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杭州市地籍信息系统(HZCIS)的设计和实现

2018-12-13 18:40

文档管理软件,文档管理系统,知识管理系统,档案管理系统的技术资料:

梁军 钟耳顺 王康弘 陈子武
(中科院地理信息产业发展中心 htpp://www.gischina.com)

[摘要]
杭州市地籍信息系统采用三层结构,利用工作流技术、空间数据引擎技术、Internet/Intranet技术、动态地籍历史回溯等技术,实现了地籍信息化管理的网络化、图文一体化,并具有实用性强等特点。本文在概要介绍杭州市地籍信息系统的组成、总体设计、系统特色等的同时,介绍了系统开发中的一些体会。
[关键词]
地籍信息系统 三层结构模型 工作流

1.HZCIS总体设计
1、1 杭州市地籍信息系统总体组成
杭州市地籍信息系统是图文一体化的现代化自动办公系统。从功能上主要由数据处理子系统、窗口办文子系统、地籍业务变更子系统、制图子系统和信息发布子系统五部分组成,各个子系统又由子系统模块组成(见图1)。因此,杭州市地籍信息系统是一个地籍信息输入、处理、流转、输出的一个完整的系统。为地籍信息的管理提供了高效、现代的有效工具。同时,杭州市地籍信息系统也是杭州市土地信息系统的一个有机组成部分。

                      图1 杭州市地籍信息系统组成

1、2 系统功能结构
杭州市地籍信息系统按功能可分为工作流管理系统(WFMS)、办公自动化系统(OAS)、GIS应用系统(GAS)和信息发布系统(IPS)四个部分。这四个部分在功能上相互联系,共同构成一个统一的整体(见图3)。工作流管理系统主要是对系统工作流程和信息流进行调控,按照管理规程和规则,实现信息的路由(Route),并对工作过程和进度进行控制。是窗口办文的流程和信息传输控制部分,主要控制GIS应用系统和办公自动化系统的过程调用和信息传输。办公自动化系统为工作人员日常办公提供各种信息处理工具,主要是文档、表格的录入、修改、查询检索、统计分析、输出(屏幕显示、打印输出)等处理,属传统的MIS范畴。GIS应用系统主要是为工作人员提供业务管理所需的空间数据录入、修改、查询检索、统计分析、制图等功能。信息发布系统是将土地管理有关信息通过大屏幕、触摸查询和Internet方式向公众发布。

                      图2 系统功能结构图
  在这四个系统中,办公自动化系统和GIS应用系统是整个杭州市地籍信息系统的主体部分。地籍业务的图文一体化办公过程主要是办公自动化系统与GIS应用系统的集成,是这两个系统在实际情况或场景(scene)中的应用。
1、3 系统三层结构模型
杭州市地籍信息系统是按三层模型(Three-Tier)——数据服务层、应用逻辑层、表现层来构造系统的(见图3)。数据库和空间数据引擎是数据服务层,存储和提供系统所需处理的数据;应用逻辑层包括应用服务器、各种应用开发组件和网络服务器,其功能是提供网络和数据处理的应用工具;表现层是利用应用逻辑层提供的工具开发出的针对用户的各种具体应用。   数据服务层构成了一个存贮、访问和管理空间和非空间数据的关系数据库服务器。用户对数据的访问请求,通过表现层的客户端软件提供的用户界面输入,并经表现层的客户端软件、应用逻辑层中的各种应用服务器转换为对数据服务层的数据服务器的请求,数据服务层的服务器处理完请求后,将结果通过应用逻辑层,返回给表现层,由表现层显示和输出用户所需的结果。
  应用逻辑层主要是由各种应用服务器构成,它们包含了针对各种业务处理与分析的逻辑。应用逻辑层将表现层提出的请求转换为对数据服务层的请求,并将数据服务层返回的结果提交表现层。对系统功能的扩展主要在应用逻辑层中增加实现各种业务处理与分析逻辑的应用服务器(可以是一些控件或其它一些应用程序),并通过表现层中的客户端软件调用。应用服务层包含由IIS构成Web服务器,办公应用将尽可能地采用Web方式实现,在表现层中通过IE调用,以简化日常办公自动化的操作。   表现层主要包括各种客户端软件。表现层与应用逻辑层的通信协议采用HTTP和DCOM协议。通过HTTP协议调用Web服务器的页面,页面中包含的VBScript和Java程序可以调用应用逻辑层中的各种组件,实现基于Intranet的办公自动化系统。对于需要对图形直接编辑和修改的性能要求较高的应用,由GIS桌面平台或者采用VC++、VB开发的应用系统客户端软件通过DCOM直接调用应用逻辑层中的各种组件(包括SDE API)来实现。 
  采用三层结构模型确保了系统的可维护性、可扩充性和可调整性。

