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基于g i s 的建设用地审批管理系统研究 摘要 国土资源管理行业的电子政务建设，是以数据库建设为前提基础，网络系 统建设为依托，以工作流技术和g i s 技术为核心的复杂的系统工程。建设用地审 批管理是国土资源管理部门的核心工作内容，随着社会和经济的发展，建设用 地审批管理已经成为国家实施土地利用规划、耕地保护、国土资源管理宏观调 控的重要手段。 本文从全面分析建设用地审批管理系统的需求入手，通过工作流技术和组 件式g i s 技术的分析阐述，以面向对象的分析与设计方法、面向服务的新型结构 设计思想，提出了建设用地审批管理电子政务系统的设计思路和解决方案，并 且利用国土资源电子政务平台e - l a r p 构建了合肥市建设用地审批系统应用实 例。最后，根据系统的测试结果和应用的情况，提出进一步完善的建议。 关键词：工作流；面向对象：组件式g i s ；建设用地审批 r e s e a r c ho ne x a m i n ea n d a p p r o v e o fc o n s t r u c t i v el a n d m a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do ng i s a b s t r a c t t h ee l e c t r o n i c g o v e r n m e n t a l a f f a i r sc o n s t r u c t i o no fl a n da n dr e s o u r c e s m a n a g e m e n tp r o f e s s i o n ，i sc o m p l e xs y s t e m e t i cp r o j e e tw h i c ht a k i n g d a t a b a s e c o n s t r u c t i o na st h ep r e m i s ea n df o u n d a t i o n , t a k i n gn e t w o r ks y s t e mc o n s t r u c t i o na s s u p p o r t t a k i n gt h et e c h n o l o g yo f w o r k f l o wa n d g i sa st h ec o r e 1 h ee x a m i n ea n d a p p r o v eo fc o n s t r u c t i v el a n dm a n a g e m e n ti st h ek e r n e lw o r kc o n t e n to fl a n da n d r e s o u r c e sm a n a g e m e n t a ld e p a r t m e n t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n de c o n o m y i th a sa l r e a d yb e c o m et ob et h ei m p o r t a n ti n s t r u m e n tt h a tt h en m i o ni m p l e m e n t sl a n d u s ep r o g r a n u n i n g ，c u l t i v a t e dl a n dp r o t e c t i o n ，m a c r o e c o n o m i cr e g u l a t i o na n dc o n t r o l o fl a n da n dr e s o u r c e sm a n a g e m e n t t h i sa r t i c l eb e g i n sw i t hc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so nt h ed e m a n d so fe x a m i n ea n d a p p r o v eo fc o n s t r u c t i v el a n dm a n a g e m e n ts y s t e m t h r o u g ha n a l y z i n ga n dd e s c r i b i n g w o r k f l o wa n dc o mg i st e c h n o l o g y ，u s i n go b j e c t o r i e n t e da n a l y s i sa n dd e s i g n p r o c e d u r e sa n ds e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r ed e s i g nt h o u g h t ，i tp u t sf o r w a r dt h e d e s i g