深圳市规划与国土资源局图形系统的建设经历了三次规划,其变化历程反映了整个局信息化工程建设的步伐,是和我国 GIS 技术的发展过程和应用分不开的,可以这么说,深圳市规划与国土资源局图形系统的建设历史基本反映了我国 GIS 领域的多个方向的发展过程,从三次大的系统规划我们可以看出 GIS 技术的不断进步、理论水平的日益提高、开发队伍的迅速成长和 GIS 在国土部门所发挥越来越大的作用等。
一、概述
深圳市规划与国土资源局信息化工程建设中图形系统发生三次大的规划不是偶然的,是 GIS 技术发展到一定水平的必然,是和社会发展、实际工作需求相吻合的,符合当时客观实际。本文从三次规划的技术特点、系统架构、数据基础出发,结合当时的技术状况,指出了图形系统建设中每次规划的优缺点。
从 GIS 技术的发展过程来看,这三次规划是有鲜明的特点的,我们知道, GIS 软件从早期的只能满足于某些功能要求的一些模块发展到大型 GIS 软件包,再发展到模块化 GIS 、核心式 GIS 、组件式 GIS ( Components GIS ,缩写为 ComGIS ) 网络式 GIS ( Web GIS ),这每一次的发展都是一次技术和应用上的飞跃,给社会带来一个新的亮点,深圳市规划与国土资源局图形系统的三次规划无一不是这些亮点的反映。
从数据的存储特征来看,深圳市规划与国土资源局图形系统的三次规划体现了文件存储、文件数据库存储、数据存储的发展规律,从而也体现出数据安全的不但提高,数据的可操作性越来越强,使得 GIS 和关系型数据逐步走到了一起。
从数据生产来看,三次规划是伴随空间数据生产的三个阶段成熟而产生的,我们可以把空间数据的生产简单划分为这样三个阶段:为了建设系统而批量生产数据的阶段,如各种地形图的生产,有了系统后因业务需要而进行的批量数据生产,如土地利用,宗地等,第三阶段就是系统运行时在办理业务过程中产生空间数据,如红线图、宗地图等,每次数据生产阶段的成熟都极大地成长了图形系统。
从图文结合的发展过程来看,这三次图形系统的规划反映了图文分家到图文无缝结合的过程,体现了空间数据、非空间数据在作为数据上的逐步融合,说明了 GIS 技术在逐步融人到 IT 行业,越来越广泛地为社会服务。
当然,这三次大的规划也体现了 GIS 从专业模块到大众模块,从专业部门使用到大众化使用的发展过程。同时,这三次规划业反映了深圳市规划与国土资源局信息中心技术开发队伍的成长过程:第一次规划是完全委托给公司,第二次规划是和公司合作,第三次规划是完全自主开发。
二、第一次规划
这次图形系统设计大约产生在 1993年,这个时候,我国的 GIS 还处于起步阶段,无论技术、设备、软件、建设队伍、教育水平,还是对空间数据的认识程度、用户的使用要求等都还根差,可以说那时的 GIS 建设完全是照本宣科,是很特别的东西:特别的建设方式、特别的运行设备,特别的数据生产,特别的开发队伍和特别的项目开发经费等等,使得 GIS 有些脱离 IT 业,脱离实际,大而不稳,中看不中用。
那时的图形规划有非常大的局限性,主要表现在以下几个方面:
第一、空间数据单一。这个时候,还没有 OA 和 MIS 系统,空间数据一枝独秀,显得异常专业,空间数据也是局限在单一比例尺地形图上,而且由于速度问题造成大片数据划小片,大片小片同时存在,数据少而且冗余。
第二、数据可操作性、安全性差。空间数据采用文件方式存储,数据的安全完全靠操作系统管理,不支持控件数据的并发处理,所以造成系统不稳定,带来的后果是数据的安全性没有保证,不能并发处理,数据相互覆盖,数据丢失。