                图3 软件选型及系统三层结构示意图
1、4 软件选型
杭州市地籍信息系统采用大型数据库管理工具Oracle作为海量地籍数据存储的数据库(见图2)。采用美国ESEI公司的ArcSDE for Oracle作为GIS服务器,利用Oracle的数据表(Table)的形式存贮空间数据,并通过Oracle与SDE的集成对空间数据进行管理,Oracle关系数据管理系统提供数据服务,空间数据存贮在Oracle数据库中,SDE服务器进程作为应用服务器,对客户端应用软件发出应用请求,进行处理并转换为对Oracle DBMS请求,然后将Oracle DBMS返回的数据,经处理后提交给客户端应用程序。
  客户端应用程序通过SDE客户端应用程序库,实现对SDE服务器进程的调用。客户端应用程序可以是ESRI的相关系列软件,如Arc/Info、MapObjects、Arcview、ArcExplorer和Arc IMS,也可以是利用SDE CAPI开发的其它方客户端软件,如北京超图地理信息技术有限公司开发的组件式GIS软件Supermap 2000。
  Arc/Info for NT主要用于后台的数据处理、数据分析和制图。MapObject 2.0和Supermap 2000主要用于开发客户端应用程序,用于GIS数据显示、查询、检索、编辑和简单制图。利用其组件式软件特点,将其嵌入办公应用系统中,使其与办公自动化融为一体。
  另外,系统开发前期采用MapObject IMS(Internet Map Server)开发GIS Web服务器,用于通过Internet/Intranet发布GIS数据。
2、系统实现的关键技术
2、1 工作流技术的应用
2、1、1 地籍管理业务的特点
地籍管理业务具有以下特点:
  1) 业务处理的流程性。杭州市地籍管理业务办理实行“窗口制”。业务来文一个窗口进,一个窗口出,实行“一条龙”审批和办理。来文单位只需将申请文件和必备资料从窗口递入,除必要的现场踏勘、会商等需来文单位配合外,即可按规定的办文时限到窗口领取审批结果,其它中间环节由土地局内部协调解决。
  2) 协同办公要求高。由以上的流程办公可以看出,一个地籍业务的处理需要不同的部门共同来完成。任何一个部门的延误和错误将会导致整个办理流程的失败。因此,各个部门的不同办理人员应协同合作。
  3) 机构和部门人员的变动性和具体流程的相对固定。
2、1、2 工作流技术的应用
根据“国际工作流联盟”的定义,工作流是指在一定组织和机构内,文档(Docutment)、信息(Informaton)或任务(Task)按照一系列已定义的规则(Rules)和按一定的时序在参与者(Participants)之间传递以达到整个业务目标的自动化过程。
  根据杭州市地籍业务办理的特点,为了解决地籍管理工作流程和信息流的计算机管理问题,采用工作流(Workflow)技术可以较好地实现系统内部工作流程的管理。采用工作流的方式,大大提高了系统应用的灵活性,进而也提高了系统开发的效率。
  工作流相关的模块包括工作流定义程序、工作流控制与监控组件、动态表单设计器与动态表单调用组件构成(图4),工作流定义和实例数据与工作流相关数据(信息系统数据)统一存放在关系数据库中,一体化管理。杭州市地籍信息系统使用工作流技术,既实现了业务的可调整和可定制,同时也成功解决了GIS应用系统和办公自动化系统的无缝集成。

