智能土地gis系统技术的简单介绍
什么是GIS技术？
GIS是英文Geographic Information Systems的缩写，中文习惯译为地理信息系统。通常泛指用于获取、存储、查询、综合、处理、分析和显示地理空间数据及与其相关之信息的计算机系统。它是随着计算机技术和地理科学等的发展而发展起来的，它通过计算机对各种地理空间数据进行组织、管理、统计、分析和显示，生成并输出用户所需要的各种地理信息，它由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型和图形用户界面及系统管理人员所组成。
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自从20世纪60年代初GIS概念在加拿大提出以来，随着多学科、多技术的发展和密切结合，尤其是计算机技术和空间分析理论的飞速发展，GIS的含义和应用在不断扩大，GIS技术在最近20多年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于各个领域。例如，土地信息系统可看成是GIS技术在土地管理的具体应用，因此，GIS技术是土地信息系统建设最为关键的技术之一。
目前，GIS技术的几个发展主要表现在：
（1）三维GIS和时态GIS的发展已取得了一定进展。
（2)GIS和GPS、RS三者结合的技术日益成熟。
（3）空间数据的存储管理技术发展迅速。
随着对象—关系数据库技术的发展，将空间数据无缝集成在DBMS中已成为现实。关系数据库（RDBMS）和GIS的结合，利用RDBMS存储GIS数据，并通过RDBMS存取和操纵这些数据。新的RDBMS（如ORACLE产品）支持新的对象—关系模型，从而可以更好地支持空间数据类型（4）组件GIS技术。地理信息系统的组件化，就是采用组件（Component）技术实现地理信息系统基础平台和应用系统。其本质就是软件可复用技术。COM GIS就是采用了面向对象技术和组件软件技术的GIS系统，其基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS组件之间以及GIS组件与非GIS组件之间，都可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS基础平台及应用系统。组件式GIS代表着当今GIS发展的潮流。
（5)Web GIS技术。Web GIS是在INTERNET信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现GIS的在线查询和业务处理等功能，是Internet技术应用于GIS开发的产物。互联网（Internet），尤其是万维网（WWW），已经成为GIS的新的操作平台。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具，从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览Web GIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。
什么是GIS系统？
GIS（Geographic Information System）地理信息系统。顾名思义，地理信息系统是处理地理信息的系统。地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。一般来说，GIS可定义为："用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术"。从GIS系统应用角度，可进一步定义为："GIS由计算机系统、地理数据和用户组成，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、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府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，1999）。
人类生活在地球上，80%以上的信息与地球上的空间位置有关。GIS的出现是信息技术及其应用发展到一定程度的必然产物。地理信息系统萌芽于上世纪的60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用数字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（CGIS），以实现专题地图的叠加、面积量算、自然资源的管理和规划等；与此同时，美国的Duane F. Marble在美国西北大学研究利用数字计算机研制数据处理软件系统，以支持大规模城市交通研究，并提出建立地理信息系统的思想。70年代是地理信息系统走向实用的发展期。美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对GIS的研究均投入了大量人力、物力和财力。到1972年CGIS全面投入运行与使用，成为世界上第一个运行型的地理信息系统；在此期间美国地质调查局发展了50多个地理信息系统，用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息；1974年日本国土地理院开始建立数字国土信息系统，存储、处理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息；瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统，如土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等。但由于当时的GIS系统多数运行在小型机上，涉及的计算机软硬件、外部设备及GIS软件本身的价格都相当昂贵，限制了GIS的应用范围。
