定级因素计算的软件系统

第二节　定级因素计算的软件系统

一、软件的开发思路

定级因素计算的计算机软件系统，是基于地理信息系统（GIS）的数据库语言系统。地理信息系统是一个集成系统，其集成的内容包括信息、软件、硬件、用户以及地理信息系统项目的组织。通常，地理信息分为两大类，即空间信息和属性信息。前者是指制图和地理的信息，它是用来描述地理要素的位置，如道路、河流、居民地等；后者是指专门描述地理要素的文字报告和文件。本课题选择的地理信息系统支持软件，是由美国环境系统研究所（Euvironmental systen Research Institute，简称ESRI）研制的产品——ARC/INFO GIS和其桌面系统ARCVIEW GIS。

本课题选择的数据库语言系统主要是FOXbas。软件开发的基本思路是：第一步，软件系统的分解；第二步，程序框图设计；第三步，编程和程序调试；第四步，程序界面开发与修饰。

二、软件系统的分解

根据层次分析法和结构化方法，我们首先对定级软件进行了如下的结构化分解。

1．结构分解（见图2—1）：

图2—1

2．说明。

（1）P₁：数据转换。这是将ARC/INFO的空间分析数据，转换成为高级语言可以处理的数据。例如：Fox中的．DBF数据。

其中：基本数据，是ARC/INFO产生的网格坐标的转换。其中含“单元号”，X，Y坐标值及每一个单元（网格）的道路“方向”数和处于河流与高速公路的“方位”标志。这些数据是每一个因素计算时都要用到的数据（见表2—11）。

三级定级因素数据。每一个三级定级因素计算时，都有其对应的基础数据，这些数据均是实际调查，绘在“底图”上，在ARC/INFO软件中通过空间分析而产生的。为了增加数据与程序的独立性，对每一个三级定级因素均建立相应的数据库（见表2—12）。

表2—11　Sa3．DBF

表2—12　Sa1．DBF

权系数数据。某些三级定级因素是由若干次级因素计算得到的，因此各次级因素对三级定级因素的影响和作用是不相同的，故需建立权系数数据库。这些数据来源于“专家评估”（见表2—13）。

表2—13　龙山镇公用设施权系数

二级数据。二级数据库是在“三级因素数据”基础上，经过计算产生的，例如商服繁华度与道路通达度分值在计算过程中，均要在原始数据基础上按照“规程”要求，由程序计算并建立“二级数据库”。故“数据转换”组成如图2—2所示。

图2—2

这里，四级功能模块由20个程序组成，三级模块由四个程序组成，其程序可采用结构分解中所给名字（也可另选）。

（2）P₂：定级因素分值计算。三级定级因素分值计算一共由11个因素组成。其分值计算是在完成“基本数据转换”之后开始逐一进行，其结构分解如图2—3所示。

图2—3

这里分别由一个对应的程序模块完成其作用分值的计算。共11个处理功能模块。

（3）P₃：定级分值及其计算。在完成三级因素分值计算后，经过下列步骤便可初步完成定级作用分的计算。

第一，建立二级因素数据库。在三级因素（11个）基础上，按照各类因素所占的权重，建立二级因素（五个）数据库（图2—4）。

图2—4

第二，建立定级分值数据库。在二级因素（五个）数据库基础上，按照各自的权重值，计算出每个网格的定级分，并确定出最高分值、最小分值。

第三，在定级分值数据基础上打印出总分值频率图。该频率图以“定级分”为一百个区段，即从0—100分，统计每个分值的网格个数，并以图形方式打印频率图（在最小与最大分值之间），见图2—5。

第四，确定等级。在频率图基础上确定其等级数和每个等级分值的区间，然后计算出每一个网格应属哪一级，对每一个等级统计出网格数和面积。

（4）P₄：结果输出。作为定级计算软件，全部定级工作到此结束，最后输出本阶段的最后结果。结构如图2—6所示。

图2—5　龙山镇城区土地定级总分值频率图

图2—6

其中，各类因素作用分值与定级总分值频率统计表，是将数据分为10个区段，在表中分别打印出“区段”，个数（网络），及百分比（精确到第四个小数）；各类权系数的数据库，即包括四级、三级和二级以及计算定级分的所有权系数值（见表2—14）。

表2—14　龙山镇二级因素权重值

三、程序框图举例

程序框图又称流程图。作为有经验的程序员有了程序框图，即可立即输入程序。因此，一般认为只要有了程序框图，程序设计也就认为已经完成。本软件涉及大量的程序模块，这里仅举数据转换程序流程图为例供参考（如图2—7所示）。

1．功能：该软件是将ARC/INFO空间分析数据转换为高级语言（例如FOX）处理的数据软件。其空间分析数据为面状。

2．变量说明：n为评估范围内单元（网格）数；grid为ID—单元（网格）号（空间分析数据库中）；K为记数器；aa为面积；XX为等级；YY为高级语言库中的单元号；aal为面积；xxl为等级；yyl为单元（网格）号。

3．数据库文件：Sa3为单元（网格）坐标数据库文件；SH1为生活设施数据库文件；PATI为ARC/INLO空间分析数据文件按照grid－ID排序后的文件。

图2—7　程序框图

4．程序算法：

（1）在单元坐标数据库文件Sa3．DBF中读出单元个数n。

（2）对空间分析数据文件按grid－ID排序（升序）。

（3）从1到n循环做。

第一，排序文件中，读出“面积”、“等级”和“grid－ID”号。

第二，在排序文件中重复地读出一个“面积”、“等级”和“grid－ID”号。

第三，对于重复读出的内容，每次同第一次读出的“grid－ID”号进行比较，并取“面积”最大者加以保存。直到“grid－ID”与第一个不相同时，结束重复读取数据。这样便得一个“面积”最大的“等级”与“grid－ID”号。

