熊華偉，朱文鋒，黃聯(lián)亮

(1.江西理工大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院，江西贛州 341000;2.江西省贛州市章貢區(qū)水南鎮(zhèn)民政所，江西贛州 341000)

1 引言

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和改革的不斷深入，各種社會關(guān)系和社會活動不斷增多，利益矛盾與沖突日益復(fù)雜化，社會問題層出不窮，民政部門的職能不斷拓展，工作任務(wù)越來越重，民政工作面臨著許多新的問題和挑戰(zhàn)［1］。在民政部門工作內(nèi)容中，絕大部分的工作內(nèi)容都與地理空間相關(guān)，各種統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)更是離不開地域分布的基礎(chǔ)，民政工作對象的空間位置屬性特征逐漸地被納入到民政工作的分析、管理中。

當(dāng)前，民政部門的民政信息管理系統(tǒng)或民政綜合服務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)了對民政數(shù)據(jù)的管理，但不能將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)集成，無法存儲空間數(shù)據(jù)之間的拓?fù)潢P(guān)系，難以完成民政管理中的一些高級分析。民政地理信息系統(tǒng)通過地理信息系統(tǒng)提供的視角和分析方法，針對民政工作的特點，利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將民政機構(gòu)、民政對象的分布、屬性及實時信息按其實際地理位置描述在地理背景圖上，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的圖形化存儲、圖形化查詢、圖形化應(yīng)用，形成集查詢統(tǒng)計、運行維護、分析管理等功能集合成一體的應(yīng)用系統(tǒng)軟件。本文結(jié)合民政部門的實際工作需要，將GIS技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、COM技術(shù)運用到民政工作中，基于Client/Server結(jié)構(gòu)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)了民政地理信息系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

本系統(tǒng)的主要設(shè)計目標(biāo)是結(jié)合民政部門的日常業(yè)務(wù)工作，建立民政專項應(yīng)用系統(tǒng)，提供一套基于地理空間的分析工具，開發(fā)一套基于矢量的電子地圖，可以準(zhǔn)確、快速地查詢民政機構(gòu)設(shè)施、民政對象、基礎(chǔ)地理信息、非民政信息等各類綜合信息的地理信息系統(tǒng)，從而實現(xiàn)GIS和OA的高度整合。首先，建立民政專項應(yīng)用系統(tǒng)。以民政業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐平臺為核心，以民政業(yè)務(wù)規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計依據(jù)，以實現(xiàn)民政業(yè)務(wù)的計算機管理為目標(biāo)，以數(shù)據(jù)中心為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)中心管理平臺為數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)交換手段，全面建立先進(jìn)、安全、可靠、靈活、方便擴展、操作簡單、易于維護的民政專項應(yīng)用系統(tǒng)。其次，建立強大的基于地理空間的分析系統(tǒng)。隨著時間的推移，民政工作會積累大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析將針對民政不同的內(nèi)容主題，能夠清楚地表征民政工作的運作狀況，從而指導(dǎo)民政部門工作人員做出最優(yōu)的決策。比如在社會福利與救助方面，可以從時間、機構(gòu)、地域經(jīng)濟與人員結(jié)構(gòu)等角度對救助對象進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)各救助對象的構(gòu)成特點，地域活動基本態(tài)勢，為科學(xué)地進(jìn)行社會救助需求預(yù)測和資金投入決策提供合理的依據(jù)。

2.2 系統(tǒng)框架設(shè)計

基于民政地理信息系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)，結(jié)合實際現(xiàn)狀分析，本系統(tǒng)采用目前計算機系統(tǒng)中常見的Client/Server體系結(jié)構(gòu)。C/S體系結(jié)構(gòu)具有交互性強、提供數(shù)據(jù)和服務(wù)的無縫集成、提供高性能的業(yè)務(wù)處理、提供更安全的存取模式、提高應(yīng)用開發(fā)效率、降低網(wǎng)絡(luò)通信量等多項優(yōu)點。C/S體系結(jié)構(gòu)不僅包括OA系統(tǒng)目前及未來的業(yè)務(wù)發(fā)展所需要的各種規(guī)模與處理能力的服務(wù)器、工作流管理及其相應(yīng)的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，還包括系統(tǒng)中的各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主機系統(tǒng)，客戶端等［2］，能夠滿足工作人員同時并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、協(xié)同工作的需求。本系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)(如圖1所示)可分為操作系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)功能層和用戶表示層:①操作系統(tǒng)層中客戶端操作系統(tǒng)采用Windows XP以上系統(tǒng)，服務(wù)器端操作系統(tǒng)采用Windows 2008 Server;②數(shù)據(jù)層中的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲在SQL Server 2005中，通過空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE讀入應(yīng)用程序并在客戶端顯示以及實現(xiàn)GIS基本功能;③系統(tǒng)功能層在C#語言環(huán)境下通過ADO.NET和ArcEngine組件負(fù)責(zé)圖形生成、編輯和管理，以及數(shù)據(jù)的存取、調(diào)度、查詢、統(tǒng)計和分析，用戶與數(shù)據(jù)不直接接觸;④用戶表示層即外部的系統(tǒng)用戶界面，采用以ArcEngine組件為主的圖形化界面，實現(xiàn)系統(tǒng)的基本管理功能和專業(yè)應(yīng)用功能。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)，詳細(xì)分析與總結(jié)出各功能需求，將系統(tǒng)劃分為幾大功能模塊，并確定每個模塊之間的相互聯(lián)系。系統(tǒng)的主要功能(如圖2所示)有以下幾個部分:

