城市规划空间数据库管理Oracle系统设计

【摘要】 随着我国综合实力的不断增强，经济水平的快速提升，城市规模不断扩张，各种规划与建设资料正在呈几何级的速度递增，传统的人工管理模式已很难适应这一发展趋势，因此，急需构建一个高效、合理的城市规划信息管理系统来辅助城市规划工作。本文基于城市规划资料管理的实际需求，分析现有数据的特点，研讨数据的组织方式，提出属性数据库与空间数据库分离设计的思路，并采用C/S三层架构模式进行了城市规划空间数据库管理系统设计，同时就城市规划空间数据符号库设计、地图制图与发布等相关问题进行了探讨，具体成果如下：(1)分析CAD数据的特点，研究从CAD数据提取相关空间信息的方法，为城市规划空间数据库的数据更新提供了便捷之路；分析规划文档资料的特点，给出数据组织的思路，为数据的有效管理与快速查询打下了基础。(2)完成了城市规划空间数据库设计。按类型及作用的不同，将其分为基础地理空间数据库、总规地理空间数据库、控规地理空间数据库、修规地理空间数据库、专规地理空间数据库、竣工地理空间数据库、路网地理空间数据库、土地地理空间数据库；顾及城市动态变化这一特性，对每个数据库又分别设置了相应的历史库，以记录更新前的历史数据，便于对比分析。(3)基于C/S三层架构模式进行了城市规划空间数据库管理系统的总体设计，完成了文件管理模块、系统管理模块、数据检查模块、空间数据维护模块、地图制图输出模块和系统设置模块六大功能模块的详细设计。(4)完成了城市规划空间数据的符号制作，大大提升了地图表现力；为了解决地图的显示效果，进行了基础地图配图工作，较好地解决了清晰度与信息量的问题；同时采用地图缓存技术，大大提高了加载基础地图的速度。 

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

城市规划的概念在不同的时期，有着不同的定义，甚至在不同的国家，其定义也不尽相同。在当代，城市规划可以简单地概况为，通过科学合理地把持城市公共空间的形成方案，促进城市空间健康、良性发展的社会实践。随着城市建设进程的推进，建成区的逐渐扩大，规划与建设业务的逐年累积，每个项目从规划、审批到建成，涉及众多的环节，其相关的文档资料与图表多达几十个，各文档资料之间既相互独立又相互关联，项目与项目之间往往也有着一定的关联。一直以来，这些资料大都由相关专业人员各自分别存储于若干台计算机或移动存储设备之中，并由相应的专业人员进行管理。这样的管理模式使得对任意数据的查询工作费时又费力，综合分析应用也难以实现，规划中的各类冲突也时有发生。这些现实问题的出现急需有一个强大的工具来辅助规划部门对规划资料进行管理，以加强规划工作的科学性、系统性。

GIS 技术和数据库技术的快速发展给规划工作带来了福音，将这些技术应用于城市规划领域，很好地解决了规划管理工作遇到的难题。以 GIS 技术为基础，建立以 GIS技术为核心的空间数据库管理系统，可以提升城市规划信息获取的效率；可以高效地分类、存储、分类管理规划数据；可以实现综合查询、分析用地现状、管线布设现状、公共设施分布状况以及各类建筑物的现状；可以对规划数据及时更新，从而提高管理部门对城市规划与建设决策的高效性；可以保证数据在安全存储的状态下，实现丰富资源的共享，以确保规划数据资源发挥最大的应用价值，比如测绘部门可以直接利用系统数据库中的规划成果来更新城市电子地图，无需重复花费大量的时间、精力与财力进行人工更新。

1.2 研究现状

在国外，GIS 技术已经广泛应用于城市规划领域，一些发达国家已经建立了城市规划与管理地理信息系统相结合的数字化工程。1988 年，法国巴黎当局为了规范管理地籍和地下管线，着手建立巴黎市城市信息系统；新加坡提出了智能岛的新概念；日本开发出了网上虚拟京都；德国建立了城市模拟系统，提供了城市基础设施数据的空间分析功能。在美国，华盛顿特区采用 34 个城市信息子系统对城市动态管理，应用该技术的城市和地区的比例逐年上升，至 1997 年，已达到 87%，此中，在规划管理方面的应用占据很大一部分。1998 年美国提出“数字化舒适社区建设”，该想法的实现将会使 GIS强大的分析功能、优化决策功能以及可视化等功能发挥到高峰。它将具备普通城市 GIS的全部功能，但功能更加强大、更加丰富，相比与普通的 GIS 系统，它能够实现对数据自动采集、处理并分析、传输、自动或半自动决策。