          图4 杭州市地籍信息系统工作流的应用示意图
2、2 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,可以充分利用RDBMS数据管理的功能,利用SQL语言对空间与非空间数据进行操作,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,实现了真正的Client/Server结构。采用关系数据库管理空间数据库符合OpenGIS规范,这将增加空间数据的互操作性,并使GIS融入IT技术的主流。杭州市地籍信息系统使用Esri的ArcSDE for Oracle作为空间数据引擎,采用关系数据库统一管理空间数据和属性数据,确保了空间和非空间数据的一体化集成。
2、3 Client/Server结构与Internet/Intranet技术
  杭州市地籍信息系统采用Intranet技术,统一用网络浏览器作为普通办文界面;利用Internet以及WebGIS技术,实现了办文信息等电子公告自动发布,地籍信息的Internet发布;同时办文过程的普通查询和统计都使用web方式,为系统完全向Internet方式过渡打下了基础。
2、4 组件GIS技术应用
本系统是MIS与GIS系统的集成,另外还要融入工作流管理的机制,为了更好实现系统的图文一体化集成,采用关系数据库管理空间与非空间数据是基础,另外采用组件GIS技术是成功的关键。通过GIS组件将GIS集成到MIS与工作流应用中,实现真正的图文一体化集成是系统一体化的一项重要技术。杭州市地籍信息系统采用ArcInfo8.0、Mapobjects、SuperMap 2000等组件,并将其和工作流、动态表单等组件结合开发,实现了整个系统从结构、功能以及界面的一体化。
2、5 面向对象的系统分析和设计方法(OOA&D)方法
系统分析与设计采用了面向对象的系统分析与设计(OOA&D)方法,系统开发过程中应用了计算机辅助软件工程(CASE)技术进行系统分析、软件设计和开发,确保系统软件和数据库的规范化、可移植性、可靠性,提高系统开发的效率。杭州市地籍信息系统模型的设计采用了UML(Unified Modeling Language)标准设计语言,使用Rational Rose等软件,将地籍信息按照实体的方式进行分类,如宗地实体、权利人实体、土地证书实体等,并使用了面向对象最新设计方法——语义对象模型方法,实现了从业务需求分析到系统设计、系统编码的一致性。
2、6 地籍信息时空动态管理技术
在杭州地籍信息系统建设过程中,基于面向对象的分析基础上,结合时间GIS技术,从两个方面对地籍实体的时空变化进行分析:
  (1)地籍实体在生命周期内的状态时间序列;
  (2)新老地籍实体之间的继承关系。
  对于一个实体灭亡之前的变更都形成其新的状态,其所有状态构成一个时间序列,采用状态时间序列进行记录;对于实体灭亡产生新的实体,需要记录新老实体之间的历史继承关系。成功实现了在系统中进行如下的历史回溯或者查询:
  (1)按照地籍实体进行的动态回溯;包括:单宗地的历史继承关系回溯,以及查询其在指定历史时刻的共用分摊情况; 单证书的历史回溯,查询土地产权的历史转让和继承路线;
  (2)按照地理单元进行的历史切片恢复,即历史时期指定区域的宗地分布状况恢复,包括查询当时各宗地共用分摊情况。
3、HZCIS的特点
杭州市地籍信息系统主要具有以下特点:
3、1 实用性  杭州市地籍信息系统从设计到实现都遵从了实用性原则。该系统易于使用、便于系统管理、数据更新简便和系统升级容易,具有优化的系统结构和完善的数据库系统,以及友好的用户界面。为提高杭州市土地管理的自动化程度打下了较好的基础。