(1)基礎(chǔ)工具

主要功能包括:新建空白地圖;打開*mxd格式的地圖文檔;保存當(dāng)前打開地圖為*mxd或*mxt格式地圖文檔;將當(dāng)前地圖另存為;數(shù)據(jù)加載可以加載Shapefiles、geodatabases、Rasters、cad 等多種數(shù)據(jù)格式;選擇要素工具;放大和縮小地圖、漫游地圖、全圖顯示、地圖居中、中心放大、中心縮小、鷹眼視圖、測量距離等基本地圖操作。

圖2 系統(tǒng)功能圖

(2)布局視圖

在地圖布局視圖中，用戶可以處理地圖的頁面，包括地理數(shù)據(jù)視圖和其他地圖元素，功能有文本比例尺、圖像比例尺、圖例、指北針、邊框、背景、陰影和參照地圖等，可以將地圖組成頁面，以便打印。

(3)數(shù)據(jù)編輯

數(shù)據(jù)編輯用于改善繪圖精度、更新圖形內(nèi)容、豐富圖形表現(xiàn)力，實現(xiàn)圖形綜合，同時對各種圖形文件(點、線、面、網(wǎng)等)或整個系統(tǒng)的儲存、更新、備份，管理著圖層和窗口的操作，其主要功能有:對點、線、面三種圖元的各種操作和編輯;對點、線、面三種圖元參數(shù)的編輯和修改;拓?fù)涮幚砗拖到y(tǒng)庫編輯;提供各種圖形的矢量化功能;對各種工作區(qū)(點、線、區(qū)、光柵)和網(wǎng)絡(luò)的管理。利用窗口達(dá)到交互式圖形編輯使圖形的編輯、修改、設(shè)計、更新更加的方便、精確;提供圖形分層的編輯功能。

(4)GIS功能

①空間分析模塊

主要功能包括:插值分析——包括反距離權(quán)重法插值和克呂金法插值方法兩種常用插值方法;柵矢轉(zhuǎn)換——柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換;柵格計算器——一種空間分析函數(shù)工具，選擇圖層，使用運算符和函數(shù)來做數(shù)學(xué)計算，建立選擇查詢;密度分析——通過設(shè)置查詢條件，得出一定范圍內(nèi)要素的密度分布情況;緩沖區(qū)分析——選擇需要進(jìn)行緩沖分析的圖層，設(shè)定緩沖距離，分析得出要素的緩沖區(qū);網(wǎng)絡(luò)分析——通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面研究;疊置分析——將同一地區(qū)的兩組或兩組以上的要素進(jìn)行疊加，產(chǎn)生新的要素的分析方法。

②數(shù)據(jù)檢索模塊

主要功能包括屬性查詢和空間查詢。屬性查詢通過各圖層要素的屬性信息進(jìn)行查詢;空間查詢根據(jù)要素的空間關(guān)系從圖層中選擇要素，查詢各要素之間是否存在相交、包含、相鄰等空間拓?fù)潢P(guān)系;除此之外還包括交互選擇方法、目標(biāo)選擇、圖層選定和自定義多邊形等。

③空間數(shù)據(jù)符號化模塊

主要功能包括:字段與符號匹配符號化、單一符號化、唯一值符號化、點值符號化、分類符號化、分級色彩、餅狀專題圖化、面狀專題圖化、疊置專題圖化。

(5)民政專項應(yīng)用

民政專項應(yīng)用模塊包括以下子系統(tǒng):救災(zāi)救濟管理子系統(tǒng)、社會福利管理子系統(tǒng)、社會事務(wù)管理子系統(tǒng)、區(qū)劃地名管理子系統(tǒng)、老齡人管理子系統(tǒng)。