国际上，城市规划管理信息系统的钻研始于上世纪 70 年代初，经几十年的飞速发展，它已作为城市现代化的标志之一，帮助城市规划部门实时管理城市，并对一些重要规划问题发挥科学决策的功能。研究城市规划管理信息系统的阶段可以概括为：

1.工程式开发阶段

在该阶段，系统开发的模式以用户提出的现实需求为依据，最终由系统开发者开发出应满足用户需求的应用系统。

2.产品式开发阶段

在该阶段，人们对城市规划管理信息系统的认识已经较为深刻，总结出规划行业对管理信息系统有许多相同的需求。依据这一结论，开发出通用的产品式的应用系统，这些系统可以满足相关部门实现基本的需求。

3.工具式开发阶段

在该阶段，由于组件技术、面向对象概念的出现，开发信息管理系统的方式发生了很大的改变，系统开发行业运用新的、成熟的软件技术开发出更加强大的管理系统。

第二章 系统总体设计

本章从需求分析入手，基于软件工程原理，，进行系统的总体架构设计及功能模块设计；对现有的 GIS 软件作分析；对系统开发平台作分析及选择。

2.1 系统需求分析

系统的功能是基于需求而设计的，因此在设计前需要对用户的需求进行深入的了解与分析，只有在充分了解用户的需求之后，才能设计出用户满意的系统，为用户高效率的工作提供保障，因此需求分析是系统功能设计方案的基础和重要环节。本节从城市规划管理的实际需求出发，以应用为重点，从高效管理数据入手，从用户需求、功能需求两方面剖析系统的需求。

2.1.1 用户需求

经过与用户的沟通，综合分析用户关于城市规划工作的需求后，对本系统要达到的基本目标作如下总结：本系统建设的根本目的就是更新、整合现有多源、多尺度的规划成果数据，按照规划内容及作用的不同，分别构建基础地形图数据库、总规成果数据库、控规成果数据库、修规成果数据库、专项规划数据库、竣工成果数据库、土地利用数据库和路网数据库，将规划所涉及的成果资料数据进行科学的存储与管理，以实现对规划资料的快速查询、检索、统计、分析等，最后可将大量单一、零散而且缺乏内在联系的规划资料变成具有综合性的规划成果信息资源，辅助城市规划相关人员、各级领导和主管部门规划、决策工作。

2.1.2 功能需求

通过与用户交流，并结合用户所提供的规划资料，综合分析后，将所有资料按照数据类型分类，主要分为：DWG 数据、影像数据、文本数据、JPG 等格式的图片数据。按照用户的要求，需要将所有的DWG 数据通过一定的方式存放在规划系统中，在系统中能够查询这些数据的各种信息；对于其他数据，用户需要能够随时调用查看其来源以及相关的各种关联信息，为提高相关部门工作效率提供保障。另外，为了更直观形象地表达地理数据，需要实现地图可视化，因此需要设计符号库，制作专题地图。

2.2 系统总体结构设计

2.2.1 系统建设目标

每个系统的建立都是为了实现一定的目标，本系统基于计算机技术、GIS、数据库等技术，将长期存储于多台计算机或者多个硬件存储器中的城市规划数据通过本系统有条理地存储起来，方便规划部门对大量规划数据的存储、管理、查询、综合分析等工作，极大地提高规划部门工作效率。通过本系统，用户可以综合分析城市规划现状，对下一步规划工作做出更加科学合理的方案，从而更好的利用有限的城市空间。

