（地图学与地理信息系统专业论文）城市规划与管理地理信息系统开发研究.pdf

摘要 目前，越来越多的城市规划部门已经建成或者准备建设基于g i s 的城市规 划与管理信息系统。这些系统在提高政府部门数据管理和分析能力、规范业务流 程、提高行政能力等方面发挥了重要作用。 但目前的城市规划与管理信息系统建设过程中，存在一些问题。这些问题影 响并制约了我国城市规划与管理信息化建设的进一步发展的问题主要包括：系统 开发效率不高、重复建设现象严重；已建成的系统缺乏灵活性；规划管理信息系 统建设没有统一的标准；系统数据没有统一标准等等。 针对上述问题，文章提出建立城市规划与管理信息系统的平台软件，根据这 个构想，提出平台软件设计的模式、步骤和设计目标，并且根据平台软件要达到 的目标设计平台软件的功能，主要可以分为4 大部分：一是用户管理；二是基本 g i s 功能；三是应用于城市规划与管理的专业g i s 功能；最后是为规划部门日常 办公提供工作流服务的功能。论文分析了城市规划与管理平台软件需要管理的数 据，在平台数据库的设计过程中借鉴了上海市建设系统的数据标准。在平台设计 的基础上主要使用两种方式：基于组建开发的方式和基于插件开发的方式，开发 出了城市规划与管理信息系统平台软件。论文最后以开发上海市临港新城规划与 管理信息系统的过程为例，详细介绍了如何利用平台软件，开发一个实用的应用 于城市规划与管理的信息系统，并由此得出采用这种开发方式的优点： 缩短系统建设周期：平台软件建设的目的之一就是要为今后同类系统的 开发提供模板，平台软件提供g i s 的基本功能以及城市规划和管理部门的一些 常用功能，用户在平台软件的基础上进一步开发用户的特殊要求。 贴近业务流程：在平台软件设计过程中，贯彻了工作流的思想，初步定 义规划部门业务中的各种状态，在项目的开发过程中，需要根据具体业务进一步 细分流程、定义不同的状态，从而更好的控制数据在系统中的流转。 统一数据标准：系统管理大量空间和属性数据，需要有一定的标准规范 数据，平台软件采用上海市建设系统的数据标准来规范各类数据命名，规范数据 库建设。 易于扩展：用户可以开发符合平台标准的插件对平台软件进行扩展，从 而满足用户在系统开发过程中的个性化需求。 关键词：城市规划与管理信息系统组件插件技术工作流 a b s t r a c t n o w a d a y sm o r ea n dm o r eu r b a np l a n n i n gd e p a r t m e n t sh a v ec o n s t r u c t e do r p r e p a r et oc o o n s t r u c tt h ei n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nt h eg i su r b a np l a n n i n ga n d m a n a g e m e n lt h es y s t e mc o n t r i b u t e sal o tt og o v e r n m e n td e p a r t m e n t s i nt h ec o o u r s eo f e n h a n c i n gt h ed a t am a n a g e m e n ta n da n a l y s i sa b i l i t y , s t a n d a r d i z i n gb u s i n e s sp r o c e s s ， i m p r o v i n ga d m i n i s t r a t i v ea b i l i t ya n ds oo n h o w e v e r , d u r i n gt h ec o n s t r u c t i o no ft h es y s t e m , t h e r ea r es o m ep r o b l e m s e x i s t i n g , a f f e c t i n ga n dr e s t r i c t i n gt h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to ft h i ss y s t e m ，i n c l u d i n g ： l o we f f i c i e n c yo ft h e s y s t e md e v e l o p m e n t , ，s e r i o u sp h e n o m e n o no fr e d u n d a n t o n s t r u c t i o n ，l o wf l e x i b i l i t yo fc o m p l e t e ds y s t e ma n dl a c ko fu n i f i e ds t a n d a r d sf o r s y s t e md a t a t oa d d r e s st h ea b o v ei s s u e s ，t h i st h e s i sp r o p o s e st oe s t a