随着信息技术的飞速发展，各行各业都在着力于应用高新科学技术手段来实现本行业的信息化管理，提高科学化水平，作为土地管理工作中至关重要的组成部分——土地利用规划工作，也应该运用现代化信息技术手段来实现科学化、规范化、自动化、网络化和实时化的管理。
土地利用规划信息系统是以土地资源与资产管理为工作对象建立起来的地理信息系统(Geographic Information System，GIS)。它是将遥感、航测、地面测量及调查得到的关于土地利用、土地使用权属、土地状况、土地行政区划等土地信息，依照一定的标准，以一定的数据结构，在地理信息系统的支持下，输入计算机进行存储，实现土地资源信息的增删、修改、更新，为土地资源的开发利用提供查询、检索、分析、评价、预测和规划决策服务的一种信息系统。
由于土地利用规划的编制、审批和实施涉及大量的图件、指标等空间数据，对规划成果的质量和管理的时效性要求较高，运用GIS技术进行管理是十分必要的。GIS技术在土地利用总体规划管理中的应用主要是辅助规划的编制和修改；规划成果的管理，建设项目用地的预审和报批等。具体地说，将GIS应用于土地利用规划信息系统主要有以下几个方面的作用：
土地利用规划是对某地区土地在未来的某段时间的土地利用类型进行规划，而土地利用规划及其管理的依据就是规划区域的社会、经济信息、土地利用现状信息及区域内的地形、地貌等地理信息。因此，地理空间信息在土地利用规划信息系统中占有非常重要的地位。土地利用规划信息系统在GIS技术的支持下，结合土地利用的各种数据类型可建立多种地理空间数据库和属性数据库。
在空间数据库的基础上，GIS可将各种图形数据直观而有效地显示出来，并可对图形进行人机交互式的编辑、输出。GIS的这些功能，使得土地利用规划专家可以在计算机的辅助下完成规划工作，各种图形的显示有效提高了土地利用规划成果的直观性；土地利用规划审批工作者可以在图上直观地察看项目用地的实际情况，大大提高了工作效率。
GIS的空间分析功能是GIS区别于其他计算机系统的主要标志。土地利用规划信息系统涉及GIS的多种空间分析功能，它们与各种专业模型结合起来发挥作用。在土地利用规划地区基础数据的支撑下，将GIS众多的空间分析工具与土地利用规划专业模型联合使用，可为实现科学、快速的土地利用规划编制创造有利条件。
总而言之，土地利用规划信息系统的建立对促进土地利用规划的科学化、提高规划审查日常管理的工作效率、规范土地利用规划管理，实现数据资源共享十分必要，表现在以下几个方面：
(1) 可以规范土地利用规划编制的操作流程、实施科学的规划管理、提供规范的规划成果，便于数据资源共享。
(2) 可以将种类繁多、数量较大的空间数据、属性数据及规划业务数据进行统一的管理，应用GIS技术实现规划管理业务的图文一体化办公，为土地利用数据的实时更新和土地利用规划的动态管理提供数据支持和技术手段。
(3) 可以使从前大量的规划管理工作尤其是机械性重复劳动部分，如：图件出图、面积量算、表格抄录等，应用计算机辅助完成，从而提高了工作效率。
(4) 将大量的规划信息进行计算机管理，人们可以方便地进行各种信息查询和数据统计工作，并可以通过图表、报表的方式进行显示、输出。
(5) 可以将GIS技术与规划专业模型相结合进行应用，为土地利用规划编制提供辅助规划功能，减少了规划的工作量，促使土地利用规划逐步从“定性”向“定性和定量相结合”的方向发展，提高其科学化水平。
运用GIS等相关技术，结合土地利用规划工作的业务需求，建立基于GIS的土地利用规划信息系统，以满足土地利用规划辅助编制、规划成果管理、规划实施管理的需要，辅助支持日常流程化办公，从而促进土地利用规划业务规范化，土地利用规划成果数字化，土地利用规划编制科学化，实现土地利用规划管理的信息化。
资源清查是系统最基本的功能，这时系统的主要任务是将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和空间分析功能，按多种边界和属性条件，提供多种条件组合形式的统计并进行原始土地面貌的快速再现。
城市与区域规划中要处理许多不同性质和不同特点的问题，这涉及大量的组成要素，包括资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等。系统的数据库管理有利于将这些数据信息归并到城市的同一系统之中，最后进行城市和区域多目标的开发和规划，包括城镇土地利用总体规划、城市建设用地适宜性评价、城市环境质量评价、道路交通用地规划、公共设施配置以及城市环境的动态监测等。
多用途的地籍管理是系统必须实现的功能之一。地籍管理的数据涉及土地的位置、房地界、名称、面积、类型、等级、权属、质量、地价、税收、地理要素及其有关的设施等，而且由于土地是人类赖以生存和进行社会生产必不可少的物质条件，不仅土地的权属可能发生变化，而且土地的空间特性也在不断改变，借助土地利用规划信息系统能够为土地的科学管理和合理利用提供依据，并作为土地法律咨询的可靠手段。
借助于遥感和遥测数据的收集，利用土地利用规划信息系统，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和洪水淹没损失的估算，为防洪决策和救灾抢险提供及时、准确的信息。
系统利用拥有的数据库，通过一系列模型的构建和比较分析，为国家宏观决策提供科学依据。
图10.1 土地利用规划信息系统建设过程示意图
按照软件工程的要求，可将土地利用规划信息系统建设的一般过程划分为以下几个阶段(图10.1)：
包括成立系统建设领导小组和项目组、经费预算与落实、制订系统建设工作方案、编写立项报告、下达项目任务书或签订项目合同等。
调查规划部门及其他相关业务部门对土地利用规划信息系统的期望和要求，在此基础上综合分析业务工作现状和现行系统运行情况，编写需求分析报告。
在系统初步分析和可行性研究的基础上，按照先总体后详细的原则，逐步设计系统的总体结构和划分模块，形成系统软件设计说明书。
