天津城投集团土地置业GIS管理平台的设计与实现

吴永军，王燕午，冯涛，王建国，关昆

(天津市测绘院，天津 300381)

1 引言

天津城市基础设施投资建设集团有限公司(以下简称“城投集团”)系国有独资公司，由天津市政府于2004年直接批准成立。主要业务职能是围绕“城市路桥、轨道交通、环境水务、城市综合开发”四大业务板块，专司重大城市基础设施的融资、投资、建设及运营管理职责［1～2］。城投集团下属十几个子公司，其中有11个子公司的业务涉及城市综合开发业务，主要从事土地整理、房地产开发、项目管理、资金预算、收益与投入的平衡等方面的业务。

城投集团传统的项目管理方法是将大量的项目月报信息保存在Excel中，由子公司工作人员通过QQ等聊天工具将报表数据上传给集团土地置业部的相关人员进行数据的检核，最后以表格或柱状图等方式展示。这种方式需要集团与子公司之间进行频繁的电话沟通，甚至需要双方人员的来往，造成了数据在时效性、准确性得不到保证。事实上，城投集团的综合开发业务是和地理空间位置有关的，但是集团本部及各子公司掌握的基础地理信息资源有限、更新较慢，并且这些信息资源缺乏共享，造成业务上各自为战，资源浪费。另外，集团在土地整理和房地产置业管理过程中缺乏系统性流程监管，效率较低。各公司日常统计报表及专项数据整理分析过程中存在大量重复性工作，且容易出错。为了清楚地体现数据中的地理元素特性及其之间的拓扑关系，提高管理水平与工作效率，本文在RIA(富客户端，Rich Internet Application)模式下，以海量数据GIS特有的方式实现数据展示、分析、存储和管理的功能，同时结合新兴Silverlight技术，开发实现了“城投集团土地置业GIS管理平台”，在一定程度上改善了集团的上述情况。

2 选择基于RIA结构模式的Web技术与GIS技术相结合的原因

2.1 使用Web技术的必要性

城投集团下属的子公司分布于天津市各行政区，只有采用互联网技术，才能避免工作人员频繁往返于集团与子公司之间，互联网化办公解决了工作人员必须集中到一起才能正常开展业务的难题。

因为城投集团日常业务的开展依赖于各类基础地理信息资源，只有采用互联网技术，才能及时更新各类资源，实现子公司之间信息共享。

2.2 使用GIS技术的必要性

城投集团日常业务不仅涉及各类地理信息资源，如地形信息、土地利用现状信息、规划路网信息、城镇地籍信息，还有各类专题信息，如控制性详细规划、项目地块图、高速公路等，为了有效使用和管理这些信息资源，必须采用GIS技术。

2.3 基于RIA结构模式的必要性

正如文献［3］中所论述的一样，虽然，Web技术在GIS中的应用主要存在4种结构模式:主机终端模式、C/S结构模式、B/S结构模式以及基于RIA的结构模式，但是基于RIA的结构模式具有不可比拟的优势。在日益强调“用户体验”的今天，传统的Web应用技术已经有些力不从心了，尤其是在地图应用、多媒体等方面［4］，基于RIA结构模式的Web技术，不但具有浏览器/服务器(B/S)结构，而且可维护性好、可扩展性强、开发成本低，同时结合 Java Applet，Flash，AJAX等技术，使系统拥有丰富的图形界面及强大的人机交互能力［5～8］。

Silverlight作为RIA开发技术的一种，是微软大力推出的Web前端应用程序开发解决方案，是一个跨浏览器、跨平台的插件，能够设计、开发和发布有多媒体体验和富交互的网络交互程序，具有很有的优良特性［9～12］。Silverlight与其他 RIA 技术相比，在开发语言、多媒体支持、混搭(Mesh－up)网络服务能力、前端代码上具有明显的优势［13］，所以，选择Silverlight技术与Web技术结合，成为城投集团土地置业GIS管理平台开发的技术选择。

3 系统整体架构设计

本文采用分层架构的思想，设计基于Silverlight的土地置业GIS管理平台，设计好的系统架构如图1所示，可以分为数据资源层、数据访问层、逻辑功能层、UI表现层四级结构。

图1 系统架构

数据资源层存放的是本文所涉及的各个数据库;在数据访问层，使用WCF技术和REST技术实现客户端和服务器端之间的通信，访问和操作数据资源;在功能逻辑层实现各项业务功能;在表现层中，根据用户认可的原型系统，使用XAML设计用户界面。

4 数据库设计与实现

4.1 数据库设计

设计数据库时需要遵循的范式是数据库设计的基础理论，目前关系数据库有6种范式:第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、巴德斯科范式(BCNF)、第四范式(4NF)和第五范式(5NF，又称完美范式)。这些范式呈递次规范，越高的范式数据库冗余越小。一般来说，逻辑数据库设计应该满足第三范式，遵守这个规则的数据库设计会产生较少的列和更多的表，因而也就减少了数据冗余，在保证数据完整性和一致性的同时，避免插入和删除异常。但在数据查询的过程中却不得不连接更多的表，造成查询效率降低。

