GIS软件开发（第一讲）.ppt免费下载
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地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
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信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势。加强国土资源管理，促进福建省经济可持续发展，面向社会提供国土资源信息服务，必须利用现代信息技术，建立结构完整、功能齐全、技术先进并与国土资源管理工作相适应的国土资源信息系统，以此带动国土资源管理方式的根本转变，促进国土资源的保护与合理利用，提高管理工作的效率和透明度，限制各类违法行为，使国土资源各项管理工作向综合化、科学化、公开化的方向迈进。
系统建设背景
土地管理工作是一项技术性、政策性、时效性、法律性很强的工作。随着社会经济的发展和科学技术的进步，土地管理的方法、手段和管理模式也在发生着深刻的变化。一方面，人们对土地价值的认识逐步深入，土地的深度开发利用、各种形式的变更、出让等越来越频繁；另一方面，政府和各级土地管理部门本身也希望掌握快速、动态变化的土地及相关信息，为政府宏观决策提供及时、准确、可靠的依据。
土地利用现状调查是国家对国情、国力的一项重要调查，基本任务是分县查清各种土地利用类型的面积和空间分布状况、土地权属状况和利用现状，并在此基础上按行政区辖逐级汇总各乡、县、地、省及全国的土地总面积和各地类的面积。土地利用现状调查同时要结合进行土地权属界线调查，是进行建设用地管理以及土地登记的重要前提。因此，土地利用现状调查是土地管理中的一项重要基础环节。
随着经济的飞速发展，土地利用结构和方式日新月异。新世纪的发展战略对土地利用动态监测和土地利用总体规划提出了更高的要求。由于土地利用现状数据管理所涉及的信息种类复杂、数据量大、动态更新频繁、查询统计工作量大，因此必须借助计算机建立土地利用的管理系统。
根据《福建省国土资源信息化规划》和《福建省国土资源政务管理系统与信息服务系统建设总体方案》的要求，由于ArcGis对海量数据具有很高的处理效率及多源数据的管理功能，选择ArcGis作为市级国土资源Gis应用平台，保证系统建设的一致性，使其具有强大的扩展功能，保证今后整个国土资源信息系统建设的一体化。因此建立基于ArcGis平台的土地利用现状数据库管理系统是土地管理迫在眉睫的大事。
系统建设目标
本系统是集Gis（地理信息系统）、RS（遥感系统）以及Gps（全球定位系统）等多项空间信息技术于一体的信息系统。其建成后将实现利用计算机对土地利用现状图形、数据资料和影像等进行动态管理，实现土地信息的更新、查询统计分析、制图输出等功能，并为土地管理部门提供及时、准确的土地利用现状和变更等信息，同时为土地利用总体规划、土地管理提供计算机辅助决策与科学分析，为土地管理的科学化、规范化和信息化服务，提高管理和决策的水平、质量和效率。本系统的建设目标可以概括为以下几个方面：
（1）高质量、动态开放、安全的数据管理系统
数据是系统建设最重要的基础，也是系统生命力的根本。系统建立的本身就包含建立一个面向市、县的完善、高质量的地理数据库。数据也能服务于其它系统，如建设用地管理系统，实现数据的完全共享。数据要能得到充分利用，需要系统提供严格统一的规范和标准。为了保证整个数据库具有现势性、保证整个系统具有延续的生命力，系统同时要为这个数据库提供一个能高效、安全的数据更新机制，同时提供方便的数据查询、统计和数据输出的功能。土地利用现状数据是企业和社会的公用空间信息基础，使其成为土地信息系统的一个组成部分，通过城域网、Internet或其它方式，实现城市空间信息资源的共享，为“数字化”的建设奠定基础。
（2）严格、高效、科学的网络化业务管理辅助信息系统
在数据管理的基础上，快速、便利地对土地利用各种数据进行各种条件的查询统计，充分利用地理信息系统的空间分析功能，为土地管理、土地动态监测提供决策支持功能，从而方便业务管理，加快决策速度，提高决策的准确率，提高效率，减少管理成本和代价。
（3）数字土地系统的重要基础
土地利用现状数据库管理系统是数字土地系统的先期工程，其建成将为构建整个数字土地系统打下坚实的基础。
系统设计
