基于Web的城市园林绿化地理信息系统.docx
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基于Web的城市园林绿化地理信息系统
基于Web的城市园林管理地理信息系统
1背景
园林绿化是城市组成中一个不可缺少的要素，“数字园林”也是“数字城市”的一个重要组成部分。
随着城市建设步伐的加快，随着经济的迅猛发展和人民生活的日益提高，城市化水平也逐渐提高，城市绿化和管理成为一个城市容、市貌的一个重要衡量标准。
同时，对风景名胜区、古树古木的管理，也提上了日程。
为贯彻落实《城市绿化条例》（国务院[1992]100号令）和《国务院关于加强城市绿化建设的通知》（国发[2001]20号）；为了实现改善和提高城市生态环境质量的战略目标，为此，需要充分运用地理信息系统技术（GIS）、遥感技术（RS）、全球定位技术（GPS）、测绘技术、计算机技术、数据库技术、网络技术等现代信息技术，将现代信息技术应用于园林绿化管理，建立起一系列覆盖园林绿化管理业务的网络信息系统，利用计算机来描述复杂多变的园林资源如乔木、绿地、公园广场的分布和相关信息，从而建立以空间数据库为基础的园林综合数据库体系，通过信息系统数据资源的共享和智能化决策支持来提高园林维护和管理的效率、妥善进行园林的建设；通过建立的园林信息资源综合管理平台、信息交流平台、资源共享平台、网上办事平台，为园林办公管理、综合评价、定量分析、管理决策等提供服务，以先进的信息技术对城市园林绿化的工作进行实时监控，对历年的资料进行分析，以求得到切实有效的管理规划，最终实现城市园林绿化规划设计、建设施工和管理养护全过程的数字化、网络化、可视化、智能化和自动化。
2系统分析
本系统的目标是实现城市园林绿化管理的信息化与办公自动化，它是市、区政府信息化工程和城市管理信息化工程的一个重要组成部分，用户需求与系统分析要从城市园林绿化管理局的整体的角度进行分析和建模，以确保系统能在房管局中发挥其应用的作用，使其成为园林局内部“数字园林”的一个“数字园林节点”。
2.1系统用户分析
本系统的用户可以分为内部用户和外部用户两大类：
一、内部用户
内部用户主要是指园林局内部的工作人员，包括局领导、各处室及下属单位的领导和工作人员，以及系统的管理、维护人员，这些工作人员依靠系统完成日常的工作，这些工作包括房产内部管理、业务管理以及本系统自身的维护和管理。
系统首先要满足系统内部的用户需要，尤其是内部管理和业务管理的需要，解决日常工作中，信息的输入、查询、检索、处理、分析、输出以及信息交流、传递问题，构造一个协同工作的信息技术环境，使系统成为减少工作人员工作量、提高工作质量、效率的工具。
二、外部用户
外部用户主要是园林局以外的相关政府部门、相关企事业单位及个人。
外部用户可以分为直接外部用户和潜在外部用户。
直接外部用户
直接外部用户是与园林绿化管理之间直接相关的用户，包括直接相关的政府部门（如土地局、规划局、建委、公安局、法院、工商局、税务局及上级业务管理部门）、直接相关的企事业单位（园林绿化公司、银行等）和个人。
直接相关的政府部门要与系统进行信息的共享和交流，协同完成工作。
如规划局规划管理与建设用地审批相关。
直接相关企事业单位或个人主要是园林绿化管理所涉及的各种权利人和协作对象，这些用户需要向系统提供信息（各种申请表和申请材料），同时也需要系统的信息反馈（审批和登记结果）。
潜在外部用户
主要是指与园林绿化管理没有直接关系，但需要系统信息的用户，是系统对外提供信息服务的对象。
这些对象可以是政府部门、企事业单位和个人。
如企业开发设施管理系统、客户关系管理系统需要系统提供的基础地理和相关的社会经济数据，个人需要了解城市的园林绿化空间数据。
系统分析与用户需求主要从内部用户的职能、机构和业务流程及管理对象角度进行分析，同时兼顾外部用户的需要。
2.2园林绿化管理业务、业务对象及其关系分析
