测量标志动态管理信息系统的设计与实现

何宗友，朱紫阳，龚根生，袁锡豪

(广东省国土资源测绘院，广东 广州 510500)



测量标志动态管理信息系统的设计与实现

何宗友，朱紫阳，龚根生，袁锡豪

(广东省国土资源测绘院，广东 广州 510500)

测量标志管理是一项系统性、持续性的工作，当前的管理系统往往缺乏对测量标志整个生命周期的跟踪反馈，难以形成有效的监管，技术手段急需改善和提升。本文立足当前测绘信息化发展的现状，对测量标志动态管理需求进行了全面的分析，从系统的逻辑架构、网络架构、数据组织、平台结构及安全性控制等方面阐述了测量标志动态管理信息系统的设计与实现，并结合数字城市、天地图·广东、广东省国土资源在线巡查系统，以及实际业务需求，开发完成了一个具有合理负载且维护方便的广东省测量标志管理信息系统。结果表明，该系统改变了测量标志传统管理模式，满足标志点巡查、更新、动态管理的需要，提高了测量标志的监管水平，对维护测量标志生命周期的各个环节都具有现实和科学意义。

测量标志；WebGIS；动态管理；生命周期；信息化

新中国成立以来，国家投入大量资金，建立了大量测量标志。这些测量标志在经济建设、社会发展和国防建设中发挥了重要作用。同时，测量标志也遭到不同程度的毁坏，测量标志完好率呈逐年下降趋势[1-3]。按照国家测绘地理信息局的统一部署，广东省多次开展测量标志调查工作，并取得了初步成果。但是，由于调查工作不够全面，没有建立全面、科学的管理方法，全省现有测量标志的情况仍未完全掌握。因此，2012年广东省国土资源厅发文要求(粤国土资测绘电〔2012〕428号)全面开展一次测量标志普查。普查结束后，县级以上测绘行政主管部门应当建立健全的测量标志档案管理制度，建立本级测量标志动态管理信息系统，并将其纳入“金土工程”信息系统之中，定时巡查和更新，实施动态管理，构建全省测量标志统一监管体系，实现测量标志管理信息化，夯实广东省测绘工作基础。

近几年来，我国许多单位对实现测量标志的信息化管理进行了有益的探索和实践，文献[1—12]对这方面进行了论述。本文借鉴这些经验，在充分调研测量标志监管需求的基础上，采用空间数据库分布式处理、WebGIS和.NET分层架构等技术，结合数字城市、天地图·广东、广东省国土资源在线巡查系统，设计并实现符合广东省实际情况的测量标志动态管理信息系统。

1 存在问题及需求分析

1.1 当前管理系统存在问题分析

(1) 当前测量标志数据大多没有建立统一的测量标志空间数据库，对建立测量标志动态管理系统缺乏空间数据支撑。

(2) 当前所建的测量标志管理系统只是简单的信息管理系统，位置、状态都无法直观显示。另外，由于所管理控制点数据是简单录入，属涉密数据，只能运行在档案馆内部网络上，不能公开运行在政务网或互联网上，内网的局限性导致难以实现数据的远程访问、更新、共享，难以满足定期巡查更新、动态管理的需求，不能满足省和各地市测绘管理部门管理成果共享及统一管理的需求。

(3) 当前所建的测量标志管理系统业务逻辑仅限于已有成果资料的管理，不具备测量标志从立点、巡查、维护、迁建、破坏、损毁等整个生命周期的管理功能，难以满足标志点巡查、更新、动态管理的需要。

1.2 动态管理信息系统需求分析

(1) 测量标志动态管理信息系统(以下简称系统)应能有效解决测量标志的重复利用问题。系统以标志点为管理单位，将大地成果类型作为标志点的属性信息，包括基本信息、巡查维护信息、历史标志点等信息。每一个大地点追溯到具体的标志点，同时可以在图上定位显示全省所有的标志点，查询和定位出所有被重复利用的标志点，并按任意成果类型叠加组合在地图上进行定位显示。

(2) 系统应具备较强的录入、编辑和删除测量标志点空间信息和属性信息的功能，可考虑将多种数据录入方式结合使用，同时应提供自定义字段的数据导入导出功能。

(3) 系统能够有效支持测量标志动态巡查管理。巡查人员能够方便地对测量标志进行巡查，并能快速准确地将巡查结果信息更新到系统；同时，需保证省测绘行政管理部门能全面、及时、准确地掌握市县对测量标志的巡查情况，并对没有及时巡查的部门进行监管。

