劉若翔，劉 剛

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測(cè)繪院勘查院，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

傳統(tǒng)的鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃多是基于文檔型的說明，難以直觀地充分反應(yīng)規(guī)劃的地理空間位置信息。地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS)是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，以采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、分析和描述空間物體的定位及與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)，并回答用戶問題等為主要任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)［1］。系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題，基于影像圖和規(guī)劃圖展示鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃數(shù)據(jù)，方便管理者對(duì)規(guī)劃的精確掌握，并在實(shí)施過程中進(jìn)行調(diào)度。用戶通過對(duì)規(guī)劃內(nèi)容的選取，可動(dòng)態(tài)的查看各類規(guī)劃內(nèi)容，同時(shí)還可以根據(jù)規(guī)劃的實(shí)施進(jìn)度調(diào)整規(guī)劃方案，發(fā)揮規(guī)劃實(shí)施調(diào)度作用。

1 應(yīng)用區(qū)概況

甘肅省西和縣，位于隴南山區(qū)，偏僻而貧窮，既沒有高速公路，也沒有直達(dá)火車，屬于國(guó)家級(jí)貧困縣。2012 年甘肅省開展了“聯(lián)村聯(lián)戶，為民富民”行動(dòng)，目的就是共同發(fā)展共同致富。甘肅省地礦局幫扶西和縣蘇合鄉(xiāng)和石堡鄉(xiāng)共19 個(gè)村，為了提高幫扶質(zhì)量，將幫扶做實(shí)，甘肅省省地礦局協(xié)助各村編制了5 年發(fā)展規(guī)劃，同時(shí)利用地圖展示規(guī)劃項(xiàng)目，達(dá)到協(xié)助各村實(shí)施和調(diào)度規(guī)劃項(xiàng)目的目的。系統(tǒng)建設(shè)以19 個(gè)村的地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，加載鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃數(shù)據(jù)，建設(shè)鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃與實(shí)施調(diào)度系統(tǒng)。

2 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)預(yù)處理

2．1 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)

針對(duì)蘇合鄉(xiāng)和石堡鄉(xiāng)19 個(gè)村處理基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，對(duì)蘇合鄉(xiāng)和石堡鄉(xiāng)影像數(shù)據(jù)及線劃數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和裁切處理以滿足平臺(tái)使用。線狀要素為:行政村界線數(shù)據(jù)，道路數(shù)據(jù)、河流數(shù)據(jù)。點(diǎn)狀要素為:行政村名，道路名和河流名。對(duì)線狀要素和點(diǎn)狀要素進(jìn)行脫密、分層、符號(hào)化，整飾等處理以滿足平臺(tái)使用。本項(xiàng)目采用第二次全國(guó)土地調(diào)查數(shù)據(jù)，進(jìn)行平臺(tái)數(shù)據(jù)入庫(kù)。

2．2 規(guī)劃數(shù)據(jù)

規(guī)劃數(shù)據(jù)集包括5 年規(guī)劃數(shù)據(jù)，通過收集相關(guān)資料，進(jìn)行整理入庫(kù)，主要有:新修道路，新修引水工程，地災(zāi)防治工程等近中遠(yuǎn)規(guī)劃數(shù)據(jù)。

2．3 輔助規(guī)劃數(shù)據(jù)

用戶根據(jù)實(shí)際情況利用收集整理土地資源、植物及種植養(yǎng)殖資源、水力資源、交通資源、人力財(cái)力資源、建設(shè)項(xiàng)目資源、環(huán)境資源、文化資源、信息資源用于輔助規(guī)劃。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3．1 地理數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

空間對(duì)象如何得到統(tǒng)一有序的管理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、高效檢索，這些都離不開空間數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的技術(shù)［2］。地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是目前對(duì)地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和操作的主流數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，系統(tǒng)利用地理數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將19 個(gè)村的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分層命名并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣方便了數(shù)據(jù)的組織和操作。

