馬園園，梁 虹

（1.云南大學 信息學院，云南 昆明 650091）

自然村是自然形態(tài)的居民聚落，它是村民長時間在某處自然環(huán)境中聚居而自然形成的村落。民族自然村是少數(shù)民族人口占全村總?cè)丝谝欢ū壤淖匀淮迓?。作為少?shù)民族生存依托和民族文化的搖籃，自然村的存在和保護能有效地維護民族地區(qū)的人倫關系，也蘊藏著豐富的社會資本[1]。據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)字顯示，我國從2000～2010年10 a間消失了90萬個自然村，1 d消失的自然村大概有80～100個，保護傳統(tǒng)自然村落迫在眉睫。民族自然村是歷史文化遺產(chǎn)的一部分，每個自然村都是中國傳統(tǒng)歷史文化的縮影。每個自然村的形成都具有一定的空間相關性，建立一個綜合可視化的民族自然村管理信息系統(tǒng)，可對保護民族自然村落起到重要作用。民族自然村信息包括人口、民族、經(jīng)濟、地理位置等，傳統(tǒng)的民族自然村信息管理只局限于數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計，對自然村的空間位置信息沒有體現(xiàn)。GIS的發(fā)展為空間分析提供了強大的技術支持，本文基于ArcGIS Server和Flex開發(fā)一個民族自然村管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于地圖對民族自然村進行可視化統(tǒng)計、管理以及空間分析，為民族事務管理部門提供基于空間的信息存儲與管理。

1 系統(tǒng)設計

1.1 研究區(qū)介紹

云南是少數(shù)民族人口大省，云南少數(shù)民族人口占全省總?cè)丝诘?3.37%。云南省加快少數(shù)民族和民族地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃指出，要加強民族工作信息化建設，建立民族關系檢測評估系統(tǒng)、少數(shù)民族和民族地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展統(tǒng)計分析等。隨著信息化建設的不斷發(fā)展，民族工作實現(xiàn)信息化的統(tǒng)計和管理已是大勢所趨，相關民族事務管理部門也迫切需要有新的信息技術來對民族自然村信息進行更有效的管理。

1.2 架構(gòu)設計

系統(tǒng)采用Flex Viewer框架[2]，采用C/S和B/S相結(jié)合的混合體系架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡體系架構(gòu)圖

1）B/S體系結(jié)構(gòu)部分基于ArcGIS Server發(fā)布地圖，實現(xiàn)民族自然村基礎信息的在線展示，用戶可通過Web瀏覽器實現(xiàn)民族自然村信息的空間可視化瀏覽、查詢與分析等功能。

2）C/S體系結(jié)構(gòu)部分為相關管理部門提供民族自然村信息的高效存儲和管理，實現(xiàn)自然村數(shù)據(jù)的可視化編輯、更新和維護。該部分基于Flex進行定制和二次開發(fā)。

1.3 功能設計

系統(tǒng)建設的目的是為了便于相關部門對該地區(qū)的民族自然村分布及人口、教育、生活等各方面的基礎信息進行可視化的管理、統(tǒng)計和展示。系統(tǒng)實現(xiàn)了基礎地理底圖的瀏覽、自然村要素屬性查詢和定位、密度分析及統(tǒng)計分析等功能，為相關部門的規(guī)劃、管理工作提供支持。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

1）基本地圖功能?；竟δ馨ǎ孩倩镜牡貓D操作，如地理底圖導航（如放大、縮小、平移、全圖、鷹眼等）；②查詢定位，用戶在客戶端系統(tǒng)內(nèi)點擊自然村查詢定位，輸入需要查詢的自然村名，地圖就會定位到該自然村的位置并閃爍顯現(xiàn)，鼠標移動到該點的位置，將顯示該自然村的字段信息；③地圖量測，用戶可以使用鼠標在地圖上畫折線量取任意2點間的距離，也可以在地圖上畫閉合的多邊形測量某一區(qū)域的面積；④地圖打印，用戶可以打印當前瀏覽的地圖界面。

2）分析功能。分析功能包括：①密度分析，主要是對民族自然村空間分布狀況的分析和呈現(xiàn)；②統(tǒng)計分析，主要是對該縣民族自然村各項屬性要素，如少數(shù)民族人口比例、農(nóng)民人均純收入、人均糧食產(chǎn)量等數(shù)字信息的統(tǒng)計和比較，并可生成報表；③緩沖區(qū)分析，是針對道路的緩沖分析，選定好緩沖對象和緩沖距離，系統(tǒng)會將緩沖區(qū)內(nèi)的自然村要素高亮顯示。

3）屬性編輯。屬性編輯實現(xiàn)了地圖在線編輯功能，即客戶端就可以自主地對自然村屬性和圖層要素進行添加、修改、刪除等操作，便于管理人員對數(shù)據(jù)的更新維護。