  3、2 一体化  办公自动化是一种常规的MIS系统,其功能是利用计算机处理和传送办公文档,而地籍信息系统则为处理与土地相关的,以管理空间信息为主的GIS系统。由于地籍管理业务非常复杂,不仅办公流程复杂,而且还涉及了许多空间信息的处理。因此,纯粹的办公自动化系统,或者是纯粹的GIS系统,都难于适应地籍业务管理的全面要求。杭州市地籍信息系统充分考虑了数据存储和处理的一体化问题,并采用了工作流技术,使办公自动化和地籍信息系统融为一体。充分考虑了用户对系统建设的要求,也代表了地籍信息系统技术发展的主流方向。
  3、3 网络化  为了达到和反映以上两方面的特点和要求,必须实现网络化,这一点也是信息系统发展趋势。杭州市地籍信息系统主要采用Client/Server结构并结合Intranet/Internet技术,从硬件、软件、数据库,到应用模块的开发均实现了网络化,并正向Intranet/Internet模式过渡。
  3、4 前瞻性  杭州市地籍信息系统在设计上具有明显的超前性,充分考虑了技术的发展趋势,如采用关系数据库管理空间数据、Internet GIS应用、OpenGIS规范及空间数据互操作(Interoperability)等问题。同时在硬件配置和系统设计中还充分考虑系统的发展和升级,使系统具有较强的扩展能力,处于应用系统技术领先地位。
  3、5 经济性  即在实用的基础上做到最经济,以最小的投入获得最大的效益。包括在硬件和软件配置、系统开发和数据库建立上都充分考虑投入和经济效益。
4、HZCIS建设的体会
在杭州市地籍信息系统的开发实践中,主要有以下体会:
4、1 地籍管理规范的重要性。
地籍信息系统的建设必须和地籍管理业务的规范化统一起来。地籍管理业务的规范化是地籍信息系统建设的一个重要组成部分,也是办公自动化系统建设的前提和基础。地籍管理的流程必须规范化,各个部门的职责应明确化,各个业务管理行为必须统一化。当然,地籍管理规范化的实现不仅需要地籍管理部门的内部自我调整,也需要是系统开发方根据系统建设提出的创新要求。
4、2 数据采集与质量规范化的重要性。
数据是系统的生命线,系统建设同时也包括数据库的建立。在实际的系统建设中,由于各种各样的因素,我国地籍数据的现状是:数据缺失严重,已有的数据现势性差,种类繁多,格式各异,给系统的建设造成很大的困难的障碍。因此,在系统建设之前应有明确的统一的数据采集规范和质量标准,把地籍调查作为系统建设的一部分。
4、3 业务人员与开发人员相互配合的重要性。
系统开发人员和业务人员的配合密切与否,直接决定了系统的可用性。一方面,开发人员只有和业务人员配合,钻研业务,才可能建设出使用户满意的系统。另一方面,业务人员也应主动与开发人员配合,因为业务人员将是系统最直接的用户。需要特别说明的是,具有一定计算机基础和系统开发经验的业务人员更要不断地主动钻研业务,在开发人员和业务人员之间架起沟通的桥梁,将业务过程中所需的功能转化成系统中的具体功能要求。整个系统应在不断开发和与业务人员的反馈中螺旋式地前进,最终不断地完善。
4、4 软件选型的重要性。
软件选型直接关系系统的可扩展性和更新维护的性能,直接决定系统的生命周期。因此,软件选型在考虑经济、实用的同时,还要考虑GIS技术的发展方向。
[结尾]
  杭州市地籍信息系统是中国科学院地理信息产业发展中心和杭州市土地信息中心共同开发的系统,系统在总体设计上具有较好的开放性和前瞻性,为杭州市其他土地信息系统的建立提供了良好的示范和接口。

中国科学院地理信息产业发展中心 最后更新:05/23/2001 16:26:03
今日: 2003年4月9日 星期三