3．2 面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)方法

面向?qū)ο蠹夹g(shù)日趨成熟，并在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用和項(xiàng)目開發(fā)等領(lǐng)域得到日益廣泛的采納［3］。面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)方法是當(dāng)今大型軟件系統(tǒng)開發(fā)使用的主要設(shè)計(jì)、分析、實(shí)現(xiàn)方法，利用這種方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠掌握系統(tǒng)的本質(zhì)，提高了開發(fā)的效率和質(zhì)量，同時(shí)系統(tǒng)也相對(duì)穩(wěn)定。

3．3 模塊化設(shè)計(jì)方法

模塊化設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn):首先是各個(gè)模塊之間相對(duì)獨(dú)立，可以對(duì)模塊單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試、修改和存儲(chǔ)，不同開發(fā)人員都可以進(jìn)行開發(fā)使用;其次模塊接口統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，模塊間可以相互交換，從而使模塊滿足更大數(shù)量的需要;最后就是模塊化設(shè)計(jì)方法通用性強(qiáng)，有利于實(shí)現(xiàn)橫系列、縱系列軟件間的模塊的通用，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)模塊的通用。

系統(tǒng)模塊主要有:規(guī)劃展示模塊，符號(hào)庫(kù)管理模塊、圖件標(biāo)繪與輸出模塊、多媒體展示模塊、三維展示模塊、地圖瀏覽模塊、數(shù)據(jù)集成模塊和地圖打印模塊。系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的關(guān)系，如圖1 所示。

圖1 鄉(xiāng)村規(guī)劃實(shí)施調(diào)度系統(tǒng)模塊關(guān)系圖Fig．1 The relationship diagram of rural planning and implementation scheduling system module

3．4 COM(組件)技術(shù)

組件技術(shù)的發(fā)展為快速高效定制應(yīng)用型GIS 系統(tǒng)提供了支持［4］。組件式軟件技術(shù)可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具進(jìn)行集成開發(fā)，形成最終的GIS 應(yīng)用?？紤]到功能適應(yīng)性和開發(fā)可靠性，本系統(tǒng)開發(fā)的總體思路是采用VC 可視化開發(fā)語言+ArcObjects+空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎+關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，形成中型地理信息系統(tǒng)的典型解決方案。通過引用ArcObjects 組件或控件實(shí)現(xiàn)特定功能［5］。在組件對(duì)象的基礎(chǔ)上開發(fā)強(qiáng)大、靈活的應(yīng)用系統(tǒng)，以適應(yīng)運(yùn)行的各種需求，同時(shí)又力求成本低、穩(wěn)定性高、功能全面。提交使用后，系統(tǒng)運(yùn)行不需要依賴專用軟件平臺(tái)環(huán)境。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)基于ArcGIS 平臺(tái)開發(fā)，以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和輔助規(guī)劃數(shù)據(jù)為系統(tǒng)應(yīng)用核心，通過數(shù)據(jù)的集成以及對(duì)功能的開發(fā)，系統(tǒng)接口遵循基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，滿足信息系統(tǒng)使用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括:基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)預(yù)處理和入庫(kù)、系統(tǒng)開發(fā)與功能實(shí)現(xiàn)，三維場(chǎng)景構(gòu)建。

4．1 技術(shù)路線

構(gòu)建系統(tǒng)基礎(chǔ)框架，完成基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、開發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行;進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整理、入庫(kù)，結(jié)合應(yīng)用專題實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)貫通。系統(tǒng)技術(shù)路線，見圖2。

圖2 鄉(xiāng)村規(guī)劃實(shí)施調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)路線Fig．2 The technology route of rual planning and implementation scheduling system

4．1．1 前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備工作有:前期需求調(diào)研分析，基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)置，相關(guān)文檔的編寫。

4．1．2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開發(fā)

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫(kù)、調(diào)用、管理等功能。整個(gè)項(xiàng)目的最終成果即一套應(yīng)用系統(tǒng)、一套數(shù)據(jù)庫(kù)成果。系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐，數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)信息系統(tǒng)的基石，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣成為影響整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因素。數(shù)據(jù)庫(kù)的性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，主要從以下幾個(gè)方面出發(fā):滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、讀取需求，能夠滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，數(shù)據(jù)便于最終用戶訪問，具有良好的數(shù)據(jù)庫(kù)安全機(jī)制，數(shù)據(jù)庫(kù)整體性能合理，盡可能少地存儲(chǔ)冗余數(shù)據(jù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)性。數(shù)據(jù)良好的存貯結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的，同時(shí)應(yīng)最大程度地減少數(shù)據(jù)冗余，保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性、安全性和時(shí)效性。

