基于C/S架构的城市土地资源信息管理系统研建

2023-02-18

城市土地资源是一种有限的而且具有不可再生性的自然资源。伴随着国内经济的迅速发展以及城市化进程的加快, 城市土地资源在城市资源中的地位显得愈加重要[1]。土地资源不仅是城市形成与现代化发展的基础, 同时也是城市经济和社会活动的载体。城市的兴衰以及所在区域的整体发展状况与城市土地资源的利用是否合理有着密切的联系。城市土地资源不仅在质量和数量上存在着差异, 而且在各行业之间的分配上也存在着差异, 故而直接对该城市以及其所在区域的发展速度与规模产生极大的影响。传统人工管理土地资源信息的方法效率太低无法满足决策对于信息的需求, 如何对城市土地资源信息进行更加高效的查询和浏览, 从而加强对城市土地资源的利用与管理, 提高城市土地的总体承载能力, 已成为我们必须考虑的问题之一。地理信息科学作为一门新兴的综合性学科。自上个世纪七十年代进入我国以来, 伴随着GIS技术的发展和市场的需求, 其应用范围更加的广泛, 并且以其特有的实用性、独特性深入到各个领域。其以计算机技术为基础, 将具备空间要素的地理数据作为处理对象, 综合使用系统工程和信息科学的理论, 对各种类型的地理信息进行高效地处理。

城市土地资源信息与地理空间信息紧密相连, 具有很强的空间特性。为了全面掌握国土资源的分布并进行有效的监管, 结合地理信息技术建立城市土地资源信息管理系统十分必要。将GIS、数据库等技术结合起来, 建立现代化的信息管理系统, 能有效的促进信息共享, 提升利用价值[2]。本文利用基于ArcEngine的组件式GIS开发技术, 以VisualStudio2013为开发平台, 结合济南市的城市土地资源信息, 构建城市土地资源信息管理系统, 使监管过程更加的便捷、科学。

一、基于ArcEngine的组件式GIS开发

(一) 组件式GIS开发

GIS技术的发展, 在软件模式上经历了功能模块、包式软件、核心式软件, 从而发展到组件式GIS。传统的GIS软件虽然在功能上已经比较成熟, 但是大多属于独立封闭性的系统, 同时GIS软件逐渐变得庞大, 用户难以掌握, 费用高昂, 阻碍了GIS的普及和应用。组件式GIS是对数据以及方法进行封装, 具有可以与外部程序或其他组件进行连接的标准接口, 能够独立于应用程序之外并成功的执行某个功能, 具有“面向对象”程序设计所要求的封装性、多态性、继承性等功能, 是面向对象技术的一个重大发展。目前组件式开发技术已经成为当今GIS软件研发技术的潮流之一并给整个GIS技术体系和应用模式带来巨大影响。

(二) ArcEngine

ArcObjects是ESRI公司ArcGIS系列产品中的开发平台, 是基于MicrosoftCOM技术构建的一系列COM组件产品, 属于二次开发软件。开发人员利用ArcObjects组件, 可以开发出具有强大功能的GIS系统。ESRI将ArcObjects中的部分组件进行单独封装打包, 并将其命名为ArcGISEngine, 简称为AE。“ArcEngine是用于构建GIS程序的组件库, 用于开发程序, 而无需安装桌面版本的程序, 只需要购买一个单独的运行时即可运行”[3]。ArcEngine的优势主要体现在对COM模型的应用之上, COM被认为是开发高效、交互式桌面程序和服务器/客户端程序的最好选择。具有良好的定义、标准成熟、易于理解, 且微软开发了很好的开发工具MicrosoftVisualStudio。

COM模型的发展使得编程技术的难度和工作量大幅度降低, 开发周期明显变短, 开发成本降低;COM模型的发展使软件的重复使用性得到提高, 并延长了软件的使用寿命, 组件编程体系使大批的软件编程问题部分化, 降低软件更新与后期维护的操作难度;COM对象是语言独立的, 可以使任何语言去编写COM组件, 而使用这些组件所使用的语言只要支持COM标准即可, 不必和组件编写语言一致。

二、系统架构与设计

(一) 系统总体构架

C/S架构主要应用于局域网内, 在这之前经历了集中计算模式, 随着计算机网络的进步与发展, 尤其是可视化工具的应用, 出现过两层C/S和三层C/S架构, 该系统所采用的是一直很流行且比较经典的两层C/S架构, 有利于系统的后期维护和管理工作。C/S架构软件 (即客户机/服务器模式) 分为客户机和服务器两层:第一层为用户表示层, 第二层为数据库层。C/S架构客户端与服务器直接连接, 可以直接操作本地文本, 减少获取文本的时间和通信流量, 有效的节省使用费用[4]。

(二) 系统设计原则

在系统设计的过程中, 既要考虑遵循相关的国家和行业规范, 又要切实考虑到本地的实际情况, 此外还应该严格遵循软件开发的规范程序, 不仅满足了用户需求, 还提高了各项系统性能指标。系统总体设计遵循以下原则:

