（人文地理学专业论文）基于gis的地价查询与管理系统研究与实践.pdf

中文摘要 地价管理是土地管理的核心内容 应用g i s 技术开发地价信息查询与管理信 息系统 对于提高我国地价管理水平 实现地价信息社会化服务具有重要的理论 和实践意义 论文在分析g i s 技术在地价管理中的应用及g i s 技术最薪发展状 况基础上 设计并开发了一个基于企业级空间数据库的多层结构的分布式的地价 查询与管理信息系统 主要研究内容及结果如下 1 分析比较组件式g i s 技术和w e b g i s 技术相对于传统g i s 的优势 2 分析地价管理的具体功能 性能和平台需求 3 以需求为基础考察了主流的g i s 平台在数据管理 开发能力 功能和 开放性等方面的能力 并选择了a r c g i s 平台的作为系统的g i s 平台 选取 m a p o b j e c t s 作为组件式g i s 解决方案 选取a r c i m s 为w e b g i s 解决方案 并使 用a r c s d e 作为空间数据中间件将空间数据存储于商用数据库中 4 以g i s 平台及为基础 从价格 性能 功能方面考察了主流商用数据 库 选取了m i c r o s o f ts q ls e r v e r 作为系统数据库 5 以需求分析和平台选择结果为基础 设计了建立于a r o g i s 平台上的 将组件g i s 技术 w e b g i s 技术与地价管理业务逻辑相结合的多层体系构架的分 布式g i s 平台 整个平台由b r o w s e r s e r v e r 结构子系统与c l i e n t s e r v e r 两个子系 统构成 然后本文阐释了在两个子系统实现中的关键部分 6 总结整个平台相对于已有平台的优势 并提出对平台发展的展望 关键词 地价 w e b g i s 组件式g i s a r c g i s 多层体系结构 m a p o b j c c t s a r c i m s 英文摘要 t h el a n dv a l u em a n a g e m e n ti st h ec o r ec o n t e n to fl a n dm a n a g e m e n t i th a st h e t h e o r e t i ca n d p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ei nr a i s i n gs o i l r e n tv a l u em a n a g e m e n tl e v e lo fo u r c o u n t r ya n dr e a l i z i n gp u b l i cs e r v i c eo fl a n dv a l u ei n f o r m a t i o nb yu s i n gt h eg i s t e c h n o l o g yt od e v e l o pl a n dv a l u ei n f o r m a t i o ni n q u i r ya n dm a n a g e m e n ts y s t e m o n a n a l y z i n gt h ea p p l i c a t i o no fg i si nl a n dv a l u em a n a g e m e n ta n dt h el a t e s t d e v e l o p m e n ts t a t u so fg i st e c h n o l o g y t h ep a p e rd e s i g n sa n dd e v e l o p san t i e r d i s t r i b u t i o n a ll a n dv a l u ei n q u i r ya 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 mb a s e do n e n t e r p r i s es p a t i a ld a t a b a s e m a i nr e s e a r c hc o n t e n ta n dr e s u l ta sf o l l o w s 1 s u m m a r i z e st h es u p e r i o r i t yo ft h ec o m p o n e n tg i st e c h n o l o g ya n dt h e w e b g i st e c h n o l o g ya g a i n s tt h et r a d i t i o n a lg i s 2 a n a l y s e st h ed e m a n do ft h ef u n c t i o n s t h ep e r f o r m a n c ea n dt h ep l a t f o r mo f l a n dv a l u em a n a g e m e n t 3 b yi n s p e c t i n gt h em a i n s t r e a mg i sp l a t f o r m si na s p e c