b l i s hs o f t w a r ef o ru r b a n p 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 ns y s t e m s i nt e r m so ft h i si d e a , s o f t w a r ed e s i g n p a r e m s ，s t e p sa n dg o a l sa r er a i s e da n ds o f t w a r ef u n c t i o n sa r er e a l i z e da c c o r d i n gt o t h et a r g e t sw h i c hc a r lb ed i v i d e di n t of o u rp a r t s ，i n c l u d i n gu s e rm a n a g e m e n t ，b a s i c g i sf u n c t i o n s ，t h e p r o f e s s i o n a lg i sf u n c t i o n sa p p l i e d t ou r b a np l a n n i n ga n d m a n a g e m e n t a n df u n c t i o n sf o rt h ep l a n n i n gd e p a r t m e n tt op r o v i d ed a i l yw o r kf l o w s e r v i c e s t h et h e s i sa n a l y s e st h ed a t an e e d e dm a n a g e m e n tb yt h eu r b a np l a n n i n ga n d m a n a g e m e n ts o f t w a r e , a n du s e st h es t a n d a r d sf o rt h ec o n s t r u c t i o no fs h a n g h a ii nt h e p r o c e s so fd a t a b a s ed e s i g n b a s e do nt h ed e s i g n ，t w ow a y s ，t h ec o m p o n e n ta n dp l u g - i n d e v e l o p m e n ta r ea d o p t e dt od e v e l o pt h es o f t w a r e f i n a l l y , w i t ht h ee x a m p l eo f s h a n g h a il i n g a n gn e wc 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 ns y s t e m s , t o e x p l a i nh o wt ou s et h es o f t w a r ef o rt h ed e v e l 6 p m e r i to fap r a c t i c a la p p l i c a t i o nf o r u r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n to fi n f o r m a t i o ns y s t e m s ，a n ds u mu pt h ea d v a n t a g e s o fs u c hd e v e l o p m e n tm o d e ： 一一r e d u d 呜t h es y s t e mc o n s t r u c t i o nc y c l e o n ea i mo fc o n s t r u c t i n gt h e p l a t f o r ms o f t w a r ei s t op r o v i d eat e m p l a t ef o rt h es i m i l a rs y s t e md e v e l o p i n g t h e p l a t f o r ms o f t w a r ep r o v i d e sb a s i cf u n c t i o n so fg i sa sw e l la ss o m ec o m m o n l yu s e d f u n c t i o n sf u ru r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n td e p a r t m e n t s ，a n ds o m es p e c i a ln e e d s c a nh ef u r t h e rd e v e l o p e do nt h eb a s i so ft h es o f t w a r e d r a w i n gc l o s et ot h eb u s i n e s sp r