第三、功能大而全、用户层次不清晰。在早期的开发中, GIS 开发队伍不成熟,开发人员多照本宣科,根据 GIS 理论把 GIS 能做的功能全部罗列出来,功能大而全,给任何一个用户似乎都是具备全部 GIS 功能的系统,不分用户对象,应用层次混乱,造成系统华而不实,严重脱离实践。那时的功能设计注重在分析上,事实证明,好看的不一定实用。
第四、硬件平台要求较高。这有两方面的原因,一是早期硬件性能差,二是早期的 GIS 软件要求高。这两个方面的因素造成大多数的应用只能选用工作站硬件平台,严重限制着用户,既浪费资源,又要求用户有较高使用水平。
第五、图文分家。这第一次规划根本就没有 OA 或者 MIS 系统,所以更没有考虑图文结合,只是单一地强调图形系统的专业性,而把 GIS 从日常业务中专业起来,生硬地把相关业务的 MIS 业务隔离出去。
第六、大众化模块和专业化模块不分。也就是专业化 GIS 和大众化 GIS 不分, GIS 应用要么不能使用,要么对任何用户都是大而繁的应用。由于计算机软硬件技术的限制和计算机的应用上的不普及,在应用深度上只是满足于简单的查询和制图输出,使用的人数较少,主要在一些土地政府部门的少数用户使用,使用者水平也参差不齐。
三、第二次规划
这次图形系统设计大约产生在 1997 年,这个时候,我国的 GIS 发展已经初具规模,教育水平、专家队伍、软硬件条件已经上了档次,这次规划主要体现了以下几个方面的技术:
第一、数据分开存放。这个阶段 MIS 系统已经应用成熟,关系形数据库已经深人实用,业务对图形的要求随业务的办理产生,所以这次的设计在空间数据的存储上部分地利用了数据库,那就是属性数据放到数据库中,空间数据依旧用文件方式保存,通过 ODBC 连接。
第二、图文松散结合。从前端,基本上能做到在 MIS 中调用图形系统,在后端,实现了属性数据的数据库管理,二者有结合有分开。
第三、充分利用数据。地形图数据的使用地位降低,宗地图,红线图等空间数据成为日常业务办理的操作对象,这些数据的增加、删除、修改全部在日常工作中完成。
第四、使用用户增加。由于软硬件条件的改善,图形系统不再只针对工作站设计,而是转向 PC 机,使得图形使用简单,在处室广泛使用。
但是,由于空间数据还是文件方式存放,所以数据的安全还是完全靠操作系统管理,不支持空间数据的并发处理,所以造成系统依旧不稳定;图文松散结合,图文结合貌似神离。
四、第三次规划
这次规划是在 2001 年开始的,这时候 GIS 技术发生了很大变化,组件式 GIS 、 WEB GIS 日益成熟,空间数据库引擎的出现导致了利用数据库存储空间数据的可能,这两项技术使得图文实现真正结合和 GIS 得用户走向大众化,社会化。
这次规划的基本原则是:实现主体数据库系统平台的统一,即空间数据库与非空间数据库的完全统一存放;主体业务系统平台统一,即前端应用界面用先进统一的工具开发,实现 MIS 和 GIS 用户桌面系统的统一,同时保证系统的稳定和界面友好;业务流程的完全一体化,在工作流的层面上实现 MIS 与 GIS 的集成;利用已有数据资源,整合空间数据,进行空间数据得重新规划,彻底解决空间数据的并发处理和安全性管理。
在思想上,主要体现在以下几个方面:
第一,与信息系统( IS )同时规划。
GIS 往往被认为是一项专门技术,其应用主要限于测绘、制图、资源和环境管理等领域的图形部分,相应的 GIS 应用就十分的“孤傲”,似乎“独在高处不胜寒”,随着技术的发展和社会需求的增大, GIS 应用日趋广泛,它不但在资源和环境管理与规划中成功应用,而且是设施管理和工程建设的重要工具,同时,还进人了军事战略分析、商业策划和文化教育,乃至人们的日常生活领域之中。 GIS 的社会地位也发生了明显的变化,它和数据库、信息处理、通信等技术一样,已经成为信息技术(IT)的重要组成部分。