to fd a t am a n a g e m e n t d e v e l o p m e n ta b i l i t y f u n c t i o n sa n do p e n n e s sa b i l i t y t h ea r c g i si sc h o s ea st h e b a s e m e n to ft h eg i sp l a t f o r m t h em a p o b j e c t si ss e l e c t e da sb a s e m e n to ft h e c o m p o n e n t g i s a n dt h ea r c l m si st h ew e b g i ss o l u t i o n i tt a k e st h ea r c s d ea st h e s p a t i a ld a t am i d d l e w a r et os t o r es p a t i a ld a t ai nt h ec o m m e r c i a ld a t a b a s e 4 t h em i c r o s o f ts q ls e r v e ri ss e l e c t e da st h ed a t a b a s es y s t e ma c c o r d i n gt ot h e p r i c e t h ep e r f o r m a n c ea n dt h ef u n c t i o na s p e c t s 5 t a k i n gt h ed e m a n da n a l y s i sa n dt h ep l a t f o r mc h o i c er e s u l ta saf o u n d a t i o n s e t s u p t h e m u l t i l a y e r e d d i s t r i b u t i o n a lg i sp l a t f o r m i n t e r g r a t i n gt h e t h e c o m p o n e n t g i st e c h n o l o g y t h ew e b g i st e c h n o l o g ya n dt h eb u s i n e s sl o g i co fl a n d v a l u em a n a g e m e n t 6 t h ee n t i r ep l a t f o r mi s d i v i d e di n t ot w os u b s y s t e m s t h eb r o w s e r s e r v e r s t r u c t u r es u b s y s t e ma n dc l i e n t s e r v e rs u b s y s t e m t h e ne x p l a i n st h ei m p l e m e n t a t i o n o f t h ek e yp a r t so f t h et w os u b s y s t e m s 7 s u m m a r i z e st h es u p e r i o r i t i e so ft h ee n t i r es y s t e ma g a i n s tt h ep a s ts y s t e m s a n dp r o p o s e st h ef o r e c a s to f t h ep l a t f o r md e v e l o p m e n t k e y w o r d l a n d v a l u e w e b g i s c o m p o n e n t g i s a r c g i s m u l t i l a y e r e da r c h i t e c t u r em a p o b j e c t s a r c l m s 浙江大学学位论文独创性声明 本人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 为获得浙江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 研究生签名 日期 浙江大学学位论文使用授权声明 浙江大学 中国科学技术信息研究所 国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复 印件和电子文档 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文 本人电子文档的内容 和纸质论文的内容相一致 除在保密期内的保密论文外 允许论文被查阅和借阅 可以 公布 包括刊登 论文的全部或部分内容 论文的公布 包括刊登 授权浙江大学研究 生部办理 研究生签名 导师签名 半日期 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 地价管理是土地管理的核心内容 应用g i s 技术开发地价信息查询与管理信 息系统 提高我国地价管理水平 实现地价信息社会化服务是土地管理工作的一 