按照系统软件设计报告的要求，编写程序代码，并按照土地利用规划数据库建库规范的要求，完成数据库建库任务。
对各模块、各子系统、数据库与软件系统、系统运行环境进行综合集成和配置，并进行测试，生成可实际运行的系统，编写用户使用手册。
由主管部门组织专家组对系统功能、数据和系统的可靠性、安全性、可操作性、运行效率、系统材料的完整性进行测试和验收，确保整个系统达到预期目标。
包括健全组织、完善制度、搞好培训，做好记录、检查、维护等，确保系统正常、可靠、安全地运行，不断地评价、改进、完善系统。
在系统建设的各个阶段形成的方案、设计、说明、报告、手册要形成正式的文档，作为主要工作成果加以妥善保存。
由于编制土地利用总体规划所需的资料涉及各行各业，在各个不同的应用部门存在一定差异，很难对其进行统一的管理、应用。建立一个基础数据库可以统一地规范管理这些资料，以达到数据的共享，形成第一手电子信息资料，便于查阅和存储，而且便于土地数据分析，为政府及土地管理部门提供决策支持。
土地利用规划的基础数据中空间数据是核心，不论是在前期的专题研究中，还是规划方案的编制过程中，都需要将一些数据及指标落实到具体的位置，用图形数据表示出来。由于GIS软件的多样性，每种软件都有自己特定的数据模型，造成数据存储格式和结构的不同。在数据使用过程中，由于数据来源、结构和格式不同，需要采用一定的技术方法构建土地利用规划基础数据库，将它们合并在一起使用。
另外，我国的土地数据从技术要求的角度来说，难以支持数据共享和GIS互操作，大量重复性的数据采集工作仍在继续，主要是因为GIS数据模型缺少对地理现象的显式定义和基础关系的描述，即不能在语义层次上实现数据的共享。GIS互操作在实施中的一个重要问题也是数据模型导致的地理数据语义上的障碍，所以基础数据库构建也是我国土地事业信息化建设发展的第一步。
土地利用总体规划是城乡建设、土地管理的纲领性文件，是实行土地用途管制、落实最严格土地管理制度的基本依据。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》强调：“完善土地管理制度，强化规划和计划管控。”加快推进规划数据库建设，以信息化带动规划管理科学化、规范化和精细化，是贯彻落实十七届五中全会精神、进一步发挥好土地利用规划管控作用的根本要求，是积极推进依法行政和政务公开、切实提高土地管理效率和水平的客观需要。
《国土资源部关于加快推进土地利用规划数据库建设的通知》(国土资发〔2011〕3号，以下简称《通知》)指出：“目前，新一轮土地利用总体规划总体上已进入审批实施阶段，迫切需要抓住时机，加快规划数据库建设，为实施土地用途管制奠定良好基础；第二次全国土地调查数据库建设基本完成，亟待在此基础上叠加土地利用规划数据，完善国土资源‘一张图’。”
同时，《通知》明确要求，规划数据库建库应以第二次全国土地调查数据库为基础，严格遵循已发布的市(地)级、县级、乡(镇)土地利用总体规划数据库标准(TD／T 1026～1028，以下简称《标准》)。结合当前市(地)级、县级、乡(镇)土地利用总体规划数据库建设的实际情况，各地提交的土地利用规划数据库(以下简称规划数据库)成果应包括三个方面的内容(表10.1)。
表10.1 规划数据库成果数据内容和格式
另外，电子成果数据内容除了数据库成果之外，还需要有数据库说明文档，数据库说明文档包括数据库有关情况说明、栅格图—图层对照说明、规划数据库成果报送资料清单、规划数据库质量检查结果记录等文档。
规划数据库成果的数据组织，必须符合《标准》的要求。市(地)、县两级规划数据库成果以本级行政辖区为组织单元；乡(镇)规划数据库成果以县级行政辖区为组织单元，数据必须进行行政区拼接，无拓扑错误。中心城区规划数据库与市域(或县域)规划数据库一并汇交。
数据以文件夹的形式组织。
市(地)级、县级规划数据库成果目录结构如图10.2所示，其中，根目录名称中的“××××行政区”指“市或县行政区名称+行政区划代码”，“X级”指“市级”、“县级”，“X域”指“市域”或“县域”。
图10.2 含中心城区规划的成果目录结构
以县为组织单元的乡(镇)规划数据库成果目录结构如图10.3所示。其中，根目录名称中的“××××行政区”指“县行政区名称+行政区划代码”，“×××1乡”、“×××2乡”、“×××n乡”指该县级行政区包括的某个乡，一个乡一个文件夹，以此类推。
图10.3 以县为组织单元的乡级规划成果目录结构
相应数据存储在相应的文件夹下。
本轮土地规划数据库的建设工作，主要需要提交四个数据库。
在进行乡镇规划数据库建设时，有两种建设模式可以选择：一是分乡镇进行规划数据库的建立，再将其合并、接边汇总成县级规划数据库，这种模式可以将人员分组同时进行建库工作，但是存在接边工作；二是以整个县级区域为基础，建立一个整体规划数据库，其中分别导入各乡镇规划数据，再通过行政界限进行切割成各乡镇的规划数据库。
各县市可以根据自己的实际情况以及建库人员的数目，进行选择。
县级规划数据库的规划编制，以县区的第二次土地调查数据库为基期数据，在进行基期数据处理与规划编制时，与前面所述的乡镇级规划数据库编制的流程一样。与乡镇规划数据库建设所不同的地方在于，在规划编制入库后，需要对基期数据以及规划数据进行缩编，缩编到1∶5万的比例尺下，再进行图件、报表等的输出。
市级土地利用总体规划数据库的建设，与县级规划数据库建设不同。县级规划数据库建设在于先进行乡级规划修编工作，再将数据库缩编到1∶5万；而市级规划数据库的建设，却要先将各区县的二次调查数据库合并起来，作为基期数据，对基期数据进行缩编，缩编为1∶10万的数据库，再进行规划编制工作，最终得到的是1∶10万比例尺的市级土地利用总体规划数据库。
作为乡镇的数据库进行建设。
以乡级规划数据库的建设为例，整个建库的流程包括资料收集、土地利用基期数据制作、规划数据制作、规划图件制作、基础资料管理、规划成果输出等内容(图10.4)。
