城市地名信息系统的设计与实现

城市地名信息系统的设计与实现摘要:地名是最常用的社会公共信息之一,随着城市化进展加快,人们对其共享和更新的要求越来越高。

本文利用数据库、地理信息系统以及计算机等多种技术设计出一种具有网络层、数据层、功能层和应用层的通用地名信息系统框架;其次,依照国家关于地名管理和地名数据建设的相关标准和规范要求,引入地名时空数据库,解决了地名数据标准格式不统一、共享困难的难题,并基于地名业务的带图作业流程实现地名数据的动态更新机制,从而对外提供势的地名信息;最后本文描述了地名信息系统基本功能模块的实现和应用。

关键词: 地名; 地理信息系统; 时空数据库引言地名是最常用的社会公共信息之一, 与人们的日常生活息息相关,是现代社会进行各种联系、交流的基础和纽带。

随着城市工业化、城市化、市场化和信息化进程的加快,地名工作面临许多新的形势和问题,如地名数据需要及时动态更新,各级地名管理部门之间需要实现地名信息共享、急需利用统一平台进行地名管理等,因此数字地名建设迫在眉睫。

目前,世界上大多数发达国家建立了地名信息系统, 已有100 多个大型地名数据库投入使用,美国、俄罗斯、英国、法国、德国等国家专门组织力量搜集、研究、整理国内外地名资料,不断完善地名信息系统,更新、扩充地名数据库。

我国地名信息建设近几年发展很快,民政部组织建立了国家地名数据库,很多经济发达的城市如北京、上海、天津、广州等地也分别建立了各自的地名数据库和地名信息系统。

但是因为没有统一的技术标准,互相缺乏兼容性,无法实现资源共享。

并且存在数据更新机制陈旧,数据现势性差等问题。

本文研究目的旨在为地名信息共享、更新以及地名信息系统建设提供一种通用的可行性方案。

1 系统总体设计1.1 设计依据本文按照国家关于地名管理和地名数据建设的相关标准和规范要求,利用地理信息系统、数据库管理等技术,建设地名时空数据库,同时基于“统一存储,统一服务”的模式为城市各市、区县等地名管理部门提供地名服务。

根据地名审批业务流程,建立地名数据库动态更新机制,完善地名空间数据库,形成地名信息与时间、空间信息的无缝集成。

基于网络共享和分发服务,提供地名信息获取、管理、维护、更新、查询及分析等功能使其既能为社会提供各种地名信息服务, 也能为政府相关部门在政策制订、日常管理等方面提供决策支持。

1.2 总体框架系统总体架构以地名数据库为基础,基于软硬件和网络支撑体系,实现地名、门牌业务的带图办理,地名现状数据和历史数据的及时更新,同时综合考虑空间数据的信息发布,支持与各级规划地名单位的数据协作, 为业务系统以及公众提供GIS 应用服务, 使地名数据得到充分应用。

地名信息系统采用多层架构,系统总体结构从下到上主要分为网络层、数据层、功能层和应用层。

网络层为地名信息系统提供网络支撑和硬件保障, 把系统连接成逻辑的整体。

网络层采用城市市局局域网、电子政务专网和互联网的三网架构模式数据层是地名信息系统的基础部分。

数据采用统一物理组织、集中存放、实时更新与定时更新结合、统一应用、统一服务的方式,通过统一的数据传输协议及标准为功能层提供数据支持。

功能层综合运用海量数据管理、信息共享、空间数据库和元数据服务等相关技术方法,实现地名业务相关的功能模块,一般包括业务功能审批、图形管、系统管理等模块。

应用层直接面对用户,提供可视化的界面供用户操作。

不同等级、不同类别以及不同权限的各类用户通过应用层注册与登录,通过系统提供郑桂香: 博士研究生的用户身份认证与访问权限控制,实现对于该用户开放的各种数据资源与共享服务功能的浏览以及使用。

1.3 技术路线考虑到地名数据的复杂性,本系统采用大型关系数据库Oracle进行大数据量的存储。

同时,由于ArcGIS 支持面向对象建模以及时空数据模型, 在数据层通过ArcSDE 空间数据引擎访问空间数据,实现对地名数据的存储、管理与应用。

功能层采用ArcGIS Engine、ArcGIS Server 进行系统二次开发, 并采用SOA等基于服务的模式对功能封装,方便系统的扩展和复用。

应用层采用FLEX 等富客户端应用技术以友好的UI 的界面来展示地名信息, 并采用ArcGIS 家族中的ArcGIS Server 能提供多种地图服务发布形式,包括对OGC 服务以及KML 服务的支持,服务可以兼具缓存地图服务和动态地图服务相结合的方式, 满足用户对Web 地图浏览与编辑处理的要求。

2 地名数据组织2.1 地名数据分类地名信息分类与类别代码编制是地名信息系统建设的基础工作,是实现地名信息共享的前提。

本文参考地名分类标准要求[7],根据各市级地名数据的特点以及地名所指代实体的地理属性分为门类、大类、中类、小类四层。

门类是按照地名所指代地理实体的基本属性分为自然地理实体和人文地理实体两类。

大类根据门类的科学构成和实际管理需要区分, 自然地理实体门类分为海域,水系,陆地地形;人文地理实体门类分为行政区域及其它区域,居民点,具有地名意义的交通运输设施,具有地名意义的水利、电力、通信设施,具有地名含义的纪念地、旅游胜地和名声古迹,具有地名意义的单位,具有地名意义的建筑物、构筑物等。

