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1、第十三章 县级土地利用规划管理信息系统设计与实现,地理信息系统设计教程,县（市）级土地利用规划管理信息系统是针对土地管理部门的业务处理效率不高、基础数据管理复杂、信息查询检索困难等现状提出来的，是GIS在政府部门的主要应用之一。本章以江阴市土地利用规划管理信息系统的设计为例说明GIS设计的具体过程。,江阴市土地利用规划管理信息系统（JLUPMIS，Jiangyin Land Use Planning Management Information System）是根据土地利用规划管理工作的具体特点，利用计算机网络、通信技术及GIS技术，结合土地利用规划管理的工作业务，建成的集GIS和办公自动化（
2、OA）为一体的专业化信息系统。该系统以土地规划管理为核心，兼顾用地计划管理、土地审批管理、土地征用管理等职能，实现土地管理规划业务数据和图件资料的集成管理、图文互查以及项目办案，提高土地利用规划管理的工作效率，为江阴市土地利用规划的动态实施和信息化管理提供科学保障。,教学提纲,一、系统建设背景二、系统设计方法的选择三、系统定义四、系统总体设计五、系统详细设计六、系统的实现,退出,JLUPMIS的建设背景,1997年，江阴市国土局与南京大学就江阴市土地利用总体规划（1997-2010）编制开展技术合作1998年，双方开始展开规划信息系统建设工作，系统建设可分分为三个时期：初期阶段：系统以规划成果
3、管理为主发展阶段：系统强调以规划管理为主，并于2002年1月交付江阴局投入试运行,JLUPMIS的建设背景,成熟阶段：从2002年4月起，在充分吸取现有系统合理成分的基础上，完善和梳理县市级土地利用规划业务流程，遵照部数据库标准，采用更为先进的技术手段，从底层开始重新进行软件系统的开发,本系统建设已经被列为国土资源部县(市)级土地利用规划信息系统建设试点，并得到部、省和江阴市各级领导的大力支持本章所举实例JLUPMIS是指2002年4月起设计开发的江阴市土地利用规划管理信息系统,返回,JLUPMIS的建设背景,二、系统设计方法的选择,GIS设计的三种方法：结构化生命周期法、原型法、面向对象设计
4、方法GIS设计方法的选择需要考虑多方面的因素，包括系统规模的大小、系统应用类型、系统需求明确程度等。考虑到JLUPMIS是在前面两次系统建设的基础上开展的，其用户需求易于明确，另外系统涉及业务繁多，关系复杂，故采用结构化生命周期法进行系统设计,返回,三、系统定义,（一）系统定义的目标与方法（二）现状调查分析（三）功能和性能要求（四）系统模型设计,返回,系统定义的目标和任务,系统定义的目标是明确用户对系统的具体要求，摸清相关业务的具体流程，收集有关的图纸、表格和文本，并对这些信息进行分析处理，制定面向现实世界的系统模型，如绘制业务流程图和E-R图，制作数据字典等，为系统设计做好前期准备工作系统定
5、义的任务在于全面了解现行系统的工作过程和涉及的有关数据和信息，了解用户对未来系统的要求并加以表述，从而导出系统设计的基础和依据系统模型,系统定义的方法（一）,系统定义实际上分为两部分工作：调查了解、分析整理在JLUPMIS的系统定义中，调查了解工作主要采取访谈和简易应用规格说明技术相结合的方法进行，首先采取与用户单位（江阴市国土管理局）相关业务人员进行面谈的方法进行调查，摸清系统目标、业务职能、业务流程、数据现状等基本情况。然后，以此为基础，提出需求分析的初步成果，制成简易应用规格表，供开发者和用户双方进行讨论，进一步验证用户需求,系统定义的方法（二）,分析整理工作主要是在调查了解的基础上利用