既然 GIS 是信息技术( IT )的重要组成部分,所以从设计开始,就应该和所有的信息系统同时考虑,从 IS 而不是从专业 GIS 的角度出发,把 GIS 部分和 IS 综合在一起,在软件的平台选用上既要充分考虑和现有信息系统的充分兼容,又要考虑为了系统的进一步发展,所选平台对先进技术的支持。例如 Microsoft 的 COM ( Component Object Model ,组件对象模型) / DCOM ( Distributed component Object Model ,分布式组件对象模型)和 OMG 的 CORBA ( Common object Request Broker Architecture ,公共对象请求代理体系结构) , 都给 GIS 带来了革命性的变化,使 GIS 应用一下子走进了千家万户,我们应充分考虑。
第二,其它 IT 技术结合。
GIS 是信息技术( IT )的重要组成部分, IT 技术直接服务的就是普通老百姓。我们谈论最多的 GIS 、 RS 和 GPS 的“ 3S ”一体化还仅仅是相关相近学科的结合,更强大的结合主要体现在 GIS 与其他信息技术的结合之上,它已经与 CAD 、多媒体、通信、 Intemet 、办公自动化、虚拟现实等多种技术结合,形成了综合的信息技术。既然综合是 GIS 技术开发和应用值得注意的重要方向,那么它的应用群体就不只是与土地相关的群体,而是这个社会。
所以说 IS 用户群体应该就是 GIS 用户群体,这样才真正把 GIS 溶解到整个的社会。但是由于历史软硬条件的限制, GIS 对大多数的人们都是十分的陌生,就是研究机构也只是那么几家,开发出来的系统似乎只给那些专业的用户使用。新系统的规划要放眼社会,不仅要了解专业应用的需求,也要了解社会群体的需求,要充分考虑 ComGIS 、 Web GIS 的设计,这些是 GIS 走进社会的技术途径,是靠近大众群体的必经之路。
第三,空间数据的规划。
包括基础地理数据重新规划,使基础地理数据不再只是作为背景数据;规划数据重新规划,研究规划设计管理部门和其他相关部门需求,以及现有规划数据的源数据格式,设计规划数据库组织形式与数据库框架;组织力量将已有规划数据人库;用地数据重新规划,加强了宗地、地籍数据整合统一,使数据的权属地位和完整性得到加强;建筑物数据重新规划,统一楼宇标准定义,以便数据间的接轨,同时制定出楼房编码规则以现有数据为基础,建立建筑相关数据库。
第四、专业化模块和非专业化模块分开。
数据的生产,例如基础地理数据的生产是不能靠普通的用户完成的,为了保证数据质量,必须有专业的 GIS 功能来完成,另一方面,从数据中产生数据也少不了专业的 GIS 功能。第二、分析、决策功能, GIS 的辉煌之处莫过于在重大的决策中一显神通,上至中央,下至市县国土部门,这些决策的实现没有专业的 GIS 功能甚至专业的 GIS 专家恐怕不行。分化是 GIS 发展的另一方向,综合是和整个社会 IS 的综合,分化是 GIS 应用的分化,面向不同层次不同用户的分化。所以在系统的重新规划中,应把专业化模块和非专业化模块分开,专业的模块可选用专业的 GIS 平台,非专业化则可以利用 COM 技术、 INTERNET 技术结合 GIS 功能到其它的 IS 系统中。
五、结束语
从深圳市规划与国土资源局图形系统的三次规划可以看出,图形系统的建设是一个长期的过程。随着整个社会的不断发展,科学技术的不断进步,用户素质的日益提高,系统工程的建设也需要不断的注人新的活力,以更好地满足工作和社会生活的需要。
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