个重要方面 计算机科技成果在土地管理工作中的不断运用 使得土地管理工作得到了突 飞猛进的发展 但地价管理特别是估价方法的复杂性 多因素性和市场的不完备 性对地价管理和估价工作的管理提出了很高的要求 传统的人工管理方法 简单 的管理信息系统 m i s 已远远不能满足这种发展要求 土地管理是地理信息系 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 s 简称g i s 的传统应用领域 随着g i s 技 术本身的不断发展 g i s 在地价管理及土地估价中的应用也在不断深入 与整个 管理过程的结合也日益紧密 管理的科学 高效 精确和公开性得以进一步的保 证 地理信息系统 g i s 能将空间信息与属性信息的处理完美结合起来 使人 们不仅仅知道存在什么样的信息 而且知道发生在什么地方 并能研究其在空间 与时间上的变化 g i s 一改人们传统中的制图模式 用现代计算机技术来管理和 分析空间数据 并将结果可视化 提高人们的认知能力与信息处理能力 为科学 管理和决策提供重要手段 当前g i s 系统正朝着组件式g i s w e b g i s 网络化 的g i s 真三维数据结构 客户 月艮务器信息处理模式 g i s 与c a d 集成 开放 化 智能化等方向发展 w e b g i s 作为i n t e r n e t 和g i s 完美结合的产物 得到日益广泛的应用 w e b g i s 可以将g i s 数据统一在i n t e r n e t 上发布和交换 提高数据共享性及系统性能 并 且降低地图及相关信息发布的成本 目前 大中型土地相关地理信息系统一般都采用g i s 平台为基础的模式进行 建设 这些系统借助g i s 平台提供的空间查询 空间数据管理和空间分析工具 以土地管理 地价评估方法 技术和模型为指导开发出适应地价管理业务需求的 信息系统 基于传统g i s 的土地价格管理信息系统出现以后 地价管理工作的效 率与精确度有了明显的改善 但在这种建设模式下也出现了不可避免的不足 这 主要体现在以下几个方面 1 开发效率较低 系统围绕传统g i s 平台进行开发 业务模型嵌入g i s 软件中 使用平台提供的二次开发语言和环境 这种开发方式开发效率较低 主 要体现在平台二次开发语言功能上的限制 开发方式的学习成本高 随着平台的 升级系统也需要做出较大的改动 2 系统框架缺乏灵活性 g i s 应用系统是对空问数据 属性数据 g i s 软件和业务模型进行集成 但由于传统软件重用技术的限制 传统g i s 软件的封 闭的 自成体系的结构使得系统的开放性和可扩展性都很有限 开发出来的应用 系统很难与各种应用模型及其它系统实现高效 有机的集成 另一方面 当前地 价评估系统的系统设计也未充分考虑到日后的变化 对于结构相似的项目 现有 的系统往往需要重写大部分代码 缺乏强大的配置功能 浪费大量人力物力 3 针对基准地价的管理不完善 基准地价是城市土地的指导性价格 居 于土地价格的核心地位并且在一段时间内需要更新 当前地价信息系统对基准地 价的管理还不完善 对于基准地价成果的集成功能也较弱 系统与系统间无相互 关联参照 地价信息及地理信息中蕴含的参考信息无法被相关估价项目应用 4 没有一个地价查询 管理 分析和发布的集成平台 现有的系统往往 关注于某一个方面 没有将已有的基础信息及估价信息集成起来 也没有将地价 管理各个部分所涉及到的信息系统集成在一起 5 没有一个便捷 快速并且易于使用的地价发布系统 现有的系统大多 都是针对估价过程中的步骤制作的查询和分析系统 并没有对估价成果如报告和 地图的发布功能 地价信息社会化服务是土地管理的重要发展方向 需要拥有良 好的公开性和透明性 根据以上这些不足 本课题运用组件式g i s 技术及w e b g i s 技术 利用 a r c g i s 提供的组件开发框架和w e b g i s 框架 设计并开发了一个基于企业级空 间数据库的多层结构的分布式地价信息查询与管理系统 本研究的意义在于 1 建立一个统一的地价管理和发布平台 平台功能覆盖从地价数据输入 查询 分析和发布整个流程 平台拥有良好的开放性和可扩展性 可根据不同项 目进行不同配置 无须重复开发即可适应各地地价管理和发布功能 此外 平台 可以方便的与其它土地信息系统相结合 完成一些复杂的分析和管理功能 2 将组件式g i s 和w e b g i s 结合起来 组件g i s 提供核心的g i s 功能 w e b g i s 提供面向公众的地价数据发布功能 它们之间依靠网络连接起来 将空 间数据通过空间数据引擎在工业标准的数据库管理系统中统一管理 组件式g i s 的应用大大提高了开发效率 降低了系统成本 并且能和地价管理业务紧密结合 w e b g i s 可以便捷快速地将估价成果即时发布到互联网上 让公众在第一时间获 取城市土地的指导性价格 两者结合实现了估价和发布流程之间的完全自动化和 紧密结合 提高了工作效率和精确性 2 3 通过对新技术的运用和良好的设计 建立一个美观并实用的地价管理 信息系统 系统的美观性和便利性往往是容易被忽略的 但在繁杂的土地评估步 骤和过程中 保持系统的美观和便利可以大幅提高工作效率 并且对于公众来说 更加美观和实用的发布系统将极大增加公众对系统和基准地价本身的兴趣和关 