(4) 系统能够方便快捷地查询检索每一个测量标志点属性信息和整个生命周期各个环节中的状态。

(5) 系统应具备强大的统计分析功能，统计方式应尽可能灵活、科学，可按行政区域、测量标志点的种类进行统计，也可按标志点的属性字段进行自定义组合条件的统计分析。统计结果可以报表、图形、文本等形式表示，并能打印输出。

当前系统存在的问题及解决方案如图1所示。

图1 当前系统存在问题与解决方案要点

2 建设目标与架构

2.1 建设目标

系统是基于WebGIS的全省统筹管理测量标志的信息化动态管理系统，是建立的完整测量标志管理技术服务体系，是测量标志监管信息化、常态化、网络化的基础，也是测量标志监管持续、不断更新的重要保障。通过调用现有影像地图与矢量地图，对测量标志进行空间叠加展示，可使用户能够方便地查看标志点的地理位置及交通路线。通过对用户角色的分级管理，严格控制用户权限并提供标志点信息修改审核机制和回溯机制，确保标志点信息的规范性和安全性。并综合应用WebGIS、OAuth等多种技术，可建设一个全省统筹、科学管理、上下贯通、安全高效的测量标志动态管理信息系统。

2.2 总体架构

系统总体设计采用C/S和B/S两种结构体系相结合的方式，并结合标准服务接口实现后台数据引擎。C/S端负责后台数据管理和批量录入；B/S端负责前端地图浏览、测量标志点的查询检索和分析统计功能[4-12]。如图2所示。

图2 系统总体架构

系统框架采用4层架构设计，分别为持久化层(数据访问层DAL)、业务逻辑层(BAL)、Web服务接口层(WAL)和表现层(UIL)。系统总体架构如图3所示。

图3 系统总体架构设计

持久化层(数据层)负责数据在数据库中的持久化和检索过程；逻辑层负责控制业务逻辑，对资源提交、更改和检索的逻辑进行约束；Web接口层负责发布资源接口；表现层负责用户界面呈现及用户交互处理。地图服务和动态地图服务属于外部服务，该系统不独立提供地图服务，而是通过接口调用数字城市或天地图·广东的标准地图服务。

2.3 整体网络架构

系统运行在政务网络环境上，通过政务网调用各市县数字城市或天地图·广东，作为系统基础地图，各用户通过政务网访问该系统；出于保密要求，每个接入设备均通过安全审核系统申请私匙，私匙每隔一定时间(可配置)自动更换，系统使用私匙对通过网络交换的数据进行加密，每次接入后的交换数据密文均不相同，阻止信息截获后解密的可能。系统整体网络架构如图4所示。

图4 系统网络架构

3 系统建设与关键技术分析

3.1 功能模块设计

为使系统结构合理，层次清晰，并具有较强的开放性和可伸缩性，将动态管理系统划分为6大子系统(如图5所示)，分别为桌面管理子系统、安全审核服务接口子系统、数据审核子系统、业务服务接口子系统、数据入库及检查子系统、系统运维子系统。它们依据一定的通信规则和集成模式完成各自独立的功能，并能够有机地集成在一起，服务于整个系统的信息处理工作流；同时子系统通过对数据库的合理调度、组织，形成合理的数据流，完成系统的整体功能，维持系统的旺盛生命力。子系统的划分给系统的逻辑性和物理设计打下基础，为整个系统的顺畅运行提供保证。

图5 系统功能模块设计

3.2 数据组织管理

数据是整个系统的操作核心。测量标志的管理过程中，系统需要管理的数据量非常大且结构复杂，既包括用户信息等单纯的属性数据，还有与测量标志点位相关的空间数据。为了有效地存储和管理系统中的数据，系统设计了一个包含用户记录表、测量标志类型表、数据审核表等共21个表的成果数据库作为整个系统的数据中心。各子系统通过本系统提供的统一接口与数据中心平台进行数据连接，一般用户具有数据查询、打印输出等功能，具有相应权限的用户还可以对数据中心的数据进行增加、修改、删除等管理功能。

为便于测量标志破坏点或变更点，以及历史信息的保存与管理，为防止误删等操作导致数据丢失，系统还设计了历史数据库，以便保存被删除、替换的历史数据能够恢复、回溯查询与分析。

3.3 接口设计

在实现上述各个子系统的过程中，把所有分系统的数据都汇入到同一个数据库中，由数据库和不同的分系统进行交互，因此对于数据的提取和输出功能在分系统中已经完成。系统的接口主要从本系统与外部数据之间的数据连接方面进行考虑，主要设计了以下两个接口。