图10.4 数据库建设流程图
在进行规划数据库建设之前，首先要进行资料的收集工作，需要收集的资料分为三个方面：第一，基期数据资料，即第二次土地调查的数据成果，主要包括地类图斑、地类界线、线状地物、零星地物、基本农田保护图斑等；第二，规划要素资料，主要包括土地整治重点项目、重点建设项目、规划基本农田调整数据、规划基本农田保护图斑、建设用地增减挂钩数据等；第三，其他资料，包括行政区、结合图表、数据字典等。
在建设规划数据库时，先要将基期数据，即第二次土地调查的成果导入数据库。将数据导入数据库之后，要对数据进行预处理，使之符合规划数据库建设的要求；由于规划地类和二调地类代码不同，在数据预处理之后，要对地类代码进行相应的基数转换；基期数据转换修改完成后，需要对规划基期数据库进行必要的预检，以确保结果的准确性；基期数据预检完成后，还需检查基期地类中图形面积与扣除的线状地物、零星地物、田坎面积之间的对应关系是否正确，若有错误，则需要及时检查修正；所有检查全部完成后，就可以对基期数据进行计算，为基期统计报表的输出提供保障。
在规划编制阶段，首先是将点线面重点项目、土地整治区等规划要素上图入库；然后生成建设用地空间管制边界数据、规划基本农田保护区数据等；在土地用途分区和建设用地管制区生成之后，需要根据实际情况进行人工干预；在所有涉及的规划要素入库完成之后，需要对整个规划方案进行一次预检，主要检查规划要素的必填属性是否填写、图形、类别是否有误等；在确保所有规划要素准备无误之后，进行一次规划方案分析，将各种统计分析的数据，与规划文本中的指标进行对比，如果不一致，需要适当调整规划方案。
按照有关的标准，对图面进行配置，输出图件。
在规划成果数据做完后，需要将相关的规划资料(word文档，excel表格，其他格式的资料)妥善保存在数据库中，以便以后查阅。
前面已经介绍了土地利用规划信息系统的建设流程，本节以安徽省枞阳县土地利用规划信息系统的设计为例说明土地利用规划信息系统设计与实现的具体过程。
系统定义的目标是明确用户对系统的具体要求，摸清相关业务的具体流程，收集有关的图纸、表格和文本，并对这些信息进行分析处理，制定面向现实世界的系统模型，如绘制业务流程图和E—R图，制作数据字典等，为系统设计做好前期准备工作。
系统定义实际上分为两部分工作，一是调查了解，二是分析整理。在本系统的系统定义中，调查了解工作主要采取访谈和简易应用规格说明技术相结合的方法进行，首先采取与用户单位(枞阳县国土资源局)相关业务人员面谈的方法进行调查，摸清系统目标、业务职能、业务流程、数据现状等基本情况。然后，以此为基础，提出需求分析的初步成果，制成简易应用规格表，供开发者和用户双方进行讨论，进一步验证用户需求。而分析整理工作主要是在调查了解的基础上利用前文介绍的系统分析工具进行分析和成果的表达。系统定义的这两部分工作没有明显的划分界限，在分析整理过程中可能需要返回进一步调查，而调查了解过程中也要进行一定的分析整理工作。要保证系统定义的正确性与适用性，系统分析人员应尽可能多地了解用户的需求，深入调查和分析业务流程，使系统建设更加科学、合理。
现状调查分析是系统定义的第一步，在本系统的开发过程中，现状调查分析主要是从业务关系、业务职能、相关信息和数据等方面进行。
系统定义的方法有结构化分析方法、原型化分析方法和面向对象分析方法。系统设计方法的选择需要考虑多方面的因素，包括系统规模的大小、系统应用类型、系统需求明确程度等。考虑到本系统用户需求易于明确、涉及业务繁多，在本系统的业务分析过程中，采用结构化分析方法。结构化分析方法的主要策略是“自顶向下，逐步求精”。
本系统的结构化系统分析的具体实施步骤如下：
第一步，确定系统的主体业务。根据调查分析，可以确定土地利用规划管理涉及的业务包括土地利用规划编制工作、土地利用规划成果管理和土地利用规划实施工作等三个方面(见图10.5)。
图10.5 土地规划管理业务关系图
土地利用规划是指在土地利用的过程中，为达到一定的目标，对各类用地的结构和布局进行调整或配置的长期计划。土地利用规划的编制程序是：编制规划的准备工作；调查研究，提出问题报告书和土地利用战略研究报告，编制土地利用规划方案；规划的协调论证；规划的评审和报批(见图10.6)。
图10.6 土地利用规划编制流程示意图
规划成果管理主要是对土地利用规划编制或规划修编所得到的规划成果进行管理，主要管理的对象包括土地利用总体规划成果、专项规划成果及在规划实施中形成的相关用地项目信息，总的来讲可分为图件和文档两类数据。规划图件成果包括土地利用现状(基期)图、土地利用总体规划图、土地利用规划专题图或专项规划图及在土地利用规划管理中产生的其他图件、影像资料等；规划文档成果主要是指各类土地利用规划文本、规划说明及各类规划附件等。
土地利用规划实施业务是将规划成果具体体现和落实的过程，土地利用规划方案经过审批后，即可逐步付诸实施。规划实施业务主要包括土地利用年度计划管理、建设用地项目规划审查、土地整理开发项目规划审查等工作，其最终目的是实现土地利用规划中提出的土地利用目标。
第二步，对主要业务进行细化，直到最小的职能单元。这是结构化分析方法进行系统分析的主要环节，体现了结构化分析方法中“逐层细化”的策略。使用该策略的优势在于：通过化整为零将复杂的系统简单化，便于理清关系并进行实现。土地业务从上向下，逐层细化后，各业务之间无论是纵向关系还是横向关系都很明确，脉络清晰。例如，“规划实施”业务可分为“计划指标管理”、“实施跟踪监察管理”、“建设用地项目用地规划审批管理”等；如果继续细分下去，“建设项目用地规划审批管理”还可以分为“规划预审”、“规划审查”、“用地报批”等。
第三步，详细调查各职能单元，绘制每个职能单元的业务处理流程图，如图10.7所示本系统中的一个职能单元“建设项目用地报批”的业务流程图。
图10.7 “建设项目用地报批”业务流程图