o c e s s d u r i n gt h ed e s i g n i n gp r o c e s so ft h e p l a t f o r ms o f t w a r e ，t h et h o u g h to fw o r kf l o w si si m p l e m e n t e da n dv a r i o u sc o n d i t i o n s o fp l a n n i n gd e p a r t m e n t sb u s i n e s s e sa r ei n i t i a l l yi d e n t i f i e d t h e ni nt h ed e v e l o p i n g p r o c e s so fap r o j e c t , t h ec o n d i t i o n sn e e dt o b ef u r t h e rs u b d i v i d e da n di d e n t i f i e d a c c o r d i n gt ot h ec o n c r e t eb u s i n e s s ，t h u sc a nb e t t e rc o n t r o lt h ec i r c u l a t i o no ft h ed a t a i nt h es y s t e m u n i 匆虹gd a t as t a n d a r d s t h em a n a g e m e n to fs u c he x t e n s i v eq u a n t i t yo f s p a c ea n da t t r i b u t ed a t af o rt h es y s t e mn e e d ss o m eu n i f i e dd a t as t a n d a r d s t h e p l a t f o r ms o f t w a r ea s e s t h ed a t as t a n d a r d sf r o ms h a n g h a ic o n s t r u c t i o ns y s t e mt o s t a n d a r d i z et h en a m i n go fd a t ea n dc o n s t r u c t i n go fd a t a b a s e e x p a n d i n ge a s i l y c u s t o m e r sm a yd e v e l o pp l u g - i n sc o n f o r mt ot h es t a n d a r d s f o re x p a n d i n gt h ep l a t f o r ms o f t w a r e ，t h u ss a t i s f y i n gt h ei n d i v i d u a l i z e dd e m a n d s d u r i n gt h es y s t e mc o n s t r u c t i o n k e yw o r d s ：u r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n t ；i n f o r m a t i o ns y s t e m ；c o m p o n e n t s ； p l u g s i nt e c h n o l o g y ；w o r kf l o w m 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果 据我所知。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过 的研究成果对论文的研究做出重要贡献的个入和集体，均已在文中作了明确说明并 表示谢意 作者签名： 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在 解密后适用本规定 学位论文作槲揖孟锋导黼：秉1 建彳 日期：厶卑：!日期：兰! 1 2 ：! ：) ， 城市规划与管理地理信息系统开发研究 第1 章前言 随着信息技术的日益发展和深入应用，信息化工程在整个社会中的地位日益突显，特别 是作为国民经济和社会发展关键环节的城市信息化工程更是成为一项战略工作。在整个城市 的信息化工程中，城市规划与管理的信息化建设又是重中之重，对城市规划与管理起着举足 轻重的作用1 1 1 2 0 0 0 年以来，全国各地建设“数字城市”的热潮风起云涌徐冠华等人认为把与人类 生存发展有关的各种自然、社会、人文、环境等要素数字化，按空间位置集成起来构建数 字地球、数字国家、数字区域或数字城市，是近年来国内外科技发展的一个重要方向【”1 。 之后召开了一系列关于g i s 在城市规划与管理领域的应用的会议。同时相关部门以文件的 形式肯定城市信息化发展方向，从而进一步促进了g i s 的快速发展。