城市地理信息系统的初步设计和实现

辛肖杰 曹广超

摘 要：在论述建立城市地理信息系统的重要意义及地理信息系统的基础上，详细阐述了城市地理信息系统设计思想与目标、需求分析与总体设计、体系结构、实现等方面的

问题，最后对系统的效应和有待改进之处做了说明。

关键词：城市地理信息系统GIS

一、引言

城市地理信息系统(Urban Geographic Information System)，简称“UGIS”,它是地理信息系统的一个分支，是一种运用计算机软、硬件技术，实现对城市各空间、非空间数据的输入、存储、查询、检索、处理分析、显示、更新，并以处理城市各种空间实体及其关系为主的空间系统。

20世纪90年代以来，一场以信息技术为核心的革命正改变着我们的生活和社会的面貌，

在空间科学技术以及地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)取得了飞速发展。城市是人类文明的标志，是人们经济、政治和社会生活的中心。城市化的程度是衡量一个国家和地区经济、社会、文化、科技水平的重要标志，也是衡量国家和地区社会组织程度和管理水平的重要标志。城市化是人类进步必然要经过的过程，是人类社会结构变革中的一个重要线索，经过了城市化，标志着现代化目标的实现。只有经过城市化的洗礼之后，人类才能迈向更为辉煌的时代。然而，仅仅看到城市化所带来的丰硕成果而赞叹不已、振臂高呼是远远不够的，城市化过程并不一定是一曲美妙的乐章，像很多进步一样，城市化过程中也夹杂着许多不和谐之音。近年来，随着我国城市化飞快速发展，正确认识城市化所带来的不利影响，并采取必要的措施，在城市规划初期，利用城市地理信息系统加以解决，对我国城市化的健康良好发展有着重要的意义。

根据城市的结构和特点，将城市地理信息和社会经济、管理等信息数字化，建立并依托于城市地理信息系统强大的数据处理、空间分析，以解决城市化发展中复杂的规划和管理问题，为城市化良好发展提供可靠的技术和决策支持。

二、系统需求分析与总体设计

2.1系统需求分析

随着社会经济的发展，人们对生活质量的要求越来越高，作为决策和服务之一的地理信息系统也在不断的完善服务体制，城市规划和决策者想及时了解城市的全部建设发展情况及挖掘一些有用信息，作为规划和决策的依据。只有运用先进的科学管理手段，利用计算机系统管理才能实现这一管理模式。

根据信息管理系统可行性分析的四个基本方面可得如下结论：

经济上的可行性：

从长远角度来看，此系统的投入会给城市的规划和发展带来管理严格化、信息统计完整化、数据处理智能化、经济预算科学化、业务处理高效化等多方面变化。

技术上的可行性：

經对现有城市地理信息系统应用、开发的实际考察发现，绝大多数部门、公司、个人都已具备计算机硬软件和网络环境，掌握计算机基本操作能力。技术环境以满足开发和使用的技术条件。

管理上的可行性：

经过和城市规划领导、专家、学者的接触，可以看出几乎所有领导都能意识到城市地理信息系统使用的必要性。可以了解到他们对信息系统已经有很高的认可度。管理可行性完全满足。

社会上的可行性：

无论是对城市规划决策的制定者，还是普通老百姓对城市地理信息系统使用的方便快捷性都表示很大的赞同。同时，系统的开发和使用对促进整个社会的信息化程度发展尤其是城市健康发展有巨大推动作用。

2.2系统总体设计

城市地理信息系统是一项非常复杂和庞大的系统工程，它包括城市一个城市的人口、土地、道路、交通、环境、管网等各个方面，具有明显的空间地理特征。城市地理信息系统所涉猎的图像、数据都是非常大的，系统应能非常方便快捷的输入、存储、处理各方面的图像和数据，并能对这些空间数据以及属性数据惊醒挖掘和分析，这正是建立地理信息系统的优势所在。通过对这些海量数据的挖掘和分析能为城市规划决策这提供技术支持和辅助，还可以通过可视化和多媒体技术给普通市民展现，使市民可以方面的参加到城市的建设和发展当中来，为城市的发展献言建策，所以系统应采用B/S结构。所建成的地理信息系统将是用计算机硬、软件及网络技术，实现对城市各种空间和非空间数据的输入、存贮、查询、检索、处理、分析、显示、更新和提供应用，以处理城市各种空间实体及其关系为主的技术系统。它是城市基础设施之一，也是一种城市现代化管理、规划和科学决策的先进工具。城市地理信息系统对城市具有动态监测和宏观调控的能力，在城市化发展的过程中将发挥重要的作用。

2.3 系统设计的基本原则

1.标准化、规范化

要符合软件设计的规范和标准及相关行业的标准和规范。

2、系统的可操作性

系统的操作界面应该尽量的简洁明了，尤其是本系统的操作界面是B/S结构的，所以内容不该太多，界面的内容简单，能够使用户在第一时间就明白本系统的主要功能。本系统应该作到操作简单、快速、系统的反应时间要尽量的短。

3、系统的安全性

本系统是在计算机上进行管理的，主要的系统数据都要通过浏览器和服务器之间进行传输，这样就很难保证系统信息不会遭到恶意的破坏，这就需要我们要尽量的对数据进行加密保护。另一方面，本系统是一个管理系统，这就有管理员和普通用户的区分，这也需要我们在系统中对不同人员的使用权限进行区分，不同的使用人员所能访问的页面是不同的。这两方面就保证了系统的安全性。

4、系统的可维护性

系统的维护主要有系统的日常维护和数据库的日常维护、数据的备份及数据库的灾难后恢复工作。因为本系统是基于网络上应用的，所以本系统的日常维护就没有了客户机端的维护，而只需要对服务器的数据库进行维护，这样维护人员就可以很方便的对系统进行日常维护。

5、系统的可扩展性

一个系统在被使用了一段时间后，使用者都会对系统提出很多的改进意见，这就要求我们编写的系统要有很好的可扩展性。本系统由于是采用B/S标准编写的，所有当用户提出改进意见后，编程人员只需要在原来的基础上，相应的修改程序，就会改变系统中相应部分的功能。所以本系统有很好的可扩展性。

2.4 系统体系结构

如图2-1所示

图 2-1

三、系统详细设计

3.1 系统框架图

如入3-1所示：

图 3-1

3.2数据库设计

城市地理信息系统，最复杂、最关键的是数据库的设计和构建。数据库设计时应把城市先前的基本信息，如人口、资源、环境、基础设施、经济和社会等方面的信息进行分类，在数据库中应创建相应的表和索引，再借助GIS软件建立空间数据库，最后建立空间数据库和属性数据库的链接，这样才能保证在用户访问数据库时的速度和效率，提高城市地理信息系统的服务质量。空间数据库如图3-2所示：

图 3-2

影像数据库如图3-3所示：

图 3-3

3.3子系统的设计

①城市历史概况子系统，以该城市的历史沿革、地理面貌、风俗、经济发展等信息，集合GIS的强大功能，展现给用户，满足用户的需求。