GIS區(qū)域土地利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

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1系統(tǒng)目標(biāo)

基于gis的區(qū)域土地利用分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)屬空間型信息系統(tǒng)，其總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是以地理信息系統(tǒng)技術(shù)為核心，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為傳輸載體，使用可視化技術(shù)，在土地利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合土地利用的分析評(píng)價(jià)理論體系與業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)土地利用的現(xiàn)代化與信息化監(jiān)控與管理，并通過二維表結(jié)合地圖可視化方案呈現(xiàn)地理信息評(píng)價(jià)結(jié)果，為相關(guān)決策部門或人員提供良好的決策支持。系統(tǒng)近期目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)區(qū)縣級(jí)客戶端應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)GIS基本功能的基礎(chǔ)上，添加土地利用數(shù)據(jù)的輸入輸出、參評(píng)因子選擇及其權(quán)重計(jì)算、評(píng)價(jià)體系選擇、評(píng)價(jià)模型確立和基本的評(píng)價(jià)結(jié)果分析等功能。系統(tǒng)的中遠(yuǎn)期目標(biāo)是擴(kuò)展和完善系統(tǒng)，建立起土地利用相關(guān)專業(yè)評(píng)價(jià)體系，使系統(tǒng)具備專題統(tǒng)計(jì)和分析功能。具有一定的輔助決策能力;建立一套區(qū)域級(jí)的多級(jí)互聯(lián)共享評(píng)價(jià)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，使之能夠和上級(jí)部門進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。

2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用在C/S模式下的客戶表現(xiàn)層與數(shù)據(jù)庫層之間加入一個(gè)應(yīng)用程序服務(wù)器層的三層結(jié)構(gòu)體系，利用該中間層實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問和商業(yè)規(guī)則封裝。邏輯上包括數(shù)據(jù)庫層、業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)庫層主要負(fù)責(zé)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的更新管理，實(shí)現(xiàn)與邏輯層之間的數(shù)據(jù)交互處理;業(yè)務(wù)邏輯層則根據(jù)系統(tǒng)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、判斷分析、綜合分類等邏輯操作，實(shí)現(xiàn)模塊化分析處理;表現(xiàn)層直接面向用戶，接受用戶命令操作并反饋處理信息。這種體系結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)處理與邏輯操作相分離，保證層與層之間的相互獨(dú)立，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行效率并保證數(shù)據(jù)的安全性。

3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3．1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能分基本功能和專業(yè)功能兩大部分。基本功能主要以工具條形式在系統(tǒng)主面板中實(shí)現(xiàn)，貫穿系統(tǒng)的整個(gè)生命周期，主要包括屬性、圖形數(shù)據(jù)輸入和輸出(導(dǎo)入/導(dǎo)出)、數(shù)據(jù)編輯、屬性及空間查詢、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、地圖量算和投影轉(zhuǎn)換等常用功能。專業(yè)功能則以模塊化形式劃分，實(shí)現(xiàn)分析評(píng)價(jià)、綜合歸類、統(tǒng)計(jì)報(bào)表和專題制圖等主要工能，包括城鎮(zhèn)建設(shè)用地綜合評(píng)價(jià)，從土地利用的廣度和深度層面分析評(píng)價(jià)，得到土地適宜度和集約度評(píng)價(jià)值;產(chǎn)業(yè)優(yōu)化度評(píng)價(jià)，運(yùn)用區(qū)位基尼系數(shù)和聚類分析法從產(chǎn)業(yè)類型和效益層面進(jìn)行產(chǎn)業(yè)優(yōu)化度分析，得到產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)調(diào)度和經(jīng)濟(jì)地位;土地利用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)，通過構(gòu)建土地利用協(xié)調(diào)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展系統(tǒng)反映承接產(chǎn)業(yè)和土地之間的協(xié)調(diào)耦合關(guān)系，再根據(jù)協(xié)調(diào)度模型計(jì)算兩者之間協(xié)調(diào)性;土地利用分區(qū)評(píng)價(jià)，根據(jù)土地適宜性、土地集約度等有關(guān)成果，采用多因子加權(quán)綜合分析法計(jì)算土地利用分區(qū)指標(biāo)值;最后，將以上評(píng)價(jià)結(jié)果按一定標(biāo)準(zhǔn)劃分不同等級(jí)并將其寫入數(shù)據(jù)庫中保存管理。

