基于GIS的数字测绘国土管理系统设计与实现

刘飞鹏LIU Fei-peng

（江西核工业测绘院集团有限公司，南昌 330038）

0 引言

土地资源属于国家重要资源，如何做好对土地资源的管理以及保护工作，提高土地使用效率，做好对土地资源的整体规划成为我国国土资源管理工作的重要内容。GIS系统具有独特的可视化技术以及强大的预测和监测功能等优势，在数字测绘国土管理系统中引入GIS技术，使系统更加智能化、人性化，便于更加高效地对土地资源进行管理。

1 GIS技术概述

1.1 GIS系统定义

GIS系统即地理信息系统的英文简称，是一个综合性的空间信息数据管理系统，主要是通过计算机对地球空间内的地理信息进行收集、整理、存储、分析并成图和描述相关地理信息的系统。

1.2 GIS系统的优势

①具有独特的可视化技术。可以将地理空间信息以图像方式进行呈现，便于操作人员进行查询和使用并进行决策。②功能强大。GIS系统自带的计算机系统软件及应用分析软件可以实现信息检索、数据分析、距离测算等多种功能。③监测和预测功能。GIS系统可以根据输入设备输入的数据对地理环境进行动态监测和评估，并预测可以发生的事件。例如：GIS信息可以通过对水流动速度变化监测对洪涝灾害做好预警，并预测灾害可能发生的时间，便于应急人员做出正确判断及应急反应。

2 数字测绘国土管理系统的设计原则

①实用性原则：数字测绘国土管理系统应遵循实用性原则，根据所面向用户群体以及用户实际需求来进行设计，满足用户的实际需要，便于用户进行查询、管理等操作。

②安全性、可靠性原则：数字测绘国土管理系统运行应稳定可靠，且因国土资源信息中包含土地、森林、矿产等资源信息，与国家安全息息相关，因此要确保系统内数据的安全性，确保不发生泄密，同时要做好基础数据的备份工作，重要的资料和数据都要进行备份。

③可扩展性原则：我国的土地资源环境不断发生调整和变化，对系统的要求也逐渐提高，要求所设计的系统软件能够进行升级，容量可以进行扩充。

④标准性原则：要求按照国家规定的设计标准进行系统设计，系统能与其他管理部门系统进行兼容，能够实现土地资源信息的有效共享。

3 数字测绘国土管理系统设计内容

3.1 GIS开发方式选择

GIS系统主要分为应用型和工具型两种类型系统，在进行数字测绘国土管理系统设计时，要根据开发系统所要实现的目标选择相应的GIS系统，工具型GIS系统主要面对国土资源管理部门，包含对地理空间数据的输入、输出、存储、分析等基本功能，也称做GIS软件包，如ARc／INFO、Maplnfo等，便于国土资源管理部门对土地资源进行监督和管理；如为某专业或某领域设计数字测绘国土管理系统时，应选择应用型GIS系统，应用型GIS系统包含工具型GIS系统的所有功能，设计者可根据系统使用者的要求增加相应功能，以满足使用者的需求。应用型GIS系统又可分为以下类型，见图1。

因独立开发不借用任何软件，开发难度较大；单纯二次开发仅能使用GIS系统自带的Avenue语言或MapBasic语言等宏语言，受人员限制因素较大；而集成式二次开发支持使用VisualBasic、VisualC++等通用宏语言，因此成为GIS系统开发主流方式。集成式二次开发包括OLE/DDE和GIS控件两种方式，这两种方式各具优点，两种方式的情况对比见表1。

表1 OLE/DDE和GIS控件方式的比较

由表1可见，OLE/DDE和GIS控件方式各有优势，在实际设计中，可根据实际情况选择合适的开发方式。

3.2 GIS基础平台选择

目前比较成熟的基础平台包括国外的ARC/INFO、Maplnfo以及GeoMedia以及国内的SuperMgn2000、MiraseGis、su@rtMap、MapGis、Geostar等，在选择平台时要考虑所选用平台的使用性能，以及安全性，国内平台虽起步较晚，但是性价比及安全性较高，且操作性能好。

3.3 开发工具选择

当前比较流行的编程语言有VB、VC++等，VB简单易学，由其编写的程序易执行；VC++功能强大，但编程难度高，开发软件时间较长，因此本蔬菜基地数字测绘国土管理系统选用VB做为开发工具。

3.4 系统架构设计

系统架构设计包括系统程序集的结构设计，窗体类图的设计以及系统结构方面设计三方面。

①系统结构设计：数字测绘国土管理系统结构设计通常按用户层、数据层和业务逻辑层三层进行设计，通过SQL Server 2010等工具访问属性数据，通过ArcSDE等工具访问空间数据。

②系统程序集的结构设计：采用.NET Framework组建.NET Framework类库，完成相关文件的读取以及写入工作，并实现对组织架构以及组件的开发。如图2所示。

SDM.DAL用于实现数据访问；SDM.AppService用于定义应用服务层组件；SDM.Infrastructure用于实现基础操作；SDM.UI用于完成用户界面以及用户交互功能；SDM.Domain用于定义系统领域模型及领域服务。

③系统窗体类图设计。主要采用MIS（Management Information System）系统进行窗体类图设计，通过对不同的窗口进行筛选，按不同功能进行提取后对窗口进行选择。采用MIS系统进行设计可以降低编程以及界面设计的工作量，提高开发效率，同时便于对系统进行测试和维护工作。