注程度 从某种意义上来说提高了地价的公开性和透明度 1 2 国内外研究现状 在发达国家如美国 日本 英国等 地价管理及评估方法发展较为成熟 形 成了比较完善的地价管理体制及评估方法 建立起了严格的土地估价规程和正规 的土地估价师制度 并开发出了一批优秀的地价管理信息系统 使土地估价成果 体现出估价工作的科学性 规范性 先进性和高效性 我国由于特殊历史原因 地价管理及评估工作在八十年代末期才起步 九十年代中期才得以发展 在土地 估价研究中 我国充分借鉴了发达国家的一些成果的经验的方法 研究出符合我 国国情的评估方法 建立了较为完善的地价管理和评估方法体系 并一直在探索 研制适合城镇地价管理与评估的信息系统 九十年代以来 我国各级地价评估事 务所相继成立 主要进行估价业务的处理 为各级政府决策和企业改制提供地价 依据 随着土地有偿使用制度改革深入 许多学者对城镇地价管理和评估工作进 行了深入地研究 随着信息技术的发展 开发土地估价管理系统是一种很好的选 择 也是大势所趋 但迄今为止 真正实用的完整的成套的地价管理管理系统还 很少见 在土地估价系统中 宗地地价评估系统占多数 基准地价管理系统数量 非常少 常见的土地估价管理系统采用软件均为集成式g i s 平台软件 如e s r i 公司的a r c i n f og i s 软件 e s l ui n c 2 0 0 0 在系统的开发和使用上具有许多许 多不便 在开放方式上主要是基于g i s 平台本身提供的二次开发语言 2 0 0 0 年 由福州大学数学系的何建农副教授等人开发的城镇土地估价多媒体信息系统 何 建农 2 0 0 0 是一个比较完整的系统 但没有和g i s 结合 未利用g i s 强大的 功能 更无从谈起空间数据和属性数据的结合 2 0 0 1 年由南方冶金学院刘长歧 刘长歧 2 0 0 1 等开发的基于 m a p e n g i n c 的城镇地价评估信息系统是在v i s u a l b a s i c5 0 平台上开发的 在操作系统和功能上都有很大限制 以无法适应现在的 技术和环境 2 0 0 2 年中国地质大学资源学院国土资源信息系统研究所的刘志军 等老师以v i s u a lf o x p r o 开发了土地估价信息系统 刘志军 2 0 0 2 系统集成了 先进的数据字典技术与多媒体数据管理技术 但仍旧没有和g i s 结合 无法发挥 0 i s 的威力 2 0 0 2 年南京师范大学地理科学学院的黄克龙教授采用v i s u a lb a s i c 6 0 结合组件式g i s 技术 m a p x 利用关系数据库作为数据源 开发了宗地估价 信息系统 黄克龙 2 0 0 2 功能较完备 但系统运行速度慢 并且系统架构在 今天来看已经较为落后 综上所述 利用地理信息系统和计算机技术建成的地价 管理与评估信息系统具有手工操作无法比拟的优点 组件g i s 实现了g i s 与宗 地估价信息系统间的高校 无缝集成 并且组件式g i s 技术应用几乎和国外同步 故基于组件g i s 的宗地估价是今后开发土地估价管理信息系统的主攻方向 另一方面 2 0 0 2 年由宁波市土地信息中心的高海明等开发了宁波地价信息 发布系统 高海明 2 0 0 2 通过s u p e r m a pi s 将土地估价结果通过此平台在 i n t e r a c t 上发布出来 2 0 0 2 年中山大学城市与资源规划系的吴小锋等开发了基于 w 曲g i s 的基准地价成果管理系统 吴小锋 2 0 0 2 系统构建于g e o m e d i a w e b m a p 技术至上 实现了用户通过i n t e m e t i n t r a n e t 快速 方便的查询地价动态 信息 土地定级成果的功能 这些系统为基准地价的互联网发布作出了有益的尝 试 但是 由于缺乏一个完整的平台 这些系统只拥有成果发布功能 或是只建 立与w 曲g i s 之上 提供很有限的管理功能 w e b g i s 地图发布的便利性和组件g i s 的较低开发维护成本 较高的开发效 率 强大的功能等优势结合起来 建立统一的地价管理和发布平台必将成为今后 地价管理和发布系统的方向 1 3 研究思路 以建立一个完整的地价信息查询与管理系统为目的 探讨其建立的原则方法 及整个系统的体系结构 分析了其主要功能 结合组件式g i s 技术及w e b g i s 技 术对其中的关键技术进行研究 针对土地信息系统的特点 主要研究地价信息数 据及其搜集 查询 管理 分析功能 各子系统及功能如何实现无缝集成 辅助 地价管理和评估决策的自动化实现及土地价格互联网发布等问题 1 4 技术路线 g i s 拥有强大的空间数据管理 查询和分析能力 很适合应用于地价评估管 理工作中 以提高工作效率和信息的准确性 本文拟从以下两方面入手 建立基 于g i s 的地价信息管理系统 1 将组件式g i s w e b g i s 与地价管理工作的业 务逻辑相结合 以空间数据引擎作为数据源 设计一个从管理 查询 分析到发 布的地价管理平台 2 以此平台为基础 建立空间数据库 设计并实现 c l i e n t s e r v e r 结构的地价管理信息系统和基于b r o w s e r s e r v e r 结构的基准地价发 