在现状调查分析中，对系统现状信息和数据的调查也是必不可少的，是进行系统可行性分析和设计的依据之一。在本系统中，经过调查将该系统所涉及的信息和数据分为图形信息、属性信息和文档信息三类，具体内容见表10.2。
表10.2 用地信息构成
在现状调查分析完成之后，明确系统的功能和性能必须满足如下要求：
(1) 功能要求
系统功能方面的要求主要包括以下内容：
第一，系统功能应涵盖规划管理工作的日常业务，侧重于日常管理功能，包括规划成果管理、规划预审、规划审查、农用地转用、土地的复垦复耕、一书四方案的呈报、土地利用动态监测、规划辅助编制等。
第二，土地利用总体规划及其管理工作涉及大量的空间属性数据，如土地利用现状数据、土地利用规划信息，系统应对各种类型的数据进行全面的管理，以提高规划管理工作的效率和质量，考虑到系统数据量大，需要良好的数据处理能力及处理效率，系统应采用大中型的数据库管理软件进行数据管理。系统数据的存储结构应参照有关的数据库标准与信息系统建设标准(见前节)，以满足数据共享的要求，使数据能够实现与上级土地利用总体规划信息系统的信息共享。
第三，土地利用规划成果是建设用地管理、土地执法监察等部门的基础数据，同时与地籍数据存在着诸多的联系。因此，在系统设计时应当留有数据接口，能方便地调用相关数据，同时也能为相关部门提供常用格式的数据。
第四，针对土地利用规划编制、修编业务的特点，系统应用GIS技术、数据库技术，提供方便、高效的规划辅助编制工具来辅助完成规划编制的部分工作，如：土地利用现状分析、人口预测、土地利用需求量预测等，为土地利用规划编制工作提供大量的数据信息，从而提高规划编制的科学化水平。
第五，系统应提供完善的土地利用规划成果管理功能，在对各种类型规划数据综合管理的同时，系统还应该提供丰富的查询、浏览、统计功能以及便捷的图形、报表输出功能，其中查询统计结果应提供图表、报表等多种表达形式，从而使系统更好地为土地利用总体规划管理工作服务。
第六，为保障系统安全，对不同身份的用户设置不同的权限。每个用户只能进入各自权限内的功能模块，只能对有权限的数据进行相应级别的数据操作，如浏览、修改、添加和删除。
(2) 性能要求
本系统的性能要求概括起来主要包括三个方面：
第一，系统界面友好，操作简单。系统要有良好的人机交互界面，界面风格应符合土地办公业务习惯和操作人员心理等特点。操作流程尽可能地简单实用，尽量把复杂的功能简化，并提供完善的联机帮助。
第二，系统稳定。系统具有一定的容错和纠错功能。
第三，系统效率。系统具有较高的运行效率。
在系统定义阶段确定系统建设的目标和任务之后，就开始进行系统的总体设计。系统总体设计的基本目的就是回答“系统从总体上应该如何实现”这个问题，总体设计的工作是设计软件的功能结构，也就是要确定系统中每个程序是由哪些模块组成的，以及这些模块间的相互关系。这一阶段的另一项重要任务是数据库的概念化设计，其内容包括，决定数据库的数据内容，选择适当的数据模型，各数据内容如何在库中组织并如何将设计的内容写成报告。
系统设计原则为取得良好的经济效益与社会效益，在建立土地利用规划信息系统时，应遵循以下几个基本原则：
第一，科学性原则：系统的设计既要符合信息处理技术的基本法则和要求，又要在系统的软件设计、属性数据的科学分类编码等方面满足当前及今后规范化的土地调查与管理工作的技术准则。
第二，实用性原则：目前土地利用管理正处于从随意、混乱到有序的转变之中。有关管理方法和手段有待进一步提高，管理人员有待进一步充实，基础数据和图件尚在逐步完善中，大部分地区的经济承受能力有限。因此，系统在功能上要以实用为主，在技术上要可行，也需要有一定超前的意识。
第三，统一性原则：在土地利用信息系统的设计和使用过程中，不可避免地要使用大量的地图分幅、地图投影、地理坐标、比例尺、元数据等基础地理数据资料。为了保证系统的通用性，应该尽量使用统一规范化的文件资料数据库存储。这样，才能为数据的共享提供可能。
第四，独立性和合理性原则：在系统的开发过程中，为了保证系统的稳定，应该尽量采用组件式结构，这样既能提高系统的稳定性，又可以兼顾系统的扩展性。并且能使各子系统、各模块都能具备一套完整的、相对独立的处理数据的功能，这样，可以降低系统的重复度，为其升级和维护提供方便。
第五，完整性原则：根据系统的应用需要，提出一套完整的功能操作，以适合应用目的，同时严谨的结构保证了数据的完整性。
在GIS的发展过程中，目前已出现了大量的GIS专业工具软件。对于土地利用规划信息系统的开发来说，国外的GIS平台比较成熟，但是价格太高，无法推广使用，因此，考虑到系统的经济性与可推广性，最好是选择已通过国家科委测评的国产软件，这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具有重要意义。同时还应考虑到以下几个方面：
第一，软件的适应性与完备性：所选软件必须满足土地利用规划信息系统的功能要求，并具有一定的通用性和针对性。对于GIS基础软件而言，应包括以下几点：能进行常用的数据格式转换(如DXF、E00等)；能进行不同坐标系统之间的转换；能进行数字化；能进行较高精度的绘图；能进行通用空间分析；能进行图示符号定制；能处理遥感信息；能够进行网络共享。
第二，软件的稳定性：只有软件的稳定才能保证系统的稳定性。
第三，与硬件的兼容性：能够适应当前各种主流的计算机类型和外部设备。
第四，与其他软件的接口能力：能够与当前各种主流的计算机软件和工具软件相互连接、相互支持。
第五，模型化能力：具有建立数学模型的能力。
第六，二次开发能力：能够进行二次开发。
第七，用户界面的友好性：界面简单，操作灵活、方便。
第八，对大型数据库管理系统的支持：只有采用大型关系型数据库管理数据，才能实现高效的数据访问、查询、统计及更新。
第九，汉字处理能力：软件应为中文版，能够处理汉字。