2 0 0 1 年十月，在广州 举办了“中国国际数字城市建设技术研讨会暨2 1 世纪数字城市论坛”；2 0 0 5 年在青岛召开 第二藉国际数字城市建设博览会：2 0 0 6 数字城市建设与刨新公共服务高峰论坛在扬州召开； 在刚刚到来的2 0 0 7 年，国家建设局下发了关于加快推进数字化城市管理试点工作的通知， 城市信息化在我国受到大家越来越广泛的重视，数字城市逐渐的从一个虚无的概念发展成现 在的具有强大生命力、能够有效解决城市问题的成熟的技术地理信息系统作为数字城市涉 及的众多技术中的一项关键技术，也越来越多的引起城市管理者的重视。 1 1 城市规划与管理 经济、社会的发展，城市化进程的加快，一方面给人类带来了文明和进步，另一方面 也引发了一系列新问题。这些问题涉及资源、环境、入口，交通、经济、教育、科技、文 化、金融和通讯等方面。因此必须为城市的发展制定科学的规划，城市规划是建设城市和 管理城市的基本依据，是保证城市土地合理利用和开发活动协调进行的前提条件。是实现 城市经济和社会发展目标的重要手段。城市规埘包括规划编制和管理两个方面的内容 ( 1 ) 城市规划编制 城市规划编s t j e p 城市规划设计，其完整过程由两个阶段、五个层次组成。两个阶段即 总体规划阶段和详细规划阶段，五个层次即市( 县) 域城镇体系规划、城市总体规划、分区规 划、控制性详细规划和修建性详细规划整个过程由大到小，由粗到细规划的主要内容 参见表1 - 1 。 城市规划与管理地理信息系统开发研究 表1 - 1 城市规划编制酌内容哪 综合规划专项规划 区域规划交通规划 市域规划基础设施规划 总体规划服务设施规划 分区规划景观规划 控制性详细规划历史文化保护规划 修建性详细规划防灾规划 环境保护规划 ( 2 ) 城市规划管理 城市规划管理的主要- 亡作是依据“中华人民共和国城市规划法”及其它城市规划法规 办理“一书两证”的发放，进行监督检查和竣工验收，确保城市建设按照规划实施一书 两证指。建设项目选址意见书? 、“建设用地规划许可证”和“建设工程规划许可证”规划 ， 与管理活动可以概括为三个方面的管理任务，即建设用地规划管理，建设工程规划管理和 城市规划实施监督检查。 1 2g l s 在城市规划与管理中的应用 随着城市社会经济的发展，社会对城市规划与管理的要求越来越高，城市规划与管理 的范围不断扩大，依赖的信息涵盖了城市的过去、现在和将来，这些信息涉及面广、信息 量大，8 0 以上属于空间信息，传统的手工作业和分析手段远远不能满足城市规划与管理的 要求。而g i s 技术能把现实世界中对象的空间位置和相关属性有机地结合起来，满足用户 对空间信息管理的要求，并借助其特有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策 因此g i s 越来越多的应用予城市规划的辅助设计、建设项目的审批等工作。g i s 在城市规 划与管理中主要应用于以下几个方面( s - s l ： 1 ) g i s 在城市规划中的应用 g i s 技术可以保证基础数据详尽、可靠、准确：从而大大提高规划设计的科学性g i s 软件可以方便快捷地生成各种规划用图、表格和报告，利用数据库管理数据，可以动态的更 新、增补。随着卫星遥感技术的发展。卫星遥感图片的质量德到很大提高，信息量也大大增 加， 结合g i s 强大的空间分析功能，充分利用卫星遥感图片的空间信息，进一步地促进城 市规划工作的发展1 1 0 - 1 2 。 2 ) g i s 在建设项目审批中的应用 2 城市规划与管理地理信息系统开发研究 建设项目的规划审批是规划局业务科室中日常工作量较大的工作，传统的手工建设 ， 项目审批存在计算精度差、审批周期长、规划图纸不易保存、数据规范性差等诸多缺 点【1 3 l 。把g i s 技术引入到建设项目的审批中来，可以优化建设项目审批流程、加大项 目审核的深度、提高规划与管理审查的质量、增加审批的公开透明度。 而且把g i s 应用于建设项目的审批作为一种全新的规划与管理审批模式。符合电 子政务推进的客观要求，业务部门应用基于g i s 的规划与管理系统，在日常工作中就 可以实现城市规划与管理信息系统的图形数据采集和更新工作，从而建立审批建 库一体化的规划成果信息库动态更新机制。 3 ) g l s 在建设项目管理中的应用 以工程项目为主线。整合规划部门各科室与项目相关的文字信息、图形信息、空 间信息等，构建城市规划与管理项目信息库。实现地上、地下资源、环境和基础设施 信息的数字化全覆盖，充分发挥g i s 与r s 、g p s 集成的优势，形成基于一张图模式的 信息资源共享。从图1 - 1 可以看出建设项日管理领域应用g i s ，与传统的m i s 系统相 比能够为用户提供更多的信息。 g i s f f q 传统h s 图1 1g i s 的信息表达方式 f | g i - 1 t h eg i si n f o r m a t i o ne x p r e s s i o n 1 3 城市规划与管理地理信息系统发展现状 国际上城市规划与管理地理信息系统的研究始于1 9 7 0 年代初期，经过3 0 多年的迅猛 发展，目前发达国家已将它作为城市与重要基础设施之一用于城市动态管理和规划发展。 