（計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）市政信息管理系統(tǒng)開發(fā)及其空間數(shù)據(jù)挖掘研究.pdf

摘要 市政信息管理系統(tǒng)是城市信息管理系統(tǒng)的一個重要組成部分，也 是地理信息系統(tǒng)在市政建設(shè)方面的一個重要應(yīng)用。在當前政府部門信 息化的過程中，市政部門的信息管理系統(tǒng)對于整個政府的管理工作有 著重要的輔助意義。 論文對于系統(tǒng)的需求、框架設(shè)計以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了闡述，詳細 說明了市政部門的業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)需求，分析了市政信息管理系統(tǒng)中 的雨污排水子系統(tǒng)和交通管理子系統(tǒng)的詳細設(shè)計，最后描述了系統(tǒng)的 測試工作。 論文總結(jié)了市政信息管理系統(tǒng)開發(fā)中的一些難點和空間數(shù)據(jù)處 理中遇到的問題，研究了在市政信息管理系統(tǒng)中進行空間數(shù)據(jù)概念分 層和關(guān)聯(lián)分析挖掘的原型，描述了空間數(shù)據(jù)概念分層和關(guān)聯(lián)分析功能 模塊的實現(xiàn)方法，按照空間數(shù)據(jù)挖掘原型模塊對市政信息管理系統(tǒng)中 的具體問題進行分析。 關(guān)鍵詞地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)挖掘概念分層關(guān)聯(lián)分析 a b s t r a c t m u n i c i p a l i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m i so n eo ft h em o s t i m p o r t a n tp a r t so f t h ec i t yi n f o r m a t i o ns y s t e m i ta l s oi sa ni m p o r t a n t a p p l i c a t i o no f g i s t h ei n f o r m a t i o ns y s t e mo f m u n i c i p a ld e p a r t m e n t w i l l g r e a t l yi m p r o v e t h ee f f i c i e n c yo f t h ew h o l e g o v e r n m e n t a lm a n a g e m e n t t h i sp a p e rg i v e sad e t a i l e dd e s c r 瑤) t i o no ft h es y s t e m ，s u c ha st h e r e q u i r e m e n t ，t h es c h e m ad e s i g na n dt h ed a t as t r u c t u r e ，a n da n a l y s e st h e d e t a i ld e s i g no ft h es u b s y s t e mo fd r a i n sa n dt h es u b s y s t e mo f r o a d w a y , f i n a l l yd e s c r i b e st h et e s tp r o c e s s o f t h e s y s t e m t h i sp a p e rs u m m a r i z e ds o m ed i f f i c u k p o i n t sa n dp r o b l e m s ，a n a l y z e d s o m ep r o b l e m sm e ti nt h ed a t ap r o c e s s i n go ft h e s y s t e m ，s t u d i e dt h e p r o t o t y p eo ft h es p a t i a lc o n c e p th i e r a r c h ya n da s s o c i a t i o nr u l em i n i n g ， a n dt e s t e dt h ed e t a i lp r o b l e mo ft h em u n i c i p a ld e p a r t m e n tw i t ht h ed a t a m i n i n g m o d u l e k e yw o r d s g i s ，s p a t i a l d a t a m i n i n g ，c o n c e p th i e r a r c h y ， a s s o c i a t i o nr u l e m i n i n g 獨創(chuàng)性( 或創(chuàng)新性) 聲明 本人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究 成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不 包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京郵電大學(xué)或其他 教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任 何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 申請學(xué)位論文與資料若有不實之處，本人承擔一切相關(guān)責任。 本人簽名：塑里：日期：趔笙：王：翅 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 學(xué)位論文作者完全了解北京郵電大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即： 研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬北京郵電大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保 留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許學(xué)位論文被查閱和借 閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它 復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。( 保密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定) 保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密在一年解密后適用本授權(quán)書。非保密論 文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。 本人簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期：z 鯉生! 至! 丕星 日期2 乍) 培 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 1 1 論文背景 第一章緒論 當前市政部門用來管理市政數(shù)據(jù)以及進行市政業(yè)務(wù)處理方面的應(yīng)用軟件并 不是很廣泛，而部分這樣的應(yīng)用程序是建立在底層的地理信息系統(tǒng)之上的，因為 市政管理業(yè)務(wù)涉及的空間數(shù)據(jù)比較分散繁多，對于市政管理業(yè)務(wù)沒有一個統(tǒng)一的 標準來開發(fā)其對應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，本系統(tǒng)就是在數(shù)據(jù)采集和處理之后，在形成的空 間數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上對市政管理業(yè)務(wù)進行開發(fā)的一個具體系統(tǒng)。 