的操作，其缩果综合了原来两层或多层要索所具有的属性。叠加分析不仅包含空 间关系的比较，还包含属性关系的比较。专项查询分析模块是利用基本的g i s 功能，提供辅助决策和统计功能，包括规划与建设信息的查询分析，如道路扩展 和旧城改造涉及到搬迁范围等；土地的历年变迁：统计数据的输出 2 2 j 。 ( 3 ) 元数据管理器元数据管理器是将系统的矢量数据和大图像数据树状存 储。这样便于层次化浏览和管理数据。元数据管理采用e x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e ( x m l ) 数据。x m l 使用一个简单而又灵活的标准格式，为基于w e b 的 应用提供了描述数据和交换数据的有效手段，以及直接处理全球数据的通用方法 【。 下面将介绍通用图形操作模块和专项查询分析模块的具体内容。 2 2 2 通用图形操作模块 本模块是在一体化操作环境下实现对矢量图形和栅格影象图的浏览查询及 分析。各种数据的坐标体系统一、定位操作统一、操作界面统一。g i s 矢量数据 操作模块如图2 2 所示。 g i s 矢量数据的操作处理包括图形定位模块，通用查询与量算模块，通用空 间分析模块，大数据量调度与图幅管理模块和图形显示模块。 其中，图形定位操作模块包括通用浏览操作工具、鹰眼辅助定位、根据标注 定位、坐标和比例尺定位和返回当前鼠标位置地理坐标。 通用查询与量算模块包括通过图形查属性、通过属性表查图形、条件查询和 平面图形量算。 通用空间分析包括多变形包含分析，等距离包含分析，不等距离包含分析和 叠合分析1 2 4 1 。 8 第2 章s g i m s z b c 的设计 图2 2g i s 矢量数据操作模块 f i g2 - 2c o n t r o lm o d e lo f g l sv e c t o rd a t a 2 2 3 专项查询分析模块 针对各部门的业务需求设置规划建设及建筑信息的查询与分析、土地利用现 状信息的查询与统计。 2 2 3 1 规划建设及建筑信息的查询与分析模块( 见图2 3 ) 图2 - 3 规划建设及建筑信息的查询与分析模块 f l g2 - 3q u e r ya n ds t a t i s t i c sm o d u l e so f a r c h i t e c t u r e l a y o u ta n di n f o m a t i o n 9 北京工业大学工学顿七学位论文 规划建设及建筑信息查询与分析模块包括规划专题分析和规划辅助决策分 析模块。 规划专题分析包括建筑属性条件查询。规划辅助决策分析包括道路扩展拆 迁分析和旧城改造拆迁分析。 2 2 3 2 土地利用现状信息的查询与统计模块( 见图2 - 4 ) 土地利用现状信息的查询与统计模块如图2 4 所示。 图2 - 4 土地利用现状信息的查询与统计模块 f i g2 - 4q u e r ya n ds t a t i s t i c sm o d u l e so fl “du s a g ei n f o r m a t b n 土地利用现状信息的查询与统计模块包括拥堵现状查询，用户历史沿革和用 地变化统计。 其中用户现状查询包括用地类型查询和分类统计。用户历史沿革包括新旧对 比l ；用户变化统计包括占用耕地和生成用地平衡表。 2 2 ，3 3 统计数据可视化表现与分析 在各个专题查询分析和辅助决策当中，都可以将分析结果在图中显示并可以 将该地图输出到外部图像文件，分析结果也可以输出到e x c e l 文件。 2 3 城市综合地理信息管理系统的数据结构设计 城市综合地理信息系统的数据结构如图2 - 5 所示。 1 0 第2 章s g i m s z b c 的设计 图2 - 5 城市综合地理信息系统数据结构 f i g2 - 5d a t as t r u c t u r eo f t h es g i m s z b c 城市综合地理信息系统包括g i s 矢量数据、属性数据库、三维数据和元数据 管理。g i s 矢量数据即m a p e n g i n e 数据，它是由图库文件和图库属性数据库组成， 图库中包含二维g i s 数据，这些数据是以图层的形式存储的，并可将不同的图层 组合成复合图显示。图库属性数据库是a c c e s s 文件，一个图层可以对应一个或 者几个表，图层和表的连接是通过o i d 实现的，即在图层中，记录其o l d 属性， 而在它对应的属性表中，会有o i d 字段，即将属性表和图层连接起来【2 6 】【2 ”。 因为g i s 属性数据是a c c e s s ，而a c c e s s 在存储海量数据时存在不足。