鉴于以上几点及本系统的实际情况，我们选择了价格适中、功能适用、应用简单的MapGIS作为本系统的开发平台。MapGIS是武汉中地信息工程有限公司开发的GIS基础平台软件，是集地图输入、数据库管理和空间数据分析为一体的空间信息系统，具有完善的地理数据输入、图形编辑、数据库管理、空间分析、图形输出和实用服务等功能模块，其优点主要表现在：第一，图形输入操作比较简单、可靠，能适应工程要求；第二，可以编辑制作具有出版精度的地图；第三，能够进行图形数据与应用数据的一体化管理；第四，可实现多达千幅地图的无缝拼接；第五，具有高效的多媒体数据库管理系统；第六，具有功能齐全的空间分析与查询功能；第七，具有很好的数据可交换性。作为一个GIS基础平台软件，MapGIS给用户提供了多种二次开发方式，使客户利用常用的开发工具就可以方便地完成开发任务。并且，目前国内大多数省市的土地利用现状数据都是采用MapGIS的数据格式进行存储的，而土地利用现状数据又是进行土地利用规划的基础数据。因此综合考虑MapGIS的特点及土地利用现状数据在系统建设中的重要性，选择MapGIS作为系统的开发平台具有不可替代的优势。
由于微型计算机的普及，可在微机上运行的计算机语言工具越来越多，一般说来，选择系统开发的语言工具，必须综合考虑以下因素：对内存的要求，是否是常驻内存或ROM的软件，是否对内存的使用有苛刻的要求；软件的运行速度；CPU资源的利用率；是否经常需要对机器多种资源进行直接控制；程序的可维持性、可读性和可移植性；软件生产率与开发周期。
目前可以用于MapGIS组件的可视化开发语言有很多，如：Visual Basic，Visual C++，Delphi，C++Builder及Power Builder等等，各种开发语言都各有其特点和适用范围。其中，Delphi等具有较强的多媒体和数据库管理功能，且易于实施，适合大多数的GIS应用；Visua1 C++，C++Builder功能强大，对编程人员要求较高，适用于需要编写复杂的、底层的专业分析模型的GIS应用；Power Builder的数据库功能强，适用于建立有大量关系数据的GIS应用。而Visual Basic不仅仅是一种可视化、面向对象和采用事件驱动方式的结构化程序设计语言，而且是一个集应用程序开发、测试和调试等功能于一体的集成式开发环境，它具有很强的数据库访问功能，使用简单，开发出的应用程序用户界面友好。鉴于此，本系统选用Visual Basic加载MapGIS提供的各种组件，以实现MapGIS的二次开发。
数据库及其DBMS是GIS的核心。从数据管理软件发展来看，关系型数据库是软件的发展趋势，应采用大型的关系型数据库，如SQL Server，Oracle等；从价格上看，SQL Server的价格较低；但从管理海量数据的能力来看，Oracle比SQL Server要稳定、高效得多；从市场上看，Oracle公司是世界上最大的数据库提供商，其主流产品Oracle大型数据库连续十多年一直是市场占有率最高的产品。Oracle数据库服务器提供了强大的数据管理功能和性能良好的网络服务功能，不仅可以实现高效的数据访问、查询、统计及更新，而且可以用来存储MapGIS提供的空间数据。本系统选择Oracle作为系统的数据库管理软件。其主要原因有：系统所使用的基础数据很大；系统要实现空间数据的快速索引及协同设计；当实体数据与属性数据导入数据库时，采用MapGIS与Oracle相结合能够产生较少的数据损失。
(1) 网络和硬件配置
局域网建设的主要目的是利用网络进行协同办公。从网络设备投资及维护成本、技术先进性与稳定性、应用系统的开发难易程度等诸多方面考虑，本系统局域网架构基于100 M甚至1 000 M的快速以太网技术，网络结构采用星形拓扑结构。网络中心设置在规划科办公室，配备一台高性能主干交换机，通过双绞线甚至光纤与各节点相连，各办公室采用智能网络集线器(HUB)与外部相连，从而实现联网操作、实时响应、动态管理。各办公室可以独立配备，也可以全网共享绘图仪与打印机等设备。
(2) 软件环境
操作系统：服务器操作系统：Windows 2000 Advanced Server；
客户端操作系统：Windows XP Professional。
数据库管理系统：Oracle RDBMS。
(3) 应用软件：Micros为模块oft Office 2003等常用办公软件。
(4) 开发环境：Visual Basic+MapGIS SDK。
系统设计的常用方法主要有三种：过程法(结构化分析)、原型法和面向对象法。
结构化系统分析与设计开发是20世纪70年代提出的系统分析方法之一，目前仍广泛使用。结构化分析方法是模型驱动的、以过程为中心的技术，它是一种自上向下逐层分解、由粗到细、由复杂到简单的求解方法。在描述方式上，它的特点是尽量运用图形表示，优点是简明易懂，所表达的意义比较明确。
原型法系统分析是初步确定用户需求，快速地建立具备部分功能的系统，通过用户评估和反馈，逐步完善用户需求。在此基础上，进行系统设计，将系统原型演变为最终的、可实施的系统。原型法特别适用于用户需求不够明确或者用户难于表达其需求的情况；缺点是难以适应复杂的用户环境，不适合大型软件的开发。
与结构化分析注重过程相比，面向对象方法同时关注数据和过程。面向对象方法支持三种基本活动：识别对象和类，描述对象和类之间的关系，以及通过描述每个类的功能定义对象的行为。当重要的对象被认定后，通过一组互相关联的模型详细表示类之间的关系和对象的行为。面向对象分析的主要优点为：加强了对问题域和系统责任的理解；改进与分析有关的各类人员之间的交流；对需求的变化具有较强的适应性；支持软件复用；贯穿软件生命周期全过程的一致性；实用性；有利于用户参与。