80年代是GIS的推广应用阶段，由于计算机技术的飞速发展，在性能大幅度提高的同时，价格迅速下降，特别是工作站和个人计算机的出现与完善，使GIS的应用领域与范围不断扩大。GIS与卫星遥感技术相结合，开始用于全球性问题的研究，如全球变化和全球监测、全球沙漠化、全球可居住区评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料等(李德仁，1994)；从土地利用、城市规划等宏观管理应用，深入到各个领域解决工程问题，如环境与资源评价、工程选址、设施管理、紧急事件响应等。在这一时期，出现了一大批代表性的GIS软件，如ARC／INFO、GENAMAP、SPANS、MAPINPO、ERDAS、Microstation等，其中ARC／INFO已经愈来愈多地为世界各国地质调查部门所采用，并在区域地质调查、区域矿产资源与环境评价、矿产资源与矿权管理中发挥越来越重要作用。
90年代为GIS的用户时代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS成为了一个产业，投入使用的GIS系统，每2～3年就翻一番，GIS市场的增长也很快。目前，GIS的应用在走向区域化和全球化的同时，己渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。与此同时，GIS也从单机、二维、封闭向开放、网络(包括Web GIS)、多维的方向发展。
我国地理信息系统方面的工作始于80年代初。地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划的开始，地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。1994年中国GIS协会在北京成立，标志中国GIS行业已形成一定规模。九五期间，国家将地理信息系统的研究应用作为重中之重的项目予以支持，1996年，为支持国产GIS软件的发展，原国家科委开始组织软件评测，并组织应用示范工程。这一系列的举措极大的促进了国产GIS软件的发展与GIS的应用。1998年，国产软件打破国外软件的垄断，在国内市场的占有率达25%。同年，在抽样调查25个省市19个行业的1000多个单位中，全部使用了地理信息系统(秦其明、袁胜元，2001)。地理信息系统在资源调查、评价、管理和监测，在城市的管理、规划和市政工程、行政管理与空间决策、灾害的评估与预测、地籍管理及土地利用，在交通、农业、公安等诸多领域得到了广泛的应用。 2. 地理信息系统的组成
GIS的应用系统由五个主要部分构成，即硬件、软件、数据、人员和方法。
基于组件式GIS的土地储备管理信息系统的开发和应用
王 军
（重庆市土地勘测规划院，重庆，400020）
摘要：通过探讨系统总体设计、数据库设计、功能实现等问题，阐述了系统的开发环境、系统集成等关键技术，探索了土地管理数据库、土地储备基础信息系统、土地储备应用系统等子系统的建立思路，为土地储备管理的信息化、智能化、空间化提供了新的技术手段，基于组件式GIS的土地储备管理信息系统的整体设计，将为提高土地储备管理的效率提供借鉴。
关键词：土地储备；管理信息系统；组件式GIS
1 引 言
土地储备是政府主导城市土地市场的一种手段和运作模式，通过统一征地、统一收购、统一储备、统一出让、统一地价管理，调控土地一级市场，从而实现对土地出让权的管理和监测。通过储备制度的实施，政府可以按照社会经济发展和城市建设的需要，有计划地收购储备土地，按计划进行土地供应，保障规划计划的实施，增加土地对经济的宏观调控能力，合理配置土地资源，保障社会经济平稳发展。近年来，随着“数字国土”、“金土工程”的实施，土地储备管理信息化的程度越来越大，与此同时，基础数据的集中统一管理与共享，信息的深层挖掘，对土地储备管理信息系统提出了更高的要求。
土地管理在许多领域研究的问题都与地籍的空间运动过程有关，带有明显的三维空间性质，空间数据分布相当复杂，对空间信息的管理与分析则正是地理信息系统的优势，因此地理信息系统在土地管理行业中发展很快，得到了广泛的应用。组件式GIS （COMGIS）是指采用了面向对象技术和组件式软件的GIS功能控件，它可以很方便地嵌入到MIS工具中，根据应用的需要，应用计算机高级编程语言和开发工具，把组件所提供的各种功能模块组合在一起，开发出符合自己专业特色的界面和功能。同时，还可以将大量非GIS应用的数学功能集成到GIS应用系统中，丰富GIS的应用领域，提高GIS的功能，实现用户多元化的需要，开发既具有地理信息系统强大的空间分析和处理功能又具有鲜明的行业特点的专门GIS系统。因此，基于组件式GIS的开发成为GIS应用系统开发的趋势。
本文以重庆市土地储备管理信息系统为例，对基于COMGIS的土地储备管理信息系统的整体设计、技术实现及系统模块的应用情况进行探讨。
2 系统设计
当前传统的土地储备管理手段落后，数据传输效率低下，查询和维护困难，采用先进的COMGIS技术、数据库技术、网络技术，结合土地储备管理的实际应用，设计功能更加完善、操作更加简便的土地储备管理信息系统，力图从根本上给管理职能部门对其所辖区域和所涉及的业务的数据统计、管理、验收、效益分析、项目立项、资金投入等各项工作提供现代的管理手段和信息交流平台，使有关管理人员从烦琐、庞大的数理统计中解脱出来，提高工作效率和管理手段，实现“管理现代化，办公自动化，数据信息化”。
2.1 系统总体设计
土地储备管理信息系统需要实现对全市土地储备信息的存储、管理和分析处理，包括地块基本信息存储（地块编号、名称、批准文件、面积、地块图等）、项目情况（项目名称、批准文件等）、产权变更（储备主体、地籍情况、征用、转让、出让等）、资产（基准地价、地级等）、整治情况、资金流（缺口资金、抵押、收益金等）。通过对以上数据有效统计分析、查询，为进一步合理组织全市下一步土地储备工作的策略提供数据基础，同时引入有效的工作流控制，依据相关法律、法规和政策，有效控制和保证土地储备健康、合理、合法进行。