并将它作为对城市重大问题和突发性事件进行科学决策与处置的现代化手段城市规划和 管理信息化建设进程大致可以分为以下几个阶段 1 4 - 1 习； 1 ) 以管理信息系统( 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 s 简称m l s ) 为主体结合的静态的城 市资源管理信息建设阶段：如建立城市的基础地理信息数据库、地籍数据库和地下管网数 3 城市规訇 与管理地理信息系统开发研究 据库、城建档案等空问或非空间数据库，实现城市资源的计算机管理。在登录、查询、检 索和图形输出等方面，较传统工作方式有了比较大的提高。 劲以城市g i s 为主体结合办公自动化( o f f i c e a u t o m a t i o n 简称o a ) 篚j 动态规划与管理信 息建设阶段：面向城市规划，推进办公自动化，加强业务运行系统的建设，扩大服务范围 提高城市动态模拟、实时监测与调控管理的能力。 3 ) 以“数字城市”为长远目标，面向城市可持续发展的全数字化信息系统的建设，目 前处于探索阶段。城市规划与管理信息系统作为“数字城市”的一个重要组成部分，用于 辅助城市发展、决策也处于研究和试验阶段。 目前我国的g i s 在城市规划与管理领域应用发展迅速，一些较早开展信息化建设的城市 规划部门对其规划业务进行了调整经过工作流重组，使其更加规范、灵活，更能适应计算 机系统的运行，在此基础上建立的城市规划与管理信息系统更加的实用。尽管如此，在实际 应用中仍暴露出许多问题： 1 ) 系统重复建设的现象严重 ， 各级政府的规划部门为了提高规划决策的科学性、提高规划实施管理的先进性纷纷着 手建立自己的规划与管理地理信息系统，而且各个的城市系统建设规模也越来越大。 但是很多城市的城市规划与管理的地理信息系统建设都是“一对一”式开发，一个城 市傲一套系统，一方面造成系统没有稳定成熟的推广应用价值；另一方面，大量的劳动都 花在了枯燥、重复率高的工作上，造成极大浪费。 2 ) 缺乏灵活性 目前，在我国许多城市己经建立一些图文一体化应用系统，然而，这些系统对业务流程 的控制往往缺乏灵活性，系统组织机构的改变和业务流程的调整将导致大量的程序维护工 作，即系统缺乏一定的柔性，难以适应业务流程调整的需要。因此要在城市规划管理信息系 统的开发过程中引入工作流的概念 3 ) 没有统一的标准与规范 当前城市规划管理信息系统的数据库建设中缺乏必要的标准和规范，对于数据的录入各 地方规划部门都有地方标准，但是各个地方的标准不统一，造成一个地区的信息和其它地区 不能够共享。因此有必要制定行业g l s 工程标准与规范，就g i s 的数据库建设作出明确的规 定。用以指导系统建设。 4 城市规划与管理地理信息系统开发研究 1 3 1 国外地理信息系统应用于城市规划与管理领域的研究状况 目前，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 r ， 城市规划与管理的数字化： 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。1 9 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。 1 9 9 8 年9 月，美国提出了“数字化舒适社区建设”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、 市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、 宽带网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城 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射1 7 2 0 i 。 1 3 2 国内地理信息系统应用于城市规划与管理领域的研究状况 我国把g i s 应用于城市规划与管理领域是以遥感的应用作为突破口的( 1 9 8 0 年在天津。 1 9 8 3 年在京、津、渤地区) ，年代中期开始应用于城市内部的交通规划模型的设计在城 市规划中收到一定的成效，为交通政策的制定、路网规划、用地布局等问题，提供了决策 依据。1 9 8 9 年利用世界银行贷款正式在常州，洛阳和沙市三个中等城市进行城市规划与管 理信息系统子系统的研究探索和建设【2 “1 9 9 0 年以后，随着我国u g i s 的浪潮，南方沿海 城市如深圳、广州、珠海、海口、中山等海港城市率先建立了城市规划信息系统，随后其 他经济发达地区的城市如上海、杭州、宁波、苏州、常州、重庆、武汉、沙市等也建立了 城市规划信息系统。这些城市规划信息系统中都包含有规划设计系统或规划设计模块随 一 着g i s 在城市规划管理领域的深入应用，现在用户对g i s 的需求无论在广度上( 更多市、镇、 城市内部的更多部门) 还是在深度上( 从静态管理剑动态监控。进而做出综合分析决策) 都迅 速增强 2 2 - “。 5 城市规划与管理地理信息系统开发研究 1 4 论文研究研究内容与目标 城市规划与管理信息平台软件的开发是基于信息共享理论研究，建立在面向对象的数据 模型的基础上，实现对城市士地和基础设施的计算机管理与辅助决策。