該系統(tǒng)是建設(shè)部2 0 0 2 年科學(xué)技術(shù)項目計劃，是建設(shè)部8 6 3 信息示范化項目， 它主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩個部分，采集市政專題數(shù)據(jù)實現(xiàn)城市空間信息 資源的共享，數(shù)據(jù)處理包括對市政設(shè)施的維護和管理，實現(xiàn)城市市政管理的計算 機輔助決策與分析。 它是“市政公用管理信息系統(tǒng)”課題的一部分，其目標是建立市政信息管理系 統(tǒng)及其上的決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息及市政管理信息社會服務(wù)信息化。 空間數(shù)據(jù)挖掘模塊是市政公用管理系統(tǒng)中決策支持系統(tǒng)中的一個功能模塊，它完 成從空間數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含知識的功能，它是對市政公用管理信息系統(tǒng)中決策支持 部分的一個實驗性實現(xiàn)模塊。 空間數(shù)據(jù)挖掘模塊主要是為市政管理做輔助決策和分析使用，它在采集的空 間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進行分析處理從中發(fā)現(xiàn)隱藏的模式以便能做出一些輔助決 策和趨勢預(yù)測。 現(xiàn)代科技和數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的迅速發(fā)展，極大提高了社會經(jīng)濟各部門生產(chǎn)、收 集、存儲和處理數(shù)據(jù)的能力，使得各種數(shù)據(jù)資源日益豐富。可是，數(shù)據(jù)資源中蘊 涵的知識遠遠沒有得到充分的挖掘和利用，致使“數(shù)據(jù)爆炸但知識貧乏”。為了利 用專家系統(tǒng)完成知識的自動存取，在2 0 世紀末出現(xiàn)了多學(xué)科相互交融和相互促 進的新興邊緣學(xué)科一數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)( d m d k ) 。d m d k 能為決策者提供極 有價值的知識，帶來不可估量的效益，已經(jīng)成為國際研究和應(yīng)用的熱點。 近年來，數(shù)據(jù)挖掘引起了信息產(chǎn)業(yè)界的極大關(guān)注，其主要原因是存在大量數(shù) 據(jù)可以廣泛應(yīng)用，并且迫切需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有用的信息和知識。獲取的信 息和知識可以廣泛用于各種應(yīng)用，包括商務(wù)管理、生產(chǎn)控制、市場分析、工程設(shè) 計和科學(xué)探索等i l j 。 第l 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 緒論 雖然在關(guān)系數(shù)據(jù)庫和事務(wù)數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)挖掘研究是當前數(shù)據(jù)挖掘的主流， 但數(shù)據(jù)挖掘在其他應(yīng)用類型的數(shù)據(jù)庫上也在急劇的發(fā)展之中，比如：空間數(shù)據(jù)庫、 時序數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫以及w w w 數(shù)據(jù)庫。 空間數(shù)據(jù)主要是和空間物體有關(guān)的數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)庫存儲空間物體以及空間 物體之間的關(guān)系?？臻g數(shù)據(jù)包含拓撲和( 或) 距離信息，它經(jīng)常被空間索引結(jié)構(gòu) 組織，通過空間處理方法來存取。這些特點給空間數(shù)據(jù)挖掘帶來了挑戰(zhàn)，同時也 充滿了機會，非空間數(shù)據(jù)則是空間數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù)或者和空間數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的數(shù) 據(jù)。 空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展( 例如空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間推理和空間可計算幾何學(xué)) 也推動了空間數(shù)據(jù)挖掘方面的研究，對于空間數(shù)據(jù)挖掘來說一個嚴峻的挑戰(zhàn)是： 空間數(shù)據(jù)挖掘算法的效率，因為空間數(shù)據(jù)的海量性和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及處理的復(fù)雜 性限制了空間數(shù)據(jù)挖掘算法的效率。 空間數(shù)據(jù)挖掘方法可以應(yīng)用到從空間數(shù)據(jù)庫中抽取有用或者有規(guī)律的知識， 特別地，它可以用來理解空間數(shù)據(jù)：發(fā)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，構(gòu) 造空間知識庫，查詢優(yōu)化，重組空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，簡單精確的描述空間數(shù)據(jù) 等等。這在地理信息系統(tǒng)、遙感、圖像數(shù)據(jù)探測、醫(yī)學(xué)圖像、機器領(lǐng)航和其它空 間數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。從空間數(shù)據(jù)庫中挖掘的知識可以有多種形式： 例如描述和區(qū)分規(guī)則，聚集信息的摘要和空間關(guān)聯(lián)信息。 第2 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 緒論 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 當前國內(nèi)研究開發(fā)的市政信息管理系統(tǒng)多是依賴于管理信息系統(tǒng)( m i s ) 之 上的應(yīng)用系統(tǒng)，一般都是以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫為核心，以業(yè)務(wù)管理為主要操作流程， 采用客戶端n 務(wù)器的整體架構(gòu)，這里的客戶端往往還是肥客戶端，客戶端基本 上包含了所有的功能，從業(yè)務(wù)邏輯處理到數(shù)據(jù)交換，這樣的系統(tǒng)基本上屬于管理 信息系統(tǒng)在市政方面的一個應(yīng)用。還有一些市政信息管理系統(tǒng)的開發(fā)是依托于地 理信息系統(tǒng)，其中的地理信息系統(tǒng)有國內(nèi)自主開發(fā)的，也有國外已經(jīng)開發(fā)成熟而 只是在其上進行二次開發(fā)的。 國內(nèi)外對于市政信息管理系統(tǒng)的開發(fā)趨勢都是地理信息系統(tǒng)和決策支持系 統(tǒng)的結(jié)合，同時和其它行業(yè)的數(shù)據(jù)和應(yīng)用進行交互，比如用i c 卡的方式來貫通 很多應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)交換。還有一個趨勢就是開發(fā)瘦客戶端的市政信息管理系 統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)要依賴于w e b g i s 技術(shù)的成熟，當前某些應(yīng)用已經(jīng)開始采用瘦客 戶端的技術(shù)來進行開發(fā)。 