布系统 根据以上方面特点 本文根据地价信息特点及地价评估方法 分析了系 统在功能 性能和平台等各方面的需求 并以此确定采用a r c g i s 作为系统的g i s 平台 采用m a p o b j e c t s 作为组建式g i s 解决方案 采用a r c l m s 作为w e b g i s 4 解决方案 采用a r c s d e 作为空间数据库中间件 将空间数据库存储于商用关系 数据库 m i c r o s o f ts q ls e r v e r 中进行管理的技术路线 系统c s 结构采用 m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 开发 b s 结构采用j a v a s c d p t 语言开发 据此 本文的研究步骤如下 1 需求分析 需求分析是整个研究工作的第一步和基础 本系统的需求分析主要分功能需 求 性能需求和平台相关需求三部分 功能分析是在充分分析了土地价格管理业 务逻辑的基础上 将系统在地价查询 管理 分析和发布方面的要求细化为系统 的具体功能及操作 性能需求是在满足功能需求的基础上 系统的目标用户一土 地估价人员 各地土管部门 关注土地价格的公众对系统在速度 易用性等方面 的要求 平台需求即是系统将要运行于什么计算机平台之上 2 软件平台的选择 在进行系统设计前 需先进行相关软件平台的选择 只有在选择了具体的软 件平台后 才能进行相应的设计 在本文主要是进行g i s 平台 数据库管理系统 软件开发平台的选取 3 系统详细设计 主要包括数据库结构设计和系统架构的设计两个方面 数据库设计包括根据 地价信息的内容及特点 对它的空间数据部分及属性数据部分的建模和设计 将 地价信息数据映射为数据库可管理的表和字段的形式 系统架构主要是根据系统 的需求和采用的软件平台 设计符合要求并尽可能灵活开放可扩充性好的软件架 构 主要包括系统总体结构设计 c l i e n t s e r v e r 子系统的设计和b r o w s e r s e r v e r 子系统的系统设计 4 关键功能实现 在根据设计进行系统开发的过程中会碰到实现上的一些重点和难点 本部分 的目的就是从技术层面上解决系统开发过程中的这些问题 其中包含c s 子系统 的地图显示部分 查询功能部分 宗地管理部分 指数计算部分和b s 子系统的 请求响应模型 地图漫游 数据查询等部分 5 系统开发实现 根据设计计划 用相应的软件进行系统的开发 目的是验证系统设计路线的 正确性和技术上存在优势的实际表现 第二章地价信息类型及特征 地价是地租的资本化 是土地经济规律的反映 是土地收益和权利的购买价 格 国土资源部土地估价师资格考试委员会 2 0 0 0 为区分同一时期内不同形 式 不用用途的土地价格差异 将其赋予不同的概念和内涵 形成了人们普遍接 受的 相互联系的的几类土地价格 构成了一个城市或区域的地价体系 我国地 价体系按地价信息特征分基准地价及宗地地价两大类 基准地价属于区域平均地 价的一种 也是区域平均地价最常见的一种形式 而宗地地价是针对具体宗地而 口 2 1 基准地价 基准地价是政府对城镇各级土地或均质地域及其商业 住宅 工业等土地利 用类型分别评估的土地使用权平均价格 是分用途的土地使用权区域平均价格 是城市土地市场的指导性价格 是政府管理和调控土地市场的基本依据 是显化 土地资产价值 核算土地资产收益的基本依据 是促进土地集约利用的重要杠杆 基准地价有五个显著特征 国土资源部土地估价师资格考试委员会 2 0 0 0 1 全域性 城市内任何一个区域 应至少有一种用途类型的基准地价 2 分用途 同一区域中 不同土地利用类型的土地 由不同的基准地价 标准 3 平均性 基准地价反映一个区域中土地收益或土地租金 价格的平均 水平 可以采取平均数或众数表示一个区域中的基准地价标准 4 有限期 基准地价是有限年期的土地使用权价格 按国家规定 不同 用途土地使用权的出让最高期限是不一致的 不同用途基准地价年期 不同 5 时效性 基准地价之反映一定时间的价格标准 基准地价的表达方式主要有两种 级别价和路线价 级别价是土地按级别划 分的区域平均地价 路线价是按照路线段划分的路线段附近区域的区域平均价 格 基准地价类型上主要由商业 住宅工业三类组成 对于每种价格类型 基准 地价又有不同的表达方式 对于商业类型来说主要表达方式是级别价和路线价 对于工业来说主要表达方式是级别价 对于住宅类型 主要表达方式是级别价 6 2 2 宗地地价 宗地地价类型繁多 从信息管理角度主要分为三个类型 一是各房地产宗地 价格 二是单纯土地宗地价格 三是地价动态监测点宗地价格 2 2 1 房地产宗地地价 房地产宗地地价隐含于房价中 根据样本的不同特征 采取收益还原法 剩 余法 成本逼近法等计算方法可以将地价从房价中分离出来 蔡兵备 2 0 0 2 包含地价的房地产宗地类型主要有 房屋出租 房屋买卖 商品房销售等 宗地 具体信息内容如表2 1 所示 表2 1 房地产交易样本类型 类垂内容 资金总额 房屋结构与建筑物造价 房屋成新 资本利润及利息率管理 折旧 维修费 房屋出租保险费 税金 土地面积 建筑面积 土地用途 房屋拆迁补罄标准 资本还募率 容 积宰 出租时闻 棱层 位置等 房一淼誓嚣嚣着薹二曩 量釜篙墓 茎耋二耋 莩髫 