6、前文介绍的系统分析工具（如业务流程图、E-R图、数据字典等）进行分析和成果的表达。系统定义的这两个工作没有明显的划分界限，在分析整理过程中可能需要返回去进一步调查，而调查了解过程中也要进行一定的分析整理工作要保证系统定义的正确性与适用性，系统分析人员应尽可能多地了解用户的需求，深入调查和分析业务流程，使系统建设更加科学、合理,返回,（二）现状调查分析,现状调查分析是系统定义的第一步。在JLUPMIS的开发过程中，现状调查分析主要是从当前系统业务关系、业务职能、相关信息和数据等方面进行。,业务调查与分析（一）,确定系统的主体业务。根据调查分析，可以确定土地利用规划管理涉及的业务包括规划管理、规划
7、编制、公众参与等三个方面,土地规划管理业务关系图,业务调查与分析（二）,对主要业务进行细化，直到最小的职能单元。这是结构化分析方法进行系统分析的主要环节，体现了结构化分析方法中“逐层细化”的策略。使用该策略的优势在于：通过化整为零将复杂的系统简单化，便于理清关系和进行实现。土地业务从上向下，逐层细化后，各业务之间无论是纵向关系还是横向关系都很明确，脉络清晰。例如，主业务“规划管理”可以分为两个子业务“规划成果管理”和“规划实施管理”，而“规划实施管理”子业务又可分为“计划指标管理”、“实施跟踪监测管理”、“建设项目用地规划审批管理”等。再细分下去，“建设项目用地规划审批管理”还可以分为“规划预
8、审”、“规划审查”，“用地报批”等,业务调查与分析（三）,详细调查各职能单元，绘制每个职能单元的业务处理流程图“建设项目用地报批”的业务流程图,相关信息和数据,在现状调查分析中，对系统现状信息和数据的调查也是必不可少的，是进行系统可行性分析和设计的依据之一。在JLUPMIS中，经过调查将该系统所涉及的信息和数据分为图形信息属性数据文档信息,用地信息构成,返回,（三）功能和性能要求,明确系统功能和性能要求是系统定义阶段的任务之一，在JLUPMIS的系统定义过程中，通过现状调查，详细考察用户业务范围、工作流程及各科室的分工，并在与用户认真讨论和研究后，明确JLUPMIS的功能和性能必须满足如下要求
9、：,功能要求,系统功能应涵盖规划管理工作的日常业务，侧重于日常管理功能，包括规划成果管理、规划预审、规划审查、农用地转用、土地的复垦复耕、一书四方案的呈报、土地利用动态监测、规划辅助编制等，并提供信息查询、统计分析、报表和图件制作等功能。数据流转应能清楚体现业务的工作流程。为满足数据共享的要求，系统的数据库结构设计应参照国土资源部县（市）级土地利用规划数据标准（征求意见稿）和有关的信息系统建设标准和行业规范。,土地利用规划成果是建设用地管理、土地监察等部门的基础数据，同时与地籍数据存在着诸多的联系。因此在系统设计时应留有数据接口，以方便地调用地籍数据，同时也能为相关部门提供常用格式的数据。由于
10、相关表格间的数据有着密切的联系，要充分利用数据库强大的管理功能和计算机高效的计算能力，实现有关数据的提取、分析和计算，避免数据重复输入，实现报表的自动生成。同时能对相关数据进行检查。可充分利用现有的规划成果，自动提取有关信息，同时提供简便的方法，进行图件的制作和输出。为保障系统安全，对不同身份的用户设置不同的权限。每个用户只能进入各自权限内的功能模块，只能对有权限的数据进行相应级别的数据操作，如浏览、修改、添加和删除。,性能要求,系统界面友好，操作简单 系统要有良好的人机交户界面，界面风格应符合土地办公业务习惯和操作人员心理等特点，按业务类型和工作环节来进行系统界面布局。功能设计无论是文本部分