由于不同的设计方法强调的重点有一定的差异，其项目适用性也有一定的差异特征。选择系统设计方法时，参与人员应当明白没有十全十美的软件设计开发模型，也不存在通用的模型。每一种开发模型都具有各自的优缺点，有使用的前提条件，除系统所处的文化和业务环境、软件的层次和规模之外，设计方法的选择还受到软件的架构和产品类型、不同的资源和能力等因素制约。对于本系统来说，系统的目标清晰、项目定位准确、业务流程稳定、项目风险处于可控范围，因此选择结构化分析方法。
为了最终实现目标系统，必须设计出组成这个系统的所有程序和文件(或数据库)。对程序的设计，通常分为两个阶段完成：首先进行结构设计，然后进行过程设计。结构设计确定程序由哪些模块组成，以及这些模块之间的关系；过程设计确定每个模块的处理过程。结构设计是总体设计的任务，过程设计是详细设计阶段的任务。
软件功能结构可以用层次图或结构图来描绘，图10.8是本系统的结构图。在进行软件功能设计过程中应该遵循以下几个基本原理：
图10.8 系统功能模块划分图
第一，模块化。软件可以简单地理解为模块的集成。目前，几乎所有的软件体系结构都体现为模块化。模块化是软件设计的一个基本准则，它使得一个程序易于为人们所理解、设计、测试和维护。高层模块可使我们从整体上把握问题，隐蔽细节以免我们分散注意力，在需要时，又可以深入到较低层次以了解进一步的细节。模块化往往将较复杂的问题转化为一些简单问题的集合，使我们可以将工作量分散到各个工作组以集中力量解决各个问题。
模块化原则是采用结构化设计方法进行总体设计应遵循的基本原则之一，它要求：每一个模块表示一个自我包含的逻辑任务；每个模块都是简单的；每个模块都是封闭的；每个模块都是可以独立测试的；每个模块对应单一、独立的程序功能；每个模块都有单一的入口和出口；每个模块都有一个标准返回点返回上层模块开始执行该模块的那一点；可以把多个模块组合成较大的模块，而不必了解模块内部构造的知识；每个模块都有严格规定的接口，其中包括由入口和出口形成的控制连接、由参数和共享的公用数据形成的数据连接以及由模块间的服务支持形成的功能连接。
第二，抽象和信息隐蔽。抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节，它反映在数据和过程两方面。在模块化问题求解时，在最高抽象级可以采用面向问题环境语言的抽象术语进行叙述；而在较低抽象级，则可采用过程性术语。模块化的概念加上逐步求精的方法将面向问题的术语和面向实现的术语两者结合起来，前者是后者的一种抽象。在软件模块结构图中，下层模块是上层模块的细化，因此顶层或上层模块的抽象程度较高，而在下层模块中则体现功能实现的细节。
信息隐蔽是模块的另一重要特征。“信息隐蔽”意味着有效的模块化可以通过定义一组独立的模块来实现，这些独立的模块彼此之间仅仅交换那些为了完成系统功能所必须交换的信息。一个模块内部所包含的信息(数据或过程)，如果它不允许外部的模块访问，其他模块是不能对它们访问的。
抽象和信息隐蔽从两个不同方面说明了模块化设计的特征。“抽象”帮助定义构成软件的过程实体，而“信息隐蔽”实施对过程细节的存取约束。
第三，模块独立性。模块独立性的概念是模块抽象和信息隐蔽的直接结果，是保证软件质量的关键性因素。采用结构化设计方法进行系统总体设计强调把系统设计成具有层次式的模块化结构。模块独立性程度较高的软件，其功能易于划分，接口简单，因此开发、测试和维护都较容易，修改引起的副作用也较小。
用户界面是用户与系统之间传递、交换信息的媒介，是用户使用系统的综合操作环境与系统交互的唯一通道。从用户的角度，评价界面质量的标准如下：
第一，简单：界面尽可能地简单，过多的界面内容往往使用户无所适从，或者分散用户的注意力。
第二，易懂：用户要能够理解界面，其中的文字要贴近用户的日常工作语言，避免技术化语言，符号设计要直观，符合用户的阅读习惯。
第三，易操作：用户可以非常方便地利用菜单、控制按钮、工具图标或文字链接，控制计算机运行，获得所需的信息。
第四，有帮助信息：在某些情况下提供帮助或提示信息，例如遇到比较难以理解的操作，系统出现了异常情况，或者系统需要比较长的响应时间等。
第五，反应快：要求系统能够快速响应用户的操作。尽可能将一些复杂的操作分解为简单的操作，无法分解的长时间操作需要提供提示信息。
第六，美观：用户界面还要求美观、大方，颜色搭配协调、各种要素布局合理。
总之，良好的界面设计可以使用户对于自己的操作有信心；使用户感觉到是自己在控制计算机，而不是受制于计算机；用户可以预期自己每一项的操作后果。
另外，对于土地利用规划信息系统来说，用户界面还应考虑以下两点：第一，采用土地管理术语，尽量贴近土地规划利用工作的实际；第二，支持用户批处理作业，即将几个连续工作的步骤集中起来，一次性地启动减轻用户操作的负担。
总体设计阶段不仅要进行系统的模块划分，还要进行系统的数据结构设计。土地信息的标准化是保障信息可持续利用，能够在行业内部网络中流通并与其他信息相兼容的关键所在。数据是土地信息的主要表达形式，数据编码、数据库数据设计是数据有序管理、数据规范的关键措施之一，数据库结构设计主要包括数据编码的标准和规范(在10.2节已经详细叙述过，这里不再赘述)；各数据库的设计；数据管理结构的设计。
在进行数据库设计时必须遵循如下原则：
第一，实用性。性能良好、易于使用、便于管理维护、数据更新快捷和升级容易，具有优化的数据结构和完善的数据库系统，以及与其他系统数据共享、协同工作的能力。
第二，可扩展性。目前，数据库技术与GIS技术发展非常快，这就要求数据库的设计具有可扩展性和超前性，以确保能适应现代信息技术高速发展。随着公众应用需求不断增加，要充分考虑数据不断变化增加的需要，怎样去适应这种增长需求和可扩展性成为衡量整个数据库建设是否成功的一个重要标志。
第三，安全性。必须保证数据库具有足够的安全性控制，简单地说安全性必须考虑两个方面的问题：一是数据不被非法访问和破坏：数据库的安全性首要的是数据的安全性，系统必须具备足够的安全权限，保证数据不被非法访问、窃取和破坏。二是操作安全可靠：数据库同时应该具备安全权限，不让非法用户操作系统；同时要具备足够容错与纠错能力，以保证合法用户操作时不至于引起系统出错，充分保证数据的逻辑准确性。