其目标是利用先进的 计算机信息技术，地理信息系统技术在建立规划基础信息库的基础上，紧密结合规划与管 理相关部门的业务流程建立城市规划与管理地理信息系统的平台软件，为用户开发具体项 目提供稳定成熟的基础。从长远看，城市规划与管理信息系统平台将是整个数字城市网络的 有机组成部分。平台必须能够适应规划与管理部门需求不断变化的要求，因此要采用标准的、 开放的结构。城市规翊与管理信息系统的研究涉及诸多方面，包括信息共享的研究、模型研 究和平台软件研究，其研究的基本框架如图，本文的研究侧重于对平台软件开发的研究 2 7 - 4 1 ( 参见图1 2 ) 。 一 政蕞法规 与其他g i s 平台通讯 、一 ， - _ 数据共享研究 卜 i # * 一l 4 与其他系统集成 麸享技术 地理认知 逻辑描述 。_ - 一规划的；息蕉事 物理知识 。l i 建立元数据框架| i l 。 r l 规划数据特征研究 f 规划数据结构研究卜 拓扑结构研究 l 数据模型研究 ii 城悟规划管理g i s 平台软件 i l+ ：f 箍蜷新城规划：管理信息系统i f 箍蜷新城规划与管理信息系统 共享研究 模型研究 平台研究 实例开发 图1 - 2 城市规划与管理系锄究的基本框架 f 醵l - 2 t h eb a s i cf r a m e w o r kf o rc i t yp l a n n i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e m 6 城市规划与管理地理信息系统开发研究 通过本文研究要实现以下几个目标： i ) 针对城市规划与管理的需求，提出城市规划与管理她理信息系统基础平台的设计， 并完成平台软件的开发。 2 ) 在城市规划与管理地理信息平台软件开发过程中引入工作流概念，对g i s 与工作流 的结合进行研究。 3 ) 建设上海市临港新城规划与管理地理信息系统。 7 城市靓划与管理地理信息系统开发研究 第2 章基于组件的城市规划与管理地理信息基础平台设计 目前，国内许多大中小城市都有t l 己的规划与管理信息系统。这些系统各有特点，大体 上可分为两类i 柳：一类是基于a u t o c a d 和商用数据库软件的多平台开发，信息管理功能在 商用数据库平台上开发，g i s 图形功能则基于a u t o c a d 平台开发。另一类是基于单一g 1 s 平台的开发，由于一开始就在g i s 平台软件上开发，系统起点高，开发难度相应增加。但 是第二类系统在办公自动化( o a ) 方面的功能比较弱，不能在实现g i s 功能的同时贴近规 划部门豹日常工作，尤其是不能满足规划部门业务流程发生变化的需求。 随着组件技术的发展，我们可以将( o a ) 与g 1 s 技术紧密结合于一体，建设一个城市 规划与管理信息系统平台软件，其总体目标是：建设一个通用的城市规划与管理的平台软件， 能够为用户提供城市规划与管理领域的基本功能，当用户具体开发某个城市或者地区的城市 规划与管理地理信息系统的时候，能够在平台软件的基础上对系统功能进行扩展，从而满足 用户特殊的需求 同时平台在设计过程中引入工作流的概念，在业务流程的设计中贯彻工作 流的思想使得系统能够适应规划部门日常工作的需要。 2 1 城市规划与管理基础平台软件设计概述 城市规划与管理基础平台软件是软件工程、数据工程以及系统工程的高度统一体，平台 软件技术设计属于软件工程的范畴，必须采用软件i 程方法来指导和辅助系统的授术设计， 实现技术设计工作过程各阶段的规范化、科学化，更好地把握和控制平台软件的可靠性、可 维护性、提高软件运行效率，并降低平台软件的建设成本。系统设计是软件工程的技术核心， 设计结果的优劣决定着平台软件的质鼍，因此在平台软件的设计过程中要注意把握以下几个 方面洲： ( 1 ) 先进性和实用性 系统的总体设计符合电子政务建设的技术要求，要和当前o a 应用的主流发展方向一 致，即要采用大型关系型数据库系统。使用组件式开发技术。在技术实现上易和g i s 系统 融合。 ( 2 ) 开放性和标准性 平台软件在运行环境的软、硬件平台的选择上要符合工业标准，具有良好的兼容性和可 扩充性，能够容易的实现系统升级和扩充 ( 3 ) 可扩展性与灵活性 8 城市规趣l 与管理地理信息系统开发研究 主要从三个方面考虑：一要充分考虑城市规划管理事业地发展。适应职能调整、内设机 构等变动对平台软件的要求；二要采用灵活地设计方法，在系统的各种业务办公流程及相关 文档、资料格式需要变化时，能够进行动态修改、扩充；三要从设计上，考虑o a 和g 璐 应用功能的一体化实现。 ( 4 ) 安全性与可操作性 要求平台能够提供必要的安全性保证，提供必要的用户认证手段，比如未经授权用户不 得对系统和数据进行访问，修改等要求，用户一旦对数据进行了修改就不能事后否认 ( 5 ) 可靠性和稳定性 可靠性由软件系统的坚固性和容错性决定。是系统性能的重要指标 2 1 1 设计模式 g i s 应用于城市规划与管理经过3 0 多年的发展和软件工程的实践，逐步形成了较为成 熟的设计模式，主要有软件生命周期模型和快速原型化模型。