生态工业园区地理信息系统的研究与实现

２００７年第１期（总第６期）２００７Ｎｏ．１（ＳｅｒｉａｌＮｏ．６）英才高职论坛ＴｈｅＦｏｒｕｍｏｆＹｉｎｇｃａｉＨｉｇｈｅｒＶｏｃａｔｉｏｎａｌＥｄｕｃａｔｉｏｎ生态工业园区地理信息系统的研究与实现＊王若成（山东英才职业技术学院计算机电子信息工程学院，山东济南２５０１０４）摘要：生态工业园区的规划和建设已成为全球研究的热点，如何科学地管理生态工业园区是实现社会经济可持续发展的重大问题。

本文以烟台市生态工业园区地理信息系统的建设为例，对系统的总体结构、功能、数据库和系统集成等方面进行了探讨，从应用角度为空间数据管理和信息共享提供了一种可行的解决方案。

关键词：生态工业园区；地理信息系统；信息系统集成＊收稿日期：２００６－１２－２４作者简介：王若成（１９７３－），男，硕士，山东英才职业技术学院计算机电子信息工程学院教师。

近几年来，为了实现可持续化发展战略，解决工业污染与经济发展的矛盾，建设生态工业园区正日益成为世界各国工业发展的主流模式［１］［２］。

生态工业园区的规划和建设必须基于详细的调查、大量的数据和科学的分析。

如果使用传统的处理方法将其存放在数据库表格中，通过ｅｘｃｅｌ、ａｃｃｅｓｓ等软件进行管理和应用，既不直观、明了，也失去了数据中的地理图元之间的拓扑关系及地理特征的直观性。

为了更好地利用生态工业园区数据，提高其规划建设的合理性和管理的科学性，实现生态工业园区数据的动态管理和信息共享，我们开发了具有面向管理兼有分析功能的生态工业园区地理信息系统（ＥｃｏｌｏｇｙＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＰａｒｋｓＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，简称ＥＩＰＧＩＳ）。

该系统以烟台市生态工业园区数据、基础地理数据和遥感数据为对象，研究集空间数据管理、分析、决策和服务为一体的业务化运行系统，为生态工业园区规划和管理提供快速、可靠的信息服务。

１．系统结构与功能框架生态工业园区地理信息系统是一个综合性的系统。

它既要面向园区管理层，可供业务化运行，具有操作方便、界面友好以及图、文、声并茂等特点，并集成多源空间数据管理、应用模型开发和辅助决策支持，实现生态工业园区信息数据的管理与辅助分析功能；又要面向社会，建立基于ＷＥＢＧＩＳ服务器软件的空间数据ＷＥＢ发布系统，提供生态工业园区地理信息系统空间数据和属性数据的网上浏览、查询和检索等功能，实现生态工业园区信息资源共享和信息服务。

因此，在系统的结构和功能框架设计中，根据规范化、可扩充性和实用性的原则，结合实际的应用规模和用户特点，充分考虑现有ＧＩＳ软件水平和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术的现状，设计ＥＩＰＧＩＳ由空间数据管理信息系统和地理信息共享系统两部分组成。

其中空间数据管理系统是基于Ｃｌｉｅｎｔ＼Ｓｅｒｖｅｒ方式，实现园区数据的组织管理、空间分析和辅助决策等功能；信息共享系统是基于Ｂｒｏｗｓｅ＼Ｓｅｒｖｅｒ方式，通过园区数据的发布、浏览和查询等功能，实现信息的共建共享。

２．空间数据库的建立２．１空间数据库的设计空间数据库是ＧＩＳ的核心，数据库设计和建立的好坏直接决定生态工业园区地理信息系统的成败。

依据《烟台市经济技术开发区生态工业园信息系统研究报告》，和系统的预期目标、功能以及信息系统建设的基本技术要求，对园区涉及到的基础地理、资源和环境等数据要素进行详细分层，并针对每一层要素，设计属性数据库，确定其属性项和属性表结构，建立空间数据库，实现系统数据的组织管理。