系统分析除了分析职能、机构和业务流程外，更为重要的是建立业务系统的概念模型（BusinessModel），通过概念模型把握所要处理的对象（数据）及其相互关系，为系统的设计（包括数据库设计）奠定基础。
相对而言，职能、机构和业务流程是变化，而系统的业务对象及相互关系是稳定的，这是建立信息系统的基础与必要条件。
如果不了解业务与需求，不管采用如何先进的技术，开发出来的系统都是不能满足应用需要的，达不到系统的实用性要求。
另外，本系统是一个复杂的集GIS与MIS于一体的大型信息系统，数据库是系统建设的核心，系统网络、硬件和软件是可以升级的，庞大的数据库是难以大规模的修改，只有准确地把握业务对象及其相互关系，建立完善的概念模型，合理地设计数据库，才能以不变应万变，确保系统的可持续发展。
在系统的分析与设计阶段，系统概念模型建立是逐步求精的过程，这个过程可以及早地发现系统分析与设计过程中存在的问题，避免在实现阶段出现重大的隐患，避免系统实现过程的方向性错误。
2.3系统业务的总体概念模型
园林绿化管理是城市管理的一个重要的组成部分。
城市是一种人地关系系统，它体现着人与人、人与地（地理环境）、地与地（地理环境各要素）之间的相互作用和相互关系。
园林绿化管理是按照国家的有关法律和法规，协调人与土地、人与环境等地理环境要素的相互关系的过程。
园林绿化管理信息系统是管理者了解城市系统及相关的人、园林关系，从而处理和协调人与园林绿化关系和在这种关系基础上形成的人与人之间关系的一种技术工具或者环境，它构成了园林绿化管理系统的一个“数字园林”。
信息系统是为人类活动（主要是管理与决策）提供服务的一种设施（facility）或工具，主要用于对现实系统的数据进行采集、存贮、处理和分析，为管理与决策提供信息服务，并通过人类的活动或自动化的处理对现实系统进行调控，从而使现实系统达到人类的要求与目标。
信息系统的作用在于扩展系统原有反馈机制或信息系统，加强人类对现实系统的调节与控制。
通过系统分析建立系统概念模型的目的在于了解现实系统的实体及其关系，为系统设计过程中，实现实体及其关系到对象与关系的影射奠定基础，同时也使数据库的设计能够真实地反映现实系统的状况。
2.4园林绿化管理与其他政务职能关系
系统所处理的数据对象还包括道路、园林、绿地及其附属设施、养护单位等，不仅包括了城市的主要空间数据，还包括了大量的与空间数据相关联的社会经济数据，反映了城市系统的主要人地关系，因此，系统是“数字城市”的核心组成部分，城市管理的数字化、电子化和信息化是“数字园林”的关键。
系统要充分发挥其在“数字城市”建设中的核心作用，与其它政府部门的信息系统实现信息资源的共享，形成一个有机的整体。
系统要与政府其它部门，如规划局、国土局、公安局、民政局、工商局、税务局、统计局、计委等部门实现信息共享，从而在基础地理信息的基础上，实现社会经济信息的空间定位，使城市各种信息纳入城市空间框架体系，进一步城市管理与决策提供更全面的信息服务。
3数据需求分析
数据是信息系统处理的对象，同时也是信息系统的核心组成部分。
数据库的设计、数据的转换、录入、处理和建库是系统建设的一项重要工作。
要按国家、行业、地方的有关标准和规范，制订数据库的标准与规范，包括数据库内容、结构与组织、数据编码、数据的精度及元数据标准。
针对数据库的标准与规范，制订数据建库的流程、数据转换与处理的方法和标准。
基础地理数据具有较强的基础性，它反映了城市地理环境（自然环境和人工环境）的现状，是园林局各种管理业务共同需要的基础数据，同时也是“数字园林”的基础空间数据。
基础地理数据的主要来源为各种比例尺的地形图，不同比例尺的地形反映地形要素精度和详细程度不同，比例尺越大，精度越高，不同比例尺满足不同应用需求，如土地利用总体规划需要1：
1万地形图，而园林绿化管理需要1：
500或1：
2000的地形图。