3.3.1 地图服务接口

当前各地级市、县相继完成了数字城市、天地图建设，发布了符合OGC标准的WFS服务和WMS服务。系统通过调用数字城市、天地图发布的符合OGC标准的WFS服务和WMS服务，实现对地图服务的访问。

3.3.2 对外扩展接口

为实现测量标志动态巡查管理，系统提供了外部访问接口，允许第三方移动巡查终端对测量标志点的现状进行查询和修改，确保了测量标志管理数据的准确性和动态及时更新。

3.4 安全控制

系统的安全性需要完全遵循国土资源信息系统的安全体系。系统安全是整体性的，需要综合软件、硬件、网络、应用和管理多个方面来考虑。根据ISO网络安全体系结构的原型，设计了系统的安全体系结构，如图7所示。

图7 系统安全体系结构

4 广东省测量标志管理信息系统实现

系统采用ArcSDE10.1和MySQL5.6实现各种类型测量标志的属性数据和空间数据的统一存储与管理，采用NHibernate数据实体关系映射部件实现数据层，Web服务接口层(WAL)采用aps.net mvc5 的Restful WebAPI进行资源发布，表现层采用了免费开源的Bootstrap框架进行系统界面展示。在系统的功能开发上分别使用asp.net mvc5 的Restful WebAPI进行资源发布，使用依赖注入技术解除程序耦合关系，使用NHibernate实现数据访问层，使用开放数据协议(OData)技术对系统数据实行自主查询与更新，采用JSON技术用于网络数据交换，采用OAuth技术进行系统的安全管理。下面对各子系统的实现情况逐一进行介绍。

4.1 桌面管理子系统

该子系统主要是供用户查阅或管理测量标志点之记和相应普查登记表信息。通过该系统，用户能够在电子地图上浏览标志点的具体位置，查看标志点附近的地形地貌，并可以根据查询条件(如区域、位置范围，点名关键字等)让系统自动筛选符合条件的点之记显示在地图上；用户也可以使用统计功能统计并自动生成输出统计表。实现的部分功能如图8—图10所示。

图8 测量标志查询

图9 测量标志统计

4.2 安全审核服务子系统

该子系统是一个用户权限提供平台，所有的权限审核过程及用户权限相关操作都封装到该系统下，由接口公开，保证系统的安全性。

4.3 数据审核子系统

该子系统能够检索出新增或被修改的数据，审核员对该数据进行二级判别，以确保数据的合理性及准确性。审核通过的数据才能进入成果数据库；审核不通过的数据需注明原因，以便返回数据修改操作者重新修改。系统通过建立历史数据库和日志管理，能够将被修改的信息存入历史数据库，审核员在进行数据审核时能够方便地将同一份记录修改前后的信息进行对比，从而确认是否通过审核；同时如果发现修改有误，可以通过查询日志找到修改记录，从历史数据库中恢复被误操作的信息。对于没有审核权限的人员，可以在审核信息查询界面查看自己提交信息的审核情况，以及审核员的审核意见，如图11所示。

图10 编辑测量标志信息

图11 数据审核界面

4.4 业务接口服务子系统

该子系统提供了业务数据的对接模式，是业务数据的发布平台。所有的业务工作流都封装在该系统下，由接口公开。系统提供对外部系统的接口和对外扩展接口，实现了对地图服务的访问。移动设备可直接访问系统，实现了系统的集群、基础云。对于后期系统的维护、修改只需改写少量的代码即可。系统利用已建成的广东省国土资源在线巡查系统中的测量标志动态巡查模块，基于提供的外部访问接口，允许广东省国土资源在线巡查系统移动巡查终端对测量标志点的现状进行查询和修改，实现测量标志动态巡查管理，确保测量标志管理数据的准确性和动态及时更新[13-15]。如图12所示。

图12 第三方接入管理界面

4.5 数据检查及入库子系统

该子系统是采用C/S进行开发的一个子程序，负责对测量标志点之记和测量标志普查登记表进行识别和自动读入。入库系统由本地入库工具和数据库合并工具组成。本地入库工具可以方便作业员在本地录入和修改数据，而无需访问和修改成果数据库；确认本地成果无误之后再由数据库合并工具统一上传至成果数据库，确保数据质量和工作效率，如图13、图14所示。

图13 本地入库工具主界面

图14 新增点之记

4.6 运维管理子系统

该子系统主要用于控制人员、系统和数据的权限。系统以角色为单位配置权限，不同的角色对应不同的权限。管理员可以通过给不同的用户分配不同的角色来管理用户所有权限，同时可以通过日志系统对系统进行管理。效果如图15、图16所示。