第四，在SH1数据文件中，分别写入因素（如排水）的分值。

第五，重复执行A、B、C、D直到n次。

（4）结束。

四、主要定级因素程序框图和程序清单举例

（一）生活设施完善度

程序框图如前述。程序清单为：

程序清单1

（二）道路通达度

1．功能：本程序建立道路通达度二级数据库。在屏幕上通过键盘输入道路的等级、长度、作用指数；从而计算出各级道路的相对半径，作用分（功能分）等。

2．变量说明：n为处理城镇评估范围内的单元（网格）数；s为评估范围面积；mo为评估城镇道路等级数；L1为道路长度（m）；Kj为各级道路作用指数；d为作用半径（服务半径）；dd为支路作用半径；fj为各级道路功能分。

3．数据库文件：Sd1为道路经过的所有单元的“单元号”、X1，Y1，“等级”和“方位”；Sd2为拟建立的二级数据库文件，包括道路“等级”，“长度”，“影响半径”，“作用指数”，“作用分（或功能分）”。

4．程序算法。

（1）从Sa3中统计记录个数（单元个数），放入n中。

（2）输入道路的等级mo。

（3）循环从1到mo，重复进行：①清屏及赋初值。②输出道路等级，输入对应级别的“长度”，“作用指数”，计算d与功能分值。③当循环变量等于mo时，输入支路影响半径dd（在0．3—0．75公里之间），并使d＝dd。④在Sd2中写入“级数”，“长度”，“影响半径”，“作用指数”和“作用分值”，并重复执行A）、B）、C）、D）。见表2—15。

表2—15　Sd2．DBF

（4）结束（见图2—8）。

5．程序清单。该程序从评估区域内道路经过的所有单元格数据库文件基础上，计算出各级道路的影响半径、功能，并建立新的数据文件Sd2．DBF。见程序清单2。

程序清单2（建立包括影响半径的数据文件Sd2程序）

set status off

set talk off

clear

clear memory

（输入道路通度度基本数据）

STORE 0．0TO D，DD

store 0to xx，yy，n，n0，g0

usr Sa3

count all to n

close database

s＝100＊100＊n/（1000＊1000）

use Sd1

count all to n0

close database

input’输入道路总的级别个数’to mo

rep1影响半径with d，作用指数with kj，作用分值with fj

6．道路通达度作用分计算程序。

（1）功能：计算道路对每一个单元（网格）的作用分值。

（2）变量说明：n为城镇评估范围内的单元（网格）数；I1为单元号循环控制变量；I2为等级循环控制变量；d为影响半径；F2为作用分（功能分）；F为中间变量（作用分值）；ai为道路“方向”数；Fi为道路对某一单元的作用分值。

（3）数据库：Sa3为基本数据文件，有“单元号”；坐标X，Y；“方向”数，“方位”标志；Sd2为道路的二级数据库。存放影响半径，功能分等，见表2—15；FINZ为存放11个因素的分值，见表2—16。

表2—16　FINZ．DBF

续表

（4）程序方法。

第一，准备。

第二，循环变量I1从1开始，到n（单元数）为止进行循环，并显示是在“计算的单元号”；有关变量赋初值。

第三，内循环变量I2从1到n2（等级数）为止进行循环。①变量赋初值。②查询Sd1，见表2—17。如果找到单元号＝I1和＝I2记录，则直接在Sa2中读出作用分值，否则调用子程序计算相对距离，计算出作用分值。③各级道路对同一单元的作用分取最大者。④每个单元的作用分值乘以“方向”数对应的系数值，即为作用分的“修正值”。修正之后，即为这个单元的“作用分值”，写入FINZ数据库文件中。

表2—17　Sd1．DBF

续表

（5）结束（见图2—9）。

（6）程序框图。

第一，功能：计算相对距离和道路通达度作用分值。

第二，变量说明：r2——相对半径；nn——Sd1中记录数；jo——循环半径；X2——X坐标；Y2——Y坐标；

k——级数；Kj——作用分（道路）；f21——单元的路通作用分。

第三，数据库：Sd1——道路通过的单元及作用指数、级数，作用分等。Sd2——道路的二级数据库。Sd3——评估范围各单元的单元号、坐标、方向、方位等。

第四，程序方法：①统计Sd1中记录数，存入nn中。②在Sa3中，读出计算单元的坐标值。③循环变量J0从1到nn循环。

Ⅰ．Sd1中查找级数＝K的记录。查到后读出“记录号”，坐标，计算相对半径值，在同级道路中取r2最小者。重复A。否则结束查找，即退出循环。

Ⅱ．在Sd2中，Kj＝作用分。

Ⅲ．根据r2的值计算道路单元的作用分。

r2≥1时f21＝0

0≤r2＜1时f21＝Kj（1－r）

Ⅳ．返回调用程序，并返回F21的值给调用程序变量F2。

Ⅴ．程序框图（见图2—10）。

Ⅵ．程序清单。其中“程序清单3”是计算相对半径，并取最小值（同一级道路对同一个单元格）的子程序。“程序清单4”是计算道路通达度作用分值的主程序。见程序清单3、程序清单4。

程序清单3

程序清单4（这是计算道路通达度作用分的程序）