np r o p o s a la n ds o l u t i o no fe l e c t r o n i cg o v e r n m e n ta f f a k ss y s t e mf o re x a m i n e a n da p p r o v eo fc o n s t r u c t i v el a n dm a n a g e m e n t t h e n ， m a k i n gu s eo fl a n da n d r e s o u r c e se l e c t r o n i cg o v e r n m e n ta f f a i r sp l a t f o r me l a r p ，i tb u i l d sa ne x a m p l e a p p l i c a t i o no fh e f e il a n da n dr e s o u r c e se l e c t r o n i cg o v e r n m e n ta f f a i r sm a n a g e m e n t s y s t e m f i n a l l y ，b a s e do nt h et e s tr e s u l t sa n ds i t u a t i o no fs y s t e ma p p l i c a t i o n ，t h i s a r t i c l ep r o p o s e ss o m es u g g e s t i o n sf o rs y s t e mf u r t h e ri m p r o v e m e n ta n dc o m p l e t i o n k e yw o r d s ：w o r k f l o w ； o b j e c t - o r i e n t e d ；c o m p o n e n tg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n s y s t e m ；e x a m i n ea n d a p p r o v eo f c o n s t r u c t i v el a n d 图表清单 图2 1 对象、类和消息传递7 图2 2c o m g i s 的无缝集成，1 1 图2 3b s 三层结构示意图1 6 图2 4 工作流管理系统的组成1 8 图2 5e - l a r p 电子政务基础平台2 1 图2 6w o r k s h o p 功能分布图2 1 图2 7e - l a r pm a n a g e m e n tc o n s o l e 操作流程图2 3 图2 8e l a r p 的服务层2 3 图3 1 工作流技术与g i s 技术的融合2 6 图3 2 图签流转方式2 7 图3 3 图文快速定位方式2 7 图3 4 基于j 2 e e 的系统解决方案。3 0 图4 1 合肥市建设用地审批工作的全流程，3 3 图4 2 建设用地审批系统总体功能结构图3 6 图4 3 合肥市建设用地审批系统的组成3 7 图4 4 合肥市建设用地审批系统结构图3 9 图4 5 合肥市建设用地审批业务流程图4 3 图4 6 建设用地分批次审批流程图4 4 图4 7 分批次审批业务活动分解表4 5 图4 8 可视化的工作流定制工具4 6 图4 9 表单设计器4 6 图4 1 0 数据库管理工具4 7 图4 1 l 权限配置4 7 图4 1 2 系统接件界面，4 8 图4 1 3 客户端用户g i s 功能界面4 9 图4 1 4 图层控制标签页4 9 图4 1 5g i s 功能配置系统5 0 图4 1 6g i s 配置管理系统结构图5 1 图4 1 7 系统数据库概要设计图，5 1 图4 1 8 建设用地审批数据库设计图5 2 图4 1 9 建设用地呈报说明书的表结构5 3 图4 2 0 界面集成工具5 3 图4 2 1 信息安全层次模型5 4 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，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 金胆王些太堂或其他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 并表示谢意。 靴论文作撇：下乏迎定上复签字日期：汐7 年，z 月哆日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒目b 王些盍堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金 墅些叁堂可以将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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： ，7 拙夏乏 签字日期：沙矽年亿月f7 日 学位论文作者毕业后去向 丁作单位： 通讯地址： 导师签名 签字日期：力印年，2 r 月，日 ， 电话 邮编 致谢 经过了3 年来地理信息系统理论知识的学习和社会实践的积累，我完成了 这篇文章。