3．2系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，在VisualStudio．Net框架下，使用C#開發(fā)語言，結(jié)合GIS組件ArcGISEngine開發(fā)土地利用分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)，這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于開發(fā)速度快、方式靈活、可伸縮性強(qiáng)。ArcGISEngine是對(duì)ArcOb-jects核心對(duì)象的重新封裝，功能強(qiáng)大，完全能夠滿足系統(tǒng)的需要，相比ArcObjects，ArcGISEngine更易使用，并且可以脫離ArcGIS平臺(tái)，大大地降低了系統(tǒng)構(gòu)建成本。利用ArcGISEngine我們可以輕松地實(shí)現(xiàn)地圖常用操作，并在其基礎(chǔ)上封裝土地利用評(píng)價(jià)的核心對(duì)象，實(shí)現(xiàn)其社會(huì)經(jīng)濟(jì)層面的分析評(píng)價(jià)。

4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的核心組成部分，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)須遵循完整性、安全可靠性和易于操作等原則，且必須符合相關(guān)行業(yè)規(guī)范和國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，保證不同軟硬件平臺(tái)、同源異構(gòu)數(shù)據(jù)體在各級(jí)別系統(tǒng)及其他相關(guān)系統(tǒng)間的無縫融合與共享，從而促進(jìn)相關(guān)合作。因此，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)必須兼顧兩者特性，保證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相容性。本系統(tǒng)分別建設(shè)空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，空間數(shù)據(jù)庫是對(duì)應(yīng)空間實(shí)體的地理編碼，能夠標(biāo)識(shí)地物對(duì)象的空間位置，并隱式地包含了各空間實(shí)體的地理坐標(biāo)，通常有個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫和多用戶地理數(shù)據(jù)庫?？紤]到系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)安全性等方面，這里采用多用戶地理數(shù)據(jù)庫SDEGeodatabase。空間數(shù)據(jù)按其存儲(chǔ)方式分矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)直接以ShapeFile文件格式存儲(chǔ)到Geodatabase中，柵格數(shù)據(jù)由于存儲(chǔ)量大，考慮到讀取效率問題，采用文件系統(tǒng)結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫協(xié)同存儲(chǔ)管理，由關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)路徑信息，文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)庫主要存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和土地利用指標(biāo)數(shù)據(jù)等不涉及地理坐標(biāo)的屬性信息，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)管理，將各類屬性數(shù)據(jù)作為字段建立關(guān)系表，其建立規(guī)則須符合規(guī)范化、實(shí)用性和關(guān)聯(lián)性的原則。

5系統(tǒng)應(yīng)用效果

以皖江城市帶為例，根據(jù)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及2010年相關(guān)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行土地利用的分析評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，皖江城市帶土地利用存在較多問題。例如，其城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性與集約度普遍較低，產(chǎn)業(yè)優(yōu)化評(píng)價(jià)在不同區(qū)縣間結(jié)果相差較大，而產(chǎn)業(yè)發(fā)展與土地利用協(xié)調(diào)度同樣普遍較低。經(jīng)檢驗(yàn)，以上結(jié)果與實(shí)際評(píng)價(jià)結(jié)果吻合，證明系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確無誤地做出土地利用的分析評(píng)價(jià)，并且運(yùn)行穩(wěn)定，符合評(píng)價(jià)工作業(yè)務(wù)邏輯要求，是一款值得推廣的軟件產(chǎn)品。6結(jié)束語本文同時(shí)從系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)方面論述了基于GIS的區(qū)域土地利用分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建方案，并充分考慮到系統(tǒng)的構(gòu)建成本、構(gòu)建周期和系統(tǒng)的擴(kuò)展與維護(hù)等因素。建成的系統(tǒng)能夠滿足土地利用評(píng)價(jià)的應(yīng)用需求，并且符合人們的業(yè)務(wù)邏輯習(xí)慣，具有較高的實(shí)用價(jià)值。但由于篇幅有限，對(duì)系統(tǒng)建設(shè)后期的多級(jí)系統(tǒng)間協(xié)同工作的論述還不夠詳盡，仍需進(jìn)一步探討。

作者：于金蓉 劉冰 李顯 單位：山東科技大學(xué)測繪科學(xué)與工程學(xué)院