【正文】 SRI (Environmental systems Research Institute，環(huán)境系統(tǒng)研究所 )公司在業(yè)界最早推出的 GIS 軟件組件，它起點(diǎn)高、功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)雅。它的優(yōu)點(diǎn)是既可以充分利用 GIS 工具軟件對空間數(shù)據(jù)庫的管理、武漢大學(xué)軟件工程碩士畢業(yè)論文 23 分析功能，又可以利用其它可視化開發(fā)語言具有的高效、方便等編程優(yōu)點(diǎn)，集二者之所長，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用可視化軟件開發(fā)工具開發(fā)出來的應(yīng)用程序具有更好的外觀效果，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能，而且可靠性好、易于移植、便于維護(hù)。集成二次開發(fā)目前的主流技術(shù)是 GIS 控件，即利用 GIS 工具軟件生產(chǎn)廠家提供的建立在 OCX 技術(shù)基礎(chǔ)上的 GIS 功能控件，如 ESRI的 Map Objects， MapInfo 公司的 Mapx 等，在 VC++ 等編程工編制的應(yīng)用程序中，直接將 GIS 功能嵌入其中，實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的基本功能。這種方式省時(shí)省心，但進(jìn)行二次開發(fā)的宏語言，作為編程語言只能算是二流，功能極弱，用它們來開發(fā)應(yīng)用程序仍然不盡如人意。 (2)單純二次開發(fā) 指完全借助于 GIS 工具軟件提供的開發(fā)語言進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。 地理信息系統(tǒng)有三種開發(fā)模式 ，分別是獨(dú)立二次開發(fā)、單純二次開發(fā)和集成二次開發(fā)，現(xiàn)分別加以介紹： (1)獨(dú)立二次開發(fā) 指不依賴于任何 GIS 工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立設(shè)計(jì)，然后選用某種程序設(shè)計(jì)語言，如 Visual C ++，Delphi 等，在一定的操作系統(tǒng)平臺(tái)上編程實(shí)現(xiàn)。 隨著 GIS 應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，應(yīng)用型 GIS 的開發(fā)工作日顯重要。另外，反映地物某一方面特征的指標(biāo)也是屬性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)層結(jié)構(gòu)按空間數(shù)據(jù)邏輯或?qū)I(yè)屬性分為各種邏輯數(shù)據(jù)類或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)層，原理類似于圖件疊置片，例如，一幅地圖可分為地貌、水系、道路、植被、控制點(diǎn)、居民點(diǎn)等層分別存儲(chǔ)，如果想得到原圖只需將各分層數(shù)據(jù)疊置在一起。屬性數(shù)據(jù)雖然不表示位置，但是它的每一個(gè)值都是和某個(gè)位置聯(lián)系在一起的。 地理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)：空間數(shù)據(jù)表示實(shí)體的空間位置或是現(xiàn)在所處的地理位置，一般用坐標(biāo)來表示 。 矢量結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：定位明顯、屬性隱含，其定位是根據(jù)坐標(biāo)直接存儲(chǔ)的，而屬性則一般存于文件頭或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中某些特定的位置上，這種特點(diǎn)使得其圖形運(yùn) 算的算法總體上比柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多，有些甚至難以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然有些地方也有所便利和獨(dú)到之處，在計(jì)算長度、面積、形狀和圖形編輯、幾何變換操作中，矢量結(jié)構(gòu)有很高的效率和精度，而在疊加運(yùn)算、鄰域搜索等操作時(shí)則比較困難。柵格結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是如果柵格較大，則在計(jì)算面積、長度、距離、形狀等空間指標(biāo)時(shí)，誤差較大。遙感影像屬于典型的柵格結(jié)構(gòu)，每個(gè)象元的數(shù)字表示影像的灰度等級。因此，柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。由于地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)量極大，一般采用壓縮數(shù)據(jù)的編碼方式以減少數(shù)據(jù)冗余。隨著空間數(shù)據(jù)理論的發(fā)展，為了適應(yīng)三維 GIS 的需求，部分學(xué)者在結(jié)合柵格和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)上，又相繼提出矢柵混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) [4951]?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本上可分為兩大類：矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)（如圖 24）。 （二） 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是在計(jì)算機(jī)中用以描述地理空間信息的點(diǎn)、線、面、體的方法。一個(gè)面通常由一個(gè)邊界來定義，而邊界是由形成一個(gè)封閉的環(huán)狀的一條或多條線所組成。一條線通常由有序的兩個(gè)或者多個(gè)坐標(biāo)對集合來表示。矢量模型的表達(dá)源于原型空間實(shí)體本身，通常以坐標(biāo)來定義。 （ 2） 矢量數(shù)據(jù)模型 矢量數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)象看作原形實(shí)體的集合，且組成空間實(shí)體。三角形是最基武漢大學(xué)軟件工程碩士畢業(yè)論文 19 本的不可再分的單元，根據(jù)角度和邊長的不同，可以取不同的形狀，方格、三角形和六角形可完整地鋪滿一個(gè)平面（如圖 23）。對同一現(xiàn)象，也可能有若干不同尺度、不同聚分性（ Aggregation or Subdivisions）的鋪蓋 [48]。柵格數(shù)據(jù)模型適合于描述連續(xù)的空間變量，矢量數(shù)據(jù)模型則適合于表達(dá)圖形對象和制圖。 制圖 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù) 交互展示 原始數(shù)據(jù) 觀察的的現(xiàn)象、文件與地圖 存儲(chǔ)與檢索 數(shù)據(jù)預(yù)處理 查詢與分析 展示與交互 數(shù)據(jù)獲取 數(shù)據(jù)庫 圖 22 GIS 功能概述 （一） 空間數(shù)據(jù)模型 模型是對現(xiàn)實(shí)世界的簡化?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是空間數(shù)據(jù)模型在信息系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)形式。 空間數(shù)據(jù)模型與空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編碼 為了能夠利用信息系統(tǒng)工具來描述現(xiàn)實(shí)世界，并解決其中的問題，就必須對現(xiàn)實(shí)世武漢大學(xué)軟件工程碩士畢業(yè)論文 18 界建模，建模常分為三個(gè)步驟 [47]：第一步選擇一種數(shù)據(jù)模型來對現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織；第二步是選擇一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)該數(shù)據(jù)模型；第三步是選擇一種合適的文件格式來記錄該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 地理信息系統(tǒng)的功能概述 地理信息系統(tǒng)的核心問題可歸納為五個(gè) 方面的內(nèi)容：位置、條件、變化趨勢、模式和模型 [46]。 地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成 一個(gè)完整的 GIS 主要由四個(gè)部分構(gòu)成，即計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 、地理數(shù)據(jù)（或空間數(shù)據(jù)）和系統(tǒng) 管理操作人員。 按照內(nèi)容劃分，又可分為：城市信息系統(tǒng)、自然資源查詢系統(tǒng)、規(guī)劃與評估系統(tǒng)、土地管理信息系統(tǒng)等。它們或者是專門設(shè)計(jì)研制的，或者在完成了實(shí)用地理信息系統(tǒng)后抽取掉具體區(qū)域或?qū)ｎ}的地理系空間數(shù)據(jù)后得到的，具有對計(jì)算機(jī)硬件適應(yīng)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)管理和操作效率高、功能強(qiáng)且具有普遍性的實(shí)用性信息系統(tǒng)，也可以用作 GIS 教學(xué)軟件。許多實(shí)際的地理信息系統(tǒng)是介于上述二者之間的區(qū)域性專題信息系統(tǒng)，如北京市水 土流失信息系統(tǒng)、海南島土地評價(jià)信息系統(tǒng)、河南省冬小麥估產(chǎn)信息系統(tǒng)等。 （ 2）區(qū)域信息系統(tǒng)（ Regional GIS），主要以區(qū)域綜合研究和全面的信息服務(wù)為目標(biāo)，可以有不同的規(guī)模，如國家級的、地區(qū)或省級的、市級和縣級等為各不同級別行政區(qū)服務(wù)的區(qū)域信息系統(tǒng)；也可以按自然分區(qū)或流域?yàn)閱挝坏膮^(qū)域信息系統(tǒng)。 （二） 地理信息系統(tǒng)的類型 地理信息系統(tǒng)按其內(nèi)容可以分為三大類： （ 1）專題地理信息系統(tǒng)（ Thematic GIS），是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng) ，為特定的專門目的服務(wù)。 武漢大學(xué)軟件工程碩士畢業(yè)論文 16 地理信息系統(tǒng)的主要特征和類型 （一） 地理信息系統(tǒng)的特征 圖 21 GIS 的學(xué)科 “樹 ” 地理信息系統(tǒng)具有以下三個(gè)方面的特征： ? 具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力，具有空間性和動(dòng)態(tài)性； ? 系統(tǒng)以分析模型驅(qū)動(dòng)，具有極強(qiáng)的空間綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息。