这期间，我得到了许多人的帮助和鼓励，在此要衷心地感谢他们。 首先感谢我的两位导师，合肥市国土资源局高工胡小华老师和合肥工业大 学教授高飞老师。他们用渊博的知识、严谨的治学态度和对科学研究的执著精 神深深地影响了我，带领我走入地理信息系统这个多彩的领域。 感谢合肥工业大学土木建筑工程学院测量教研室的李晓莉老师、张志慧老 师、吴兆福老师以及其他所有的老师们，他们不但教授我知识，同时也给了我 很多的鼓励。 感谢合肥市国土资源局的工作人员，特别是信息中心的各位工程师。在学 习和工作期间，他们给了我无私的帮助。 感谢我的师兄、师弟、师妹们，每当我遇到困难的时候，他们总是热情相 助。 感谢我的家人和朋友，他们一直默默地关心和支持我。 感谢所有关心和帮助我的人! 谈媛媛 2 0 0 7 年1 1 月 第一章绪论 1 1 选题背景及研究意义 1 1 1 选题背景 随着经济全球化、社会信息化的不断发展，特别是计算机和互联网技术的 迅速普及应用，经济发展、信息传递、人际沟通、社会生活等方面正在发生着 深刻的变化。发展和应用信息技术，加速信息化进程，以信息化和全球化推动 新经济的发展，成为国家未来发展的战略抉择。 土地是人类赖以生存的基础，随着社会经济的迅猛发展，人们需要更多的 发展空间来满足不断增长的物质和精神方面的需求，土地资源形势日益严峻， 人口不断增加、耕地资源相对减少，建设用地利用率低，对经济发展和社会稳 定产生了严重的影响。土地已经成为非常稀有、珍贵的资源和资产。“十分珍惜、 合理利用土地和切实保护耕地”已经成为我国需要长期贯彻与落实的一项基本 国策。针对国土资源管理工作面临的新形势，需要切实加强国土资源管理在机 制、体制、法制和技术手段上的创新，对社会广泛关注的国土资源热点问题有 效地加以解决。信息化建设是国土资源管理部门的必然选择。 发展电子政务是当今经济社会信息化建设的重要内容和对原有政府形态进 行信息化改造的重要途径，已经受到我国政府的高度重视。早在2 0 0 1 年，党中 央和国务院就提出“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”、“政府先行， 带动国民经济和社会信息化发展”，成立了国家信息化领导小组，组建了国务院 信息化工作办公室。随后，各省、市都建立了相应的机构，主管电子政务的建 设。此后又多次对推进信息化，加快电子政务建设提出了新的要求。2 0 0 2 年， 中办发 1 7 号 文件进一步明确了我国电子政务建设的指导思想、实施原则、目 标任务和主要措施等，标志着我国电子政务建设进入了一个快速发展的新时期 1 - 2 口 为了适应国土资源管理新的要求，加强对国民经济的宏观调控，贯彻和落 实科学发展观，实现以信息化建设带动国土资源信息技术跨越式发展和国土资 源管理方式的根本转变，经国务院同意，国家发展改革委员会正式批准，国家 将围绕解决国土资源管理与开发利用过程中存在的重大问题，面向资源监管、 调控和服务的国家目标，在全国范围内实施“金土工程”。金土工程是在国土资 源电子政务建设的总体框架下，围绕当前国土资源管理的中心工作，选择耕地 保护、矿产资源管理、地质灾害防治等重要业务，在流程梳理、整合的基础上， 建立业务应用系统和相应的信息服务系统，形成边界清晰的政务信息系统。金 土工程的总体目标，是完成“三大系统”建设( 即耕地保护国家监管、矿产资 源国家安全保障和地质灾害预警、预报与应急指挥系统) ，建立覆盖国家、省、 市、县级国土资源电子政务管理信息化系统0 1 。 耕地保护管理监管系统的核心就是建设用地审批管理应用系统，在土地利 用现状、土地利用规划和土地开发整理等国土资源基础数据库的基础上，实现 对建设用地网上受理、网上审批，实时监控和信息服务。建设用地审批实行国 家、省、市、县四级管理模式，市、县级国土资源管理部门进行建设用地“一 书四方案”的组卷，上报给所在省或国家审批。建设用地审批的业务包含了从 征地，建设用地预审、审批，到建设用地供应、国有土地权登记的整个过程， 需要审阅大量的报件材料，进行土地利用规划、供地情况、补充耕地和征用土 地情况、矿产压覆情况等专项审查，填写大量的表格，包含了多道审批程序， 工作量大，任务繁重。 “金土工程”的建设计划分三期实施。一期将在省级和部分市级国土资源 管理部门开展试点示范，启动覆盖试点示范地区的耕地保护国家监管系统和矿 产资源国家安全保障系统建设，形成技术体系和示范应用效果。2 0 0 6 年6 月1 3 日，国家发改委正式批复金土工程一期建设项目初步设计，金土工程进入全 面组织实施阶段。 合肥市被国土资源部列为“金土工程”一期建设试点应用城市，总体建设 内容包括数据库建设与整合、数据中心、应用系统、网络系统、安全系统和标 准化建设等六个方面。按照“金土工程”一期建设总体框架要求和相关技术标 准，以建设用地审批业务为主线，建立建设用地审批管理系统、建设用地预审 管理系统、土地利用规划与计划管理系统、土地开发整理管理系统、土地供应 管理系统、土地执法监察系统和矿业权管理信息系统；建立和完善应用系统与 数据交换系统的接口，完成新开发应用系统与现有相关业务系统的衔接，实现 建设用地审批所有的相关业务的网上受理与审批，实现网上信息交换和信息服 务，为合肥市相关电子政务工程提供重要的国土资源信息支持，并为其他试点 城市提供经验。