耋蒹麓搿 蝴雌皇盏鲁 圣嚣耋 鬻黧瓣篇嚣麓鬻蓉雾 2 2 2 纯土地宗地 纯土地宗地其样本类型主要有 土地使用权出让 土地使用权转让 土地使用权出租 土地征用 土地收购等 宗地具体信息内容如表2 2 所示 2 2 3 地价监测点 地价监测点是指城市既定土地级别 一定地价区段区域内设置的 其地价水 平 宗地形状 面积 临街状况 土地利用状况 土地开发程度能代表该区域同 类用途土地一般水平 或平均水平 的宗地 一般具有类似海外标准宗地的基本 特征 蔡兵备 2 0 0 2 设立地价监测点是城市地价动态监测体系建立的基本技 术途径 也是地价信息发布的重要内容之一 7 表2 2 土地交易样本类型 类壅内容 土地使用权出让 土地使用权转让 土地使用权出租 土地征用 土地收购 实际出让土地位置 面积 用途 出让年限 出让价格 出让时间 容积率 建筑密 度 开发程度等 实际成交价 面积 用途 出让年限 已使用年限 成交时问 容积率 建筑密度 开发程度等 实际出租土地位置 面积 出租租金 用途 出租年限 出租日期 押金 容积率 建筑密度 开发程度等 征地费用 土地利用 开发费用 土地面积 规划情况 基础设施配套费 位置等 收购土地位置 用途 面积 容积率 收购价格 建筑密度等 地价监测点的基本特征如下 1 地价监测点具有代表性 既能代表其所在区段土地质量 利用效益 地价水平及其变化趋势的一般水平或平均状况 2 地价监测点具有标准性 即地价监测点的土地利用状况 环境条件及 面积 深度 市政设施 容积率等影响土地使用效益的诸因素处于区域中等水平 而非最佳地块 3 地价监测点具有稳定性 即处于最佳利用状态 4 地价监测点具有易辨性 即能根据地籍簿 街道 所住门牌 建筑物 等与其它地块明确区分并容易确认 地价监测点的信息内容包括 土地使用者 所在土地级别 国有土地使用证 编号 土地使用权类型 土地面积 土地位置 宗地形状 土地用途 实际土地 开发程度 平均土地开发程度 周围环境条件 距离市中心距离 周围交通条件 临街状况 宗地内建筑物状况 地质条件 建筑面积 容积率 单位土地面积的 价格 宗地图及土地利用现状照片等 0 第三章地理信息系统技术 3 1 地理信息系统概述 地理信息系统 g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m g i s 是一种用于采集 模拟 处理 分析和表达地理空间数据的计算机信息系统 它萌芽于2 0 世纪6 0 年代 由加拿大的r o g e re t o m l i n s o n 和美国d u a n ef m a r b l e 在不同地方 从不 同角度提出地理信息系统 地理信息系统可定义为 由计算机系统 地理数据和用户组成的 通过对地 理数据的集成 存储 检索 操作和分析 生成并输出各种地理信息 从而为土 地利用 资源管理 环境监测 交通运输 经济建设 城市规划以及政府各部门 行政管理提供新的知识 为工程设计和规划 管理决策服务 陈述彭 1 9 9 9 般而言 地理信息系统具有如下特征 1 地理信息在进行分析和预测中同时使用空间数据和属性数据 通过数 据库管理系统将其联系在一起共同管理 分析和应用 从而提供了认识地理现象 的一种新的思维方法 2 地理信息系统强调空间分析 通过利用空间解析式模型来分析空间数 据 地理信息系统的成功应用依赖于空间分析模型的研究与设计 3 地理信息系统得成功应用不仅取决于底数体系 而且依靠一定的组织 体系 包括实施组成 系统管理员 技术操作员 系统开发设计者等 3 人的因素在地理信息系统发展过程中具有重要影响作用 地理信息系 统许多的应用问题已经超出技术领域的范畴 3 1 1 地理信息系统的发展 自1 9 6 2 年 t o m l i n s o n 提出利用计算机处理和分析大量的土地利用地图数 据 并建议加拿大土地调查局建立加拿大地理信息系统以来 地理信息系统存在 和发展已经经历了3 0 余年 用户的需要 技术进步 应用方法论的提高 以及 有关组织机构的建立等因素 深深地影响着地理信息系统的发展 纵观g i s 发展 情况 可将地理信息系统发展分为4 个阶段 邬伦 2 0 0 0 第一阶段为6 0 年代 这是地理信息系统开拓期 注重空间数据的地学处理 这个时期地理信息系统发展的动力主要是学术探讨 新技术应用 大量空间数据 处理的生产需求等 专家兴趣及政府推动也起到积极的作用 大多数地理信息系 9 统工作局限于政府及大学范围 国际交往比较少 第二阶段为7 0 年代 这是地理信息系统的巩固发展期 注重空间地理信息 的管理 这个时期是g i s 真正发展时期 原因有几个方面 一是资源利用及环境 保护问题成为政府需要解决的重要问题 而这些都需要g i s 这种能有效分析处理 空间信息的体系 二是计算机技术迅速发展 计算机硬件价格的下降及地理信息 系统软件的不断出现 三是专业化人才不断增加 许多大学开始提供地地理信息 系统培训 一些商业性的咨询服务公司开始从事地理信息系统工作 这个时期地 理信息系统发展的特点在于 继承6 0 年代技术基础上 充分利用新的计算机技 术 但系统的数据分析能力很弱 地理信息系统技术方面未有突破 专家个人的 影响力削弱 而政府对地理信息系统的影响力增强 第三阶段为8 0 年代 这是地理信息系统技术的大发展阶段 注重于空间决 策支持分析 