目前，國內(nèi)外對空間數(shù)據(jù)進行挖掘的研究剛剛起步，取得的成果很少，僅有 加拿大蒙法拉色大學(xué)計算機系的h a nj i a w e i 教授在原先d b m i n e r 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 開發(fā)了針對空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)g e o m i n e r2 0 ，其它尚未有商業(yè)空間數(shù)據(jù)挖 掘軟件系統(tǒng)的報道。空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)挖掘研究無論是在理論研究、相關(guān)軟件原 型的研制，還是理論方法的應(yīng)用示范等方面都還處于發(fā)展初期，具體在地學(xué)時空 模式的判定及分解、智能化的時空聚類和分類算法等方面，雖有一定的發(fā)展，但 還不成熟和完善，而時空關(guān)聯(lián)規(guī)則模式的挖掘、地學(xué)數(shù)據(jù)的高維可視化分析等還 處于起步階段。 國內(nèi)武漢大學(xué)的李德仁院士最早開始關(guān)注空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)，不僅在 國際上第一個提出了空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)的概念，而且率先研究了從g i s 數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)知識，構(gòu)筑了空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)的理論框架，研究了粗集和 云理論在空間數(shù)據(jù)挖掘中的理論和技術(shù)。m u r r a y 和e s t i v i l l c a s t r o 回顧了探測性 空間數(shù)據(jù)分析的聚類發(fā)現(xiàn)技術(shù)，分析了基于統(tǒng)計學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘和地理信息系統(tǒng)的 空間模式識別和知識發(fā)現(xiàn)方法。k o p e r s k i 、a d h i k a r y 和h a r t 總結(jié)了空間數(shù)據(jù)挖掘 的發(fā)展，認為巨量的空間數(shù)據(jù)來自從遙感到g i s 、計算機制圖、環(huán)境評價和規(guī)劃 等各種領(lǐng)域，數(shù)據(jù)挖掘已經(jīng)從關(guān)系數(shù)據(jù)庫和交易數(shù)據(jù)庫擴展到空間數(shù)據(jù)庫。h a n 和k a m b e r 在其數(shù)據(jù)挖掘?qū)Ｖ?，系統(tǒng)講述了空間數(shù)據(jù)挖掘的概念和技術(shù)。汪閩、 和周成虎根據(jù)自己的認識討論了空間數(shù)據(jù)挖掘的研究進展。 同時，空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)( s d m k d ) 也成為國際學(xué)術(shù)活動的熱點， 第3 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 在s c i 中可以使用關(guān)鍵詞“s p a t i a l d a t a m i n i n g ”檢索到1 2 篇學(xué)術(shù)論文，在d a t a m i n i n g a n dk n o w l e d g ed i s c o v e r y , i e e et r a n s a c t i o n so nk n o w l e d g ea n dd a t a e n g i n e e r i n g ，i n t e r n a t i o n a lj o u r n a lo fv e r yl a r g ed a t a b a s e s ，i n t e m a t i o n a lj o u r n a lo f g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns c i e n c e ，l e c t u r en o t e si nc o m p u t e rs c i e n c e 和l e c t u r e n o t e si na r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e 等國際學(xué)術(shù)期刊或?qū)Ｖ幸约霸趉 n o w l e d g e d i s c o v e r ya n dd a t am i m n g ，d a t am i n i n g ，a d v a n c e ds p a t i a ld a t a b a s e s 和v e r y l a r g ed a t a b a s e s 等國際會議上，也出現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)挖掘的研究文獻和專題。 k l u w e r p u b l i c a t i o n , s p r i n g e r v e r l a g ，a c a d e m i c p r e s s 等國際著名出版公司也越來越 關(guān)注s d m k d 的選題。 1 雖然相對于數(shù)據(jù)挖掘來說，空間數(shù)據(jù)挖掘的研究和發(fā)展較為薄弱，但是由于 數(shù)據(jù)挖掘的發(fā)展基礎(chǔ)，空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施作用，以及數(shù)字地球和數(shù)字城市的建 設(shè)需要，空間數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用正在擴大，其效益是不可估量的。如s k i c a t ( s k y i m a g ec a t a l o g i n ga n da n a l y s i st 0 0 1 ) 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了1 6 個新的極其遙遠的類星體； p o s s ( p a l o m a r o b s e r v a t o r ys k ys u r v e y ) 系統(tǒng)將天空圖像中的星體對象分類準確 性從7 5 提高到9 4 ；m a g e l a n s t u d y 系統(tǒng)通過分析啟明星表面的大約3 萬幅高 分辨率雷達圖像來識別了火山；c o n q u e s t 系統(tǒng)基于內(nèi)容的空間和時間查詢， 發(fā)現(xiàn)了大氣層中臭氧洞形成的樣本知識等。 1 3 工作內(nèi)容及成果 1 3 1 工作平臺 在當前地理信息系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用方面的開發(fā)存在著全部自主開發(fā)以及二次開 發(fā)兩種方法，而全部自主開發(fā)需要的費用和時間都比較大，所以采用二次開發(fā)來 進行系統(tǒng)的開發(fā)。現(xiàn)在比較流行的二次開發(fā)平臺有e s r i 的a r c g i s 系列，還有 m a p l n f o 公司的m a p i n f o 系列軟件以及國內(nèi)的一些地理信息平臺，綜合考慮各種 平臺還有市政部門遺留系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)的復(fù)雜性決定采用a r e g i s 平臺進行二次開 發(fā)，因為a r c g i s 系統(tǒng)是當前世界應(yīng)用最廣泛的二次開發(fā)平臺，它支持的空間數(shù) 據(jù)格式也比較全面，a r e g i s 提供的二次開發(fā)接口a r c o b j e c t s 功能也比較全面完 整，而且a r c g i s 對于以后系統(tǒng)的擴展也提供了良好的接口，如果系統(tǒng)轉(zhuǎn)為b s 的模式它也可以提供比較好的技術(shù)支持。 