基础地理数据对象可以分为控制点、建筑物与构筑物、工矿及公共设施、道路与交通附属设施、管线与附属设施、水系与附属设施、行政区划与境界、等高线与高程点、地貌、植被等十大类，如图3-1所示。
图31基础地理数据对象构成
3.1市政园林数据类型
数据是系统的“血液”，是信息系统处理的对象，同时也是信息系统的核心组成部分。
市政园林信息是市政园林系统中一切与地理空间分布有关的各种要素的图形信息、属性信息以及相互空间关系信息的总称。
所谓要素是指存在于城市地理空间范围内的真实世界的具有共同特性和关系的一组现象或一个确定的实体及其目标的表示。
图形信息是以数字形式表示的存在于地理空间实体的位置和形状，按其几何特征可以抽象地分为点、线、面和体四种类型。
属性信息是指目标或实体的特定的质量或数量特征。
赋给每个目标或实体的这种质量或数量称之为属性值。
空间关系是指各个实体或目标之间在空间上相互联系和相互制约的关系，包括位置关系、几何关系、拓扑关系、逻辑关系等。
与市政园林相关的地理信息的内容十分广泛，根据系统的需求，城市数字园林中的数据主要分为四类数据：
一、空间数据
（1）基础空间数据：
（2）园林绿化数据
（3）园林绿化设施数据
（4）道路网数据
（5）其它专题数据：
二、参照与推理型数据
例如园林绿化相关评价中需要决策专家知识。
三、其它相关数据
园林绿化建设以及养护计划等数据。
专题信息是指各种专业性的城市地理信息，包括市政道路、园林绿化等，用于表示城市政园林专业领域要素的地理空间分布及其规律。
具有专业性、统计性和空间性的特点。
专业性是相对于基础信息的统一性而言的，即专题信息无论是内容还是应用范围，都有一定的特殊性。
统计性是指专题信息大多采用统计的方法进行采集和记录，且许多专题信息已经建成了统计型的数据库。
空间性是指各种专题信息都是在地理空间分布的，与空间位置有一定的关联，它们可以借助于基础信息确定其空间位置，进行空间分析，多在此基础上进一步确定不同专题信息之间相互联系和相互制约的空间关系。
3.2市政园林数据的表示方法
一般地，表示市政园林对象的空间数据可以细分为：
分类或分级数据：
如环境污染类型、土地类型数据，测量、地质、水文等的分类数据等；
类型数据：
例如道路线和土壤类型的分布等；
（1）面域数据：
例如随机多边形的中心点、行政区域界线和行政单元等；
（2）网络数据：
例如道路交点、街道和街区等；
（3）曲面数据：
例如高程点、等高线和等值区域；
（4）文本数据：
例如地名、河流名称和绿化分区名称；
（5）符号数据：
例如点状符号、线状符号和面状符号（晕线）等；
（6）音频数据：
如电话录音、领导讲话等；
（7）视频数据：
如名树名木、重点园林等的情景录像；
（8）表格数据：
各类办公表格、统计表格等
（9）图像数据：
航空、航天图像，野外摄影照片、实景照片等。
4市政园林数据的特点
公路、公园绿地等都是一个连续的对象，分布在地球的表面、地下或空中，它不仅是空间的实体、网络型的实体，而且是与地理位置、地理环境密切相关的实体，上述数据的最关键的特点是都具有空间分布的特性，另一个重要的特点是一巨型复杂网络系统。
上述不同专业数据具有大量、多动态、不完整、不确定等特性。
由于上述数据自身的一些特点，如：
整个城市道路及其绿地、城市园林本身的数据都处在不断变化中，就使得关于它们的数据库与知识库具有型、多维、动态、不完全（缺值）、不确定（数据中的系统或随机声）、稀疏性（很少甚至没有有用的记录）等特征。
因此，数据分析工具应能处理数据的这些特征。
另外，还有另外一个特征，它的测量往往与时间有关（如绿地养护等的实时运行数据等），在数据分析过程中要求考虑时间因素，以便进行预测领域知识在数据分析中的应用数据挖掘是一个人机交互、不断重复的过程，专家的领域知识或背景知识的应用对挖掘过程具有补充和促进作用，用作引导发现过程以避免无意义的结果。
市政园林的另一个重要的空间对象绿地公园等也都具有空间分布的重要特性，归纳起来，市政园林领域的数据具有下述特性：