本文在设计数据库时，努力将数据库规划理论和实际应用相结合，在尽可能满足第三范式(3NF)的同时，保留了一定程度的冗余数据。冗余数据的本质是用空间交换时间，在当今硬件的发展远远高于软件的发展，适当的冗余是可以接受的。现代软件开发，实现同样的功能，方法有很多，当可以简化编程的复杂度，只需要用一条SQL语句就可以实现某一功能时，本文通过保留冗余数据来提高应用程序的性能。

4.2 数据库实现

本文采用微软公司的SQL Server 2008作为数据库管理软件，项目的空间信息与属性信息统一由关系数据库管理。根据数据库设计思想，城投集团土地置业GIS管理平台需要建立以下几个数据库:

(1)地图瓦片数据库:该库是文件型数据库，用以发布地图服务。

(2)专题数据库:该库是矢量型空间数据库，使用SQL Server Spatial管理空间信息，保存用户的专题业务数据，包括高速公路、地铁、快速路、污水处理厂等。

(3)项目信息库:该库是矢量型空间数据库，管理平台中涉及的土地整理、房地产置业项目，包括项目的基本信息、月报信息、年度计划信息、统计信息等属性信息以及空间位置信息。

(4)项目信息临时库:该库是矢量型空间数据库，与项目信息库相对应。该库保留了用户对项目信息的操作(包括增加、删除、修改)信息，只有有了该数据库，系统才可以追溯项目的历史记录，比较修改前后的项目信息。

(5)项目历史信息库:该库是矢量型空间数据库，该库与项目信息库相对应。该库负责管理修改审核通过后的项目信息。该库与项目信息临时库结合，可以比较修改前后的项目信息。

(6)流程审核信息库:系统中项目的增加、删除、重组、修改操作都需要经过一系列的审核流程才能生效，流程审核信息库负责管理审核流程中的审核信息。

(7)项目流程进度信息库:土地整理、房地产置业项目从立项到结束需要向其他部门报批各种证件，为了有效监督子公司项目的进展情况，集团要求子公司在特定的进度时，向系统上传一些要件和项目信息，保存在项目流程进度信息库中。

(8)用户权限信息库:用户权限信息库负责管理用户的基本信息、角色信息、权限信息、用户与角色的对应信息、角色与权限的对应信息。

(9)政策法规库:保存土地整理、房地产置业相关的政策法规信息。

(10)BBS信息库:保存用户讨论、交流信息。

5 系统功能设计与实现

图2 城投集团土地置业GIS管理平台结构

系统结构框架如图2所示。其中地理信息管理系统是以服务形式发布基础的地形图、航空影像图等资源，为集团及其子公司的日常工作提供基础工作底图，为集团领导提供各种空间分析服务，辅助决策;业务信息管理系统是对土地整理、房地产置业项目信息进行流程化管理，各子公司可以通过该系统增加、删除项目，修改项目的基本信息和月报数据;业务信息浏览系统是浏览、查询项目的基本信息以及根据各类指标对项目进行汇总的信息;业务报表生成系统是结合集团的日常业务，自动对土地整理、房地产置业项目的月报数据进行统计分析，生成固定格式或自定义格式的报表，为集团领导提供辅助决策;政策法规管理系统提供土地整理、房地产置业相关的法律法规的浏览、管理功能。土地交易统计系统能够从土地交易网站上自动抓取交易信息，并保存到本地数据库中，最后根据特定的统计因子，对土地交易信息进行统计分析，生成统计报告;房地产交易统计系统能够从房地产交易网站上自动抓取交易信息，并保存到本地数据库中，最后根据特定的统计因子，对房地产交易信息进行统计分析，生成统计报告;区域价格分析系统是通过将人口、经济、地理、城市规划相结合，建立数学模型，并将每年天津市土地交易情况作为影响因子，可以实现对中心城区土地(按居住、商服、综合用地)价值的评估;BBS论坛为用户提供了一个讨论、交流的场所;用户管理系统实现了统一的用户管理和权限管理。各子系统的主要功能模块如表1所示。

系统的主要功能模块 表1

6 结语

RIA是未来Web应用程序的发展方向［13］，而Silverlight作为RIA开发技术中的一种，它与WebGIS的结合应用越来越受到人们的重视，已经成为主流应用之一。本文利用Silverlight技术与WebGIS技术开发实现的城投集团土地置业GIS管理平台，整合了集团、子公司的数据信息，实现了资源共享;在进行重点项目专题研究时，系统实时提供土地、房屋等相关数据和项目周边现状等信息作为领导决策的依据;提高了日常业务的管理水平和工作效率，实现了信息化、流程化、规范化管理。城投集团土地置业GIS管理平台不仅满足了城投集团土地整理、房地产置业业务管理的基本要求，还提供了Web应用程序丰富互动的用户体验。

［1］程德云.天津城投集团城市综合开发业务盈利模式的初探［J］.管理学家，2010(8):309.

［2］http://www.tj－chengtou.com/Groupoverview.asp［OL］.

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［4］张智，赵绍兵，王凯等.基于RIA的WebGIS系统构建技术研究［J］.测绘技术装备，2009(4):6～8.

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［13］袁月，刘强.基于Silverlight的工业经济地理信息系统设计与实现［J］.测绘，2011，34(6):274～277