基于GIS 的乡村规划实施调度系统设计与实现*

2014-04-14刘若翔

地矿测绘 2014年2期

刘若翔，刘刚

(甘肃省地质矿产勘查开发局测绘院勘查院，甘肃兰州 730060)

0 引言

传统的乡村发展规划多是基于文档型的说明，难以直观地充分反应规划的地理空间位置信息。地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统［1］。系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题，基于影像图和规划图展示乡村发展规划数据，方便管理者对规划的精确掌握，并在实施过程中进行调度。用户通过对规划内容的选取，可动态的查看各类规划内容，同时还可以根据规划的实施进度调整规划方案，发挥规划实施调度作用。

1 应用区概况

甘肃省西和县，位于陇南山区，偏僻而贫穷，既没有高速公路，也没有直达火车，属于国家级贫困县。2012 年甘肃省开展了“联村联户，为民富民”行动，目的就是共同发展共同致富。甘肃省地矿局帮扶西和县苏合乡和石堡乡共19 个村，为了提高帮扶质量，将帮扶做实，甘肃省省地矿局协助各村编制了5 年发展规划，同时利用地图展示规划项目，达到协助各村实施和调度规划项目的目的。系统建设以19 个村的地理信息数据为基础，加载乡村发展规划数据，建设乡村发展规划与实施调度系统。

2 基础地理信息数据预处理

2．1 基础地理信息数据

针对苏合乡和石堡乡19 个村处理基础地理数据，对苏合乡和石堡乡影像数据及线划数据进行拼接和裁切处理以满足平台使用。线状要素为:行政村界线数据，道路数据、河流数据。点状要素为:行政村名，道路名和河流名。对线状要素和点状要素进行脱密、分层、符号化，整饰等处理以满足平台使用。本项目采用第二次全国土地调查数据，进行平台数据入库。

2．2 规划数据

规划数据集包括5 年规划数据，通过收集相关资料，进行整理入库，主要有:新修道路，新修引水工程，地灾防治工程等近中远规划数据。

2．3 辅助规划数据

用户根据实际情况利用收集整理土地资源、植物及种植养殖资源、水力资源、交通资源、人力财力资源、建设项目资源、环境资源、文化资源、信息资源用于辅助规划。

3 关键技术

3．1 地理数据库技术

空间对象如何得到统一有序的管理，实现动态存储、高效检索，这些都离不开空间数据库所提供的技术［2］。地理空间数据库技术是目前对地理数据存储和操作的主流数据库技术，系统利用地理数据库技术将19 个村的基础地理数据和规划数据进行统一分层命名并存入数据库，这样方便了数据的组织和操作。

3．2 面向对象的分析设计方法

面向对象技术日趋成熟，并在计算机软件设计、工程应用和项目开发等领域得到日益广泛的采纳［3］。面向对象的分析设计方法是当今大型软件系统开发使用的主要设计、分析、实现方法，利用这种方法系统设计人员能够掌握系统的本质，提高了开发的效率和质量，同时系统也相对稳定。

3．3 模块化设计方法

模块化设计方法的优点:首先是各个模块之间相对独立，可以对模块单独进行设计、调试、修改和存储，不同开发人员都可以进行开发使用;其次模块接口统一标准，模块间可以相互交换，从而使模块满足更大数量的需要;最后就是模块化设计方法通用性强，有利于实现横系列、纵系列软件间的模块的通用，实现跨系统模块的通用。

系统模块主要有:规划展示模块，符号库管理模块、图件标绘与输出模块、多媒体展示模块、三维展示模块、地图浏览模块、数据集成模块和地图打印模块。系统各个模块之间的关系，如图1 所示。

图1 乡村规划实施调度系统模块关系图Fig．1 The relationship diagram of rural planning and implementation scheduling system module

3．4 COM(组件)技术

组件技术的发展为快速高效定制应用型GIS 系统提供了支持［4］。组件式软件技术可以方便地通过可视化的软件开发工具进行集成开发，形成最终的GIS 应用。考虑到功能适应性和开发可靠性，本系统开发的总体思路是采用VC 可视化开发语言+ArcObjects+空间数据库引擎+关系数据库，形成中型地理信息系统的典型解决方案。通过引用ArcObjects 组件或控件实现特定功能［5］。在组件对象的基础上开发强大、灵活的应用系统，以适应运行的各种需求，同时又力求成本低、稳定性高、功能全面。提交使用后，系统运行不需要依赖专用软件平台环境。

4 系统设计

系统基于ArcGIS 平台开发，以基础地理信息数据和辅助规划数据为系统应用核心，通过数据的集成以及对功能的开发，系统接口遵循基础地理信息数据交换标准，满足信息系统使用。系统设计包括:基础地理信息数据预处理和入库、系统开发与功能实现，三维场景构建。