既有大量的空间数据，又有大量的非空间数据（即属性数据），并且空间数据和属性数据有不可分割的联系。
数字园林是一个复杂的巨系统，要用空间数据和非空间数据来描述复杂的空间关系和地理关联。
上述空间对象之间都存在着空间关联、业务关联以及专业关联等联系；
市政园林数据都具有时间特性，其动态数据是进行业务管理的重要依据；
类型复杂、内容多，数量大。
4.1系统数据需求分析
根据上述分析，系统的数据需求如下：
测绘与基础地理数据
土地与园林、绿地都不仅是空间的实体，而且是与地理位置、地理环境密切相关的实体。
地理信息对园林管理有着决定性的影响，因而脱离地理信息对园林进行抽象势必使系统模型在实用性、准确性和完备性方面的实现意义大大降低。
基础地形数据作为客观世界的表达模型，既全面反映了××市的地形地貌，又是其它空间数据的定位基础，将参与各种空间叠加及分析，因此使用频度高，对精度和现势性的要求也高。
系统的基础地理信息包括1:
5000、1:
2000等比例尺的基础地形图、行政境界信息、道路交通信息、基础地块等，还包括行政区划图、DEM（1：
5000）、DOM（数字正射影像图）、GPS控制点等；这些地形图是整个系统的地理定位基础，主要用于满足园林绿化管理局的日常审批管理有些数据作为业务办公的参考数据，各种产权产籍数据的背景图等，需提供查询功能。
1：
500、1：
2000和1：
1万的基础地理信息数据，包括行政区划、地名、控制点网、接图表、房屋、道路、水体、地形、地貌及其它地形要素的图形与属性数据。
园林局不生产地形图、影像数据、控制网、规划路网、行政区划、DEM等图形数据，这些都可以基于市测绘部门提供的××市基础空间信息数据进行构建。
地名数据
园林管理工作经常需要涉及到具体的土地位置或分布等地名数据，地名数据库是空间定位型的关系数据库，通过地名数据库的组织将提供将市内的固定地名、路名、河流、街路巷、小区、地址门牌号、单位及建筑物、街道、村庄等的名称，连同其汉语拼音及属性特征如类别、政区代码、归属、网格号、交通代码、高程、图幅号、图名、图版年度、更新日期、X坐标、Y坐标、经度、纬度等录入计算机建成的数据库，它与地形数据库之间通过技术接口码连接，可以相互访问。
可以快速、方便的为各部门提供空间定位解决方案，通过灵活的数据访问有效地利用地名数据；以地名信息和基础地形信息为基础，对各种资源数据进行准确定位和高效管理，可以保证各种资料的完整性、现势性、可利用性，并提高资料的空间查询检索的速度。
元数据信息
系统的元数据是对各种数据的描述，主要是数据的标志信息说明、空间数据组织信息、数据来源、性质、质量、形成时间、坐标系统、数据的生产者、数据质量等内容，元数据可以帮助用户确定所需数据的位置以及该数据的有关特征，在网上信息发布、信息查询时相当重要。
我们将各个数据库的元数据单独抽取出来，建立专门的元数据库。
业务管理档案信息
市园林绿化管理局的日常业务需处理大量的业务数据，包括各类审批资料，审批信息，审批情况，违规原因、监察资料等文档信息，以及绿地规划等图形信息，其中有些属空间数据，但大多数都是文档数据，需有设计入库方案。
在系统设计过程中，应对业务数据的整理、转化应给予充分重视。
分类编码信息
按数据库中的各种类别，进行标准的分类编码，包括各类公路数据的分级标准等，在数据库建设的初期就应该建立好分类编码库。
政策法规数据
5功能需求分析
城市园林管理地理信息系统基本功能如下：
一、“城市园林绿化信息采集系统”（子系统）
合理分配采集职责，建立完善的城市园林绿化信息采集体系，形成完善的园林绿化数据的采集、更新和维护管理。
实现各管理单位统一数据采集界面，输入各类绿地的基本情况属性，同时可输入相应的图形（位置、区域范围），将输入的文字和图形数据自动根据编码进行匹配，通过“动态网络”或“导入”等途径传送到局“城市园林绿化信息管理系统”中，及时更新绿化管理信息系统的绿化基本信息。