本文即以合肥市建设用地审批系统的开发建设为实践背景，论 述面向服务的工作流技术与组件式g i s 技术相融合的建设用地审批系统的设计 与实现。 1 1 2 研究意义 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，通过国土资源业务系统建设与应用，整合与共享国土资源数据， 建立覆盖国土资源管理主要业务的、贯穿上下的政务信息化体系，形成规范、 科学、高效的“天上看、地上查、网上管”国土资源管理模式，全面提高国土 资源管理科学化与社会化服务水平，切实为落实最严格的耕地保护制度、保障 国家矿产资源可持续供应、有效降低重大地质灾害对我国经济社会发展的影响， 切实为提高国土资源管理参与国家宏观调控的能力，切实为推行依法行政和执 政为民提供强有力的技术支撑和信息保障。 新形势下国土资源管理的任务十分繁重。党中央、国务院要求进一步加强 土地调控，坚决遏制土地违法、违规行为，实行更严格的土地管理制度。通过 金土工程的实施，建立建设用地审批管理系统，首先，大大增强了国土资源管 理参与宏观调控的能力。通过建立网络化资源信息监测体系和信息集成分析平 台，准确掌握资源“家底”，及时了解资源的动态变化，为加强资源规划管理、 合理调控资源供应总量和结构等提供有力的决策支持：其次，有利于加强对国 土资源开发利用活动的监管。通过建立各级联动的网络化国土资源管理运行体 系并与遥感动态监测体系相结合，实现对国土资源开发利用活动的有效监管， 及时发现资源的违法占用和不合理开发现象，促进国土资源的保护和合理利用； 第三，促进了国土资源行政管理职能的转变。加快政府职能转变是我国行政体 制改革的要求，通过国土资源管理的网上运行和服务，促进各级国土资源行政 管理部门的依法行政，提高决策科学化、民主化水平；第四，促进政务公开， 从源头上防止腐败。通过“窗口办文”、“网上申报”等措施，使行政审批行为 公开透明，纪检监察部门可以随时监控，群众可以有效监督，从根本上防止腐 败行为的发生；第五，有利于带动整个国土资源信息化建设。政府先行，推进 国民经济和社会信息化，是我国信息化发展的重要举措。各级国土资源管理部 门是国土资源信息最大的采集者、拥有者和使用者。通过各级建设用地审批管 理信息化的建设，有效促迸国土资源信息深度开发和高效利用，带动空问信息 产业发展，全面推进国土资源信息化建设。 国土资源政务信息化是提高国土资源管理水平的重要手段，通过建立结构 完整、功能齐全、技术先进并与国土资源管理现代化要求相适应的国土资源政 务信息系统，将理顺管理关系，清晰管理流程，优化管理模式，规范管理行为， 提高工作效率，促进各部门协同开展工作，推进依法行政和政务公开，更好地 发挥政府综合协调与服务的职能，促进管理方式的根本转变，全面实现国土资 源工作的科学化与现代化，大幅度提高国土资源的管理水平和服务水平。 以农用地转用审批和土地征用审批为核心的建设用地审查报批工作是国土 资源政务管理工作的重要组成部分，对合理组织土地利用，实施土地用途管制 和建设用地总量控制，实现土地宏观调控和微观管理，发挥极其重要的作用。 1 2 当前研究现状 且前建设用地审批工作信息化整体水平较低，不能完全满足新形势下对建 设用地审批管理的要求。加强建设用地审批管理信息系统建设，实现建设用地 审批管理的电子化、网络化和全面的现代化管理，已经成为国土资源管理和国 土资源政务信息化的一项重要而又迫切的任务。 建设用地审批管理由国家、省、市、县四级进行纵向垂直管理，由县、市 开始进行项目的申请受理、原始上报材料的组织、项目的审查与报批，经过市、 省逐级受理、审查、报批，由省和国家分别进行审批，国家采用备案制度实现 对省级审批情况监督和管理。建设用地审批管理横向上采用会审制度进行审查， 审查内容复杂，包括规划、地类面积、补充耕地、压覆矿产、地质灾害等内容 的审查，涉及国土资源管理众多业务。建设用地审批管理上报材料繁多，包括 土地利用总体规划图、土地利用现状图、项目勘测定界报告，政府请示文件、 项目可研性报告，各种批复文件等，有图形、表格、文档等多种形式。建设用 地审批管理具有较强的流程性，国土资源部制定了一系列的规程、规定和办法 等，对建设用地审查报批的上报材料、申报审查程序等进行规定，形成了较为 清晰的流程化管理。建设用地审批管理工作模式不断变化，其业务的要求、业 务流程、业务表单、上报材料等不断变化。 合肥市建设用地审批管理主要采用手工报批、手工审查、手工收发文的传 统工作模式，信息化程度低，具体表现在以下几个方面：第一、数字化程度低， 数字化信息数量太少，相当一部分信息仍处于纸介质状态。材料的组织、报送 要花费大量的人力、物力、财力，传统的数据管理方式和数据支持手段使信息 的来源缺乏实时性和可靠性，严重影响了数据的利用，增加了项目的费用支持。 第二、完全采用手工作业方式，未能充分利用先进的网络技术和信息技术。