基于ArcGIS Engine的农村土地信息系统设计与实现

王晓燕， 陈宏斐

(东华理工大学，江西抚州 344000)

利用GIS平台的土地信息系统对土地数据进行处理和分析，能充分展示GIS在图形处理、空间分析与统计、属性信息存储与查询、统计报表生成、决策支持等方面的巨大优势(张海军，2006)。

目前，大多数发达国家都已完成基于地理信息系统(GIS)和互联网(Internet)技术的土地信息系统建设，在土地利用规划与地区经济发展方面发挥了重要的作用(刘健等，2010;高宠等，2008)。随着国内经济的发展，土地利用、土地规划等工作的深入开展，各级国土部门建立土地信息系统的需求愈加强烈(邹建成等，2009;张海军，2007;张艳，2007;张会会，2011;李兵，2003;王晓霞，2005;刘小庆，2009)。很多城市都成立了专门的地理信息研究中心，进行土地信息系统的建设，取得了不少的研究成果，但却忽略了农村土地利用管理的系统化建设，为此非常有必要建立农村土地信息系统。

1 系统的设计目标及原则

1.1 系统的设计目标

针对农村土地业务和数据来源多样性的特征，充分利用GIS和数据库技术，保证农村土地信息的现实性和连续性。通过开发农村土地信息系统，完成地籍调查、土地登记、土地利用情况和土地权属情况、地类查询、统计汇总、分析、土地专题地图的制作与输出等工作。

1.2 系统的设计原则

为了使本系统适用于农村土地资源管理的要求，发挥出较好的实用价值，系统在设计时应遵循如下原则:

(1)易操作性。本系统是面向用户实际使用的，以业务流程为主，因此，简单、友好的界面是实用系统的基本要求，系统设计要使使用者通过界面就能知道所操作的内容，且易于掌握、便于使用，联机帮助完备，便于推广应用。

(2)易于扩展。在设计过程中需要留有升级接口和升级空间，以适应将来新技术或新的功能模块的扩展。

(3)实用性。系统应能满足日常管理、成果管理、规划实施的要求，并具有一定的通用性和针对性，符合土地管理工作人员的习惯。

(4)系统兼容性。随着计算机技术的快速发展，各种操作系统不断涌现，为了满足该系统在不同操作系统下的顺利运行，系统软件设计的过程中要遵循系统兼容性的原则。

(5)标准化与规范化。为了确保系统信息共享的目标，必须建立统一的标准和规范，形成标准化的数据交换体系，以及系统开发的技术规程与标准。

2 关键技术

2.1 空间数据引擎(ArcSDE)

ArcSDE是ArcGIS和RDBMS之间的GIS通道，是应用程序和数据库之间的一个中间件。从空间数据的管理角度来看，ArcSDE是一个连续的空间数据模型，借助这一空间数据模型，可以实现利用RDBMS来存储和管理海量的空间数据，这些数据包括矢量数据、栅格数据和元数据。GIS的客户可以通过空间数据库引擎，将自身的数据提交给RDBMS统一管理。同样，客户也可以通过空间数据库引擎从RDBMS中获取各种GIS数据。ArcSDE的这种空间数据引擎采用的是客户端/服务器(C/S)的体系结构来完成数据之间的通信(严荣华等，2006)，如图1所示。

2.2 系统开发组件(ArcGIS Engine)

ArcGIS Engine是一套完整二次开发功能工具库或组件包，开发人员用来开发新的应用程序。这种开发模式完全没必要再依赖ArcGIS Desktop环境，只需安装一个运行时(ArcGIS Engine Runtime)，这样就大大减少了ArcGIS Desktop的大量内存开销和所占用的磁盘空间。另外ArcGIS Engine封装了大量的对象类库，如System类库、Geometry类库、Display类库、Output类库、Geodatabase类库、Carto类库、Controls类库等，使用这些库，开发者可以方便的开发出从低级到高级各种定制的应用。这种开发方式完全独立于Arc Objects编程环境，而且编写的程序非常简单，只需知道程序定制的GIS功能，查找ArcGIS Engine封装对象类库，直接调用相应的接口就可以快速实现相关的功能。