2.2.2 系统设计原则

系统设计通俗地讲，就是应用软件的设计，而软件可以简单地理解为模块的集成，模块化、抽象化、信息隐藏、独立性都是一个杰出的软件在设计时应该遵循的基本准则。建立规划成果管理系统是一项综合性的系统工程，它的设计在结构上应该是科学合理的，在功能上应该是充分达到客户需求的，在应用上应该是简单易行的，因此在设计时应该遵循以下主要原则：

1.  实用性原则：系统建立好之后直接面对的是用户，用户需要使用建立的系统为其工作服务，因此，系统的实用性是系统建立的根本原则。系统要全面考虑用户需求详细设计系统的每一项功能模块，将所有能预想到的可能性以功能模块的形式体现在系统中，力求提高系统的实用价值。

2.  规范化原则：规范化是处理信息的前提，也是系统能够顺利运行的关键，系统需要依据相关学科的规范进行建立，包含空间要素的分类编码、相关文件的格式、数据库建立的格式以及各类数据在数据库中的组织方式等等。

3.  可扩充性原则：任何系统的建立都不可能做到一步到位，都可能会忽略某些特殊情况，另外，用户对系统的要求也会随着工作的发展而不同，因此，系统必须具有可扩充性，以满足后期可能发生的状况。

第三章 系统数据库设计 ......... 12

3.1 已有数据分析........ 12

3.1.1 CAD 数据特点 .... 12

3.1.2  规划文档资料 ........... 12

3.2 空间数据预处理 .......... 14

第四章 地图符号库的设计与实现......... 29

4.1 符号库的建立 ............. 29

4.1.1 基于 TrueType 字体制作符号库........... 29

第五章 系统详细设计.............. 46

5.1  系统界面设计................ 46

第五章 系统详细设计

5.1 系统界面设计

5.1.1 系统框架设计

系统框架是最先展现在用户眼前的成果，友好的界面对一个系统十分重要。与其他性质的系统相同，地理信息系统界面设计的目标也是美观、易用，而决定一个系统的界面是否友好的主要因素表现在系统界面的结构、系统界面的交互性和系统界面的视觉性。本系统为了保持信息系统的风格，效仿了常用的信息系统界面，这样的布局方式可以使用户更快地适应系统。

系统将页面分成五大部分，分别是功能导航、菜单栏（包含模块信息以及子模块按钮）、工具栏、地图显示区、状态栏，如图 5.1 所示。其中功能导航中包含现状库、历史库和系统库；菜单栏为本系统所设计的六大功能模块；工具栏包含了系统的基本工具条。

 结语

主要结论

为了推进城市开发区建设进程，科学合理地管理城市规划数据资料，使之在上级与下级之间、部门与部门之间，甚至在社会公众之间共享，我们有必要在城市规划信息化建设方面努力钻研，取得一定的突破。

地理信息系统自我国应用起步至今，在各个行业得到了广泛的应用，已充分展示了其在空间数据管理、分析应用方面的魅力，是信息化时代不可或缺的一门技术与手段。因此，充分利用计算机技术、GIS 技术，建立城市规划数据库管理系统，使现代技术更好地服务于人类社会是每一个信息技术研究人员的使命。通过对本课题的研究，最后主要完成的内容如下：

1.在对用户需求进行系统、全面、客观分析的基础上，进行了系统的总体设计，提出了采用包括应用层、数据层、基础支撑层的三层 C/S 架构模式；在此基础上，进一步进行了系统详细设计，最终确定了包括文件管理、系统管理、数据检查、空间数据维护、地图制图输出、系统设置六大模块的具体功能。

2.结合现有的数据基础，分析了 dwg 数据的特点；探讨了 dwg 数据与 SHP 数据之间的转换问题；针对规划文档资料多而复杂这一现象，提出了相应的管理策略，较好地解决了规划数据管理的难题，实现了图形数据与文档资料的一体化管理。

3.进行了规划数据符号库的设计与制作，并且研讨了符号与各规划数据库中数据的关联方式；在此基础上，进行了基础地形图的配图工作，增强了地图的显示效果。

4.针对大数据调用与处理慢的问题，尝试了地图切片技术，最后通过发布数据服务的方式调用基础地形图，大大提高了系统加载基础地图的速度。

参考文献：

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