目 前国家加大基础设施建设，用地需求量很大，人员少、工作量大的矛盾越来越 突出，越来越难以满足日益繁重的工作需要，严重影响了工作效率。第三、审 查串行。延长了审批时间，增加了工作人员的劳动强度，降低了审批的效率。 第四、资料相对孤立和分散，信息渠道不畅，国土资源部内各司局之间、部、 省、市( 县) 之问数据共享困难，信息的加工、处理、查询等环节的技术水平较 低，不能为政府决策提供实时准确的信息支持，信息社会化服务程度较低；第 五、难以与现有信息进行有机的融合，不能进行科学审批。国土资源信息化蒸 蒸日上，已建立起一批基础数据库，建设用地审批管理业务不能充分利用已经 有的数据进行审批，影响了国土资源土地利用整体作用的发挥。 1 3 本文研究的主要内容 在全国范围内，国土资源管理政务信息化建设已取得了相当的进展，许多 省市的办公自动化系统、业务管理系统和一些基础数据库都己建设完成并投入 使用，并建立了提供服务的内网和外网网站，形成了较为完备的计算机网络系 统。但是，所开发的大多数业务系统主要只是针对某一项业务管理需求，运行 环境单一，缺乏业务系统间的有机联系和信息共享，同时，普遍存在业务系统 开发周期长，重复建设多，应用范围有限，不适应政务管理模式变化快的需求， 还有系统调整、维护都比较困难的问题。针对以上的状况，国土资源部信息中 心提出了基于电子政务基础平台进行电子政务应用系统建设的模式，并组织开 发了国土资源电子政务基础平台争l a r p ( e l e c t r o n i cl a n da n dr e s o u r c e p l a t f o r m ) 。通过e - l a r p ，可以把独立的业务应用及其数据库、静态的网站等 4 建立和集成到一个可管理的环境中，实现一体化、集成式政务信息化应用，同 时利用业务系统构建工具，快速搭建国土资源电子政务应用系统，并随着应用 的深入而及时扩展和调整，缩短开发周期、避免重复建设、提高维护水平，全 面实现业务系统的信息共享和互联互通。 合肥市国土资源管理局以金土工程项目建设为契机，利用国土资源电子政 务基础平台e l a r p 来构建建设用地审批电子政务系统，综合应用现代网络技术、 数据库技术、工作流技术、地理信息系统技术和组件式软件开发技术，使合肥 市国土资源管理局建设用地审批工作信息化，实现政务信息网上发布、部门内 部办公自动化、部门之间资源共享协同工作，并在此基础上初步实现网上交互 式办公，满足国土资源电子政务建设的要求。自2 0 0 6 年1 0 月至2 0 0 7 年5 月，本人 作为开发小组的一员参与了系统的设计和开发，此间承担的工作主要有： 全面了解合肥市建设用地审批工业务流程和实际工作需求，在此基础上进 行建设用地审批管理系统的分析和设计，利用面向服务的技术、组件式g i s 技术 和数据库技术，配合项目组利用国土资源电子政务基础平台e l a r p 完成合肥市 建设用地审批系统的开发工作。 本文研究的主要内容就是：全面分析建设用地审批业务的工作内容，利用 国土资源电子政务基础平台e l a r p 来建立合肥市建设用地审批电子政务系统， 实现建设用地管理的网上审批和信息化管理。 第二章建设用地审批系统关键技术 建设用地审批电子政务系统的建设中，涉及到很多关键技术和方法，主要 有：数据库技术、工作流技术、组件g i s 技术、计算机网络技术和安全技术、和 软件工程方法等，每一项都有着自身领域的广泛的研究和应用价值。由于本文 研究的主要内容，是在“金土工程”项目实践的背景下利用国土资源电子政务 基础平台e l a r p 来建立建设用地审批电子政务系统，因此本章将对国土资源电 子政务基础平台e - l a r p 和其涉及到的面向对象的方法、面向服务的设计思想、 工作流技术和组件g i s 技术进行较为详细的叙述，其它方面的技术内容将在文章 其它章节涉及到时给予适当的介绍。 2 1 面向对象的分析与设计方法( o b j e c t - o rie n t e da n a iy sis & d e sig n ，0 0 a d ) 面向对象的分析与设计方法是当前软件开发方法的主流。在2 0 世纪8 0 年 代初期以前人们认为：面向对象是一种新兴的程序设计方法，其基本思想是使 用对象、类、继承、封装、消息等基本概念来进行程序设计。自8 0 年代以来， 面向对象方法己深入到计算机软件领域的几乎所有分支，远远超出了程序设计 语言和编程技术的范畴。面向对象方法是基于客观世界的对象模型化的软件开 发方法，从面向对象的观点来看，现实世界是由各式各样独立的、异步的、并 发的实体对象所组成，每个对象都有各自的内部状态和运动规律，不同对象之 间或某类对象之间的相互联系和作用，就构成了各式不同的系统。 2 1 1 面向对象方法的基本概念和特征 1 基本概念 对象( o b j e c t ) 是人们要进行研究的任何事物，从最简单的整数到复杂的 飞机等均可看作对象，它不仅能表示具体的事物，还能表示抽象的规则、计划 或事件。对象具有状态和操作，一个对象用数据值来描述它的状态，操作用于 改变对象的状态，对象及其操作就是对象的行为。对象实现了数据和操作的结 合，使数据和操作封装于对象的统一体中。 