4．1 技术路线

构建系统基础框架，完成基础地理信息数据库设计、开发，进行系统调试和试运行;进行数据收集、整理、入库，结合应用专题实现系统贯通。系统技术路线，见图2。

图2 乡村规划实施调度系统技术路线Fig．2 The technology route of rual planning and implementation scheduling system

4．1．1 前期准备

前期准备工作有:前期需求调研分析，基础架构设置，相关文档的编写。

4．1．2 数据库设计与开发

实现数据入库、调用、管理等功能。整个项目的最终成果即一套应用系统、一套数据库成果。系统的正常运行离不开数据库的支撑，数据库是整个信息系统的基石，数据库设计的优劣成为影响整个系统设计成败的关键因素。数据库的性能直接影响整个系统的性能，在设计数据库时，主要从以下几个方面出发:满足系统对数据的存储、读取需求，能够满足数据存储需求，数据便于最终用户访问，具有良好的数据库安全机制，数据库整体性能合理，尽可能少地存储冗余数据，保持数据现实性。数据良好的存贮结构是至关重要的，同时应最大程度地减少数据冗余，保证数据的完整性、一致性、安全性和时效性。

4．1．3 系统功能开发

开发系统的设计模块功能，实现预定的目标。本系统开发采用TEpro 的扩展模块TerraDeveloper，集成二次开发模式进行，利用C#语言进行二次开发。

4．1．4 数据资料分析、整理、入库

将系统所需基础地理信息数据的申请、整理和整合，形成整合的空间数据信息。

4．1．5 调试与试运行

系统建设初步完成后进行试运行，进行调试修改，实现系统设计功能的要求，经过相关部门的验收投入正式使用。

4．2 系统基本框架

乡村规划实施调度系统通过核心数据层、系统管理与逻辑实现层和系统模块层3 层结构予以实现。核心数据层以数据库实现对基础地理空间数据的存储;系统管理与逻辑实现层为系统开发管理整合，包括开发语言、GIS 组件及数据库引擎，管理调用基础地理信息和辅助规划信息;系统模块层主要是系统的各个模块的实现。系统基本框架，见图3。

图3 乡村规划实施调度系统基本框架Fig．3 The basic framework of rural planning and implementation scheduling system

5 系统功能

系统主要功能模块包括:规划展示模块、图件标绘与输出模块、符号库管理模块、三维展示模块、数据集成模块，地图浏览模块和多媒体展示模块。

5．1 规划展示模块

用户通过对多个分层规划数据进行选取，将规划展示数据加载至基础地理要素层上，这里平台提供影像底图进行规划展示。便于用户查看规划数据。规划展示，如图4 所示。

图4 规划展示Fig．4 Planning results exhibition

5．2 图件标绘与输出模块

用户选择标绘的图层，利用平台提供简单的点线面、文字标绘、撤销，重复以及删除工具，在底图为影像的基础上绘制规划内容或删除规划内容，便于用户对规划的添加与修改。同时平台提供屏幕截图预览与输出功能，用户对感兴趣的规划内容可以进行屏幕截图并保存为图片，便于对规划项目的直观描述与查看。

5．3 符号库管理模块

对基础地理数据和规划数据的符号文件(* ．Style)进行管理，用户可以选择相应的符号对标绘的规划数据进行符号制定与修改，完成规划数据的符号化。

5．4 三维展示模块

平台集成长坝镇三维场景数据集，并加载主要基础地理要素，实现各村的三维浏览，如图5 所示。

图5 三维展示Fig．5 3D display

5．5 数据集成模块

对基础地理要素和规划数据进行分层集成管理。

5．6 地图浏览模块

对地图进行放大、缩小、漫游，刷新和复位功能，便于对基础地理要素和规划内容的浏览，尤其针对用户感兴趣的某个项目可以结合影像与线划图进行查看。同时平台提供距离量算和面积量算，便于用户对现状规划项目长度以及面状规划项目面积的精确量算。

5．7 多媒体展示模块

集成双联工作影像和工作亮点资料数据，为展示汇报服务。工作影像，如图6 所示。

图6 工作影像Fig．6 Work pictures

6 集成创新

乡村规划实施调度系统在甘肃省属于首次建设应用，其建设的意义不仅仅在于一两个乡村使用地理空间技术，而是在于通过可视化的技术支撑乡村规划的实施调度、信息辅助、项目运作，具有大面积的推广应用价值，能方便地在乡村定制，通过正常有序的运行，能够促进乡村的整体有序和可持续的发展。

作为乡村规划实施调度系统，该系统使用简单，能够适应乡政府的日常工作。系统充分考虑了乡村发展规划图件编制流程，使技术员能够利用系统快速成图，为乡村项目立项、规划运作、实施调度提供及时的地理空间技术支撑。同时，系统设计采用数据处理与系统无关的模式，其优点在于信息系统的可定制和强通用性，系统可以在任何乡政府安装，数据独立处理打包后只需要进行数据的加载即可使用。