图15 运维管理功能模块

图16 用户列表

5 结 语

目前广东省测量标志管理信息系统建设完毕，已经过有关专家鉴定并移交相关部门测试，全省21个地级市共计7772条数据记录已录入完毕，并已投入系统运行。系统性能可靠稳定，切合实际业务需求，功能模块全面完善，操作简单，界面简洁、友好，满足标志点巡查、更新、动态管理需要。基于现代测绘技术体系与WebGIS等多种技术结合开发的测量标志管理信息系统，改变了测量标志的传统管理模式，提高了测量标志的监管水平，对维护测量标志生命周期的各个环节都具有现实和科学意义。

[1] 宋拥军，王凤娇，刘现印.省域测量标志动态监管信息系统研究——以山东省为例[J].测绘通报，2015(7):94-98.

[2] 张全德.关于测量标志保护关键问题的探讨[J]. 测绘通报,2009(9):29-31，38.

[3] 朱紫阳,江海建,许耿然.广东省测量标志现状分析与保护展望[J]. 城市勘测,2016(2):144-147.

[4] 谢雪梅，郭承，赵彬彬.基于GIS的控制点测量成果管理系统的设计与实现[J].信息技术与信息化，2007(3):93-95.

[5] 杨泽运，王辉.基于GIS的测量控制网成果管理系统的建立[J].测绘通报，2006(6):51-54.

[6] 蔡欣恩，唐诗华，王睿.基于Google地图的测量控制点成果管理系统[J].地理空间信息，2014(5):31-34.

[7] 纪彦忠，陈祥葱，姜波.基于GIS的测量标志管理系统设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2013，36(6):75-77.

[8] 朱琳，高飞，张迁.测量标志管理信息系统的设计与实现[J].测绘科学，2013,38(7):157-159.

[9] 薛文星，陈卫平，王清丽.信息化测绘体系中航测遥感数据管理与信息设计系统的设计与实现[J].测绘通报，2014(8):87-91.

[10] 向红梅，向洪成，胡齐华.生产管理“一体化”的城市综合测绘系统的设计与实现[J].测绘通报，2014(8):105-108.

[11] 叶晓卿.分布式动态监管系统关键技术探讨[J].地理空间信息，2015(3):99-100.

[12] 高长元，邱儒琼.湖北省《测量标志管理信息系统》建成[J].地理空间信息，2007(1):54-54.

[13] 丁华祥,林良彬,唐力明.国土资源网格化在线监管系统设计与实现[J].测绘通报,2014(10):108-110，120.

[14] 郑敏辉,林良彬,丁华祥.移动地理信息服务动态巡查系统设计与实现[J]. 测绘地理信息,2015(2):77-79.

[15] 孙在宏,吴长彬.基于“一张图”的土地动态监测系统研究[J]. 测绘通报,2012(6):22-24，100.

Design and Realization of Surveying Markers Dynamic Management Information System

HE Zongyou,ZHU Ziyang,GONG Gensheng,YUAN Xihao

(Surveying and Mapping Institute Lands and Resource Department of Guandong Province, Guangzhou 510500,China)

The survey markers management is a systematic and continuous work. The current management system lacks tracking feedback on the whole life cycle of the measurement marks. It is difficult to form an effective supervision. It is urgently needed to improve and enhance the technical means. In this paper, dynamic management of demand survey marks were comprehensively analyzed based on the current situation of the development of surveying and mapping information. The design and implementation of a dynamic management information system of the survey marks is described from the logic of the system architecture, network architecture, data organization, platform structure and security control. Combining with the digital city, Map World Guangdong， Guangdong provincial online inspection system, and the actual business needs， a reasonable load, maintenance of Guangdong Province survey mark management information system convenient is developed. The results show that the system has changed the traditional management mode of measuring marks. It meets the requirements of inspection, updating and dynamic management of the markers,and improves the monitoring level of measurement marks, and has a realistic and scientific significance to maintain the life cycle of the measurement of each link.

survey markers; WebGIS; dynamic management; life cycle; informatization

何宗友，朱紫阳，龚根生，等.测量标志动态管理信息系统的设计与实现[J].测绘通报，2017(6)：108-113.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0201.

2016-12-13

广东省国土资源科技专项(GDGTKJ2016001)；广东省2013年度基础测绘计划

何宗友(1976—)，男，高级工程师，主要从事测绘技术研究和成果质量检查工作。E-mail：9322127@qq.com

P208

A

0494-0911(2017)06-0108-06