地理信息系统应用领域迅速扩大 许多国家制订了本国地理信息系 统发展规划 启动了若干科研项目 建立了一些政府性 学术性机构 同时 商 业咨询公司 软件执照商大量涌现 提供系列专业化服务 这个时期的显著特点 是商用化实用系统进入市场 第四阶段为地理信息系统的用户时代 从9 0 年代至今 地理信息系统已成 为许多机构必备的工作系统 尤其政府决策部门在一定程度上因地理信息系统的 影响而改变现有机构的运行方式 社会对g i s 的认识也普遍提高 需求大幅增加 也导致了地理信息系统应用的扩大与深化 3 1 2 地理信息系统的组成与功能 典型的地理信息系统组成如下部分组成 1 计算机系统 包括计算机硬件系统和软件系统两部分 计算机硬件部 分的大多数是计算机的通用设备 如c p u 内存等 有些设备则是因地理信息 系统而广泛应用的 如数字化仪 绘图仪等 软件系统又包括核心软件和应用软 件 核心软件包括数据处理 管理 地图模拟和空间分析等部分 应用软件与其 紧密相连 面向特殊应用 如网络分析 数字地形分析等 2 地理数据库系统 地理数据库系统由数据库实体及地理数据库管理系 统组成 地理数据库时地理信息系统应用项且重要的资源与基础 它的建立和维 护需要技术和经验 需要投入高强度的人力和开发资金 是地理信息系统应用项 目开展的瓶颈技术之一 地理数据库管理系统主要用于数据维护 操作和查询检 索 3 使用地理信息系统的应用人员和组织机构 地理信息系统专业人员是 1 0 其应用成功的关键而强有力的组织是系统运行的保障 在地理信息系统中人的因 素越来越重要的今天 缺乏合格地理信息系统专业人员是当前地理息系统技术应 用中最为突出的问题 地理信息系统作为以分析及预测为主的信息系统 能解决以下五种问题 陈 述彭 1 9 9 9 1 位置 即在某处有什么的问题 某处不光可用地理坐标表示 还可以 用地名 邮政编码表示 2 条件 即符合某些条件的地理实体在哪里的问题 3 趋势 即某个地方发生某个事件及其随时间的变化过程 4 模式 即某个地方存在的地理实体的分布模式问题 它揭示了地理实 体间的空间关系 5 模拟 即某个地方如果具备某种条件会发生什么的问题 按照地理信息系统的数据流程 可以将地理信息系统得功能细分为5 类1 0 种 1 数据的采集 检验与编辑 主要用于获取数据 保证地理信息系统数 据库中的数据在内容与空问上的完整性 数据逻辑一致性 合理性等 2 数据格式化 转化 概化 数据的格式化指不同数据结构数据间的变 换 数据转换包括数据格式转换和比例尺的变换 数据概化包括数据平滑 特征 集结等 3 数据存储与组织 这是建立地理信息系统数据库的关键步骤 涉及到 空问数据与属性数据的组织方式 矢量模型 栅格模型及矢量 栅格混合模型及 常用的空间数据库组织方式 属性数据的组织方式有层模型 网络模型与关系模 型等 数据组织与管理中最关键的问题在于如何将属性数据及空间数据融合为一 体 4 查询 检索 统计 计算功能 这些功能都是地理信息系统所应具备 的基本分析功能 5 空间分析与模型分析 空间分析是地理信息系统相对于其他计算机系 统的根本区别 模型分析是地理信息系统应用深化的重要标志 6 显示 地理信息系统提供了多种地理数据的表达方式 既可以是屏幕 显示的地图 也可以是报告 地图等物理介质拷贝 3 2 组件式地理信息系统 c o m g i s 3 2 1 组件技术 随着计算机技术的发展及应用的深化 软件的功能的日益强大造成软件的规 模也迅速扩大 以此带来的诸如开发周期长 开发难度大 集成难度大 维护困 难等问题 人们开始把大型系统划分为模块 每个模块完成较为封闭的功能 模 块之间依靠某种协议相互调用以实现复杂功能 这既是模块化编成思想 最初 开发者将功能模块封装为函数库新的形势 通过应用程序接口 a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e 来实现对函数库的调用 但这种使用a p i 接口的纯函数型的封装方法有许多缺陷 如版本问题 于现实模型不匹配 模块 实现语言限制等 面向对象思想诞生后 面向对象设计 0 巧e c to r i e n t e dd e s i g n o o d 成为 功能封装和代码重用的另一手段 依靠其面向对象三特性 封装性 继承性和多 态性 系统的扩展性和伸缩性大大提高 系统模型也更为接近现实世界中的业 务模型 是软件工程乃至计算机史上的一次大的飞跃 但这种封装和重用也有一 定的局限性 那就是封装好的类基本不具有跨语言特性 每一种语言只能调用其 使用同一种语言所写成的对象 此外 它还不支持对象间跨进程通讯及网络通讯 这在互联网飞速发展的今天 是不能被接受的 于是 组件化程序应运而生 组件化程序设计将系统功能划分为相对独立并自给自足的许多组件 组件可 以分布于同一台机器上 也可以分布于有网络相连的若干台机器上 组建之间相 互配合以实现系统功能 组件间通讯依靠某种框架或协议 并且这种框架或协议 是与平台和语言无关的 也即是组件间是二进制兼容的 而不是代码级兼容的 当前常用的组件模型 框架 有c o m c o r b a j a v a b e a n 等 它们都可以 让开发人员生成具有可测的标准接口的组件 这些组件可以应用系统开发人员通 过规定的接口将其集成入应用程序 而无须知道组件的内部实现细节 c o r