关于对象的描述，通常关注的是具有相同特性的一类对象，抽象出这样一 类对象的共同的结构和行为，进行一般描述，从而避免数据的冗余。具有相同 或相似性质的对象的抽象就是类( c l a s s ) 。因此，对象的抽象是类，类的具体 实例就是对象。类具有属性，它是对象的状态的抽象，用数据结构来描述。类 具有操作，它是对象的行为的抽象，用操作名和实现该操作的方法来描述。类 中操作的实现过程叫做方法，一个方法有方法名、参数、方法体。 对象之间进行通信的结构叫做消息( m e s s a g e ) 。对象的相互作用是采用消 息传递来进行的。对象间传送的消息一般由三部分组成，即接受对象名、调用 操作名和必要的参数。向对象发送一个消息，就是引用一个方法的过程。实施 对象的各种操作，就是访问一个或多个在类对象中定义的方法。例如，在建设 用地审批管理系统的应用中，可以把建设用地项目看作是一个类，每一个建设 用地项目就是一个对象，如图2 1 所示。 理基 交铡 粪建设用地审批项目一 砖象2 0 0 t 年第l 讲坛次 f 冀 i 嚣 l 矮 旷 圈) 黼旦 囝k l! ：i 图2 1 对象、类和消息传递 类是对象的抽象及描述，是具有共同属性和操作的多个对象的相似特性的 统一描述体。类也是对象，是一种集合对象，我们称之为对象类( o b j e c tc l a s s ) ， 简称为类，以有别于基本的实例对象( o b j e c ti n s t a n c e ) 。在类的描述中，每 个类要有类名，要表示一组对象的共同特征，还必须给出一个生成对象实例的 具体方法。类中的每个对象都是该类的对象实例，也就是说，系统运行时 通过类定义属性初始化可以生成该类的对象实例。实例对象是自描述数据结 构，每个对象都保存其自己的内部状态，一个类的各个实例对象都能理解该 所属类发来的消息。 因为类描述了数据结构( 对象属性) 、算法( 方法) 和外部接口( 消息协议) ， 所以说，类提供了完整的解决特定问题的能力。 2 面向对象方法的基本特性： ( 1 ) 封装性( e n c a p s u l a t i o n ) ： 封装是一种信息隐蔽技术，它体现于类的说明，是对象的重要特性。封装 使数据和加工该数据的方法封装为一个整体，以实现独立性很强的模块，使得 用户只能见到对象的外特性，如对象能接受哪些消息，具有那些处理能力，而 对象的内特性对用户是隐蔽的，比如：保存内部状态的私有数据和实现加工能 力的算法。封装的目的在于把对象的设计者和对象者的使用分开，使用者不必 知晓行为实现的细节，只须用设计者提供的消息来访问该对象。 ( 2 ) 继承性( i n h e r i t a n c e ) 继承性体现了对象之间的独特关系。既然类是对具体对象的抽象，那么就 可以有不同级别的抽象，形成类的层次关系，位于下层的子类可以继承父类的 撵 扮#疗t 教标髓 拼 、l，、， 特性。 继承性使程序设计人员在设计薪类时，只需考虑与已有的父类所不同的特 性部分，继承父类的内容为自己的组成部分。如果父类中某些行为不适用于子 类，则程序设计人员可在子类中重写方法的实现。因此，继承机制不仅除去基 于层次联系的类的共性的重复说明，提高代码复用率，而且能使开发者的大部 分精力用于系统中新的或特殊的部分设计，便于软件的演进和增量式扩充。 ( 3 ) 多态性( p o l y m o r p h i s i n ) 多态性是指同一消息为不同的对象所接受时，可导致不同的行为。多态性 的实现受到继承性的支持，利用类继承的层次关系，把具有通用功能的协议存 放在类层次中尽可能高的地方，而将实现这一功能的不同方法置于较低层次， 这样，在这些低层次上生成的对象就能给通用消息以不同的响应，提高了程序设 计的灵活性和效率。 2 1 2 面向对象的分析和设计( o b j e c t o r i e n t e da n a l y s i sa n dd e s i g n ，o o a d ) o o a 是面向对象软件工程方法的首要环节，就是抽取和整理用户需求并建立 问题域精确模型的过程。o o a 的关键，是识别出问题域内的对象，并进行抽象分 类，分析它们相互间的关系，建立消息连接和实例连接。 面向对象设计是把分析阶段得到的需求转变成符合成本和质量要求的、抽 象的系统实现方案的过程。从面向对象分析到面向对象设计，是个逐渐扩充 模型的过程。 面向对象设计可以分为系统设计和对象设计。系统设计确定实现系统的策 略和目标系统的高层结构。对象设计确定解空间中的类、关联、接口形式及实 现操作的算法。其中，详细地确定对象和类是o o d 的关键。面向对象设计应遵 循模块化、抽象、信息隐藏，高内聚、低耦合的准则，主要包括子系统的分解、 确定并发性、处理器及任务分配、数据存储管理、全局资源协调、软件控制实 现、人机交互接口设计。 2 1 3 面向对象开发方法 目前，面向对象开发方法的研究已日趋成熟，国际上已有不少面向对象产 品出现。面向对象方法有c o a d 方法、b o o c h 方法和o m t 方法等。 b o o t h 方法最先描述了面向对象的软件开发方法的基础问题，指出面向对象 开发是一种根本不同于传统的功能分解的设计方法。