土地利用现状数据库管理系统是国土资源管理信息系统的重要组成部分，是国土资源业务信息化的重要标志。因此，在系统建设的过程中，我们将按照软件工程的建设规范、土地业务的相关性、土地管理的特点，结合具体实际，设计管理系统。该系统充分考虑了今后与办公自动化系统的集成，把业务流程与办公自动化流程有机结合，形成一体化的政务信息管理。同时在基于“统一管理、统筹安排”的思想下，系统留有与省、市、县三级政务信息管理系统的接口，满足数据交换的要求，实现全省范围内数据共享。系统为实现与其他土地业务系统之间的衔接关系，用面向对象的方法，通过构建通用组件，架构整个土地管理系统。使整个土地信息管理系统易于扩展、维护、重用及升级，同时也保证了土地业务系统间的数据共享，减少数据的交换，提高数据利用率，真正达到国土资源部的提高国土资源管理信息化水平的要求。
系统开发关键技术
根据系统建设原则，为了实现系统建设目标，该系统的开发将运用以下关键技术：
Gis平台
地籍管理的数据特征决定了地籍信息管理系统必须以Gis技术为依托，利用Gis和数据库可以实现空间几何图形与属性数据的同步管理，而流程化的地籍管理业务对涉及的空间几何要素也需要Gis技术的支持。因此， GIS技术是系统建设的关键技术。
GIS即地理信息系统（Geographic Information System）是作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学及相关学科等为一体的新兴学科，近30年来迅速兴起。地理信息系统是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。GIS技术将地理信息相关的空间位置、属性特征及时域特征进行统一的管理，按一种新的方式组织和使用地理信息，以便更有效地分析和产生新的地理信息。
而ArcGis（ESRI公司产品）是国际领先的Gis品牌，海量数据管理及空间分析功能强大，组件化的二次开发手段更有利于系统的深入应用，同时始终积极地对各种主流的IT技术（例如：网络、计算机、操作系统、数据库、人机交互、软件工程以及程序设计语言和方法等）进行跟踪和广泛深入的了解。同时，对其产品结构及技术进行了优化和重构，从而使新一代的ArcGis系列更加适合Gis用户的要求并得以长期保持Gis在这一领域应用的领头羊的地位。
面向对象的系统分析和设计（OOAOOD）方法：
系统分析与设计将采用面向对象的系统分析与设计（OOAOOD）方法。开发过程中将应用Rational Unified Process(RUP)方法进行计算机辅助系统分析、软件设计、开发和文档生成，确保系统设计与开发符合软件工程的规范，开发出规范化、具有较高可移植性、可靠性的系统，提高系统开发的效率。
系统分析与设计采用统一建模语言(UML Unified Modeling Language)。UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言，它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不仅支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析到系统开发的全过程。实际上，UML已成为面向对象管理组织（OMG）的一个标准，在世界范围内，至少在近10年内，UML将是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言。
UML将贯穿于系统需求分析、系统设计、系统实现与系统测试的全过程。具体的应用如图2-1所示:
系统开发过程中UML的应用模型
另外，系统的分析与设计还将采用语义分析模型，从城市管理的法律、法规中提取相关的语义对象，建立语义模型，并与UML模型相结合，建立系统完整的信息模型。
采用关系数据库管理空间数据
当前GIS技术发展的最新趋势是采用关系数据库或对象关系数据库管理空间数据。利用ArcSDE通过RDBMS数据管理的功能，利用SQL语言对空间与非空间数据进行各项数据库操作，同时可以利用关系数据库的海量数据管理、事务处理（Transaction）、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能，使空间数据与非空间数据一体化集成，实现真正的Client/Server结构。OpenGIS 联盟已提出了《SQL的简单空间特征规范》，以上所述的GIS软件开发商都遵从该规范。采用关系数据库管理空间数据库将成为GIS发展潮流，这将增加空间数据的互操作性，并使GIS融入IT技术的主流。