第4 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 緒論 系統(tǒng)的開發(fā)平臺是在a r c g i s 的空間地理管理系統(tǒng)a r c l n f o 的基礎(chǔ)上實現(xiàn)系 統(tǒng)業(yè)務(wù)需求以及空間數(shù)據(jù)挖掘試驗?zāi)K，通過a r c g i s 的空間數(shù)據(jù)引擎 g e o d a t a b a s e 來使用空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)存儲在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中如s q ls e r v e r 數(shù) 據(jù)庫，通過調(diào)用a r c g i s 提供的a r e o b j e c t s 等c o m 接口來實現(xiàn)市政管理信息系統(tǒng) 的各種應(yīng)用要求以及空間數(shù)據(jù)挖掘需求。 1 3 2 研究的目標和意義 系統(tǒng)的研究目標是建立市政公用管理系統(tǒng)總體框架以及實現(xiàn)其中的雨污排 水子系統(tǒng)和道路管理子系統(tǒng)，完成決策支持系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析模塊的試 驗?zāi)K，它可以從一些空間數(shù)據(jù)中挖掘潛在有用的知識。 1 _ 3 - 3 工作背景和內(nèi)晷 調(diào)研：系統(tǒng)初期要調(diào)研基礎(chǔ)地理信息和市政管理專題信息，在調(diào)研數(shù)據(jù)的基 礎(chǔ)上了解市政部門的基礎(chǔ)信息管理需求和設(shè)施管理需求以及一些復(fù)雜的業(yè)務(wù)和 數(shù)據(jù)需求。 理論研究：學(xué)習(xí)了解空間數(shù)據(jù)方面的理論和知識，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘以及空間數(shù) 據(jù)挖掘方面的理論知識，學(xué)習(xí)a r c g i s 提供的c o m 接口方法。 設(shè)計：在了解市政數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計市政信息管理系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)需求，完 成系統(tǒng)整體框架的設(shè)計以及其中的專題數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計，包括雨污排水子系統(tǒng)和 道路管理子系統(tǒng)的設(shè)計，最后設(shè)計空間數(shù)據(jù)概念分層和關(guān)聯(lián)分析應(yīng)用原型。 數(shù)據(jù)處理：對市政信息管理系統(tǒng)中涉及的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行調(diào)研、采 集、錄入以及處理，生成完整的空間數(shù)據(jù)庫。 實現(xiàn)應(yīng)用：按照系統(tǒng)總體框架完成市政信息管理系統(tǒng)的實現(xiàn)，同時實現(xiàn)系統(tǒng) 功能以及其它元數(shù)據(jù)管理和專題數(shù)據(jù)管理等功能。實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析挖掘原 型，對市政數(shù)據(jù)進行空間數(shù)據(jù)挖掘分析，并對挖掘出的空間數(shù)據(jù)模式或者規(guī)則進 行試驗驗證。 測試維護：進行模塊測試、系統(tǒng)整體測試和用戶試用等方面的系統(tǒng)測試以及 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的問題和不足，然后對系統(tǒng)進行改善和維護。 文檔總結(jié)：總結(jié)系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程中的經(jīng)驗和不足，形成需求文檔、設(shè)計文 檔、開發(fā)文檔以及測試文檔。 第5 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文緒論 1 3 4 工作成果 1 參與系統(tǒng)總體設(shè)計和需求開發(fā)。 2 幫助建立基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，雨污排水管線及附屬設(shè)施數(shù)據(jù)庫、道 路交通安全設(shè)施數(shù)據(jù)庫、夜景照明數(shù)據(jù)庫、園林綠化數(shù)據(jù)庫等空間數(shù)據(jù)庫。 3 以市政信息專題數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立市政信 息管理系統(tǒng)總體構(gòu)架以及其中的雨污排水子系統(tǒng)和道路管理子系統(tǒng)。 4 研究空間數(shù)據(jù)挖掘的一些基礎(chǔ)原理技術(shù)，同時設(shè)計空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián) 分析模塊的原型以及它在市政信息管理系統(tǒng)中的具體實現(xiàn)和測試。 5 結(jié)合軟件工程的思想，對于市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)中出現(xiàn)的 問題進行分析總結(jié)并對空間數(shù)據(jù)挖掘進行理論學(xué)習(xí)和研究，進行論文的寫 作。 1 4 論文結(jié)構(gòu) 本論文的內(nèi)容基本按照工作內(nèi)容進行組織，分為以下幾個部分： 第二章主要介紹市政信息管理系統(tǒng)所采用的相關(guān)技術(shù)，包括地理信息系統(tǒng)、 空間數(shù)據(jù)格式和c o m 開發(fā)方法。 第三章主要描述市政信息管理系統(tǒng)的需求情況、設(shè)計、實現(xiàn)和以后需要擴展 的內(nèi)容，還有系統(tǒng)的測試情況。 第四章介紹空間數(shù)據(jù)挖掘的理論基礎(chǔ)，主要包括空間數(shù)據(jù)挖掘的概念、分析 手段以及進行空間數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)說明。 第五章提出市政信息管理系統(tǒng)之上的空間數(shù)據(jù)挖掘原型，在理解市政數(shù)據(jù)的 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立在其上的空間數(shù)據(jù)挖掘原型，應(yīng)用空間數(shù)據(jù)挖掘來 發(fā)現(xiàn)設(shè)施維護中的關(guān)聯(lián)信息，并對從中挖掘的信息進行驗證。 第六章總結(jié)了作者在系統(tǒng)開發(fā)和論文寫作方面完成的工作，并指出將來需要 完善的工作。 