面向对象的软件分解更接 近人对客观事务的理解，而功能分解只通过问题空间的转换来获得。 c o a d 方法是1 9 8 9 年c o a d 和y o u r d o n 提出的面向对象开发方法。该方法的 主要优点是通过多年来大系统开发的经验与面向对象概念的有机结合，在对象、 结构、属性和操作的认定方面，提出了一套系统的原则。该方法完成了从需求 角度进一步进行类和类层次结构的认定。尽管c o a d 方法没有引入类和类层次结 构的术语，但事实上已经在分类结构、属性、操作、消息关联等概念中体现了 类和类层次结构的特征。 o m t 方法是1 9 9 1 年由j a m e sr u m b a u g h 等5 人提出来的，该方法提出，开发 工作的基础是对真实世界的对象建模，然后围绕这些对象使用分析模型来进行 独立于语言的设计，面向对象的建模和设计促进了对需求的理解，有利于开发 得更清晰、更容易维护的软件系统。该方法为大多数应用领域的软件开发提供 了种实际的、高效的保证，努力寻求一种问题求解的实际方法。 上世纪末出现了统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，u m l ) 。u m l 不仅统一了b o o c h 方法、o m t 方法、o o s e 方法的表示方法，而且对其作了进一 步的发展，最终统一为大众接受的标准建模语言。u m l 是一种定义良好、易于表 达、功能强大且普遍适用的建模语言。u m l 将是面向对象技术领域内占主导地位 的标准建模语言。它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作 用域不限于支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发全 过程”。 2 1 4 面向对象语言 采用面向对象方法开发软件的基本目的和主要优点是通过重用提高软件的 生产率。因此，应该优先选用能够最完善、最准确地表达问题域语义的面向对 象语言。 许多流行的编程语言都进行了面向对象的扩充，其中较成功的是c + + ，它 是一个混合型语言，既支持传统的面向过程程序设计方法，又支持面向对象的 程序设计方法，有广泛的应用基础和丰富的开发环境支持，因而使面向对象程 序设计能够得至q 很快的普及。j a v a 语言是s u n 公司1 9 9 5 年推出的一个适用于分 布网络环境的面向对象语言，它采用了与c + + 语法基本一致的形式，并将c + + 中 与面向对象无关的部分去掉，其语义是纯面向对象的。j a v a 使应用程序独立于 异构网络上的多种平台，能解释或编译执行、连接简单、支持语言级的多线程。 j a v a 语言环境使应用变得可移植、高安全性和高性能。 面向对象技术的发展已经成熟，基于面向对象技术的开发语言和应用框架， 已经得到证明可以大大提高信息系统开发和建设的效率，提高架构的合理性和 可扩展性”1 。 2 2 组件式g l s 技术 g i s 是地理信息系统( 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 ) 的简称，是在计算 机硬件、软件及网络支持下，对空间信息进行预处理、输入、存储、查询检索、 处理、分析、显示、更新和提供应用的技术系统，具有集成管理海量空间数据 9 和属性数据的能力。随着环境科学、城市规划与管理、信息科学、空间技术、 管理科学等学科的迅猛发展，g i s 已经发展成为当代信息产业中应用领域十分广 泛的高新技术。g i s 不同于传统意义上的信息管理系统( m i s ) ，它是一种基于 地理信息的m i s ，它将普通的m i s 操作功能( 如查询和统计分析) 与地图所具有的 直观和空间分析功能相结合，同时管理地理空间信息和数据库属性数据，它可 根据地理事物或事件的地理坐标对其进行管理、检索、评价、分析和输出等处 理，可以提供信息查询、辅助决策、动态模拟、统计分析和预测预报等服务m 。 。 2 2 1 组件式g i s 1 组件式g i s 的发展历程 地理信息系统( g i s ) 技术正处于一个重要的发展时期，新概念和新产品层出 不穷。从g i s 的发展来看，g i s 经历了集成式g i s 、模块化g i s 、核心式g i s 、 组件式g i s 的发展阶段。在g i s 蓬勃发展的今天，g i s 的组件化趋势日益明显， 已经成为g i s 发展的重要方向之一。 无论是集成式g i s 或是模块化g i s ，都很难与管理信息系统( m i s ) 以及专业 应用模型集成高效、无缝的g i s 应用。为解决上述问题，提出了核心式g i s ( c o r e g i s ) 的概念。核心式g i s 被设计为操作系统的基本扩展。操作系统上的核心式 g i s 提供了一系列动态连接库( d l l ) ，开发g i s 应用系统时可以采用现有的高级 编程语言，通过应用程序接口( a p i ) 访问内核所提供的g i s 功能。除了一些基本 的动态连接库以外，实现各种功能的动态连接库可以被拆卸和重组，它提供了 动念连接库一级的更底层的组件化方式，给用户提供更大的灵活性。