(6)數(shù)據(jù)輸出

數(shù)據(jù)輸出模塊包括圖形輸出和打印輸出。圖形輸出主要是讀取各種輸出數(shù)據(jù)，進(jìn)行版面編輯處理、排版、圖形整飾，最終形成各種格式的圖形文件，其主要功能有:地形圖的輸出、各種圖形文件(點、;線、面、網(wǎng)等)的輸出、各種表格輸出。打印輸出中地圖數(shù)據(jù)可根據(jù)需要大小進(jìn)行打印輸出，并提供了全面的頁面與打印控制，能很好滿足報表的展現(xiàn)需要。

(7)系統(tǒng)管理

方便靈活的設(shè)置系統(tǒng)權(quán)限，主要功能包括:用戶管理、功能權(quán)限配置、圖層權(quán)限配置、圖層控制、日志管理、修改密碼。

4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本系統(tǒng)所需求的數(shù)據(jù)由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩大部分構(gòu)成。空間數(shù)據(jù)主要描述對象的空間分布位置信息以及空間關(guān)系信息(例如拓?fù)潢P(guān)系、度量關(guān)系)，表達(dá)了地理實體對象的幾何定位特征。系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)包括地圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)，以坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示，如民政機構(gòu)的空間位置、民政對象與民政機構(gòu)的拓?fù)潢P(guān)系等。屬性數(shù)據(jù)又分為兩類［3］，一類是與空間實體對應(yīng)的屬性，如系統(tǒng)中的地名、門牌、行政區(qū)名稱等特征屬性;另一類是不與空間實體相關(guān)的屬性，如用戶權(quán)限表中的用戶名、密碼，城市經(jīng)緯度表中的城市名稱、經(jīng)度、緯度等屬性。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要思想是:采用SQL Server 2005作為數(shù)據(jù)庫，通過ESRI公司提供的ArcSDE數(shù)據(jù)庫引擎對空間數(shù)據(jù)的管理分析能力，將地理空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)放到SQL Server 2005中進(jìn)行統(tǒng)一集中存管理，并利用SQL Server 2005強大的管理機制對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的處理，使系統(tǒng)具有海量數(shù)據(jù)存儲和管理能力;采用面向?qū)ο蟮腉eodatabase數(shù)據(jù)模型來設(shè)計和管理系統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)庫，以層的方式來管理［4］;在數(shù)據(jù)庫中，屬性數(shù)據(jù)庫中的任何一個實體都有一個外鍵與圖形數(shù)據(jù)庫的主鍵對應(yīng)相等，這樣即可完成連接，如表1所示;要通過圖形查屬性，就去查找與某屬性行對應(yīng)的外鍵，當(dāng)某外鍵的值與圖形實體標(biāo)識碼相等時，就找到了;要通過屬性查圖形，就根據(jù)這一屬性的外鍵查找空間數(shù)據(jù)庫，即可檢索到空間信息［5］。

空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接 表1

5 系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用

5.1 GIS平臺的選擇

民政地理信息系統(tǒng)所處理的絕大多數(shù)信息均與空間地理位置相關(guān)，所以該系統(tǒng)需要在GIS軟件的基礎(chǔ)上作二次開發(fā)，GIS軟件的選擇在整個系統(tǒng)開發(fā)中具有舉足輕重的作用［3］。根據(jù)系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)和特點，選擇ESRI公司的ArcGIS平臺的系列產(chǎn)品。ArcGIS是一個全面的，可伸縮的GIS平臺，為用戶構(gòu)建一個完善的GIS系統(tǒng)提供完整的解決的方案［6］。ArcGIS提供成熟穩(wěn)定的GIS平臺，并具有豐富的GIS功能，采用流行通用架構(gòu)設(shè)計，具有良好的開放性和可擴展性。同時，ArcGIS為開發(fā)人員提供了豐富多樣、基于IT標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)接口與工具，能夠輕松構(gòu)建個性化的GIS應(yīng)用。

5.2 開發(fā)環(huán)境及系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)的開發(fā)過程嚴(yán)格按照系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)和設(shè)計原則進(jìn)行，在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下，采用Visual Studio 2008和ArcGIS Engine 9.3作為系統(tǒng)的開發(fā)平臺，運用Visual C#高級語言作為開發(fā)語言，以贛州市為例，開發(fā)了贛州市民政地理信息系統(tǒng)的開發(fā)。本系統(tǒng)采用了用戶非常熟悉的Windows界面風(fēng)格，使用窗口、菜單，圖標(biāo)、對話框等圖形符號操作來完成系統(tǒng)應(yīng)用，認(rèn)真考慮系統(tǒng)界面好壞的三個主要因素，即系統(tǒng)界面的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)界面的交互性和系統(tǒng)界面的視覺［7］。在工具條的設(shè)計方面，使用了第三方控件軟件DXperience，增強了界面的美觀，系統(tǒng)的主界面如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主界面

5.3 系統(tǒng)應(yīng)用

(1)民政信息及民政對象展現(xiàn)