4．1．3 系統(tǒng)功能開發(fā)

開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模塊功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。本系統(tǒng)開發(fā)采用TEpro 的擴(kuò)展模塊TerraDeveloper，集成二次開發(fā)模式進(jìn)行，利用C#語言進(jìn)行二次開發(fā)。

4．1．4 數(shù)據(jù)資料分析、整理、入庫(kù)

將系統(tǒng)所需基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的申請(qǐng)、整理和整合，形成整合的空間數(shù)據(jù)信息。

4．1．5 調(diào)試與試運(yùn)行

系統(tǒng)建設(shè)初步完成后進(jìn)行試運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試修改，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，經(jīng)過相關(guān)部門的驗(yàn)收投入正式使用。

4．2 系統(tǒng)基本框架

鄉(xiāng)村規(guī)劃實(shí)施調(diào)度系統(tǒng)通過核心數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)管理與邏輯實(shí)現(xiàn)層和系統(tǒng)模塊層3 層結(jié)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn)。核心數(shù)據(jù)層以數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ);系統(tǒng)管理與邏輯實(shí)現(xiàn)層為系統(tǒng)開發(fā)管理整合，包括開發(fā)語言、GIS 組件及數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，管理調(diào)用基礎(chǔ)地理信息和輔助規(guī)劃信息;系統(tǒng)模塊層主要是系統(tǒng)的各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)基本框架，見圖3。

圖3 鄉(xiāng)村規(guī)劃實(shí)施調(diào)度系統(tǒng)基本框架Fig．3 The basic framework of rural planning and implementation scheduling system

5 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要功能模塊包括:規(guī)劃展示模塊、圖件標(biāo)繪與輸出模塊、符號(hào)庫(kù)管理模塊、三維展示模塊、數(shù)據(jù)集成模塊，地圖瀏覽模塊和多媒體展示模塊。

5．1 規(guī)劃展示模塊

用戶通過對(duì)多個(gè)分層規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行選取，將規(guī)劃展示數(shù)據(jù)加載至基礎(chǔ)地理要素層上，這里平臺(tái)提供影像底圖進(jìn)行規(guī)劃展示。便于用戶查看規(guī)劃數(shù)據(jù)。規(guī)劃展示，如圖4 所示。

圖4 規(guī)劃展示Fig．4 Planning results exhibition

5．2 圖件標(biāo)繪與輸出模塊

用戶選擇標(biāo)繪的圖層，利用平臺(tái)提供簡(jiǎn)單的點(diǎn)線面、文字標(biāo)繪、撤銷，重復(fù)以及刪除工具，在底圖為影像的基礎(chǔ)上繪制規(guī)劃內(nèi)容或刪除規(guī)劃內(nèi)容，便于用戶對(duì)規(guī)劃的添加與修改。同時(shí)平臺(tái)提供屏幕截圖預(yù)覽與輸出功能，用戶對(duì)感興趣的規(guī)劃內(nèi)容可以進(jìn)行屏幕截圖并保存為圖片，便于對(duì)規(guī)劃項(xiàng)目的直觀描述與查看。

5．3 符號(hào)庫(kù)管理模塊

對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和規(guī)劃數(shù)據(jù)的符號(hào)文件(* ．Style)進(jìn)行管理，用戶可以選擇相應(yīng)的符號(hào)對(duì)標(biāo)繪的規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)制定與修改，完成規(guī)劃數(shù)據(jù)的符號(hào)化。

5．4 三維展示模塊

平臺(tái)集成長(zhǎng)壩鎮(zhèn)三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)集，并加載主要基礎(chǔ)地理要素，實(shí)現(xiàn)各村的三維瀏覽，如圖5 所示。