第四，集成性。数据库中必须有完整的GIS数据结构，支持的数据结构包括：点、线、面、遥感影像、属性数据等。因此，数据库设计和建设中必须考虑集成原则，且数据库的设计和建设必须基于地理信息系统标准技术。
第五，规范化。数据库的建立必须参照相关的规范和标准，以便能更好地实现各县(市)的数据统一和共享等。
除上述原则，还要考虑所选数据库与Windows的兼容性，对空间数据存储的支持，数据检索速度，管理海量数据的能力，系统稳定性、安全性数据库设计是将整个概化设计转化为最终的详细设计的过程。
本系统的数据库设计包括两部分，一是空间数据结构设计，二是属性数据结构设计。
(1) 空间数据
本系统的空间数据主要服务于枞阳县土地利用规划管理，为自动化办公业务提供各种现状和规划数据的查询统计，以及规划实施和跟踪监测工作的背景图等。其设计内容包括两方面：表和工作图层的命名规则、规划工作图层。
表和工作图层的名称均用西文(大写)表示，由前缀和后缀两部分组成。其中，前缀为图层所属业务流程的业务名称缩写，如前缀JYYS表示“建设项目用地规划预审”流程。表的后缀采用西文(大写)表示，由表名的每个字的汉语拼音的第一个字母组成。在该系统中，为方便查询，为每张表设定一个代码，表10.3是表代码的说明。工作图层的后缀为图层性质，分为三种：在办(ZB)、通过(TG)和不通过(BTG)。如预审阶段的图层命名，业务名称缩写为“JYYS”，则接件时的工作图层名称为“JYYS_ZB”，预审结束通过输出的图层名称为“JYYS_TG”，不通过的输出图层名称为“JYYS_BTG”。若业务流程中有多个工作模块，可在前缀和后缀之间加上工作模块的名称缩写，它们之间用下划线连接。
表10.3 空间数据表索引(表代码说明)
图形数据库包括两部分内容：背景图(土地利用现状图和土地利用规划图)和工作图层。背景图层由图层A10，B11，B12，C10，C20，C30，C40，C50，C60，D10组成。其中A10，B11，B12，D10图层组成“土地利用现状图”；A10，C10，C20，C30，C40，C50，C60，D10组成“土地利用规划图”。
表10.4是系统的工作图层定义，表中对所有工作图层的层代码、图层内容以及该图层的要素特征进行了定义。在定义图层的时候，还需要对各个图层的属性特征进行定义。
表10.4 规划工作图层定义
续表10.4
(2) 属性数据
本系统的属性数据主要是指土地业务处理过程中产生的土地利用规划工作表数据以及管理数据，其设计包括确定其命名规则，并确定实体、实体关系以及关键字段等。
属性数据的命名规则同空间数据命名规则类似。由于本系统的属性数据库采用关系型数据库管理软件Oracle进行管理，因此需要将需求分析产生的数据模型按照关系模型的要求进行规范化和标准化设计，包括实体、实体关系以及关键字的设计等。
在考虑存储管理结构时，主要有两个方面需要考虑。
第一，数据库的管理。从数据库安全角度考虑，各数据层均要由数据库管理员设置用户权限。例如，土地管理部门对使用系统的权限可分为三组：一是系统管理员组，负责系统的总体管理和数据备份；二是操作员组，进行数据的录入，但不能修改数据库；三是用户组，可以进行数据的查询和浏览。不同的权限密码不同。
第二，数据精度。数据精度是描述在一个给定的错误区限内可以找到特定空间特征的能力，对一个数据库来说，设计者需要明确：数据库的精度不会因为采用自动化的数据采集过程而使其增高；数字化图形的精度不会高于其原始地图；数据库总体精度是最低精度部分数据的精度。
系统总体设计阶段已经确定了软件的模块结构和接口描述，划分出不同的目标子系统，即各个功能模块，并编写了总体设计文档，但此时每个模块仍处于黑盒子级，需要更进一步的设计。
系统详细设计的主要内容是在具体进行程序编码之前，根据总体设计提供的文档，细化总体设计中已划分出的每个功能模块，为之选一个具体的算法，并清晰、准确地描述出来，从而在具体编码阶段可以把这些描述直接翻译成用某种程序设计语言书写的程序。其设计成果可以用程序流程图描述，也可以用伪码描述，还可用形式化软件设计语言描述。对于土地利用规划信息系统，这个阶段的任务是：逻辑上正确地实现每个模块的功能，设计出的处理过程应该尽可能简明易懂；空间数据库和属性数据库的设计，要求数据的标准化和规范化；产生数据字典。
详细设计的表达工具主要有程序流程图、盒式图、PAD图、类程序设计语言等。而详细设计的方法也有多种，包括结构程序设计、面向对象程序设计等。
以结构化程序设计为例，使用该方法进行详细设计时，要遵循以下几个设计原则：第一，采用自顶向下、逐步求精的设计方法；第二，采用顺序、选择、循环三种基本结构组成程序的控制结构；第三，尽量使用单入口／单出口的控制结构，减少传递参量(数)的个数；第四，提高模块的内聚度，降低模块间的关联度。本系统的模块设计参考了国土资源部的国土资源信息化工作标准——《县(市)级土地利用规划管理信息系统建设指南》。
系统配置管理模块包括用户管理、权限管理、编码维护管理、规划实施业务流程配置管理、数据库管理(见图10.9)。其中用户管理是进行用户信息的增、删、改、查，以及用户密码设置的管理；权限管理主要是进行用户权限设置，即通过对用户所能使用的功能模块及数据进行控制，来保证系统安全性和数据保密性；编码维护主要是进行辖区编码与名称设置、乡镇编码与名称设置；数据库管理主要是进行数据库的备份、导入等工作；规划实施业务流程配置主要是用户根据实际工作中规划实施业务的需求自己配置各部门的数据流转顺序。
图10.9 系统配置管理模块功能结构示意图
图形编辑模块主要是针对系统所涉及的各类空间数据提供方便、实用的图形编辑功能。该模块主要包括工程文件管理、点文件编辑管理、线文件编辑管理、区文件编辑管理、红线图编辑功能以及投影转换等部分。系统提供的图形编辑功能，不仅有一般的通用的图形处理功能，更根据土地利用规划部门的业务特点提供了红线图编辑管理，如：键盘输入坐标点、辅助手工画定面积红线图、点线面的图形“拾取”等功能，具有实用、简单、针对性强等特点。