该系统主要由三部分组成：数据库、土地储备基础信息系统、土地储备应用系统。数据库是整个系统的基础，提供数据支持；基础信息共享系统用来维护数据库的安全，并管理用户，对整个系统提供安全保证，同时为整个土地管理信息平台提供接口；应用系统提供具体的应用功能，满足土地储备管理工作中项目管理、资金分析、地块管理等实际需求。系统总体结构图如图1。
图1 系统总体结构图
2.2 系统建设目标
该系统所要完成的目标如下：
（1）建立土地储备基础数据库和文档库，建立涉及面广、种类齐全、数据结构复杂的数据库，涵盖绝大部分现有存储地块信息、资金信息等，为决策支持提供准确的数据基础。
（2）实现数据的灵活修改和更新功能，将每一个储备地块的变更，实时、详细地存储到数据库中，并实时更新资金等数据。
（3）项目和资金查询功能 建立方便实用的多种查询方式，可以按照存储地块查询，也可以按照资金情况进行查询。
（4）资金分析功能 通过对存储地块的管理，分析地块的出让、征地、整理等涉及的资金出入，迅速做出以整体、以不同公司、以不同项目等为方式的资金分析，得出准确的资金平衡状况。
（5）强大的报表和地图打印功能 对每一个项目，都可以打印出详细的报表和位置图。
2.3 数据库设计
数据是地理信息系统加工、处理的对象，是信息的来源和依据。全面、准确的数据是地理信息系统发挥它强大功能的保证，数据质量的好坏直接关系到地理信息系统开发的成败。该系统采用空间数据库和非空间数据库统一存储、集中管理的方式。依照ESRI 的Geodatabase数据模型，以关系型数据库（RDBMS）为基础，由空间数据库引擎SDE提供数据库服务模块，建立分布式数据库平台。
土地储备空间数据库的建设以国家制定的不同比例尺、不同来源的数据规范为基准，建立土地储备专题地图和数字高程图。空间数据库建设的主要内容包括基础地理信息电子地图、土地储备基础电子地图、土地储备专题电子地图等。土地储备空间数据库主要完成与土地储备业务相关的地图数据的存储和管理，空间分析和查询，地图的变换、查询、整饰、输出等功能。
土地储备非空间数据库是实现存储、分析、统计、评价、查询、更新、属性制图等功能的基础，也是整个系统的重要组成部分，需具备土地储备数据库结构操作、属性数据库内容操作、数据的逻辑运算、属性数据的检索、从属性到图像的查询、属性数据报表输出等功能。
操作者可以随意地提取数据库中的任何数据参与数据处理、制图、分析评价，充分发挥数据库中数据的价值，提取得到的数据及分析、评价的结果，最大限度地发挥地理信息系统的管理功能。土地储备非空间数据库管理的设计需要具备数据库结构操作、属性数据输入、数据库的操作、属性数据的查询统计及报表的输出等功能。
2.4 功能模块设计
土地储备管理信息系统是集数据管理、数据分析、主题图制作、用户管理等于一体的管理信息系统，各个功能都有对应的功能模块。其中，核心业务功能模块有四个：项目管理模块、储备地管理模块、资金分析模块、查询和报表打印模块。
项目管理模块实现项目各属性的输入和存储管理功能。通过表单的输入，将项目属性存储到数据库中；储备地管理模块实现储备地属性的管理，主要完成储备地的征地、出让、资金流等业务，将涉及的数据存储到数据库中；资金分析模块通过处理以上两个模块输入的数据，分析资金情况，该模块可按照不同公司、不同项目等方式进行分析，也可以按照整体的土地储备情况进行分析；查询和报表打印模块对查询所得的项目或土地情况，打印出资金表和查询结果等。
3 技术实现
3.1 COMGIS 技术特点及软件开发平台
COMGIS技术是近几年发展起来的一种新兴的软件工程技术，它强调以即插即用的方式重用不同软件开发人员的开发成果，是提高GIS应用系统开发效率和缩短开发周期的首选。MapObjects是ESRI为GIS系统开发者推出的基于COM技术的地图应用组件，它包括一个ActiveX地图控件（Map）和40 多个OLE对象，它适用于工业标准程序开发环境。利用MO可以很方便地开发出系统开销小的应用程序，或者在现有的应用程序中集成GIS功能。
在土地储备管理信息系统的开发过程中，选用面向对象的地理信息系统组件MapObjects实现地理信息功能，采用支持面向对象的Visual C＋ ＋为开发工具。MapObjects可以方便的嵌入到Visual C＋ ＋，对空间信息实现可视化的显示，并能提供距离量算和面积量算等一些空间分析的功能，实现了属性数据的统计分析及空间数据和属性数据的交互式查询，为系统决策提供依据。数据库平台选用MS SQL Server2000，通过使用空间数据引擎SDE （Spatial Database Engine）来管理数据库，开发平台采用Visual C＋ ＋，图2 是Ma-pObjects在VC中类的部分结构示意图。
图2 MapObjects 的类示例
3.2 系统集成
该系统数据实现集中式、一体化数据库管理对空间数据的操作和空间分析，通过MapObjects和ArcSDE协同工作，ArcSDE扩展了RDBMS的空间数据处理功能，将空间数据与属性数据集成到RDBMS中，并由RDBMS统一管理，充分利用了RDBMS的安全性、稳定性、数据一致性等优点，实现了真正意义上的空间数据库和属性数据库的统一。
在开发环境VC中，对集成模型组件、GIS组件与其他组件对象进行开发，实现整个管理信息系统。
3.3 系统界面设计和系统运行安全
该系统采用标准的Windows界面操作，以“图标＋鼠标”为基本的操作方式，以菜单为驱动，让使用者简便易学。该系统采用单机版，人机交互的方式，支持Windows 2000以上操作系统。
信息管理系统应具有良好的自我保护和一定的错误修复能力，因此，针对不同的业务目的设置不同的用户权限，业务操作人员具有对数据库的修改操作，普通用户只具有浏览权限。同时，应配备一定的硬件保护措施，比如UPS （不间断电源）等。
针对我国城市土地储备管理工作现状，本文对基于组件式GIS的土地储备管理信息系统进行了设计。该系统主要由数据库、土地储备基础信息系统、土地储备应用系统3部分组成。数据管理采用空间数据和非空间数据集中管理，由ArcSDE提供空间数据引擎，MS SQL Server 2000提供低层关系型数据库支持，MapObjects提供应用系统的数据访问、浏览、查询、编辑等，结合资金分析等专业模块，进行系统的集成开发。