对于 数字城市而言，它需要的数据非常庞大，要把数字城市的数据都存放在g i s 的属 性数据库中，显然是不合理的。为此应将其存放在外部数据库中，而在g i s 的属 性数据库中只是存放一些简单g i s 信息。用户查看时，只要将外部数据库与内部 数据库链接，就可以得到用户想要的数据。外部数据库可以根据需要选择不同的 数据库，只要数据的结构保持不变。当系统更新换代时，需要做的工作很少，这 样既满足了客户的需求，又为系统升级打下了基础。在本系统中，外部数据库采 用的是m ss q l s e r v e r 2 0 0 02 ”。 在进行用地信息专题分析时，因为设计到的地块数据的信息较少，这样用地 信息的数据就会存放在g i s 属性数据库中。 而系统数据中的矢量数据存储在图库( x d b 格式) 中，在图库中，数据以图 层的形式存贮。为了便于显示，可以将图库中的某些图层按照一定的顺序组成复 合图，这样，可以将复合图作为显示实体，图层之间有一定的逻辑关系。 在s g i m s z b c 的数据中，有一种重要形式的图层：图幅，它是一组图层， 它们有着相同的大小、相似的属性和相同的数据库结构，实际上就是把一张大的 图层分解成很多的大小相同的部分。在加载数据时，不是加载整张图层，而是加 载其中的一部分。这样做不仅可以提高显示的速度，而且随着城市数据的更新， 不必要更新整张城市的地图，每次只需更新一张或几张图幅就可以完成对城市数 据的更新。 显然，把图层和图幅作为同类数据看待，逻辑关系不能很好的体现，因此， 可以用图库作为数据存储文件。将其内部的图层通过一层索引关系，重新组织数 据的逻辑关系。 元数据管理器的作用是重新组织数据索引，以便于查找。当重新组织数据之 后，可以利用组织好的数据组建新的复合图，对建立好的复合图，进行设置图例 等操作。通过元数据管理器，可以在原有数据不变的基础上，重新组织数据，实 现对大数据量数据的优化管理。 2 4 本章小结 本章详细介绍了s g i m s z b c 的总体开发思想，阐述了系统的总体功能结构 和具体功能模块的设计思路，最后分析了系统的后台数据结构的设计方案，总体 描述了本系统的开发设计思想。 第3 章s g i m s z b c 的数据库设计 第3 章s g i m s z b c 的数据库设计 数据库是各种数据的集合，它反映了数据本身的内容和数据之间的联系。数 据库是用数据模型来抽象、表示、处理各种工程数据和信息的。根据模型应用的 不同，将数据模型分为两个层次：概念模型和关系数据模型。概念模型是用户和 数据库设计人员之间进行交流的工具；关系数据模型是由概念模型转化而来，按 照计算枫系统的模式对数据建模。数据库是编制应用程序的基础，数据库设计和 维护的质量将在很大程度上决定应用程序的质量和成功与否【2 ”。 s g i m s z b c 的数据库有：存放g i s 矢量数据的a c c e s s 数据库，在本系统中， 所有的x d b 都有a c c e s s 数据库。而在城市系统当中，建筑物的数据量最大，而 且它的增长也最快，故将建筑物的信息存放在外部数据库中。因此，系统数据库 包括内部数据库：g i s 矢量数据的数据库和外部数据库：s q l s e r v e r 数据库1 2 “， 它存放的是城市属性数据和三维建筑数据。在用户查询地物属性时，他们关心的 是城市属性数据，也就是外部数据库中的内容，将外部数据和内部数据链接起来 的字段是“地物编码”，地物编码是城市中建筑物的唯一编号，它们由用户提供， 在内部数据库中，只要记录了地物编码，就可以查询外部数据的内容。 下面分别介绍两种数据库的结构。 3 1g i s 矢量数据库 在城市综合地理信息系统中，包括两个x d b ，即两个m a p e n g i n e 数据文件， 一个是关于建筑信息的，另一个是关于土地利用信息的，故有两个a c c e s s 文件 分别作为它们的数据库。 表3 - 1 建筑信息内部数据库 t a b l e3 1i n n e rd a t at a b l eo fa r e h i t e c t u r e i n f o m a t l o n 字段名称数据类型 说明 o i d l o n g 地物i d ，用于和x d b 中的地物连接 t y p e l o n g 类型 p r o p e r t y t 色x t 属性 g f a d e l o n g 层数 j n o l o n g 地物编码 ( 1 ) 建筑信息内部数据库在该数据库中，最重要的表是建筑物表，它的结 构如表3 - 1 所示。