圖5 三維展示Fig．5 3D display

5．5 數(shù)據(jù)集成模塊

對(duì)基礎(chǔ)地理要素和規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行分層集成管理。

5．6 地圖瀏覽模塊

對(duì)地圖進(jìn)行放大、縮小、漫游，刷新和復(fù)位功能，便于對(duì)基礎(chǔ)地理要素和規(guī)劃內(nèi)容的瀏覽，尤其針對(duì)用戶感興趣的某個(gè)項(xiàng)目可以結(jié)合影像與線劃圖進(jìn)行查看。同時(shí)平臺(tái)提供距離量算和面積量算，便于用戶對(duì)現(xiàn)狀規(guī)劃項(xiàng)目長(zhǎng)度以及面狀規(guī)劃項(xiàng)目面積的精確量算。

5．7 多媒體展示模塊

集成雙聯(lián)工作影像和工作亮點(diǎn)資料數(shù)據(jù)，為展示匯報(bào)服務(wù)。工作影像，如圖6 所示。

圖6 工作影像Fig．6 Work pictures

6 集成創(chuàng)新

鄉(xiāng)村規(guī)劃實(shí)施調(diào)度系統(tǒng)在甘肅省屬于首次建設(shè)應(yīng)用，其建設(shè)的意義不僅僅在于一兩個(gè)鄉(xiāng)村使用地理空間技術(shù)，而是在于通過可視化的技術(shù)支撐鄉(xiāng)村規(guī)劃的實(shí)施調(diào)度、信息輔助、項(xiàng)目運(yùn)作，具有大面積的推廣應(yīng)用價(jià)值，能方便地在鄉(xiāng)村定制，通過正常有序的運(yùn)行，能夠促進(jìn)鄉(xiāng)村的整體有序和可持續(xù)的發(fā)展。

作為鄉(xiāng)村規(guī)劃實(shí)施調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)鄉(xiāng)政府的日常工作。系統(tǒng)充分考慮了鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃圖件編制流程，使技術(shù)員能夠利用系統(tǒng)快速成圖，為鄉(xiāng)村項(xiàng)目立項(xiàng)、規(guī)劃運(yùn)作、實(shí)施調(diào)度提供及時(shí)的地理空間技術(shù)支撐。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)無關(guān)的模式，其優(yōu)點(diǎn)在于信息系統(tǒng)的可定制和強(qiáng)通用性，系統(tǒng)可以在任何鄉(xiāng)政府安裝，數(shù)據(jù)獨(dú)立處理打包后只需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的加載即可使用。

7 結(jié)束語

本文的目的在于以地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，加載鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃數(shù)據(jù)，建設(shè)鄉(xiāng)村規(guī)劃調(diào)度系統(tǒng)，挖掘地理信息數(shù)據(jù)和技術(shù)在鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃與建設(shè)實(shí)施調(diào)度過程中的服務(wù)價(jià)值和作用，探索地理信息技術(shù)服務(wù)于鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃與建設(shè)實(shí)施調(diào)度領(lǐng)域的方法和模式。

應(yīng)用地理信息技術(shù)，在鄉(xiāng)村規(guī)劃調(diào)度系統(tǒng)上整合各類資源，布局和運(yùn)作鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃，調(diào)度重大項(xiàng)目實(shí)施，顯化和展示規(guī)劃實(shí)施成效。開發(fā)地圖標(biāo)繪、輸出工具，協(xié)助分村規(guī)劃方案的編制，方便鄉(xiāng)村項(xiàng)目立項(xiàng)申報(bào)和空間調(diào)度協(xié)調(diào)，服務(wù)于鄉(xiāng)政府在鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃中的決策。

［1］ 吳信才． 地理信息系統(tǒng)原理與方法［M］． 北京:電子工業(yè)出版社，2009．

［2］ 東凱，方裕．空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型概念與結(jié)構(gòu)研究［J］．地理信息世界，2004(2):8 -13．

［3］ 王洪濤．基于ArcSDE 的空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)研究［D］．武漢:武漢理工大學(xué)，2009．

［4］ 羅芳，安廷波．基于組件技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)開發(fā)［C］．廣州:廣東省測(cè)繪學(xué)會(huì)，2010．

［5］ 張正祥． 基于Arcobjects 的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實(shí)現(xiàn)——以東北師范大學(xué)校園信息管理系統(tǒng)為例［D］． 長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)，2003．