在平台软件实际开发过程中， 往往将软件生命周期模型和快速原型化模型结合使用，通过快速原型化模型来理清需求，采 用软件生命周期模型进行后面的设计工作，这样能保证设计工作顺利开展。节省设计成本， 并保证设计质量 快速原型化模型的基本思想是经过简单分析和设计，快速实现软件系统的一个原型，即 软件的一个早期可运行版本，用户周开发者对原型反复试用、评价和修改。不断完善，得到 双方满意的最终产品。其基本开发模式( 参见图2 ) 。 图2 - 1 快速原型化模型 f i g 2 - 1 r a p i dp r o t o t y p em o d e l 相对传统的结构化方法来说，面向对象方法具有更多的优势。当然，面向对象也不是十 全十美的软件方法，是以结构化思想和方法为基础，面向对象方法在汲取结构化思想和优点 的基础上发展起来的，是对结构化方法的进一步发展和扩充。结构设计中经常采用逐步扩张 的方法。首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其它概 9 城市靓划与管理地理信息系统开发研究 念结构，直至总体概念结构，( 参见图2 - 2 ) ： 图2 - 2 逐步扩张设计法 f i g 2 - 2 i n c r e m e n t a le x p 。d n s i o nd e s i g n 2 1 2 设计步骤 城市规划与管理信息系统平台软件是一个大型的系统软件，通常包括数据工程( 数据采 集与建库) 、软件工程( 软件设计与开发) 以及硬件工程( 硬件设计与选购) 等方面，而硬 件1 = 程常常包含在软件工程之中系统设计的工作占了据软件工程相当部分，它是软件工程 的重要环节。表2 - 1 列出了平台软件设计过程中一些关键的工作环节。 表2 - 1 各工作阶段的关键问题和主要任务 t a b 2 - 1 t h e w o r k i n g p h a s e o f t h e k e y i s s u e s a n d m a j o r t a s k s 工作阶段关键闯题主要任务 定义与计划问题是什么?确定系统方案大纲；明确需求调研任务；做好调研前期准备。 可行性研究有可行的解吗?提出专家意见和建议 了解人工系统模型i 确定用户需求；画出现行业务流、数据流； 需求分析系统必须做什么? 收集原始业务资科分析需求调查结果，进行设计准备。 确定系统设计原则与目标，进行系统控制结构设计、软件功能 概要设计应该如何解决问题?结构设计、数据库设计、运行环境设计及界面设计# 确定系统 实施方案。 熟悉基础开发平台软件：确定模块功能及模块问调用关系；决 详细设计怎样具体地实现系统?定模块界面；画出模块控制流图；给出软件编程指导原则及用 户输入输出界面。 程序编码如何设计i e 确地程序单元?根据详细设计成果及编程指导原则，用代码实现各模块功能 现场安装开发的应用系统，通过模拟运行进行反复调试；同时 测试继承怎样保证符合要求的软件? 对规划局各级业务人员进行系统使用培训 运行维护如何让系统持久满足要求?系统进入正式运行阶段i 期间完成系统鉴定；进行运行维护 城市规划与管理地理信息系统开发研究 2 1 3 设计目标 根据城市规划管理工作的需要。平台软件综合利用地理信息( g i s ) 、办公自动化( o a ) 、 计算机网络等技术手段，实现业务文本数据、图件资料以及多媒体数据的集成管理t 开发基 于计算机网络的联网查询、项目流转登记和跟踪管理，开发辅助绿化率分析，建筑密度分析 等应用功能。 -对城市规划与建设项目审批管理过程中所参照和产生的文本、图形数据及多媒体数 据，按照统一的空间参考系统和信息分类标准进行集成管理，形成可共享的城市规 划与管理的综合信息资源。 一 规划部门各级业务人员可随时对这些集成的图文信息进行查询、检索，有关用地建 筑审批的办理结果也可以及时地纳入到数据库中。 _ 根据城市规划管理“一书两证”的审批的业务流程和服务承诺。按照各级业务人员 的工作职责和业务审批程序，设计和提供专用的项目审批流转登记、追踪管理、查 询统计等应用功能，实现基于计算机网络的项目跟踪管理与监控。 2 2 软件结构 在本平台软件的开发过程中选择通用的关系型数据库( s o ls e r v e r ) 管理属性数据，并在 s q l s e r v e r 的基础上使用e s r i 公司的中间件a r c g i s s d e ( s p a t i a l d a t a b a s e e n g i n e ) 来管理空 间数据。乎台图形处理功能的开发以a r c g l se n g i n e 作为开发的基础，a r c g i se n g i n e 是e s m 公司提供的用于构建定制应用的一个完整的嵌入式g i s 组件库，a r c g i se n g i n e 提供的大量 组件。为平台开发g i s 功能提供极大的便利。在此平台软件提供了一系列g i s 的基本功能 模块构成平台的基本功能，并根据规划部门的对g i s 业务需求开发了若干模块构成城市规 划与管理所需的专业功能。同时平台结合规划部门日常工作的需求在平台中插入了办公自动 化( o a ) 的模块，为日常工作提供便利。