這其中一個(gè)重要原因是空間信息在我們生活中廣泛存在，據(jù) ESRI（ Environmental System Research Institute：美國環(huán)境系統(tǒng)研究所）的統(tǒng)計(jì)，日常工作中的近 70％的數(shù)據(jù)信息與空間位置有關(guān)。 GIS 已經(jīng)在環(huán)境監(jiān)測、區(qū)域規(guī)劃、管理決策、交通管理、警務(wù)運(yùn)用、城市設(shè)施管理、電力水利、災(zāi)害防治等方面得到普遍應(yīng)用，已經(jīng)形成一個(gè)價(jià)值數(shù)千億美元的全球產(chǎn)業(yè)。 GIS 以地理空間數(shù)據(jù)庫（ Geospatial Database） 為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，以地理數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)、集合數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)）為操作對象，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲(chǔ)和處理的信息是經(jīng)過地理編碼的，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。 1971 年投入運(yùn)行的加拿大地理信息系統(tǒng)（ CGIS）是國際上公認(rèn)的最早建立的較為完善的大型實(shí)用地理信息系統(tǒng)。 GIS 與其他學(xué)科的關(guān)系如圖 21[46]。 小區(qū) 管理子系統(tǒng)和街道信息管理子系統(tǒng)是 VC＋＋通過 ADO 技術(shù)連接后臺(tái)數(shù)據(jù)庫 SQL Server，分別實(shí)現(xiàn)對子系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫的字段信息管理和街道 信息 的管理。地理信息子系統(tǒng)的開發(fā)采用 COM 技術(shù)，應(yīng)用程序前臺(tái)由 VC++開發(fā)，后臺(tái)空間數(shù)據(jù)的管理采用 ，后臺(tái)屬性數(shù)據(jù)的管理采用 SQL Server 數(shù)據(jù)庫。 采用的技術(shù)路線 本系統(tǒng)涉及到的全部工作，包括數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試。本課題是將 GIS 技術(shù)運(yùn)用到金花街道辦事處信息管理中進(jìn)行實(shí)際地研究和開發(fā)，希望本課題的研究成果對于其他街道辦事處、房產(chǎn)開發(fā)公司、房產(chǎn)管理部門、房產(chǎn)信息中心等有一定的參考價(jià)值。同時(shí)以內(nèi)部行政管理功能（ WEBOA）作為整個(gè)系統(tǒng)信息傳遞和交互平臺(tái)，為用戶提供靈活便捷的工作實(shí)現(xiàn)手段。住宅小區(qū)物業(yè)信息管理系統(tǒng)一般要求具有如下功能：業(yè)主資料管理子系統(tǒng)、管理費(fèi)用收費(fèi)子系統(tǒng)、申請維護(hù)子系統(tǒng)、訪客確認(rèn)子系統(tǒng)、媒體信息查詢、告示子系統(tǒng)、值更子系統(tǒng)、商務(wù)中心子系統(tǒng)、 IC 卡子系統(tǒng)、財(cái)務(wù) 管理子系統(tǒng)、人事勞資管理子系統(tǒng)、文書、統(tǒng)計(jì)處理子系統(tǒng)等。由于居委會(huì)直接分管到各個(gè)居民點(diǎn)，可以掌握轄區(qū)內(nèi)人員等信息的第一手資料，因此由各個(gè)居委會(huì)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的采集和維護(hù)，可以保證街道數(shù)據(jù)中心信息的時(shí)效性、準(zhǔn)確性，這樣就可以保證為領(lǐng)導(dǎo)信息決策提供正確信息基礎(chǔ)。 ? 居委會(huì)級網(wǎng)絡(luò)：居委會(huì)端的應(yīng)用包括數(shù)據(jù)的采集與維護(hù)，在居委會(huì)本地?cái)?shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上進(jìn)行信息管理、開展工作。 同時(shí)，接收市府下發(fā)的文件、報(bào)表，再次下發(fā)，并匯總街道上報(bào)的數(shù)據(jù)，再次上報(bào)。 ? 街道級網(wǎng)絡(luò)：街道 各部門通過自己的客戶端，從服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中獲得街道轄區(qū)內(nèi)的各類信息，包括如：全區(qū)街道居民人員信息、單位信息、公共信息、公共資源的管理、居委會(huì)信息等，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上展開日常管理服務(wù)工作。 本街道信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將采取三級網(wǎng)絡(luò)的模式，根據(jù)需要把金花街道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分為街道、居委會(huì)、住宅小區(qū)三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，三層結(jié)構(gòu)采用的是金字塔的分布，各層環(huán)環(huán)相扣，層層聯(lián)系。面向?qū)ο蟮?GIS 將成為今后的主要發(fā)展趨勢，此外 GIS 與 GPS結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn) GIS 數(shù)據(jù)采集多樣化，決策分析智能化。