3.5 系统功能设计

系统功能设计应遵循以满足业务需求为出发点进行模块化设计为原则进行功能设计，主要包括对数据的输入输出、业务办理、数据更正、符号库管理、统计剖析、查问输出、系统管理等功能进行设计。

3.6 数据库设计

数据库设计应遵循规范性、实用性、关联性、保密性原则，按照国家规范进行设计，并能够满足用户的实际需求，同时将数据与业务进行关联，形成规范化的数据系统，以保证系统的稳定。现今常用的数据库管理系统版本为ASM和Oracle lOg两种，可以根据设计需要进行自主选择。

4 系统设计实例

以山东省潍坊市寿光市土地资源管理信息系统为例。该系统是以管理土地资源为核心，利用GIS技术、计算机网络技术，结合国土资源管理的具体工作业务，建成的数字测绘国土管理系统，具有对土地资源进行规划管理、对土地资源进行数据管理、图文互查等功能。

4.1 调查分析阶段

①初步对接阶段：与寿光市自然资源局进行对接，了解建立系统的目的，对自然资源局的机构职能、办事流程以及数据现状等情况进行全面了解，并收集相关的数据以及文件，对信息进行归类汇总，形成系统初步模型后，与用户方进行初步对接，对用户需求进行进一步验证。

②细化阶段：经过初步调查分析，寿光市自然资源局的主要业务需求包括土地管理、土地规划编制以及用户参与三个方面，针对用户需求，对寿光市自然资源局的主要业务进行细化至各职能单元，并绘制业务流程图，再根据业务流程图对数据进行调查填充。例如：土地管理业务包括土地规划管理和土地资源管理两个子业务，土地规划管理又可分为计划指标管理、跟踪监测管理等，计划指标管理又可细分为规划预审、用地报批等。

4.2 设计阶段

4.2.1 总体设计阶段

①软件系统配置：本系统软件系统采用MapGis结合Microsoft office进行开发，采用SQL Server 2010进行数据管理，按Three-Tier模型构建系统，包括数据层、用户层、业务逻辑层。见图3。整个系统由数据库服务器、应用程序服务器以及系统客户端计算机组成。

②网络和硬件系统配置：本系统采用网络结构为星形拓朴结构，基于1000M以太网技术，以保证网络速度满足实际办公需要。系统硬件包括一台高性能主干交换机、智能网络集线器（HUB）、绘图仪或打印机等，高性能主干交换机设置在单独办公室内，通过光纤与各办公室终端相连，实现网络化办公需求。

4.2.2 详细设计阶段

4.2.2.1 系统功能设计

本系统包括七个业务子系统，具体见图4，各个业务子系统之间既相互独立又互相联系，每个业务子系统又包含若干模块，每个模块对应相应的具体业务。在进行设计时，要对各模块实现的功能进行定义，并确定各个模块的输入输出形式、具体流程和实现算法。

下面以系统规划实施管理主界面中几个按钮的功能设计为例进行说明，系统规划实施管理如下：①进入：用户登录后，打开该主界面，点击个人办案查询按钮，系统从数据库中读取该用户的所有个人办案记录信息。②接收：用户选中一个案件后，点击接收按钮，该案件状态由待办改为在办。③办案：用户点击办案按钮，即自动打开该案件的办案界面，进行办案。④发送：案件办结完成后，用户点击发送按钮，即将办案结果发送至上一层用户进行审核。⑤退回：如用户打开后，发现该案件上一环节处理不符合要求，即可点击退回至案件的接收人，而不是案件上一环节办理人。

4.2.2.2 系统数据库设计

①数据库结构设计：数据库结构设计包括对空间数据结构和属性结构设计两部分。空间数据结构设计包括空间数学基础、表和工作图层的命名规则以及规划工作图层组成三方面。属性结构设计包括命名规则和数据库逻辑模型设计两部分。

空间数学基础：projection:non-Earth；unin:m；Minx 497,000；Miny 506,000；Maxx 559,000；Maxy 554,000。

表和工作图层的命名规则：表和工作图层的名称均用业务名称缩写汉语拼音首字母表示，由前缀和后缀两部分组成，为方便用户查询，为每张表设置一个代码。前缀为业务名称缩写，后缀为工作图层性质，分为在办（ZB）、通过（TG）、不通过（BTG）三种。例如：建设项目用地规划审查阶段的图层命名，业务名称缩写为“JYGS”，在办状态的图层名称为“JYGS-ZB”，预审通过的图层名称为“JYGS-TG”，预审不通过的图层名称为“JYGS-BTG”，方便工作人员进行查询。

规划工作图层组成：包括背景图和工作图层两部分，背景图包括土地现状图以及土地规划图。土地现状图由A10、B11、B12、D10组成，土地规划图由A10、C10、C20、C30、C40、C50、C60、D10组成。

数据库逻辑模型设计：该系统采用SQL Server 2010进行管理，因此应对实体、实体关系、关键字设计等进行标准化、规范化设计。

4.3 系统实现阶段

系统设计完成后进行实施前，首先组织自然资源局相关业务人员对设计可行性进行讨论，并对设计方案不足之种进行修改，待设计方案通过后，进行代码编写工作，同时建立数据库，待以上工作全部完成后，对系统进行试运行以及调试工作。在本系统中，建立数据库时，首先将各种源数据通过人工输入、自动扫描等方式转换成GIS系统所支持的数据格式，确保数据的正确性。

5 结束语

综上所述，将GIS引入数字测绘国土管理系统进行设计，加快了系统开发的速度，并降低了系统开发的工作量，实现对土地资源的智能化管理，随着GIS技术的不断发展，数字测绘国土管理系统设计会更加优化。