考虑到未来和其他土地管理信息系统的共享和跨平台操作，在今后的研究和实际工作中，还需要结合实际，提供数据共享的平台，实现多系统集成。同时引入知识库和方法库，提供更加强大的智能决策支持，对未来的土地储备管理和规划提供更科学、直观、快捷、准确的支持。
参考文献
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马友华等.安徽省国土资源数据库应用系统的设计与建立.安徽农业大学学报，30 （3）：259～264
陈建杰等.国土资源遥感综合调查辅助决策支持系统应用研究.科技通报，21 （5）：597～601
陈述彭.不放过对每一块土地的监管.国土资源信息化，（4）：17～19
GIS技术在测绘,国土,规划,交通等行业中的具体应用
地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。
以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用
资源管理(Resource Management)
主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场) 分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。
资源配置(Resource Configuration)
在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供 应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证 资源的最合理配置和发挥最大效益。
城市规划和管理(Urban Planning and Management)
空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如， 在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、 公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。
土地信息系统和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
生态、环境管理与模拟(Environmental Management and Modeling)
区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环 境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。
应急响应(Emergency Response)
解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员 撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
地学研究与应用(Application in GeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计 分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的 地学分析应用软件系统。
商业与市场(Business and Marketing)
商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场 的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场 和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空 间分析和数据库功能可以解决这些问题。 房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。
基础设施管理(Facilities Management)
城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。 它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
选址分析(Site Selecting Analysis)
根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、 环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充 分体现了GIS的空间分析功能。
网络分析(Newwork System Analysis)
建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、 处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。
可视化应用(Visualization Application)
以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的 三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型 工程管理和仿真、旅游等领域。
分布式地理信息应用(Distributed Geographic Information Application)
随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息 系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间 导航等。
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