在這里，計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)方式對于設(shè)計(jì)者來說是透明的， GIS 成功的關(guān)鍵取決于對現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識的正確程度。所以，傳統(tǒng)的 GIS 很難將人們長期以來所積累的對地理要素研究的成果直接地在計(jì)算機(jī)中表達(dá)出來。面向?qū)ο?(OOP)的思想接近于人們認(rèn)識現(xiàn)實(shí)世界的思維規(guī)律。利用 Inter 在 Web 上發(fā)布空間數(shù)據(jù)，為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽，制作專題圖，以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析，實(shí)現(xiàn)以上功能已成為 GIS 發(fā)展的必然趨勢 。隨著 Inter 的迅速發(fā)展和在全球范圍內(nèi)的普及，對GIS 的發(fā)展提出了新的要求， GIS 通過 WWW 功能得以擴(kuò)展，真正成為一 種大眾使用的工具。當(dāng)前雖然有少量的 GIS 商品軟件能夠進(jìn)行簡單的三維分析和顯示，但是不能滿足地質(zhì)、礦山、地下水文、大氣、環(huán)境等領(lǐng)域的迫切需要。 從二維向多維動(dòng)態(tài)方向發(fā)展，也是地理信息系統(tǒng)理論發(fā)展和資源、環(huán)境、城市管理等諸多領(lǐng)域的迫切需要 [3]。 90 年代至今地理信息系統(tǒng)進(jìn)入到用戶時(shí)代。地理信息系統(tǒng)出現(xiàn)之前，業(yè)界早有需求，只是計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、圖形與屬性數(shù)據(jù)結(jié)合、空間計(jì)算等技術(shù)均未達(dá)到使用水平，一旦這些技術(shù)成熟，地理信息系統(tǒng)自然產(chǎn)生。 任何計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的產(chǎn)生，一方面是有它深刻的需求背景，另一方面是由計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平所決定的。 論文研究的主要內(nèi)容及其意義 地理信息系統(tǒng)（ GIS， Geographic Information System ）是隨著地理科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的一個(gè)學(xué)科。 因此 ，本課題就廣州市荔灣區(qū)金花街道信息管理系統(tǒng)的開發(fā)做出了實(shí)際研究，街道管理部門急需一套針對社區(qū)管理應(yīng)用的信息化系統(tǒng)加以解決?？紤]到街道內(nèi)一些對象信息的空間性，例如街道內(nèi)各住宅小區(qū)的地理位置及其空間分布等大量空間數(shù)據(jù)信息，希望建立空間數(shù)據(jù)庫，并對其進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，輸出查詢統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。但是，這種用普通數(shù)據(jù)庫作支撐環(huán)境建立起來的系統(tǒng)，缺少空間描述能力，不管從研究角度或是應(yīng)用角度，都深感不足。一方面使復(fù)雜資料系統(tǒng)化，另一方面可以借助計(jì)算機(jī)方便地進(jìn)行檢 索查詢及一般的統(tǒng)計(jì)分析。 現(xiàn)階段國內(nèi)街道管理信息系統(tǒng)主要是用一些計(jì)算機(jī)編程語言 (visual Basic、Delphi、 visual C++)編寫簡單的數(shù)據(jù)處理程序以及用數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立信息庫，如街道房屋資料信息庫，住戶信息庫、街道（小區(qū)）物業(yè)管理費(fèi)信息庫等。政府職能的轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使得街道成為條塊的結(jié)合點(diǎn)，成為政府管理、為民服務(wù)的最前線。 與此同時(shí)，家庭保障功能和鄰里互助作用的不斷削弱，造成了老年人問題、殘疾人問題、精神健康問題、婦女兒童問題、青少年問題、犯罪預(yù)防問題、緊急救助問題、下崗失業(yè)等等一系列問題和矛盾凸現(xiàn)出來。同時(shí)企業(yè)與 勞動(dòng)者的關(guān)系的徹底改變，街道也成為了勞動(dòng)力的蓄水池。 對于街道內(nèi)的資源，我們分為三類：街道居民、街道單位（主要是企業(yè)等法人單位）和公共資源（包括如綠地、健身設(shè)施等），這些資源的配置與管理隨著社會(huì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)展變化。自從 GIS技術(shù)出現(xiàn)幾十年以來，各種各樣的 地理信息應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)很快，具有覆蓋面廣、層次多、規(guī)模大的特點(diǎn)。隨著 GIS 技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對高水平 街道 管理要求的不斷提高，對街道信息化管理顯得十分必要。人們之所以對這一領(lǐng)域產(chǎn)生極大的興趣，一方面是因?yàn)樾畔⒐芾砝碚撚兄鴱V泛的應(yīng)用 前景，另一方面則因?yàn)樾畔r(shí)代 GIS 技術(shù)在數(shù)字城