辅助规划编制模块主要是应用GIS技术、模型库技术来实现辅助编制土地利用总体规划和专项规划的功能，如：土地利用现状分析、人口预测、各种用地类型需求量预测等功能。用户在规划基础信息录入模块录入了规划区域基础信息后，就可以直接应用该模块所提供的各种分析、预测、辅助决策功能模块，得到所需要的信息(见图10.10)。
图10.10 辅助规划编制模块功能结构示意图
规划成果管理模块主要是对各类规划成果按一定的体系结构进行组织，以方便用户调阅和管理。该模块提供了图件信息和文档信息的查询、浏览、统计、输出等功能。在本模块中用户可以按项目、土地用途等属性进行分类信息查询；也可以按行政区域、土地用途、权属关系等作统计汇总；应用该模块可以对各种图件成果进行标准分幅输出、任意区域减裁输出等，在图形出图时，系统可以自动生成图件整饰所需的图例、比例尺、指南针等，以方便进行各种类型的图形输出；同时模块还实现了土地利用总体规划文本、规划说明书、专题研究报告及其他相关文字资料等的存档、查阅、打印、导入导出数据库等功能。用户在此模块不能对管理的所有数据进行修改。模块的具体功能如图10.11所示。
图10.11 辅助规划编制模块功能结构示意图
由于规划实施管理工作的业务很多，依据业务划分成子模块，下面逐一进行介绍。
(1) 土地利用年度计划管理模块
土地利用年度计划管理模块主要实现以下五项功能：一是对年度计划指标，即每一年上级下达的各项用地指标数据的管理；二是对行政区域内每年土地利用计划的实施方案进行管理，就是土地利用实施计划方案的数据录入、数据维护功能；三是年度计划指标使用的核算管理，即核减每一宗农用地转用项目的占用农用地面积和耕地面积，形成现时计划使用剩余指标，供查询和制表输出；四是年度土地利用计划的台账管理，系统自动生成行政区域内的计划使用台账，供查询和制表输出；五是年度计划指标的追加、结余管理，系统自动统计、核算本行政区域内上一年度土地利用计划执行情况，计算上年度节余指标。图10.12为土地利用年度计划管理模块功能结构示意图。
图10.12 土地利用年度计划管理模块功能结构示意图
(2) 建设项目用地预审模块
本模块实现了规划预审业务的流程化办公管理，主要包括项目受理模块、项目信息录入模块及项目预审模块。项目受理模块是为土地管理部门的窗口式办公服务的，在此模块业务人员只登记项目申请单位的信息及收件信息；业务人员在项目信息录入模块进行用地项目的信息录入后，该模块会自动生成建设项目用地预审工作台账；预审模块主要是为业务人员进行项目预审工作服务的，本模块可生成建设项目用地预审申请表和输出申报图件以供上报市级审批使用。
(3) 建设项目用地规划审查模块
本模块根据前面介绍的规划审查日常办公业务流程提供了流程化办公子模块。业务人员在各个模块中逐步录入相关业务信息后，系统可生成建设用地规划审查工作台账；用地项目规划审查模块辅助实现了建设用地项目的一书四方案的制作，提供了建设用地项目呈报书的自动生成及以Access文件格式导出和报表打印的功能。图10.13为单独选址建设项目用地规划审查功能模块的示意图。
图10.13 单独选址建设项目用地规划审查功能模块示意图
(4) 土地整理项目规划审查模块
本模块主要包括土地整理项目立项申请模块和项目验收模块。在项目立项申请模块，项目信息录入后，系统可自动生成土地开发整理复垦项目工作台账、项目可行性研究报告及立项申请的相关表格，以供上报审批使用。经过立项审批通过的项目，系统自动将该项目纳入补充耕地项目储备库，以辅助建设用地项目补充耕地方案使用。用户在项目验收模块填写完验收信息后，该项目会自动纳入后备资源库。
(5) 重点项目备案模块
本模块实现了重点项目用地信息的登记、维护工作，同时可以生成工作台账，供用户查询、统计使用。
(6) 规划实施动态监测功能
本模块主要记录了各种用地项目实施的具体情况，待项目实施后依据项目用地实际情况对现状数据进行及时的变更。
查询与统计模块提供了综合的查询、统计和专题分析功能，应用该模块可以对土地利用规划业务信息进行各种查询、统计和分析操作，得到的结果系统可以通过图表、报表等多种形式来显示，该模块也提供了各种结果信息的导出、打印功能。规划查询、统计模块的详细功能如图10.14所示。
图10.14 规划查询统计模块功能结构示意图
在系统设计完成后，就开始进入对系统实现的工作。
在系统实施开始之前，首先要对系统的设计成果进行全面评价。采用的方式是召开开发小组成员的讨论会。
系统设计的评价通过之后，由开发小组制订系统实施计划、制定编码规范、制定代码管理机制、组织开发小组人员培训等，为编码工作做准备。
数据库的建库按空间数据和属性数据分别进行，但不管以何种方式建库，都要先进行源数据的获取和整理以及数据的规范化处理(见10.2节)。
包括系统界面的绘制以及功能的编码实现。
在系统开发结束之后，需要将不同开发人员开发的功能模块组装配置起来，进行整个系统正确性和可靠性的检验，系统检验的手段有多种，测试是其中一种，这种方式是使系统有控制地运行，并从多种角度观测系统运行的行为，以发现系统开发中存在的问题并加以改正。这个过程有可能重复多次直到系统运行状态令人满意为止。
在本系统中，系统的调试包括两部分：一是图形功能的调试，选取一个区域作为调试的目标区域，对系统的各项图形功能进行操作，保证其正常的运行；二是办公自动化功能的调试，采用的方法是利用多个土地业务案例，将其作为系统试运行的目标案例，在系统中流转，监测案例的执行情况、处理过程以及最后的结果是否符合要求。
在系统运行过程中，还需要对系统进行定期的维护，以保证系统的正常运行。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