主要包括以下功能：
注：
高级用户可进行数据查询、分析、统计等高级操作
普通用户可进行数据录入、浏览等基本操作。
1、绿地基础数据录入和维护（一级菜单）
数据录入分为两大块：
专业、非专业。
每一块数据都按八大类22小类进行输入,分类如下：
1.1公共绿地管理
1.2居住区绿地管理
1.3道路绿地管理
1.4单位附属绿地管理
1.4生产绿地管理
1.6防护绿地管理
1.7风景林地管理
1.8闲置绿地管理
2、地图信息维护（一级菜单）
进行地图属性、数据修改、更新维护（与城市园林绿化信息管理系统地图需求一致）
3、古树名木管理
3.1古树名木录入、修改
3.2重点树木录入、修改
4、各类报表打印输出（一级菜单）
5、用户管理（一级菜单）
进行用户密码和信息修改
二、城市园林绿化信息管理系统
具体功能如下：
1、数据管理（查询、分析、专题图制作）
2、地图（图层）管理（空间查询、浏览、组合统计、专题图制作、打印、空间分析）
3、报表管理（各类业务报表统计、汇总、打印输出）
4、历史数据管理（记录和保留绿地、树木的历史数据，并与现状数据进行比较和专题图制作等）
5、绿化指标计算（按街道、小区、单位计算）
6、古树名木管理：
6.1古树名木的分布及属性资料查询、汇总。
6.2重点保护树木分布及属性资料查询、汇总。
7、系统维护（权限设置、管理和维护）
三、GIS功能
GIS要与MIS、OA进行无缝集成，要实现如下的功能：
（1）空间数据图形的显示与控制
（2）图形与属性的双向查询
（3）图形空间定位显示
（4）园林绿化专题制图
（5）图形操作与量算功能
（6）统计分析与报表
（7）空间分析
四、信息发布功能
可以通过触摸屏、电子告示板、Internet发布系统对外发布的信息，包括空间与非空间信息。
如区地理概况信息、园林绿化信息、项目审批、公告信息、政府法规信息。
通过Internet实现园林局与用户的双向沟通，通过电子邮件通知用户领取办理结果，用户通过Internet举报违法情况。
提供内部与外部的BBS、网络会议等功能。
五、系统管理
系统要能方便地进行系统管理、数据备份和更新。
6网络需求分析
根据园林局业务和机构组织分布情况，采用成熟、可靠的网络技术，选择当前可获得的高速率通信线路和互联网络设备，构建以园林局为中心联结市内各分支机构的全局广域互联网络，能够支持空间数据（含图形和属性）及相关关系数据、电子文档以及语音与视频一体化管理的，高效、安全、可靠的智能骨干网络平台；满足今后五年至十年业务管理的基本需要。
以园林局为中心，在2003年自主开发的《园林绿化管理信息系统》的基础上，建设既与市政府网络和公众信息网联系又相对独立的园林局信息系统，在最短的时间内满足基本业务需求，实现业务处理计算机化。
能够支持大型资源数据库应用，实现园林信息系统内网与外网共性数据的高度共享和一致性，避免信息的重复录入，提高园林局业务管理效率和水平。
7系统结构设计
7.1系统逻辑结构设计
按照系统的需求说明，结合对系统的整体分析，可得出如图所示的系统逻辑结构，系统分为以下几个逻辑层次：
用户层、系统应用层、描述数据层、标准规范与辅助数据层、业务管理相关信息数据层、园林绿化专业应用数据层、基础空间数据、支撑技术、标准规范及数据定义、软硬件网络配置。
其中，支撑技术是作为整个系统的理论基石，支撑技术包括3S集成技术、基于部件的软件开发技术、工作流引擎、GIS、OA、MIS集成技术、WEBGIS技术；数据库作为系统的数据核心，包括园林数据库和基础数据库。
系统功能层是整个系统的功能核心，开发的城市园林绿化管理信息系统的功能实现就是在该层进行数据处理的，系统的功能实现都是基于部件进行组织的，用户层是将系统功能层数据处理的结果返回给用户的图、表、文字等。
在整个框架中标准规范及数据定义、软硬件等基础平台以及网络配置这两大部分贯穿于系统架构的始终，起着支持和指导的作用。
系统逻辑结构见下图：