1. 标准化原则

系统设计要做到统筹规划, 并且要对系统总体做到统一设计结构。对于比较重要的结构需要从全局的角度出发进行设计, 从长远的角度考虑设计结构的合理性。

2. 先进性原则

系统构成一定要采用先进的技术以及软硬件设备。在设计的过程中要严格按照系统设计的规范和标准, 充分借鉴国内外优秀系统的体系结构, 以增强系统的生命力和扩展能力。

3. 高可靠/高安全性原则

在系统设计的过程中要充分考虑到系统的安全性和可靠性。可以通过增加代码安全性和坚固程度来加强系统的安全性和可靠性。

4. 可扩展性原则

系统设计过程中要充分的考虑到未来随着业务的发展, 系统需要进一步的升级与开发的可能性, 所以要尽最大的可能将系统设计得简明, 并且最大限度的降低各功能模块耦合度, 充分的考虑兼容性。除此之外系统还要能够支持对多种格式数据的加载。

(三) 系统主要功能模块的设计与实现

以城市土地资源信息管理过程为载体, 将信息的双向查询、基础地图操作、空间分析、空间数据符号化、专题图制作、三维可视化等方面有效的结合起来, 构建城市土地资源信息管理系统。系统主要功能模块设计如图1主要包括系统基础操作功能模块、地图基本操作功能模块、信息查询功能模块、空间数据符号化功能模块、空间分析模块、专题图制作模块, 系统主界面如图2, 主要包括菜单栏、工具栏、图层显示栏、鹰眼视图、主视图等部分构成。

1. 系统基础操作功能模块

该模块是整个系统中最基础的一些功能, 主要包括多种数据格式的加载, 例如TIN数据、CAD数据、MXD数据, 矢量数据、栅格数据的添加, 地图文档的新建、保存以及另存为等功能。如图3-2为加载济南市的矢量数据。

2. 地图基本操作功能模块

该模块提供对电子地图的基本操作, 包括地图的放大、缩小、自由缩放、漫游、全幅显示、快捷菜单、状态栏信息显示、点线面的绘制、地图注记的添加和清除等。

3. 信息查询功能模块

地理空间数据分为空间数据和属性数据。所以对于城市土地资源信息的查询包括对于空间信息和属性信息的查询。GIS的主要功能特色之一就是根据图形查询属性和根据属性条件查询对应的图形, 即实现双向查询[5]。根据属性条件查询对应的地理空间信息, 系统对查询结果进行高亮并居中显示, 通过点选的方式根据图形查询对应的属性信息。

4. 空间数据符号化功能模块

地图符号是地理信息的表达语言, 是可视化表达空间数据的种类及某些属性的基础工具, 空间数据的种类及属性信息, 既包括所表达事物的空间位置、形状、质量和数据量特征, 还包括事物之间的相互联系及区域总体特征。通过对地图符号的解读, 可直观了解数据所表达的地理信息[3]。

地图符号的基本要素主要包括点、线、面, 某些符号也可由文字组成, 最基本的显示方式为圆点、实线、有色或无色填充面, 也可通过颜色、形状及尺寸区分不同的图形要素[3]。该模块提供的空间数据符号化主要有:唯一值符号化、单一符号化、依比例符号化、分级色彩符号化、点值符号化。

5. 空间分析功能模块

空间分析是为解决地理空间问题而进行的数据分析与数据挖掘技术, 是从一个或多个空间数据图层中获取信息的过程, 是基于地理对象位置和形态的空间数据分析技术, 其目的是获取和传输空间信息[3]。该模块提供的空间分析功能主要包括空间查询、距离和面积量算、地图裁剪、叠加分析、最短路径分析、缓冲区分析。这里利用叠加分析对济南市的铁路和高速公路进行合并, 然后利用缓冲区分析对其结果生成缓冲区。

6. 专题图制作与模块

专题地图是在地理底图上按照地图主题的要求, 突出并完善地表示与主题相关的一种或几种要素, 使地图内容专题化、表达形式各异、用途专门化的地图[6]。通过数据整合, 基于统一空间参考将专题信息叠加到系统底图上, 并对不同利用类型的地块以不同颜色渲染, 提高视觉效果, 能够直观、形象地在地图上展示地块位置、类型等信息, 有利于城市土地资源观澜人员快速从全局掌握、监督土地利用现状[7]。

该模块是在对地理空间数据进行符号化的基础上进行地图修饰, 主要包括指北针、比例尺、格网线的添加、图例、边框、文本的插入以及背景色的设置等功能。

三、结语

综上所述, 本文以济南市的城市土地资源信息为数据, 从系统所采用的技术、架构与设计以及功能的实现等方面介绍了基于C/S架构的城市土地资源信息管理系统研建, 进一步阐述系统各模块功能情况, 系统能够对城市土地资源信息进行直观展示、科学分析与处理以及快捷方便的信息查询, 为城市土地资源监管提供数据和决策支持, 对于城市土地资源信息化建设具有一定价值。

摘要：本文以济南市的城市土地资源信息为数据, 利用基于ArcEngine的组件式GIS开发技术, 以VisualStudio2013作为开发平台, 建立C/S架构的城市土地资源信息管理系统, 实现对城市土地资源信息进行直观展示、科学分析与处理以及快捷方便的信息查询, 有助于管理者从全局掌握、监督土地利用现状, 从而对土地资源进行一系列合理的规划、开发、利用与保护。

关键词：C/S架构,城市土地资源,地理信息系统,组件式GIS开发