2.3 系统数据库(SQL Server2005)

在农村土地数据库设计与建库中，采用ArcGIS的Geodatabase数据模型建立农村土地数据库，通过空间数据引擎ArcSDE，由数据库SQL Server2005来组织和管理农村土地数据。其图层属性分层及结构见表1所示。

图1 ArcSDE体系结构Fig.1 The architecture of ArcSDE

表1 图层的属性分层及结构Table 1 Attribute hierarchical and structure of the layer data

3 系统的实现及结果分析

3.1 实验环境要求及开发方式

本系统采用组件式开发模式来完成的，即在Windows操作系统下，采用.NET平台，以 Visual Studio 2010为集成开发环境，C#语言作为主要开发语言，基于ArcGIS Engine插件式集成系统的开发。这种开发方式既可以充分利用GIS工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利用可视化开发语言的高效、编程方便等优点，不仅能大大提高应用系统的开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序其外观效果更好，数据库功能强大，具有可靠性好、易于移植、便于维护等特点。

3.2 系统功能模块

该土地信息系统平台主要的功能模块有:数据加载模块、数据显示模块、数据查询模块、数据编辑模块和数据导出模块(图2)。

图2 系统功能模块Fig.2 Function modules of system

(1)数据加载模块。该模块实现了对数据的加载及访问，这里的数据主要有ShapeFile(*.shp)矢量数据、PersonGeodatabase(*.mdb)个人数据库数据、CAD线划图数据、Raster栅格数据等。由于数据存在着现势性问题，数据处于不断更新状态，有些新数据并未及时更新到数据库中，为此有必要添加此模块以实现对这些数据的更新与使用。

(2)数据显示模块。对于一个GIS工程项目，该模块在实现数据的可视化表达中是不可缺少的，旨在使用户对数据能够进行浏览，为双方提供一个更好的交互方式，在不同的应用需求情况下，实现对数据的不同操作过程。该显示模块中包括地图版面(View)和制版版面(PageLayout)的切换显示，基本的GIS工具条，工具条定制功能的实现，数据的鹰眼图显示。

(3)数据查询模块。该模块是对数据进行属性查询浏览、根据图形查属性、根据属性查空间对象、以及拉框查询。

(4)数据编辑模块。该模块是系统中一个重要的模块，通过该模块可以对数据进行实时编辑，保证数据的现实性和准确性;该模块可以实现对矢量图形文件的绘制、删除、复制、移动以及对属性数据的编辑;生成专题地图，提供给各业务部门应用。

(5)数据导出模块。该模块主要实现了将最终的数据导出为图片格式的数据、或另存为矢量格式的数据。

3.3 实验结果分析

实验所加载的数据是某村镇1∶5万土地利用现状及规划数据。系统运行界面见图3所示。根据设计的各个功能模块的应用情况不同，分别对各个功能模块执行实验操作，由于篇幅有限，下面只列举显示了数据查询模块。

(1)对于根据属性查询图形模块，首先要定义查询条件，如图4所示，所定义的查询条件为“V12_USESTA=‘规划区’”，对于查询到的结果，可以进行高亮显示(图5)。

(2)对于根据图形查询属性，首先要拉框选择图形区域(图6)，根据选择的图形区域，查询出所在区域内所有图层要素的属性信息(图7)。

4 结论

图3 系统界面Fig.3 System GUI

图4 定义查询条件Fig.4 Definition inquires condition

建设一个功能完善、运行高效的农村土地信息系统是当前农村土地管理的重要任务。此系统采用ArcGIS的Geodatabase数据模型建立了农村土地数据库;并在Visual C#环境下，基于ArcGIS开发组件ArcGIS Engine，采用C/S体系结构进行开发，实现了农村土地信息系统，便于管理和利用农村土地，具有一定的实用价值。

对空间数据模型建立的好坏，直接影响到了该系统对空间数据的有效管理。为此，建立合理适用的空间数据模型，是下一步需要研究的工作。

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