2.2 地名数据编码规则地名类别代码采用数值型代码,分为四段,用20 位的阿拉伯数字表示。

第一段6 位数字根据国家行政区编码规则,表示地名所在的行政区域,如“120115”表示天津市宝坻区;第二段3 位表示下一级的行政区,如乡镇以及街道等;第三段5 位表示地名类别,依次分别表示地名所属的门类、大类、中类、小类以及附加码;第四段6 位表示地名的唯一标识码,用以区分所属同一行政区划,同一地名类别的不同地名。

该地名编码规则较传统的编码规则可以更方便的进行地名空间位置的查找, 地名所属行政区域的区分以及地名类别的判定。

2.3 地名属性结构设计地名数据结构由公共数据项和特有数据项两部分组成。

公共数据项为所有数据类别共有的基本数据项目; 特有数据项为各类别特有的数据项目。

公共数据项按照信息使用频率划分为基本信息和扩展信息。

基本信息为最常用信息;扩展信息为次常用信息。

“特有信息”为收容数据项,用于收集其它数据项未能包含的信息,以便采集数据时一次性将尽可能多的信息收集。

基本信息包括地名数据的代码和标准名称。

扩展信息包括地名的汉语拼音、别名、简称、高程、所在经纬度、地名含义、历史变革、设立年份、废止年份等。

2.4 数据库构成地名数据库作为地名信息系统的基础组成部分, 主要包括地名空间数据库和地名系统数据库两部分。

地名空间数据库存储与地名相关的空间数据以及属性数据, 分为地名审批过程数据库、现状地名库、历史地名库,为实现地名业务办理,地名审批以及地名数据的入库及更新等功能提供数据层支持; 辅助数据库包括背底参考数据,基础空间数据,其他业务审批数据,其他规划成果数据,专题数据等。

系统数据库包括与地名系统功能模块相关的数据记录表、用户上传文档数据,其他资料数据以及系统功能开发维护元数据库。

2.5 地名数据更新机制地名数据管理和业务办理是一项持续的工作, 地名不断的变化, 要求地名数据能能够不断更新, 以保证地名信息的现势性。

不管是初始的地名数据采集还是日后的更新汇总都需要耗费大量的人力和时间成本,而且就地名管理的要求来说,记录地名变更的历史变化也十分重要。

地名数据来源有三种: 档案地名、普查地名和业务更新地名。

档案数据在系统建设初期就已经整理集成入地名库;一般的城市都会组织地名普查,根据普查成果可以定期更新地名数据库; 业务带图作业流程根据业务办理的进度实时更新现状地名数据库。

此外,采用时空数据库,将现势数据划分为历史数据和变更数据, 通过算法分析将变更数据和历史数据组织起来即得到当前现势数据。

一方面能够有效避免数据库数据的冗余;另一方面,能够更有效地管理变更数据,而且便于进行历史回溯,提高系统执行效率。

3 系统的应用及实现3.1 业务审批业务审批模块提供对地名办理案件包括在办案件、已办案件以及暂停案件的管理以及查询。

根据案件类别不同,用户查看不同的案件办理情况,对案件进行分类管理等。

业务人员在门牌办理时,能够根据系统提供的门牌档案管理功能,对门牌进行统一管理,查看在办信息以及门牌办理历史信息等。

系统提供案件接收转发工具,在整个业务处理过程中,各级用户能够接收来自上下级转发的电子文件, 同时根据业务流程可以将电子文件转发给其他办公人员。

同时, 系统为窗口办公人员、审核人员提供地名命名、更名、调整、注销等业务流程所需电子表单填写功能以及电子文件检查功能,可以针对提交的电子文件进行标准检查,检查的内容主要包括电子文件是否齐全、填写内容是否正确、电子数据是否符合规定、选择流程是否正确等。

业务办理结束,用户所提交的电子文件将导入地名现状数据库中实现地名数据的实时更新3.2 图形管理该模块提供对地名空间数据的浏览、查询、定位、统计等基本操作功能,实现业务审批数据与空间数据之间互查。

此外,系统提供地名数据批量上传功能可以满足用户定期更新地名数据库的要求。

地名数据的在线编辑模块为用户提供可视化的数据操作界面,用户根据经验和实际情况,不定期的更新地名数据。

3.3 系统管理该模块主要实现系统的后台管理,包括个性化的界面设置,业务流程定制、元数据管理等。

根据用户权限的不同,配置用户操作的数据及使用的系统功能。

该模块还提供数据字典管理、数据发布、数据备份与恢复等功能。

4 结论与展望本文建设内容包括:(1)利用数据库、地理信息系统以及计算机等多种综合手段设计了基于网络层、数据层、功能层和应用层的通用地名信息系统框架;(2) 按照国家关于地名管理和地名数据建设的相关标准和规范要求,建立地名数据库,解决了数据标准格式不统一,数据共享困难的难题;(3)通过地名业务的带图作业流程实践了地名数据的动态更新机制, 为用户提供更为及时的地名信息。

如何利用地名GIS 系统为经济发展提供辅助决策支持,实现地名信息在城市环保、电力、邮电、国土各部门的综合应用是笔者下一步主要研究内容。

本文创新点:本文构建了一种通用的“地名信息系统”框架,对地名数据组织、分类及编码进行探讨,引入具备时空特性的地名数据更新机制;设计并实现具有业务审批、图形管理以及系统管理功能模块的地名信息系统。