1.4 空間數(shù)據(jù)庫設計與實現(xiàn)

該系統(tǒng)的民族自然村基本數(shù)據(jù)來源于云南省某縣的民族自然村統(tǒng)計數(shù)據(jù)。該統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括自然村名稱、自然村總?cè)丝跀?shù)、少數(shù)民族人口數(shù)、人均收入等基本信息。該縣的道路數(shù)據(jù)是以在線地圖為基礎自行繪制的Shape文件。

空間數(shù)據(jù)庫的設計與構(gòu)建是民族自然村管理信息系統(tǒng)的基礎?？臻g數(shù)據(jù)庫設計，既要充分考慮關系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論，建立準確反映客觀現(xiàn)實的關聯(lián)關系，減少數(shù)據(jù)冗余[3]，還要結(jié)合系統(tǒng)建設的目的和相關管理部門的需求。

1）空間數(shù)據(jù)模型。本文采用面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型Geodatabase作為民族自然村管理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)模型。該模型采用標注數(shù)據(jù)庫技術來表現(xiàn)地理信息的數(shù)據(jù)模型，將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)集成到后臺的標準關系型數(shù)據(jù)庫中進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的無縫集成，是建立在RDBMS上的智能化的空間數(shù)據(jù)模型。Geodatabase采用面向?qū)ο蠹夹g將現(xiàn)實世界抽象為包含空間信息的要素類（點、線、面）和不包含空間信息的對象類（要素屬性）組成。每個要素類和對象類都具有屬性、行為和規(guī)則，要素之間又通過關系類、幾何網(wǎng)絡等對象進行關聯(lián)[4]。民族自然村管理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)模型如圖3所示。

圖3 民族自然村管理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)模型

2）數(shù)據(jù)分層設計。在該空間數(shù)據(jù)庫中，空間數(shù)據(jù)都以圖層的方式進行組織和管理，即一個地理要素是一個圖層。根據(jù)需求分析，該民族自然村管理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫應包含民族自然村數(shù)據(jù)和背景基礎數(shù)據(jù)2類空間數(shù)據(jù)。民族自然村數(shù)據(jù)為一個圖層，該圖層是點要素?；A數(shù)據(jù)包括行政區(qū)劃、道路中心線。其中行政區(qū)劃是面狀要素，道路是線要素。

3）概念設計。通過對民族自然村信息管理業(yè)務的需求及圖層設計，民族自然村管理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫主要包括民族自然村、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、縣（市、區(qū)）、道路等實體。圖4是民族自然村管理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫中各實體的E-R圖。

圖4 實體E-R圖

4）邏輯設計。民族自然村管理數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理和存儲該系統(tǒng)所有相關的數(shù)據(jù)，包括自然村數(shù)據(jù)、行政村數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)主要地理要素的邏輯結(jié)構(gòu)設計見表1。

表1 系統(tǒng)主要地理要素的邏輯結(jié)構(gòu)

2 關鍵技術和方法

2.1 基于ArcGIS Server的Web地圖發(fā)布技術

本文采用ArcGIS Server實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的Web發(fā)布。ArcGIS Server是用于構(gòu)建集中管理、支持多用戶的企業(yè)級GIS應用平臺，具有強大的數(shù)據(jù)空間管理、空間分析、地圖可視化、數(shù)據(jù)編輯等功能，還可以發(fā)布網(wǎng)絡GIS服務，并在分布式環(huán)境下實現(xiàn)GIS功能[5]。該產(chǎn)品把GIS的核心功能（專題圖、空間分析等）以服務的形式體現(xiàn)出來，為用戶提供更加便捷的企業(yè)級GIS解決方案[6]。開發(fā)人員可以使用ArcGIS Server構(gòu)建開發(fā)應用，實現(xiàn)常用的GIS功能。地圖發(fā)布成功后只需在IE瀏覽器地址欄輸入ArcGIS Server服務發(fā)布的地址，就可以瀏覽特定服務器上的資源信息。

2.2 基于Flex的框架開發(fā)技術

Flex是Adobe公司的一套Web應用開發(fā)框架，可用于構(gòu)建具有強大表現(xiàn)力的Web應用程序，這些應用程序可通過Adobe公司的Flash Player實現(xiàn)跨桌面、瀏覽器、操作系統(tǒng)的一致部署。ESRI公司發(fā)布了一套強大的開發(fā)工具ArcGIS API for Flex，能夠在ArcGIS Server上開發(fā)豐富的RIA應用程序，為ArcGIS Server提供了一套全新的開發(fā)方式，可以顯示地圖數(shù)據(jù)并與之交互、在服務器上執(zhí)行空間處理模型并顯示結(jié)果、基于ArcGIS Online的地圖服務顯示自己的業(yè)務數(shù)據(jù)、根據(jù)屬性或者位置查找數(shù)據(jù)并顯示結(jié)果、查找地址并顯示結(jié)果、創(chuàng)新結(jié)果的顯示方式、創(chuàng)建Mushups應用[7]。