从图2 - 3 可以看到，基础平台软件通过“控制数 据库”的用户管理登陆平台软件以后，通过平台软件的功能模块调用不同的数据库，从而实 现对数据的管理，业务的处理。 城市规划与管理地理信息系统开发研究 天天天天天 图2 - 3 平台体系结构 f i g 2 - 3 p l a t f o r m a r c h i t e c t u r e 2 3 平台软件功能设计 对于以业务处理为主要目的的城市规划与管理平台软件。要具有符合实际要求的业务处 理功能、督办功能、多种手段的查询服务功能、强大的统计分析功能和系统维护功能，城市 规划与管理离不开和图纸打交道，城市规划审批管理人员的主要工作就是查图、审图、作图。 因此图形功能也是平台软件的主要功能之一 平台软件的功能划分为四大部分：第一部分是用户的权限管理；第二部分是g i s 基本 功能：第三部分是城市规划与管理工作需要的专业分析g i s 功能；最后是跟城市规划与管 理部门日常业务相关的o a 功能。其中g 1 s 基本功能模块为用户提供了地图显示，地图操 作，地图保存，信息检索等基本功能。专业g i s 功能模块提供了空间数据、历史数据的管 理模块，提供了规划变迁模块；预置日照分析功能，满足有的部门对建筑的日照情况分析的 需求。o a 功能模块的部分提供了一书两证的递交，工程文档的递交，文档入库，项目报建 等功能；不同的规划部门涉及不同业务，对功能的需求也千差万别，很难把所有单位的所有 需求都包含在平台软件中，因此平台软件只提供了最基本、最常用的功能，并提供接口让用 户对平台软件按需扩充功能。 城市_ 晚划0 管理地理信息系统开发研究 2 3 1 用户管理 1 ) 图2 _ 4 显示用户管理模块包括两个部分。 用户增删控制：增加或者删除用户、修改用户登陆名称、登陆密码 用户权限控制：控制_ 【l j 户的数据操作权限、平台功能权限 图2 4 用户管理模块 f i 昏2 - 4 u s e rm a n a g e m e n tm o d u l e 2 3 2g i s 基本功能 2 ) 图2 - 5 显示文件操作模块包括三个部分，分别是打开、保存、另存当前窗口上的m x d 文 件。 图2 - 5 文件操作模块 f i g 2 - $ f i l em o d u l e 3 ) 图2 - 6 显示视图模块包括三个部分： 鹰眼导航：具有地图分层的全局浏览和局部范围快速定位的功能。 地图漫游：一纽地图浏览的通用工具集，包括视图放大、缩小、移动、要素选取、属性 预览、超链接等功能。 地图书签：为感兴趣的区域制作书签，方便以后再次浏览感兴趣的区域。 城市甥划与管理地理信息系统开发研究 图2 - 6 视图模块 f 豫0 6 v i e wm o d u l e 4 ) 2 - 7 显示编辑模块包括4 个部分：为用户提供地物的新建，编辑、删除、选择操作，并 为平台提供简单的数据编辑功能。 图2 7 编辑模块 f i g 2 - 7 e d i t i n gm o d u l e 5 ) 图2 - 8 显示查询统计模块包括3 个部分： 点击查询：鼠标点击的时候显示点击地块上的详细信息，同时显示地块上关联的。一书 两证”，c a d 文件以及其他相关文件的信息。 属性查询：提供s o l 查询与空间关系查询，用户能够根据s q l 查询的结果定位到对应 的图形上 工程统计：规划与管理部门经常需要对指定的区域的工程建设情况进行统计。工程统计 ， 的功能能够对不同的统计对象。按照不同的统计口径。得出不同的统计结果。 图2 - 8 查询统计模块 f i g 2 - 8 i n q u i r ys t a t i s t i c sm o d u l e 6 ) 图2 - 9 显示量算工具模块包括2 个部分： 1 4 城市规划与管理地理信息系统开发研究 距离量算：距离和面积量算是g i s 开发、数字地图应用等空间分析中最基本的功能。 砸积量算：通过工具勾出路径得出经过的路径包围的面积，也可以通过选择一个地块查 看详细信息的方式获取面积信息。 图2 - 9 量算工具模块 f i g 2 9 m e a s u r e m e n tt o o l sm o d u l e 2 3 3 城市规划与管理g i s 专业功能 7 ) 图2 - 1 0 显示规划变迁模块包括6 个部分： 回到最新版本：把当前显示区域的地图数据切换到最新数据的状态。 保存历史数据：把当前视图的数据保存为一个时期的数据 查看历史数据：显示当前地| ! ( i 窗口上曾经保存过几个不同的时期的数据，并且可以把视 图上的数据切换到指定的时问。 历史数据对比：一个窗口上同时显示多个视图，显示指定的矢量图层在不同时期的数据 情况。 遥感数据对比：一个窗口上同时显示多个视图，把不同时期的遥感数据显示在一起，方 便用户查看。 当前数据信息；查看当前视图上显示的数据信息。 图2 1 0 规划变迁模块 f g 2 1 0 p l a n n i n gc h a n g e sm o d u l e 8 ) 图2 - 1 1 显示规划分析模块包括5 个部分； 1 5 城市规舒j 与管理地理信息系统开发研究 城市规划与管理工作涉及方方面面的内容，其中的许多工作都可以用g i s