文章最后是致謝和參考文獻列表 第6 黃 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文市政信息管理系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) 第二章市政信息管理系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) 2 1 地理信息系統(tǒng)介紹 地理信息系統(tǒng)( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，g i s ) 是一種決策支持系 統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于 其存儲和處理的信息是經(jīng)過地理編碼的，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信 息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統(tǒng)中，現(xiàn)實世界被表達成一系列的地 理要素和地理現(xiàn)象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個組 成部分。 地理信息系統(tǒng)的定義是由兩個部分組成的。一方面，地理信息系統(tǒng)是一門學(xué) 科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科； 另一方面，地理信息系統(tǒng)是一個技術(shù)系統(tǒng)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫( g e o s p a t i a l d a t a b a s e ) 為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理 信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機技術(shù)系統(tǒng)1 2 】。 地理信息系統(tǒng)具有以下三個方面的特征： 第一，具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力，具有空間性和動 態(tài)性； 第二，由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī) 的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成 的任務(wù)； 第三，計算機系統(tǒng)的支持是地理信息系統(tǒng)的重要特征，因而使得地理信息系 統(tǒng)能以快速、精確、綜合地對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進行空間定位和過程動態(tài)分析。 地理信息系統(tǒng)的外觀，表現(xiàn)為計算機軟硬件系統(tǒng)；其內(nèi)涵卻是由計算機程序 和地理數(shù)據(jù)組織而成的地理空間信息模型。當具有一定地學(xué)知識的用戶使用地理 信息系統(tǒng)時，他所面對的數(shù)據(jù)不再是毫無意義的，而是把客觀世界抽象為模型化 的空間數(shù)據(jù)，用戶可以按應(yīng)用的目的觀測這個現(xiàn)實世界模型的各個方面的內(nèi)容， 取得自然過程的分析和預(yù)測的信息，用于管理和決策，這就是地理信息系統(tǒng)的意 義。一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)，從視覺、計量和邏輯上對地理系 統(tǒng)在功能方面進行模擬，信息的流動以及信息流動的結(jié)果，完全由計算機程序的 運行和數(shù)據(jù)的變換來仿真。地理學(xué)家可以在地理信息系統(tǒng)支持下提取地理系統(tǒng)各 不同側(cè)面、不同層次的空間和時間特征，也可以快速地模擬自然過程的演變或思 第7 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) 維過程的結(jié)果，取得地理預(yù)測或“實驗”的結(jié)果，選擇優(yōu)化方案，用于管理與決策。 當前國際國內(nèi)比較常用的g i s 系統(tǒng)分別是國外的g i s 產(chǎn)品：e s r i 的 a r c g i s 系列軟件、m a p i n f o 公司的m a p i n f o 軟件、i n t e r g r a p h 公司的m g e 系列。 國內(nèi)的g i s 系統(tǒng)主要有中國地質(zhì)大學(xué)開發(fā)的m a p g i s 、武漢測繪科技大學(xué)開發(fā)的 g e o s t a r 、北京大學(xué)開發(fā)的c i t y s t a r 等。 2 2 空間數(shù)據(jù)介紹 空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟景觀數(shù) 據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。它是由系統(tǒng)的建立者通過數(shù)字化 儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機或其他系統(tǒng)通訊輸入g i s ，是系統(tǒng)程序作用的對象， 是g i s 所表達的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象的實質(zhì)性內(nèi)容。在g i s 中，空間數(shù)據(jù)主 要包括： ( 1 ) 某個已知坐標系中的位置 即幾何坐標，標識地理景觀在自然界或包含某個區(qū)域的地圖中的空間位置， 如經(jīng)緯度、平面直角坐標、極坐標等，采用數(shù)字化儀輸入時通常采用數(shù)字化儀直 角坐標或屏幕直角坐標。 ( 2 ) 實體間的空間關(guān)系 實體間的空間關(guān)系通常包括：度量關(guān)系，如兩個地物之間的距離遠近；延 伸關(guān)系( 或方位關(guān)系) ，定義了兩個地物之間的方位；拓撲關(guān)系，定義了地物之 間連通、鄰按等關(guān)系，是g i s 分析中最基本的關(guān)系，其中包括了網(wǎng)絡(luò)結(jié)點與網(wǎng) 絡(luò)線之間的樞紐關(guān)系( 圖2 1 。a ) ，邊界線與面實體間的構(gòu)成關(guān)系( 圖2 - l - b ) ，面 實體與島或內(nèi)部點的包含關(guān)系( 圖2 一1 c ) 等。 ( a )( ” 圖2 - 1 ：幾種典型的拓撲關(guān)系 ( 3 ) 與幾何位置無關(guān)的屬性 第8 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) 即通常所說的非幾何屬性或簡稱屬性，是與地理實體相聯(lián)系的地理變量或地 理意義。屬性分為定性和定量的兩種，前者包括名稱、類型、特性等，后者包括 數(shù)量和等級；定性描述的屬性如土壤種類、行政區(qū)劃等，定量的屬性如面積、長 度、土地等級、人口數(shù)量等。非幾何屬性一般是經(jīng)過抽象的概念，通過分類、命 名、量算、統(tǒng)計得到。任何地理實體至少有一個屬性，而地理信息系統(tǒng)的分析、 檢索和表示主要是通過屬性的操作運算實現(xiàn)的，因此，屬性的分類系統(tǒng)、量算指 標對系統(tǒng)的功能有較大的影響【2 j 。 2 3 組件對象模型( c o m ) 和v b a 開發(fā) c o m 組件是遵循c o m 規(guī)范編寫、以w i n 3 2 動態(tài)鏈接庫( d l l ) 或可執(zhí) 行文件( e x e ) 形式發(fā)布的可執(zhí)行二進制代碼，能夠滿足對組件架構(gòu)的所有需求。 遵循c o m 的規(guī)范標準，組件與應(yīng)用、組件與組件之間可以互操作，極其方便地 建立可伸縮的應(yīng)用系統(tǒng)。c o m 是一種技術(shù)標準，其商業(yè)品牌則稱為a c t i v e x 3 j 。 組件在應(yīng)用開發(fā)方面具有以下特點： 第一，組件是與開發(fā)工具語言無關(guān)的。開發(fā)人員可以根據(jù)特定情況選擇特定 語言工具實現(xiàn)組件的開發(fā)。 第二，通過接口有效保證了組件的復(fù)用性。一個組件具有若干個接口，每個 接口代表組件的某個屬性或方法。 第三，組件運行效率高、便于使用和管理。因為組件是二進制代碼，運行效 率比腳本語言高很多。 