11、还是图形部分都从实用的角度出发，做到形象直观，操作方便。操作流程应尽可能地简单实用，尽量把复杂的功能简化，并提供完善的联机帮助。系统稳定 系统具有一定的容错和纠错功能。系统效率 系统具有较高的运行效率。,返回,建立系统模型的主要目的,前一阶段调查分析工作的总结通过标准的、通用的模型来促进系统分析和设计两阶段的交流进行系统的存档，方便系统的更新和维护,建立系统模型的主要任务,通过对现行系统业务流程以及系统所涉及的信息类型、信息量等的分析，结合用户对系统功能和性能的要求，整理出满足用户要求的数据流程图及用作数据与信息说明的数据字典等。,建立系统模型的方法,采用结构化分析方法主要原则一是分解，根据主
12、要的业务及其关系，确定系统数据流图的顶层，然后逐步进行分解和细化；二是抽象，即先考虑问题最本质的属性而暂时略去细节，以后在逐层添加细节。结构化分析方法主要采用数据流程图、数据字典、加工说明以及必要的补充材料相结合的方式来进行系统概念模型的描述。其中，数据流程图是与业务流程图相对应的，它主要从数据的角度描述了系统的组成以及各组成部分之间的联系,返回,四、系统总体设计,总体设计的主要任务是确定系统总体结构与软、硬件配置，进行系统功能模块的划分，设计接口，并制定数据结构。系统JLUPMIS以此为基础，逐步开展系统的设计工作，并最终确定系统如下内容：软件结构体系设计系统软硬件配置方案系统模块设计数据结
13、构设计,返回,软件结构体系设计,系统采用Delphi 6.0结合MapX 5.0及Microsoft Office 2000进行开发集成并采用比较成熟的Client/Server结构，按三层模型（Three-Tier），即数据服务层、业务逻辑层、用户界面层来构建系统，其中数据库服务器端采用Microsoft SQL Server 2000服务器版统一管理数据，地图图形数据通过SpatialWare存放到SQL Server数据库中进行管理。整个系统由数据库服务器、应用程序服务器（也可与数据库服务器放在同一台工作站）和多个客户端的微机组成计算机局域网系统。,软件体系结构图,返回,系统软硬件配置方
14、案,网络和硬件配置 局域网建设的主要目的是利用网络进行协同办公。从网络设备投资及维护成本、技术先进性与稳定性、应用系统的开发难易程度等诸多方面考虑，本系统局域网架构基于100M甚至1000M的快速以太网技术，网络结构采用星形拓扑结构。网络中心设置在局长办公室，配备一台高性能主干交换机，通过双绞线甚至光纤与各节点相连，各办公室采用智能网络集线器（HUB）与外部相连，从而实现联网操作、实时响应、动态管理。各办公室可以独立配备，也可以全网共享绘图仪与打印机等设备。,软件环境客户端操作系统：Microsoft Windows 9X/2000开发环境：Borland Delphi 6.0、MapInfo
15、 MapX 5.0应用环境：Microsoft Office 2000服务端操作系统：Microsoft Windows 2000开发环境：Borland Delphi 6.0数据库管理系统：Microsoft SQL Server 2000,返回,系统模块设计（一）,模块是采用结构化设计方法进行系统总体设计的一个重要概念，因此，在系统总体设计中，一项主要的工作就是确定功能模块结构。在JLUPMIS的功能模块设计中，改变以往以数据成果管理为核心设计功能的传统方法，采用面向业务的设计方法，以土地规划管理的核心业务为主线，面向规划管理的日常工作和业务职能，划分定义各类不同的业务活动，以业务活动内容
16、和性质为中心来组织数据和实现其相应的计算机化管理模式。,系统模块设计（二）,从信息系统的基本功能来看，该系统应具备土地利用规划数据的采集、存储、分析、查询、输出（表格、地图）、传输和管理等功能；对图形、属性数据可以输入和更新入库；对地图进行浏览（放大、缩小、漫游）；对有关地图及在图上进行几何量算（面积、长度等），对空间信息进行空间查询与空间分析；根据用户要求进行专题图、业务统计报表制作，输出有关规范的地图、报表、文档。,系统模块设计（三）,从系统的模块划分来看，该系统由六个互相独立又互有联系的业务子系统共同实现，每个子系统按照其内部功能的相对独立性又划分为若干个模块，每个模块执行一系列相互关联