利用字段j n o 将外部数据库和内部数据库连接起来的。 l ，。，里茎王当耋耋耋呈茎垩基耋垒耋窒蚤釜，。，。，。，。，一 ( 2 ) 土地利用数据库用地性质表，它的结构如表3 - 2 所示，用地类型说明表 如表3 3 所示。 表3 - 2 用地性质表 t a b l e3 - 2t a b l eo f l a n dp r o p e r t y 字段名称 数据类型说明 o l d l o n g 地物l d ，用于和x d b 中的地物连接 分副图号l o n g 分副图号 地块编码l o n g地块编码 用地性质 t 勘n 用地性质大类 用地性质1 t e x t 用地性质小类 用地面积 d o u b l e 用地面积 表3 - 3 用地类型表 t a b l e3 - 3t a b l eo fl a n du s a g e 字段名称 数据类型说明 一级类型t e x t 用地类型大类 二级类型 1 b x t 用地类型小类 说明 t 色m 说明 国土资源部对用地类型规定，土地类型分为两类：一是大的类型，二是在这 个大的类型中的小的类型，例如：某块土地的一级类型是耕地，它的二级类型是 旱地。表3 - 3 根据相关规定设计，它按照类别，记录了土地的性质。 3 2 外部数据库结构说明 外部数据库用于存放建筑物的属性数据。它的结构如表3 - 4 所示。 表3 4 建筑物属性数据库 t a b l e 3 - 4t a b l eo f a r c h i t e c t u r ep r o p e r t y 字段名称 数据类型说明 分副圈号 l o n g 分副图号 地物编号 l o n g 地物编号用于连接内部数据库 建筑使用单位 t 色x t 建筑使用单位 建筑面积 d o u b l e 建筑面积 基地面积 d o u b l e 基底面积 主体层数 l o n g 主体层数 建筑色彩 t e x t 建筑色彩 建筑风格 t e x t 建筑风格 1 4 第3 章s g i m s z b c 的数据库设计 3 3 数据库的开发 3 3 1 数据库的开发接口 s g i m s z b c 选用了m i c r o s o f t 的最新数据库访问接口a c t i v e xd a t ao b j e c t ( a d o ) ，a d o 是数据访问对象( d a t aa c c e s so b j e c t ，d a o ) 和远程数据对象 ( r e m o t ed a t ao b j e c t ，r d o ) 的后继产物，它扩展了d a o 和r d o 所使用的对 象模型。其优点是易于使用、速度快、内存支出少，提供了对事件的支持，可以 节省很多判断和转移控制语句，更符合w i n d o w s 事件驱动编程的习惯，简化了 编程工作等 2 9 1 。此外，a d o 既能支持c s 结构的应用程序开发，又适合w e b 与数据库服务器端的集成，它可以在多种程序设计语言中使用，包括v i s m db a s i c 和a c t i v es e r v e rp a g e s 等。因此，本系统中的数据库开发接口均使用a d o 模式 的应用程序开发接口。 3 3 2a d o 的应用 3 3 2 1 使用v b 开发a d o 的示例 使用v b 进行a d o 数据库访问接口的开发需经过以下几个步骤： ( 1 ) 定义公共变量在一个公共模块中定义这些公共变量，以便在系统中使 用各变量。 p u b l i cm y c n a sn e w a d o d b c o n n e c t i o n 嚏义数据源的连接m y c n p u b l i cm y c m da sn e wa d o d b 、c o m m a n d 定义数据源的操作m y c m d p u b l i cm y t l s ta sn e wa d o d b r e c o r d s e t 嚏义结果集m y r s t d i ms t r s q la ss t r i n g 定义查询语句s t r s q l ( 2 ) 建立与数据源的连接需要先建立该数据库的连接，才能在程序中进行 各个数据表的访问。a d o 打开连接的主要方法是使用c o n n e c t i o n o p e n ，也可以 调用快捷方法r e c o r d s e t o p e n 打开连接并在该连接上发出命令。 因为s 0 1 m s z b c 中涉及到了内部和外部两种数据库，因此本系统的连接方 式有两种，与s q l s e r v e r 连接的方式为 g _ s e r v e r 。