對于使用組件的集成開發(fā)者而言，一個組件就是一個接口集，只有通過 接口才能與組件進行通信；而對于組件來說，接口是包含一個函數(shù)指針數(shù)組的內(nèi) 存結(jié)構(gòu)，每個數(shù)組元素的內(nèi)容是一個由組件所實現(xiàn)的函數(shù)地址。在一個應(yīng)用程序 中，起決定作用的是組件的接口而不是組件本身。只要組件的接口保持不變，組 件可以任意升級或更換，而應(yīng)用程序不必做任何修改。 v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s ( v b a ) 是一個宿主語言，同時也是v i s u a l b a s i c 開發(fā)語言家族的一部分。雖然v b a 在v b 開發(fā)家族中被認為在v b 獨立版 本下面而在v b s c r i p t 上面的一種語言，但是它還是包含了v b 中的非常豐富的 語言元素。當寄宿在v b 開發(fā)環(huán)境中時，v b a 提供語言支持和表單、控件、模 第9 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) 塊以及數(shù)據(jù)處理的接口。當寄宿在其它應(yīng)用程序中時，v b a 利用一種技術(shù)叫做 a u t o m a t i o n 來交互和處理宿主應(yīng)用程序的對象模型和其它應(yīng)用程序的對象模型。 第1 0 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 第三章市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 3 1 項目背景和目標 城市歷來是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的焦點和中心。當前一個以數(shù)字城市為 旗i 吸的城市信息化運動正在全國范圍內(nèi)迅速展開。數(shù)字城市是物質(zhì)城市在數(shù)字網(wǎng) 絡(luò)空間的再現(xiàn)和反映，是以信息( 特別是空間信息) 為核心、以網(wǎng)絡(luò)為支撐的城 市信息管理與服務(wù)體系。數(shù)字城市建設(shè)的任務(wù)就是利用現(xiàn)代高科技手段，充分采 集、整合和挖掘城市各種信息資源( 特別是空間信息資源) ，建立面向政府、企 業(yè)、社區(qū)和公眾服務(wù)的信息平臺、信息應(yīng)用系統(tǒng)以及政策法規(guī)保障體系等。市政 公用設(shè)施管理信息系統(tǒng)是數(shù)字城市建設(shè)的主要任務(wù)之一，它為城市發(fā)展和信息化 建設(shè)提供統(tǒng)一的空間定位與基礎(chǔ)地理信息公共平臺，進而實現(xiàn)城市信息資源按照 地理空間位置的整合和共享。城市地理空間基礎(chǔ)框架是“數(shù)字中國”地理空間基礎(chǔ) 框架的重要組成部分。 應(yīng)該說，我國城市空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)與提供已經(jīng)取得了巨大成績，但總的來 講，空間數(shù)據(jù)從內(nèi)容、形式和質(zhì)量( 尤其是現(xiàn)勢性) 以及提供等方面都難以滿足 應(yīng)用的需求，高質(zhì)量的空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一直是城市地理信息系統(tǒng)( g i s ) 建設(shè)和應(yīng) 用的瓶頸。隨著城市信息化進程的加快和數(shù)字城市建設(shè)的推進，城市空間數(shù)據(jù)必 將進一步成為關(guān)注的焦點。 該系統(tǒng)是一個大型、復(fù)雜的地理信息系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)的集成，涉及市政 管理、地籍管理、規(guī)劃管理、鍘繪等各方面，涵蓋市政管理中的幾乎所有空間信 息，并且這些空間信息是相互關(guān)聯(lián)的，然而系統(tǒng)的建設(shè)又不可能一步到位。因此， 在系統(tǒng)建設(shè)過程中，要按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標準、分步實施、資源共享”的原則， 圍繞系統(tǒng)的總體目標分階段實施。 市政公用信息管理系統(tǒng)的建立將提供一個以市政信息和地籍信息整合為一 體的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫，成為重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，在市政建設(shè)中發(fā)揮信息示 范化的作用，它不僅要管理和維護市政建設(shè)中的公用設(shè)施，還對于市政建設(shè)中的 一些重要任務(wù)進行自動化處理，在城市信息化建設(shè)中將發(fā)揮重要作用。 在市政公用管理信息系統(tǒng)中，作者主要實現(xiàn)了系統(tǒng)的總體框架和其中的 雨污排水子系統(tǒng)和道路交通子系統(tǒng)以及其它一些系統(tǒng)功能，本章后面也將重點來 描述實現(xiàn)這兩個系統(tǒng)中的一些具體的業(yè)務(wù)要求和難點。 第1 1 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 3 2 需求分析 在進行系統(tǒng)的需求開發(fā)和設(shè)計市政信息管理系統(tǒng)中遇到的一些問題： 1 數(shù)據(jù)分散 在市政信息管理系統(tǒng)中，因為涉及到的數(shù)據(jù)比較多，同時這些數(shù)據(jù)的來源也 比較復(fù)雜，還要兼顧遺留系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和圖表，還要參考一些施工的c a d 圖紙 以及電子版圖表，對于屬性數(shù)據(jù)需要參考眾多的行業(yè)標準進行屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī) 劃，這些屬性數(shù)據(jù)要盡量完善。所有這些要求使得市政數(shù)據(jù)相對分散，同時這些 分散的數(shù)據(jù)也會存在一些不一致或者錯誤的信息，就更加增加了數(shù)據(jù)分散對于系 統(tǒng)的影響。 2 功能易變 市政信息管理系統(tǒng)中需要開發(fā)的功能模塊沒有一個統(tǒng)一的標準，往往是根據(jù) 臨時的需要進行開發(fā)，在確定一些固定功能外，隨時都可能對原來的功能模塊進 行修改或者添加新的功能模塊。 3 業(yè)務(wù)繁多 市政管理部門管理維護的業(yè)務(wù)比較多，而且也比較分散，比如對于雨污排水 管理所涉及到的實物就有雨水井、污水井、雨水管線、污水管線、雨水口等等， 對于這些實物在系統(tǒng)中需要對它們進行維護，同時也要對這些實物進行查詢統(tǒng) 計，而這些都屬于市政部門管理的范圍。 4 政策主導(dǎo) 市政管理部門通常都是政府管理部門，而政府對于市政管理都有很多政策規(guī) 定，同時也有一些突發(fā)事件來影響市政部門的政策，比如2 0 0 3 年的非典事件中， 市政部門就加大了雨污排水以及道路交通等的管理。市政部門的一些政策必然對 其信息化產(chǎn)生比較大的影響。 市政空間數(shù)據(jù)的需求 按照國家有關(guān)標準對市政管理中需要涉及到的市政主題數(shù)據(jù)進行測量和繪 制，按照有關(guān)行業(yè)標準對其中的市政主題數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化。 完成雨水、污水、道路、綠化、自來水、電力、電信、燃氣和熱力等空間數(shù) 據(jù)的采集以及這些數(shù)據(jù)對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)的整理。 