利用系統(tǒng)中的基礎(chǔ)工具，在電子地圖中能夠更加人性化的展示各類民政機構(gòu)、對象、公共服務(wù)設(shè)置等內(nèi)容。民政機構(gòu)設(shè)施分社會福利類、社會救助類、老齡工作類、社區(qū)建設(shè)類、雙擁優(yōu)撫類、婚姻收養(yǎng)類、殯葬設(shè)施類、社會團體類、社工類、福利彩票類、社區(qū)服務(wù)設(shè)施等類別的信息。民政對象包括殘疾人、老人、低保救濟人等。各種類別的信息能夠單獨展現(xiàn)也能夠使用系統(tǒng)中的疊置分析功能和其他類別的信息疊加展現(xiàn)。

(2)機構(gòu)設(shè)施及屬性查詢

通過空間查詢功能可以查詢各個民政機構(gòu)設(shè)施及其詳細(xì)屬性信息。屬性查詢先選擇查詢圖層，創(chuàng)建一個新的要素集，在字段列表中選擇要素的屬性字段，然后獲取唯一值，點擊確定獲得查詢結(jié)果，并且高亮顯示查詢結(jié)果?？臻g查詢根據(jù)要素的空間關(guān)系從圖層中選擇要素，通過相交、相接、重疊、包含等空間關(guān)系查詢符合條件的要素，并且高亮顯示查詢結(jié)果。

(3)區(qū)域劃分

系統(tǒng)能夠根據(jù)工作需要可任意劃分區(qū)域，并能夠查詢該區(qū)域內(nèi)的民政機構(gòu)設(shè)施;能夠快速完成區(qū)域的調(diào)研，并基于地圖的成果總結(jié)經(jīng)驗，探索規(guī)律，因地制宜，分類指導(dǎo)。系統(tǒng)利用空間符號化功能使用不同的色系、直方圖和餅狀圖可實現(xiàn)行政區(qū)劃面特征的專題制作和統(tǒng)計功能;還能夠?qū)⒏鞣N不同數(shù)據(jù)源融合在一起，在單一的行政區(qū)劃圖上疊加人口、經(jīng)濟、GDP、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值等信息，并利用基于地理學(xué)的分析方法，為行政區(qū)劃的變更提供詳盡的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也能使區(qū)劃信息和地名信息相互查詢。

(4)選址分析

利用系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)分析，綜合某個區(qū)域的人口信息、社區(qū)信息、交通、商業(yè)信息等數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)模型，分析在某個地點建立民政機構(gòu)(例如養(yǎng)老院、社區(qū)服務(wù)中心、救助捐贈接收點等)是否合理，為民政機構(gòu)設(shè)施的新建提供決策支持;也可以為對民政特定對象的走訪路線、走訪次序、走訪時間做出合理的安排。

(5)民政專項分析

使用本系統(tǒng)GIS中的分析工具將能夠建立各種各樣的民政專題分析。民政工作專題是以某個民政工作內(nèi)容為核心，整合各種民政信息和非民政信息數(shù)據(jù)，通過各種工具，深入、細(xì)致的展現(xiàn)和分析該工作專題的各個方面，為領(lǐng)導(dǎo)決策、該業(yè)務(wù)相關(guān)部門提供決策支持。民政對象專題是已某類民政對象為核心，在地圖上任意畫區(qū)域，根據(jù)民政對象的地址信息自動統(tǒng)計該區(qū)域的民政對象數(shù)量，并以顏色的深淺來表示各行政區(qū)域的數(shù)字高低。機構(gòu)設(shè)施專題是以某個機構(gòu)設(shè)施為核心，通過整合各種屬性數(shù)據(jù)、該機構(gòu)設(shè)施相關(guān)的民政信息、非民政信息，用不同的手段和不同的角度來展示和分析該機構(gòu)設(shè)施。

(6)遙感圖顯示與矢量圖疊置

遙感圖與矢量地圖可以疊加顯示，通過結(jié)合遙感影像，系統(tǒng)能夠有效地達(dá)到視覺效果和視野范圍的統(tǒng)一。

6 結(jié)語

民政地理信息系統(tǒng)的建成，有利于對民政部門錯綜復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、直觀、合理地管理，實現(xiàn)民政工作的數(shù)字化、規(guī)范化和決策分析科學(xué)化。此次開發(fā)的民政地理信息系統(tǒng)以Windows桌面平臺的形式發(fā)布，用戶通過安裝使用，無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化Web頁面的應(yīng)用。隨著WebGIS在Internet中應(yīng)用的推廣，基于互聯(lián)網(wǎng)的民政地理信息系統(tǒng)能滿足更多用戶的使用需求，使GIS的應(yīng)用得到更多人的認(rèn)可，成為民政工作中必不可少的部分之一。

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