我们把空间数据分为两类信息对象：一类是面向园区成员的如企业、居民区、机关事业、科教文卫和餐饮娱乐业等单位的若干业务信息对象；另一类是行政区划、绿地、道路和河流等若干种背景性信息对象，这些对象都是由点、线、面要素或其组合构成。

背景信息对象主要用作业务信息对象的背景，重在显示其图形，反映其间环境和位置关系。

用几何形体和图形符号将其数字化为图形数据，建立拓扑关系，输入空间数据库管理。

根据烟台市生态工业园区的实际情况，其空间数据的层次信息如表１。

２．２空间数据库的组织和管理ＥＩＰＧＩＳ系统中涉及的数据包括图形矢量数据、空间属性数据和业务管理数据［３］［４］。

为了增强整个系统数据处理的灵活性和在ＧＩＳ技术软件先进性的基础上，ＥＩＰＧＩＳ空间数据库采用空间数据和属性数据分别存储的方式，空间实体位置与其属性通过标识码号建立联系。

考虑到空间数据是非结构化的，不定长的，而且施加于空间数据的操作需要ＧＩＳ软件来实现，因而用ＭａｐＩｎｆｏ的ｔａｂ文件格式存放在特定的目录下。

ＭａｐＩｎｆｏ提供了面向对象的空间数据管理功能［５］，在其支持下，空间数据以．ｔａｂ文件格式分层存储，保证数据的兼容性和共享性。

这样，ＥＩＰＧＩＳ系统中每一层数据以５类文件存储，其中表文件（．ｔａｂ）描述ＭａｐＩｎｆｏ表的结构或数据的文件的格式；几何文件（．ｄａｔａ）存储特征的空间数据（几何坐标）；图形对象（．ｍａｐ）描述地图中的图形对象，以上是３个最基本的文件，另外在进行空间操作时还可创立两个索引文件（．ｉｄ和．ｉｎｄ）。

这两种文件存储特征的空间索引信息，它们仅在执行了图层与图层的选择或进行图层的空间链接对象和数据的交叉引用后才存在。

ＥＩＰＧＩＳ的空间数据库采用组件式ＧＩＳ软件ＭａｐＸ７．０来管理和操作，属性数据库采用ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２０００来管理。

ＭａｐＩｎｆｏ表中每一个空间对象均有其对应的唯一的标识号ＩＤ，系统依此为索引建立该空间对象的图形数据文件；在ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２０００数据库中，各空间对象的属性数据和业务管理数据记录的关键字为表文件中该空间对象ＩＤ号，由此实现了空间对象与属性数据的一一对应关系，有利于系统的集成和共享。

３．系统开发模式与集成应用目前，ＧＩＳ的应用已经形成多层次和不同尺度的应用格局［６］［７］。

ＧＩＳ应用系统开发主要有３种方式：（１）独立开发，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，利用ＶＢ、ＶＣ＋＋等编程语言进行开发。