因為市政數(shù)據(jù)比較分散，而完成市政空間數(shù)據(jù)的測量和數(shù)字化所需要的人力 第1 2 頁 北京郵電太學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 和財力都比較大，所以對于市政空間數(shù)據(jù)的需求也是按照步驟在市政相關(guān)的主題 上逐步進行，對于一些急需的數(shù)據(jù)優(yōu)先進行完成，例如雨污排水處理和道路交通 設(shè)施等專題數(shù)據(jù)。 市政信息管理系統(tǒng)功能要求 國內(nèi)已建或在建的市政管理系統(tǒng)有數(shù)十個之多，不乏正反兩方面的經(jīng)驗。開 發(fā)區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)施地理信息系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該汲取其它系統(tǒng)的經(jīng)驗，力爭創(chuàng)造自己 的特色，因此系統(tǒng)開發(fā)初期確定了如下原則： ( 1 )實用性最大可能地滿足開發(fā)區(qū)市政管理的業(yè)務(wù)要求，是系統(tǒng)建設(shè)的 根本目標，也是系統(tǒng)設(shè)計的基本出發(fā)點。( 2 ) 一體化即辦公自動化和地理信息 系統(tǒng)一體化。( 3 ) 網(wǎng)絡(luò)化為了達到和反映以上兩方面的特點和要求，必須實 現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，這一點也是國際信息系統(tǒng)發(fā)展的最新趨勢。( 4 ) 前瞻性既然是公 共基礎(chǔ)設(shè)施就應(yīng)該考慮到部分信息對社會開放，w e b g i s 技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用是 主流。( 5 ) 經(jīng)濟性系統(tǒng)建設(shè)要求在實用的基礎(chǔ)上做到最經(jīng)濟，以最小的投入 獲得最大的效益。 在進行市政信息管理系統(tǒng)開發(fā)中，兼顧以上原則的同時要實現(xiàn)系統(tǒng)的總體功 能、數(shù)據(jù)管理功能、圖層管理功能以及專題數(shù)據(jù)管理功能。專題數(shù)據(jù)管理中要具 體到市政管理部門可以管理的具體實物。 第1 3 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 3 3 開發(fā)方法 目前在大多數(shù)g i s 相關(guān)的系統(tǒng)開發(fā)中，主要有以下三種開發(fā)方法： ( 1 )獨立開發(fā) 指的是不依賴任何g i s 開發(fā)工具軟件，獨立進行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，從空間數(shù) 據(jù)采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者設(shè)計，然后 選用某種開發(fā)程序語言進行開發(fā)，如c + + ，p a s c a l ，在一定的操作系統(tǒng)平臺上進行 實現(xiàn)，與通用g i s 工具軟件相比，開發(fā)過程相似，只是在功能結(jié)構(gòu)上更接近目 標系統(tǒng)要求，同時開發(fā)難度和時間花費都比較大。 ( 2 )單純二次開發(fā) 指的是完全借助于通用g i s 工具軟件提供的開發(fā)語言進行系統(tǒng)開發(fā)，目前 國內(nèi)外流行的通用g i s 工具軟件中，有很多都提供二次開發(fā)的宏語言，比如美 國環(huán)境系統(tǒng)研究所( e s r i ) 開發(fā)的a r c g i s 提供了v b a 語言，美國m a p i n f o 公 司研制的m a p l n f o 提供了m a p b a s i c 語言，等等。用戶可以利用這些宏語言，以 原g i s 工具軟件為開發(fā)平臺，開發(fā)出自己的針對不同對象的應(yīng)用程序。 ( 3 ) 集成二次開發(fā) 集成二次開發(fā)指的是利用g i s 工具軟件( 如a r c v i e w , m a p i n f o 等) 實現(xiàn)g i s 的基本功能，以通用編程軟件尤其是面向?qū)ο蟮目梢暬_發(fā)工具( 如d e l p h i ， v i s u a lc + + ，v i s u a lb a s i c 等) 為開發(fā)平臺，充分發(fā)揮g i s 工具軟件在空間數(shù)據(jù)處 理上的優(yōu)勢以及可視化開發(fā)工具在應(yīng)用程序開發(fā)上的強大功能，進行二者的集成 二次開發(fā)。 我們在市政信息管理系統(tǒng)開發(fā)方法上的選擇： 獨立開發(fā)的好處在于無須依賴任何的商業(yè)g i s 工具軟件，這樣不僅減少了 開發(fā)成本，而且同樣的算法設(shè)計和代碼可以運用在以后的類似的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 中，這可以為許多最終用戶節(jié)省購買g i s 工具軟件的費用，同時可以擁有自己 的知識產(chǎn)權(quán)等資源。但是進行獨立開發(fā)這個方式需要開發(fā)者擁有深厚的計算機設(shè) 計技術(shù)，同時進行這樣的獨立開發(fā)所需要的人力、財力、物力以及時間都是很難 滿足的。 集成二次開發(fā)可以充分應(yīng)用g i s 工具軟件和可視化開發(fā)工具的特點，但是 進行集成二次開發(fā)同樣需要大量的人力、財力、物力，同時對于購買的商業(yè)g i s 工具軟件不能完全發(fā)揮出其應(yīng)用的作用。因為大多數(shù)g i s 工具軟件并不是把所 有的功能都以c o m 的形式提供給三次開發(fā)者。 雖然單純二次開發(fā)在利用g i s 提供的宏語言進行開發(fā)時仍有許多不盡人意 的地方，但是這樣的開發(fā)方式可以充分利用g i s 開發(fā)工具，而且開發(fā)過程相對 第1 4 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 比較簡單，可以節(jié)省一定的時間，所以在本系統(tǒng)開發(fā)中我們選擇了單純二次開發(fā) 的方式。 3 4 開發(fā)平臺 a r c g i s 是e s r i 的g i s 產(chǎn)品家族體系的總稱。a r c g i s 的體系是非常龐大的， 包含客戶端軟件、服務(wù)器端軟件以及數(shù)據(jù)模型產(chǎn)品等。因此，a r c g i s 本身并不 是一個g i s 應(yīng)用軟件，而是一個完整的軟件產(chǎn)品體系，其中的每個產(chǎn)品都是依 據(jù)特定的需求而設(shè)計。 a r c g i s 包含兩大類軟件：客戶端軟件以及服務(wù)器端軟件。每個軟件都可用 于創(chuàng)建、管理、分析一種或多種存儲的空間數(shù)據(jù)。 a r c g i s 具有可伸縮性的模塊。這意味著，小機構(gòu)可以使用基于a r c v i e w 的 系統(tǒng)以文件形式來管理他們的數(shù)據(jù)。如果這個機構(gòu)需要瀏覽三位數(shù)據(jù)，可以調(diào)用 a r c v i e w 軟件中的3 d a n a n l y s t 擴展模塊。當然，隨著這個機構(gòu)規(guī)模的不斷擴大， 還可以將它們的數(shù)據(jù)移植到多用戶操作的a r c s d e 數(shù)據(jù)庫中。如果需要在互聯(lián)網(wǎng) 上把他們的數(shù)據(jù)發(fā)布，可以把a r c l m s 服務(wù)端添加到該機構(gòu)的系統(tǒng)中。 a r c g i s 系統(tǒng)使用統(tǒng)一的軟件應(yīng)用方式、數(shù)據(jù)格式以及交流方法。 a r c g i s 客戶端軟件包括三個軟件產(chǎn)品：a r c v i e w 、a r c e d i t o r 和a r c l n f o 在這三個軟件中，每個都包含三個相同的應(yīng)用程序：a r c m a p 、a r c c a m l o g 以及a r c t o o l b o x 。