3 平臺實現(xiàn)

3.1 地圖服務發(fā)布

利用ArcGIS發(fā)布地圖服務包括以下幾個步驟：① 利用ArcMap創(chuàng)建地圖文檔（*.mxd），地圖文檔中的數(shù)據(jù)可以來自ShapeFile、File Geodatabase，也可以來自ArcSDE，包括道路圖層、民族自然村圖層等；②利用ArcCatalog中的ArcGIS Server將地圖文檔發(fā)布成服務。這樣，GIS資源就實現(xiàn)了Web共享，用戶就能通過輸入URL訪問地圖服務，系統(tǒng)主界面如圖5所示。

圖5 民族自然村空間可視化分布

3.2 平臺功能實現(xiàn)

1）基本功能。地圖操作，發(fā)布在線地圖后，就可以實現(xiàn)遠程客戶端的地圖訪問，并對地圖進行瀏覽、放大、縮小等操作；用戶在客戶端點擊自然村查詢定位功能，輸入要查詢的自然村名稱，點擊查詢觸發(fā)鼠標點擊事件，系統(tǒng)自動調(diào)用處理點擊事件的查詢函數(shù)，該函數(shù)讀取服務器端專題圖層的屬性字段，將結(jié)果返回客戶端進行顯示。

圖6 密度分析

2）分析功能。①密度分析，調(diào)用了ArcGIS的空間密度分析功能，以自然村為點要素進行點密度分析，分析結(jié)果結(jié)合該縣道路圖層可以發(fā)現(xiàn)，民族自然村的空間分布與道路分布具有空間關聯(lián)性，如圖6所示。②統(tǒng)計分析，針對各屬性要素的相關數(shù)值進行統(tǒng)計，例如各個自然村的總?cè)丝跀?shù)、少數(shù)民族人口數(shù)、貧困人數(shù)的統(tǒng)計是通過調(diào)用服務器端發(fā)布的地圖服務，讀取其屬性字段，利用Flex的各種圖標控件（柱狀、餅狀、折線）實現(xiàn)。③緩沖區(qū)分析，是針對道路進行的緩沖分析。用戶可對緩沖對象，例如某一條縣級公路設置緩沖距離，系統(tǒng)會將緩沖半徑內(nèi)的自然村要素高亮顯示，并將要素識別出來。該功能可有助于分析民族自然村通道路的情況。

3）自然村屬性在線編輯。傳統(tǒng)的編輯屬性一般先要編輯ArcMap文件然后存入空間數(shù)據(jù)庫，再發(fā)布地圖，最后重新調(diào)用地圖服務，才能獲得更改的信息。屬性在線編輯實現(xiàn)了地圖在線編輯功能，即客戶端就可以自主地對自然村屬性和圖層要素進行添加、修改、刪除等操作，便于管理人員對數(shù)據(jù)的更新維護。

4 結(jié) 語

本文針對民族自然村的特點以及管理問題，采用ArcGIS Server、Flex技術、空間數(shù)據(jù)庫技術，在建立民族自然村綜合信息數(shù)據(jù)庫的基礎上，設計開發(fā)了民族自然村可視化管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了民族自然村的空間定位和查詢、密度分析、圖表分析和民族自然村屬性在線編輯等功能，能有效提高民族工作管理部門的管理效率。

[1]魏海東.西部民族地區(qū)新農(nóng)村建設中自然村保護的價值[J].淮北煤炭師范學院學報:哲學社會科學版,2010,31(4):79-82

[2]蔣文明,盛業(yè)華,嚴巖.基于FDS的RIA WebGIS研究[J].微計算機信息,2007,23(11):178-180

[3]周張琪.基于Geodatabase的基礎地理空間數(shù)據(jù)庫設計[J].測繪信息與工程,2009,34(4):48-49

[4]Zhang Z B,Shang Y J.Design of Object-oriented Spatial Database Based on Geodatabase[J].Geospatial Information,2005,20(2):72-76

[5]吳功和,眾明日.基于ArcGIS Server的分布式GIS應用[J].測繪科學技術學報,2006(1):52-54

[6]張維.基于Flex和ArcGIS Server的WebGIS研究和實現(xiàn)[D].撫州:東華理工大學,2012

[7]賈慶雷,萬慶,邢超.ArcGIS Server開發(fā)指南——基于Flex和.NET[M].北京:科學出版社,2011