对数据库 管理要求较多的用户甚至可以选择m i s 开发工具来构造g i s 应用，为g i s 与m i s 的无缝集成提供了全新的解决思路。但是，由于核心式g i s 提供的组件过于底 层，给应用开发者带来定难度，也不适应可视化程序设计的潮流。 随着计算机软件技术的发展，g i s 组件化发展到了一个全新的阶段，出现了 组件式g i s ( c o m p o n e n t sg i s ，c o mg i s ) 。组件式g i s 基于标准的组件式平台， 各个组件之间不仅可以进行自由、灵活的重组，而且具有可视化的界面和使用 方便的标准接口。组件式平台主要有m i c r o s o f t 的c o m ( c o m p o n e n to b j e c t m o d e l ，组件对象模型) d c o m ( d is 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 ，分布式 组件对象模型) 和o m g 的c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h it e c t u r e ， 公共对象请求代理体系结构) ，目前c o m d c o m 占市场领导地位。基于c o m d c o m ， m i c r o s o f t 推出了a c t i v e x 技术，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 控件。 组件式g i s 代表着当今g i s 发展的潮流。大多数g i s 软件公司把开发组件 式软件作为重要的发展战略。e s r i 和m a p l n f o 也分别推出了m a p o b j e c t s 和m a p x 。 1 0 同时，互联网( i n t e r n e t ) 的飞速发展，使万维网( w o r l dw i d ew e b ，简称w 啊或 者w e b ) 成为高效的信息发布渠道。随着人们对g i s 应用的需求，利用i n t e r n e t 技术在w e b 上发布和出版空间数据，以供用户浏览、查询并获取所需的空间数 据和应用，是g i s 发展的必然趋势，这就产生了w e b g i s 。w e b g i s 是i n t e r n e t 技术与g i s 相结合的产物。g i s 通过w w w 功能得以扩展，真正成为一种大众使用 的工具。从w w w 的任意一个节点，i n t e r n e t 用户可以浏览万维网g i s 站点中的 空日j 数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使g i s 进入 千家万户。已有一些公司推出了万维网g i s 产品，e s r i 的a r c l m s 等。起初的 万维网g i s 产品大多是利用g i s 软件通过c g i 或者s e r v e ra p i 构造的过渡型产 品。随着组件式g i s 的发展和分布式对象w e b ( d i s t r i b u t e do b j e c tw e b ) 技术的 逐渐成熟，未来的万维网g i s 将是基于c o m a c t i v e x 或c o b r a j a v a 开发的分布 式对象万维网g i s 。从基础软件的角度来看，组件式g i s 和万维网g i s 之间将会 只是应用方式上的区别。 从g i s 模块发展到集成式g i s 是从分散到集中的过程，这是g i s 发展历程 中的一个重大进步。从集成式g i s 发展到模块化g i s ，这是g i s 组件化的开始， 随后发展到核心式g i s ，g i s 组件化趋势越来越明显，并形成组件化的标准形式 一组件式g i s 和w e b g i s 。 2 组件式g i s 的特点 组件式g i s ( c o m g i s ) 是适应软件组件化潮流的新一代地理信息系统，符合 当今软件技术的发展方向，极大地方便了应用和系统集成。同传统的g i s 比较， 具有以下几方面特点： ( 1 ) 高效无缝的系统集成 g i s 应用系统建设实际上是对g i s 数据、基本空间处理功能与各种应用模型 进行集成。各种资源和设施管理的g i s 应用更是要求g i s 和m i s 乃至办公自动 化( 0 a ) 有机结合，这对g i s 系统集成方案提出了很高的要求。 传统的g i s 软件在系统集成上都存在缺陷。组件式g i s 提供了解决以上问 题的理想方案( 见图2 2 ) 。组件式g i s 不依赖于某一种开发语言，可以嵌入通 用的开发环境( 如：v i s u a lb a s i c 或d e l p h i 、j a y a ) 中实现g i s 功能，专业模型 则可以使用这些通用开发环境来实现，也可以插入其它的专业性模型分析控件。 因此，使用组件式g i s 可以实现高效、无缝的系统集成。 图2 2c o m g i s 的无缝集成 传统g i s 往往提供独立的二次开发语言，如a r c i