图71系统逻辑结构图
7.2软件体系结构设计
针对城市园林绿化管理信息系统应用的具体功能需求和用户群体，首先，整个系统框架要遵循“一站式服务框架”的模式，并纳入到统一的安全电子政务平台，并与之保持互联互通与信任关联，根据系统应用需求（有图形数据处理需求），用户使用系统的现状（PMS使用B/S结构），以及对系统平台安全性、稳定性、用户使用的方便性考虑，将采用已经成熟的C/S结构和B/S结构相结合的混合模式，实现应用的安全性、可靠性与灵活性。
系统采用B/S和C/S混合模式实现城市园林绿化管理信息系统的任务，不仅是因为B/S和C/S混合结构是目前应用系统开发最流行的技术模式，更是在充分分析用户初步需求后进行的认真总结分析与设计。
C/S结构在实现数据管理、用户管理、图形（园林与绿地）的更新管理（绿地变更等）上比较适合。
总的原则是如果用B/S结构能够完成并且在数据处理效率能够满足要求情况下采用B/S模式，否则采用C/S模式。
本设计中，无论B/S结构模式还是C/S结构模式均将采用成熟的组件开发技术（EJB、COM），来实现软件的复用、维护、升级等的方便性。
对于B/S结构，由于B/S结构模式是一个Web应用，开发Web应用时需要注意方案的性能及可扩展性和可升级性。
为了达到平台的无关性、应用的可移植性，B/S结构模式将采用java作为应用开发的基础语言。
从软件性能、节约资源并快速地设计、建立和生产应用程序为目标，将采用在符合J2EE标准、MVC（模型-视图-控制）架构来进行城市园林绿化管理信息系统网上应用部分的开发。
C/S结构模式主要实现数据管理、用户管理、图形更新等业务功能，将在TITANGIS平台上进行开发，采用COM组件技术来达到软件的可复用。
项目中C/S与B/S的混合结构模式将共同完成系统的功能目标，其中C/S除了实现对数据的管理外，还具有对B/S端的用户和工作流程控制作用，而B/S完成系统的大部分功能，C/S端对B/S的控制以系统数据层为中介实现的。
8系统实体框架设计
任何信息系统都离不开功能处理和数据库两大基石，因此在进行拟建系统总体设计时，必须从功能处理和数据库两方面进行科学合理的设计，在构造系统的数据库时，既要考虑结构的完备性、格式和编码的规范化，又要尽可能地避免数据的冗余。
在构造拟建系统的功能模型时，为使系统结构合理，层次清晰，并具有较强的开放性和可伸缩性，将系统划分为若干既相对独立又相互协调、可共享信息的功能模块，其中相对独立的功能模块将采用组件技术（EJB或COM）开发为部件，便于重用以及系统维护。
这些模块在依据一定的通讯规则和集成模式在完成各自独立的功能的同时，能够有机的集成在一起，服务于整个系统的信息处理目标，同时各功能模块通过对数据库的合理调度、组织，形成数据的合理流向，完成系统的整体功能，维持系统的旺盛的生命力。
8.1数据库概要设计
城市园林绿化管理信息系统的数据库实际上是一个完整的数据库体系，其中城市基础信息类数据库是系统空间定位基础框架，而土地基础信息类和房屋基础信息类、其他基础信息类数据库则是系统应用的关键，而维护类数据库则是系统功能实现的保证，主要包括以下数据库：
城市基础地理信息数据库
（1）基础地形图数据库
（2）地名数据库
（3）行政区划数据库
（4）正射影像数据库
园林绿地数据库
（5）园林数据库
（6）绿地数据库
（7）名树古木数据库
（8）园林执法监察数据库
（9）园林单位及其分布数据库
管理维护及辅助设计数据库
（10）元数据库
（11）分类编码数据库
（12）元功能部件库
（13）系统开发辅助数据库
（14）各类园林管理标准库
（15）生僻汉字库
8.2系统功能概要设计
系统结构设计主要是确定拟建系统由哪些子系统或模块组成，主要包括软件模块和模块间的控制关系和模块组成关系，软件结构用下述的模块结构图表示
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