17、的具体功能。在模块设计过程中，不仅要对系统的模块进行逐步细分，而且需要定义各模块实现的功能，并确定它们的输入输出要求,系统功能模块划分图,返回,数据结构设计,总体设计阶段不仅要进行系统的模块划分，还要进行系统的数据结构设计。在JLUPMIS中，数据结构的设计包括两部分：空间数据结构设计属性数据结构的设计,空间数据,JLUPMIS的空间数据主要服务于江阴市土地利用规划管理，为自动化办公业务提供各类现状和规划数据的查询统计，以及规划实施和跟踪监测工作的背景图等。其设计内容包括：空间数学基础 Projection：non-Earth Unit m Minx 497,000；Miny 506,000；
18、Maxx 559,000；Maxy 554,000,表和工作图层的命名规则表和工作图层的名称均用西文（大写）表示，由前缀和后缀两部分组成。其中，前缀为图层所属业务流程的业务名称缩写，如前缀JYYS表示“建设项目用地规划预审”流程。表的后缀采用西文（大写）表示，由表名的每个字的汉语拼音的第一个字母组成。在该系统中，为方便查询，为每张表设定一个代码，下页表是表代码的说明。工作图层的后缀为图层性质，分为三种：在办（ZB）、通过（TG）和不通过（BTG）。如预审阶段的图层命名，业务名称缩写为“JYYS”，则接件时的工作图层名称为“JYYS_ZB”，预审完了通过的输出图层名称为“JYYS_TG”，不通过
19、的输出图层名称为“JYYS_BTG”。若业务流程中有多个工作模块，可在前缀和后缀之间加上工作模块名缩写，它们之间用下划线连接。,空间数据表索引（表代码说明）,规划工作图层组成 图形数据库包括两部分内容：背景图（土地利用现状图和土地利用规划图）和工作图层。背景图由图层A10、B11、B12、C10、C20、C30、C40、C50、C60、D10组成。其中A10、B11、B12、D10图层组成“土地利用现状图”；A10、C10、C20、C30、C40、C50、C60、D10组成“土地利用规划图”。,属性数据,JLUPMIS的属性数据主要是指土地业务处理过程中产生的土地利用规划工作表数据以及管理数据
20、，其设计包括确定其命名规则，并确定实体、实体关系以及关键字段等。,命名规则在JLUPMIS中，管理数据与业务数据在数据库中的表的名称采用西文（大写）来表达，表名由前缀加缩写表名的每个字的汉语拼音的第一个字母组成，两者间用下划线连接。若一个表有附表，则附表名为“主表名+下划线+附表缩写名”，前缀为表所属业务流程的业务名称缩写。如表“建设项目用地预审审批表”属于“建设用地项目规划预审流程”，它的前缀为“JYYS”，缩写表名为“预审”，则该表在数据库中的命名为“JYYS_YS”。表中字段名的命名也采用西文(大写)来表示。由字段中文名中每个字的汉语拼音首字母组成，有的字段中文名太长，则取部分；若字段由
21、几部分组成，则用下划线连接。如表“建设项目用地预审审批表”中的字段“项目编号”，它的名称为“XMBH”。,数据库逻辑模型设计在该系统中，属性数据库采用关系型数据库管理系统SQL Server进行管理，因此需要将需求分析产生的数据模型按照关系模型的要求进行规范化和标准化设计，包括实体、实体关系以及关键字的设计等。,返回,五、系统详细设计,详细设计阶段的根本目标是确定怎样具体地实现所要求的系统，也就是为各个在总体设计阶段处于黑盒子级的模块设计具体的实现方案，主要包括两部分的工作：系统功能模块详细设计和数据库的详细设计。在这一部分采用结构化程序设计方法，也就是自顶向下逐步求精的设计方法。（一）系统功