系统将采用关系数据库管理空间数据和属性数据，确保空间和非空间数据的一体化集成。
Client/Server结构与Internet/Intranet技术
在传统MIS领域，Client/Server结构已经成熟，Internet/Intranet技术应用也较广泛。在GIS领域Client/Server结构正趋于成熟，Internet/Intranet技术处于发展过程中，但未成熟。
对于需要处理大量图形数据的应用，为了提高运行效率，将充分应用比较成熟的Client/Server结构，基于三层模型（Three Tiers）进行开发；对于数据查询和浏览应用，将尽最大可能地应用Internet/Intranet技术，通过Internet发布空间和非空间信息。为将来全面过渡到Internet/Intranet应用模式奠定基础。
全组件式与Internet GIS技术应用
GIS融入IT除了将空间数据交到关系数据库中进行管理以外，开发客户端时，还要考虑使用全组件式的GIS。全组件式GIS软件将GIS的功能从数据输入、编辑、处理（建立拓扑关系）、查询显示、分析（拓扑迭加、网络分析、栅格分析、TIN）和制图输出（Layout）全部封装成组件，可以根据用户需要，自由定制操作方式和界面。用户可以将GIS组件和其他组件放在一起，采用通用的开发平台，如Visual Basic、Delphi、Power Builder等，而不再受GIS二次开发语言限制。从而极大地方便了二次开发，同时增强了二次开发的扩展能力。
多分辨率无缝影像数据库技术
采用多分辨率无缝影像数据库技术建立历年航空、卫星遥感影像数据库。并采用多源数据无缝集成技术与矢量栅格数据复合、融合技术，提取土地利用现状矢量数据，更新数据库。多分辨率无缝影像数据库技术的应用，将使航空和卫星遥感数据能直接在系统中应用，使工作人员和领导能更直观地了解地表的各种地理信息，增强系统的易用性。
时间GIS技术的应用
自Langran和Chrisman于1988年提出时间地理信息系统（Temporal GIS，简称TGIS）的概念以来，TGIS得到了广泛的研究。时间数据库模型、时空分析和推理、时空数据库管理系统和时空数据的可视化研究是当前TGIS研究领域的重点。土地利用现状数据库管理信息是动态变化的信息，因而在土地利用现状数据管理中时间是一个很重要的要素。利用时间GIS技术完整记录和查询土地利用信息的动态变化，一直是土地信息系统建设中的重要因素。在本系统建设中，将以面向对象分析为基础，借助面向对象空间数据模型，借助关系数据库技术，和TGIS技术融合在一起，实现土地利用信息的动态一体化管理。
系统展望
目前，土地利用现状数据库管理系统是主要针对是土地利用现状数据的入库、更新、打印及查询统计的管理。今后，要在此系统基础上建立土地利用规划系统，叠加总体规划图、分区规划图、各专题图等，增加地图负载的空间数据量。通过用地审批、基本农田保护、耕地占卜平衡等一系列工作的系统化运行，实现土地利用数据一体化集成及动态更新的机制，提高了数据利用率，减少数据的变更步骤，整合相关土地工作结构，加快实际工作效率，使土地信息化工作能形成的完整的、合理的、良性的运作状态。
系统总体功能
随着国民经济的飞速发展，土地资源作为人类生存的重要生产资料显得越来越重要。为制定国民经济计划和有关政策，必须确保土地详查资料的现势性，查清土地的类型、数量、分布、利用状况并作出科学的评价，为正确分析农业水平，合理制定用地指标，为农业区划、国土整治、建立土地统计登记制度以及全面管理土地等各项工作服务。
土地利用现状调查是日常地籍管理工作的重要内容，其任务是在土地详查成果和以此建立的初始地籍基础上，对土地权属和土地利用变化进行调查，更新日常地籍成果，满足变更土地登记和年度土地统计的需要，加强土地管理，切实保护耕地，为制定国民经济和有关政策，科学管理和合理利用土地提供准确可靠的现势资料。
在具体实现上，将按业务职能和机构组成划分应用子系统，子系统实际上是应用类与部件的逻辑组合，各子系统通过共享类与部件实现数据的共享。
系统总体结构按功能可分四个部分：土地GIS数据处理子系统，土地利用现状数据库管理子系统、数据发布子系统和系统管理子系统。总体结构如下：
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。
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。