s e r v e r ”擞据源位于后端s e r v e r 服务器 g _ u i d ；t r i m ( u s e r i d t ) 用户代号u ) g _ p a s s = t r i m 0 a s e r p w d ) 用户密码 g _ e n - d a t a b a s e ”擞据源是名为d a t a b a s e 的数据库 s t t c o n2 ”d r i v e r = s q ls e r v e r ；s e r v e r = ”g _ s e r v e r ”；u i d = ”g _ u i d 7 。；p w d - = & 一g _ p a s s ”；d a t a b a s e ；”l c n 建立数据库连接字符串 m y c n o p e ns t r c o n 建立的数据库连接 与a c c e s s 建立连接的方式为： s t r c l i e n t = a p p p a t h + 、d b n a m e m d b 得到数据库路径 s t r c l i e n t = ”p r o v i d e r = m i c r o s o f t j e t o l e d b 4 0 ；p e r s i s ts e c u r i t yi n f o - = f a l s e ；d a t a s o u r c e = + s t r c l i e n t 完成数据库连接字符串 c o r m l n n e r o p e ns t r c l i e n t 打开数据库连接 ( 3 ) 创建命令 “命令”要求数据源返回含有所要信息的r e c o r d s e t 对象，通 常使用s q l 编写 2 6 1 ，即 s t r s q l “s e l e c t + f r o m ”& d a t a b a s e _ n a m e为查询语句赋值， d a t a b a s e n a m e 使需要打开的数据库名称，根据所需，可用语句进行赋值。 设置m y c m d 的属性 w i t hm y c m d a c t i v e c o n n e c t i o n = m y c n 激活与数据源的连接m y c n c o m m a n d t e x t5s t r s q l 执行s q l 语句s t r s q l c o m m a n d t e x t = a d c m d t e x t 执行方法为文本型命令 e n d w i t h 打开结果集执行命令，返回r e c o r d s e t ，打开结果集有三种方法，即 打开结果集的三种方法 s e tm y r s t2 m y c n e x e c u t e ( s t r s q l ) m y r s t c l o s e s e tm y r s t2m y c m d e x e c u t e m y r s t ，c l o s e 使用c o n n e c t i o n 对象的e x e c u t e 方法 使用c o n n e c t i o n 对象的e x e c u t e 方法 m y r s t o p e ns t r s q l ，m y c n ，a d o p e n d y n a m i c ，a d l o c k o p t i m i s t i c 使用c o n n e c t i o n 对 象的e x e c u t e 方法 ( 5 ) 显示结果集的数据根据各个界面的不同要求，结果可以显示在不同的 v b 控件中，如：l i s t v i e w 控件、t e x t 控件、m s f l e x g r i d 叫控件等。 m y r s t m o v e f i r s t d ou n t i lm y r s t ，e o f d e b u g p r i n tv a y r s t ( ”5 e l d n m e l , ) ，m y r s t ( ”f i e l d n a m e 2 、 m y r s t m o v e n e x t l o o p c 6 ) 关闭数据库对象和连接使用a d o 对象后，由于它使用了服务器的资 源，一定要关闭操作。通过调用c l o s e 实现关闭，然后释放它，即 m y r s t c l o s e 3 3 3 数据库的优化设计 在数据库设计过程中，查询速度与存储空间构成矛盾的两个方面，很难做到 既节省大量的存储空