22、能模块（二）系统数据库,返回,（一）系统功能模块,根据总体设计阶段的成果，系统JLUPMIS分为六个功能模块，分别为规划辅助编制、规划成果管理、规划实施管理、实施跟踪监察、查询统计分析以及系统维护管理详细设计阶段的任务主要是给出这些功能模块的具体流程和实现算法，包括模块具体实现方案的制定以及模块的界面形式下面是规划实施管理主界面的设计，以其中几个按钮的功能设计为例说明该系统的详细设计情况,规划实施管理主界面,进入：例如一名成员名为user1的用户登陆，打开该视图时，系统从项目流转表中取所有在办人为user1的记录，显示在user1的个人办案信息区接收：当user1选中一条记录，即一个项目时，点
23、击接收按钮，则将项目状态从待办改写为在办办案：当user1选中一条记录时，双击或者点击办案按钮，则自动打开该项目所在流程和环节的办案界面，进行办案发送：当一个项目处在结案状态时，user1可以通过点击界面上的“发送”按钮，将项目发送到下一个环节下一个成员user2退回：由于不满意上一环节的处理，因此退回到上一个经手人。大致流程与发送流程类似，只是将向后搜索改为向前搜索，同时此处不是由用户选择上一阶段成员，而是从项目流转表中的经手人队列中取最后一个经手人,办案流程图,返回,（二）系统数据库,数据库是GIS应用系统建设的主要内容，从某种意义上说，GIS就是一个地理数据库系统，因此数据库的设计在系统
24、建设过程中相当重要在总体设计阶段，已经对数据的结构、分类、编码等进行了设计，在详细设计阶段主要是进行空间数据的采集处理，同时设计系统的属性数据表、确定表的关系和主关键字，并设计数据定义语言等下页以供地方案数据表的详细设计为例。其中，“表”是对该表的总体定义与描述，“列”是对该表的数据项的定义与描述,表,列,返回,六、系统的实现,（一）系统设计的评价（二）代码编写工作的组织和管理（三）数据库建库（四）功能实现（五）系统的调试安装,返回,（一）系统设计的评价,在系统设计结束之后，系统实施开始之前，首先对系统的设计成果进行全面评价。采用的方式是召开开发小组成员的讨论会。,返回,（二）代码编写工作的组
25、织和管理,系统设计的评价通过之后，由开发小组制定系统实施计划、制定编码规范、制定代码管理机制、进行开发小组人员培训等，为编码工作做准备。,返回,（三）数据库建库,数据库的建库按空间数据和属性数据分别进行空间数据包括图形和图形的属性数据两部分，这部分数据库的建立，首先是将多种源数据转换为特定GIS软件系统支持下的数据格式。其转化过程可以是手工数字化、自动扫描、由坐标值自动生成等。在JLUPMIS中，主要采用屏幕数字化的方法进行数字化信息的获取，然后再借助spatialware 4.5及MS SQLServer完成空间数据库的建库对于属性数据库的建库，主要依据总体设计阶段和详细设计阶段的成果，利用
26、商业数据库软件MS SQL Server 2000来辅助完成,返回,系统主界面,规划成果管理的图件管理界面,实施跟踪监察界面,实施跟踪监察界面,规划实施管理子系统的主界面,返回,五、系统的调试安装,在系统开发结束之后，需要将不同开发人员开发的功能模块组装配置起来，进行整个系统正确性和可靠性的检验，系统检验的手段有多种，测试就是其中一种，这种方式是使系统有控制地运行，并从多种角度观测系统运行的行为，以发现系统开发中存在的问题并加以改正。这个过程有可能重复多次直到系统运行状态令人满意为止。,JLUPMIS的系统调试,在JLUPMIS中，系统的调试包括两部分：图形功能的调试，选取一个区域作为调试的目标区域，对系统的各项图形功能进行操作，保证其正常的运行办公自动化功能的调试，采用的方法是利用多个土地业务案例，将其作为系统试运行的目标案例，在系统中流转，监测案例的执行情况、处理过程以及最后的结果是否符合要求,返回,