a r c m a p 、a r c c a t a l o g 以及a r c t o o l b o x 都屬于a r c g i sd e s k t o p 體系。就像a r c g i s 系統(tǒng)一樣，a r c v i e w 、a r c e d i t o r 和a r c i n f o 本身并不是一個 應(yīng)用程序，而是一個軟件集合體系。 綁定a r c v i e w 、a r c e d i m r 以及a r c i n f o 的核心技術(shù)便是a r c o b i e c t s 。a r c o b j e c t s 是一個基于組件對象模型( c o m ) 的集合，a r c m a p 、a r c c a t a l o g 以及a r c t o o l b o x 應(yīng)用程序的一部分都是使用a r c o b j e c t s 開發(fā)出來的。你可以在v i s u a lb a s i c f o r a p p l i c a t i o n s ( v b a ) 環(huán)境中定制這些應(yīng)用模塊。使用基于a r e o b j e c t s 的組件， 應(yīng)用開發(fā)人員還可以編寫高級定制代碼，獨立開發(fā)應(yīng)用程序。 a r c g i s 的原創(chuàng)數(shù)據(jù)格式叫做g e o d a t a b a s e 。g e o d a t a b a s e 是包含空間數(shù)據(jù)的關(guān) 系型數(shù)據(jù)庫，除了含有如數(shù)字、字母、日期等屬性數(shù)據(jù)類型之外，還包括一系列 豐富的數(shù)據(jù)處理工具，這些工具用于建立g i s 數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)以及保持這些數(shù) 第1 5 頁 北京郵電入學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 據(jù)在編輯過程中的一致性。 有兩種類型的g e o d a t a b a s e ：p e r s o n a lg e o d a t a b a s e ( 個人g e o d a t a b a s e ) 和 e n t e r p r i s eg e o d a t a b a s e ( 企業(yè)級g e o d a t a b a s e ) 。p e r s o n a lg e o d a t a b a s e 存儲為 m i c r o s o f ta c c e s s 格式m d b 文件，支持個人和工作組級別的中等容量的數(shù)據(jù)，一 般容量上限為2 g 。e n t e r p r i s eg e o d a t a b a s e 是依賴于r d b m s 存儲的，通過訪問 服務(wù)器上運行的a r c s d e 服務(wù)器，可以存儲海量數(shù)據(jù)并支持多用戶并行操作。兩 種類型的g e o d a t a b a s e 格式都支持非空間的表格數(shù)據(jù)以及g i s 矢量數(shù)據(jù)。e n t e r p r i s e g e o d a t a b a s e 同時還支持柵格數(shù)據(jù)存儲，并允許許多用戶并行操作。 a r c g i s 客戶端以及服務(wù)器應(yīng)用程序都兼容g i s 格式數(shù)據(jù)，例如e s r i c o v e r a g e s 、s h a p e f i l e s 、鰣d s 以及t i n s ，還支持其它基于工業(yè)標準的影像數(shù)據(jù)以 及c a d 文件。 系統(tǒng)當前的開發(fā)平臺是a r c l n f o8 1 版本，用戶使用的平臺是a r c v i e w8 3 版 本。 第1 6 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 3 5 總體結(jié)構(gòu) 3 5 1 總體框架說明 根據(jù)系統(tǒng)的總體需求以及相關(guān)的g i s 開發(fā)要求，市政管理信息系統(tǒng)的總體 框架如下圖示； 酗形用戶交互g u ii _ 1 卜 結(jié)果顯示模塊 業(yè)務(wù)處堡蟆塊 數(shù)據(jù)處理摸塊 a r c o b j e c t s 接日 i ，7 、 貯。血t a 缸j e 數(shù)挺播l i 一 蛐【嫩托接矗 圉3 - l 總體框架圖 在市政信息管理系統(tǒng)的最底層是由空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫 部分，空間數(shù)據(jù)可以通過g e o d a t a b a s e 數(shù)據(jù)接口進行存取，而對于屬性數(shù)據(jù)則可 以利用a d o 數(shù)據(jù)接口進行存取。在系統(tǒng)的中間層主要進行數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)處理， 因為系統(tǒng)是在a r c g i s 平臺下進行的二次開發(fā)，所以需要通過a r c o j b e c t s 接口來 存取空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中的結(jié)果顯示模塊、業(yè)務(wù)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模 塊都是在a r c g i s 平臺中以腳本的形式存在。 市政信息管理系統(tǒng)的功能實現(xiàn)是通過v b a 語言，使用a r e o b j e c t s 在a r c g i s 系統(tǒng)中進行二次開發(fā)。 市政信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將采用m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 0 ，通過 g e o d a l a b a s e 空間數(shù)據(jù)引擎將市政設(shè)施地理信息存入數(shù)據(jù)庫中，該數(shù)據(jù)庫基于關(guān) 第1 7 頁 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 市政信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 系數(shù)據(jù)庫的空間與非空間數(shù)據(jù)一體化管理模式給g i s 系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用開發(fā)帶來 了極大的便捷性，并有助于解決傳統(tǒng)g i s 面臨的諸多問題。 對于空間數(shù)據(jù)將采用統(tǒng)一的坐標系，如5 4 坐標系，使這些空間數(shù)據(jù)能在同 一坐標系內(nèi)進行疊加顯示和空間分析。 空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)主要是點、線和 面三種形式，在空間數(shù)據(jù)庫中點數(shù)據(jù)記錄了點的x ，y 坐標，線以矢量的形式存 在，記錄了該線的實際長度，面在空間數(shù)據(jù)庫中記錄有面積和周長。 空間數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、雨污排水及附屬設(shè)施數(shù)據(jù)庫和道路 交通安全設(shè)施數(shù)據(jù)庫。雨污排水及附屬設(shè)施數(shù)據(jù)庫主要有以下實體元素：雨水井、 污水井、雨水管線、污水管線和排水口等，道路交通安全設(shè)施數(shù)據(jù)庫有以下實體： 交通標志、交通標志標牌、交通標線、信號燈和交通站點等。 系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)雨污排水子系統(tǒng)和道路管理子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)負責對