b a 是在9 0 年代初由o m g o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p 提出的一套组 件模型 框架 到现在已经得到包括a p p l e s u n i b m 在内的超过2 0 家主要 技术供应商支持 c o r b a 的优势在于开放 标准化 高效 跨平台等等 张建 沛 2 0 0 4 c o m 是微软公司由9 0 年代中期以来的一系列技术 如o l e a c t i v e x 等而 发展起来的组件技术 其应用已经非常广泛 不但微软的操作系统及应用软件几 乎构架在其上 而且市面上的w i n d o w s 平台下软件或多或少都给予这一套规范 1 2 框架 而在其基础上构建的a c t i v e x 控件数量更是不甚枚举 c o m 的优势在 于开发效率高 支持工具多 与w i n d o w s 及其上的应用程序结合紧密 效率较 高等 如今 c o m 也正被输出到其它平台中 包括s u ns o l a r i s a p p l em a x o s 等 更使它成为一种跨平台的组件对象模型 刘光 2 0 0 3 考虑到目前我国土地相关的信息系统与管理系统实际情况 w i n d o w s 操作系 统被国土规划部门广泛应用 因此 本文采用内建在w i n d o w s 操作系统中的c o m 模型为组件对象模型 下面介绍c o m 组件模型的主要内容 c o m 组件是一种框架 它定义和实现了一系列机制来允许应用程序作为软 件对象而相互联系在一起 c o m 的优势在于 1 面向对象 c o m 定义了一套完整的用于定义及生成对象及保证对象之 间 对象与客户之间通讯的标准机制 2 语言独立 只要遵从c o m 定义的一些标准 c o m 对象可以使用任何 语言实现 c o m 对象的客户程序也可以使用任何语言编写 在c o m 框架下 开发人员在软件重用上可以不受语言和平台的限制 组件编译之后以二进制形式 发布 组件和组件之间 组件和客户之间依靠c o m 提供的标准和基础设施保持 二进制兼容性 这样做的另一个好处在于程序源代码不会泄露 有效保证了组件 开发者的版权 3 跨进程交互 c o m 框架使开发人员可以通过一个简单模型编写能在进 程内及进程问通讯的组件 并且这种通讯对于编程人员来说几乎是透明的 4 版本控制 c o m 框架提供了一些设计和实现标准 以保证不同版本之 间的c o m 组件在同一系统内共存 需注意的是c o m 只是一种组件模型 其编译出来二进制文件依旧有e x e 和d l l 等形式 因此不能单纯从文件的格式和扩展名来判断是否是c o m 组件 而应该看此产品是否实现了c o m 机制 若d l l 实现c o m 的要求 如实现 i q u e r y i n t e r f a c e 接口 实现d l l 动态注册 动态卸载等操作 那么它便是c o m 组件 否则 它仍旧是旧有格式的动态链接库 3 2 2 地理信息系统与业务模型结合的方式 地理信息系统作为一种对数据进行分析并作出预测的信息系统 需要与具体 业务模型结合 以解决具体业务中所存在的问题 地理信息系统与模型结合方式 有如下几种 1 地理信息系统与模型系统 软件 之间采取i m p o r t e x p o r t 的数据交换 形式 通过数据的相互转换 来实现地理信息系统与模型系统之问的结合 这是 最简单也是效率最低的一种方式 2 大型商业地理信息系统平台拥有一致的数据模型 并提供强大的二次 开发语言 这时就可以使用其二次开发语言将业务模型完全嵌入 包含 到地理 息系系统中 这种模式初步达成g i s 与模型的结合 但需要强大的地理信息系统 平台作为支持 且不同的平台之间一般无法直接进行数据共享和功能共享 3 地理信息系统提供应用程序接口 a p i 供业务模型系统调用 此时 地理信息系统退化成一组具有空间分析功能的地理工具集 嵌入应用业务系统 中 这种集成方式的不足在于不能充分发挥地理信息系统数据管理 分析和模拟 上的强大功能 4 使用某种组件技术 如c o m j 2 e e c o b r a 等 利用它们提供的 对象 组件 间的互操作功能 将地理信息系统与模型系统充分地结合起来 组 件式g i s 即是这种集成方式的最好的应用及体现 3 2 3 组件式g i s 平台 g i s 软件是一种大型且复杂的软件 并且需要与具体业务模型结合 如何将 g i s 功能嵌入到应用系统中 一直是g i s 软件技术专家们研究的热门问题 随着 组件技术的出现及发展 以其为基础的新一代组件式g i s 异军突起 改变了传统 集成式g i s 的工作模式 g i s 组件化趋势已经日趋明显 成为g i s 的重要发展方 向之一 刘长星 2 0 0 2 相对于传统g i s 组件式o i s 有如下优势 1 功能强大且与业务模型结合紧密 首先 组件式g i s 由于只是在g i s 核心模块上进行封装 而采用进程内直 接调用形式 基本不损失性能 比之传统g i s 毫不逊色 其次 组件式g i s 易 于嵌入应用系统 与业务模型紧密结合 由于结合的方法 粒度都由开发人员决 定 这使得组件式g i s 能够开发出更加强劲的业务系统 最后 主流的g i s 平 台厂商如e s