其具有针对性，能够根据需要进行修改；缺点是开发周期长，需要大量的人力、物力和财力。

（２）单纯二次开发，引进先进的ＧＩＳ软件（如ＡＲＣＩＮＦＯ、ＡＲＣＶＩＥＷ等），利用其提供二次开发的宏语言为工具，结合自己的应用目标开发。

这种方法简单易行，主要缺点是移植性差，并且受开发工具的限制，不能脱离原系统软件而独立运行。

（３）集成二次开发，利用支持面向对象技术的高级语言（如ＶＢ、ＶＣ＋＋等）和ＧＩＳ厂商提供的组件来开发面向最终用户的ＧＩＳ应用系统。

这种方法开发周期短、成本低，可以脱离大型商业ＧＩＳ软件平台而独立运行，是未来ＧＩＳ开发的重要方向。

上述３种方式各有优缺点，用户可以根据不同的应用系统选择不同的开发方式，以达到最好的效果。

根据ＥＩＰＧＩＳ系统的特点和用户的能力，考虑到未来系统的扩展，ＥＩＰＧＩＳ系统采用基于ＭａｐＩｎｆｏ的ＧＩＳ组件技术实现。

根据系统的总体功能框架，ＥＩＰＧＩＳ由空间数据管理系统和地理信息共享系统组成，在系统的实现过程中，针对两个系统的具体情况，采用了不同的开发手段。

空间数据管理信息系统采用组件式ＧＩＳＭａｐＸ７．０＋Ｄｅｌｐｈｉ７．０进行集成。

借助组件式ＧＩＳ软件的优势，ＥＩＰＧＩＳ系统实现了对ＧＩＳ数据、遥感数据和多媒体数据的集成、组织和管理以及查询统计与辅助决策分析功能。

通过界面的设计，软硬件的安装调试，将系统的整个功能进行集成，形成一个友好的ＥＩＰＧＩＳ空间数据管理信息系统界面，如图１所示。

图１空间数据管理信息系统界面图２ＥＩＰＧＩＳ信息共享系统界面数据层名称数据层描述数据类型行政区划绿地水系道路等高线高程点居民点机关学校医院企业描述园区的区划：大季家、八角、古现镇和原开发区四个区园区内公园、绿化带、广场等园区内河流、水库、池塘，如夹河、柳子河、门楼水库等高速公路、国道、城市街道，如Ｇ２０６国道、同三公路等一定间隔的等高线相应点的高程值城市居民区、乡村居民地园区内行政、事业机关如开发区供电局、邮电局、法院园区中文教事业单位如金城小学、十九中学、电视大学医疗、防疫机构如化工部疗养院、第三人民医院企业、公司如烟台荣昌制药、烟台亚新利电器有限公司面状面状面状、线状线状线状点状点状点状点状点状点状表１ＥＩＰＧＩＳ中基础数据的分层及文件命名表（下转第５５页）参考文献：［１］赵振铎，邵明志，等．金属塑性成形中的摩擦与润滑［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４．［２］赵振铎，张召铎，王家安（编著）．金属塑性成形中的润滑材料［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５．［３］张志红，等．金属塑性成形的摩擦力学模型探讨［Ｊ］．润滑与密封．２００４，（１）：４－７．［４］郑林庆．摩擦学原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９４．［５］赵振铎，等．金属塑性成形时板料与模具真实接触面积研究［Ｊ］．锻压机械．２００１，３６（６）：３５．［６］赵振铎，等．金属板料塑性成形摩擦机理的力学模型探讨［Ｊ］．塑性工程学报．２００３，１０（１）：５２．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＡｖｅｒａｇｅＦｒｉｃｔｉｏｎＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄＣｏｎｔａｃｔＰｒｅｓｓｏｎＭｅｔａｌＰｌａｓｔｉｃＦｏｒｍｉｎｇＺＨＡＯＺｈｅｎｄｕｏ，ＬＩＵＦｅｎ，ＨＵＡＮＧＳｈｕｌｉａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｇｄｏｎｇＹｉｎｇｃａｉＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｉｎａｎ，Ｓｈａｎｇｄｏｎｇ２５０１０４）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｒｅｃｉｐｒｏｃａｌｒｕｂｂｉｎｇｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｉｔａｌｓｏｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈａｔｔｈｅＦｒｉｃｔｉｏｎＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｒｅａｌｐｒｏｄｕｃｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｓｅｑｕａｌｔｏｔｈｅＡｖｅｒａｇｅＦｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｒｏｍｔｈｅＣｏｕｌｏｍｂｔｈｅｏｒｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＡｖｅｒａｇｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｃｏｎｔａｃｔｐｒｅｓｓｉｓａｌｓｏｖｅｒｉｆｉｅｄｉｎｏｕｒｔｅｘｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍｉｎｇ；ｃｏｎｔａｃｔｐｒｅｓｓ；ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ａｄｈｅｓｉｏｎ－ｆｕｒｒｏｗｔｈｅｏｒｙＥＩＰＧＩＳ信息共享系统采用ＭａｐＸｔｒｅｍｅ＋ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ作为地图服务器，采用ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ进行编程实现，系统集成界面如图２所示。