鐵路用地地籍管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

孫立志，徐洪秀，胡勤軍

(天津市測繪院，天津 300381)

鐵路用地地籍管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

孫立志*，徐洪秀，胡勤軍

(天津市測繪院，天津 300381)

由于鐵路用地管理過程中有很多難題，日常監(jiān)管有待加強(qiáng)，為了適應(yīng)新的鐵路用地管理水平，本文在分析鐵路管理中遇到的難題及天津市鐵路局提出的需求基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了鐵路用地地籍管理系統(tǒng)。重點分析了研發(fā)過程中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，并對主要功能及技術(shù)實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，最后對系統(tǒng)的創(chuàng)新與特色進(jìn)行了總結(jié)。

鐵路；用地地籍管理；系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1 引 言

作為鐵路運輸企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的基礎(chǔ)性資源，鐵路用地具有十分重要的資產(chǎn)地位，特別是國發(fā)[2013]33號《國務(wù)院關(guān)于改革鐵路投融資體制加快推進(jìn)鐵路建設(shè)的意見》中，第四條已經(jīng)提出“加大力度盤活鐵路用地資源，鼓勵土地綜合開發(fā)利用”，更加體現(xiàn)了鐵路用地在鐵路資產(chǎn)經(jīng)營中的重要性。但是，現(xiàn)有鐵路用地管理工作存在以下問題：一是鐵路用地面積大，跨度長，土地監(jiān)管難度大。二是鐵路用地基礎(chǔ)管理手段落后，很多靠手工完成，工作效率低、精確度不高。三是基礎(chǔ)檔案管理和查閱方式落后，地籍圖與檔案資料無法實現(xiàn)準(zhǔn)確掛接。因此，建立一套綜合性的鐵路用地地籍管理系統(tǒng)，實現(xiàn)科學(xué)化管理、加強(qiáng)監(jiān)管和提高資源利用率是亟須解決的問題。

當(dāng)前，隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)GIS提供了一種信息獲取、更新和管理的工具。從本質(zhì)上分析，鐵路用地地籍?dāng)?shù)據(jù)也是一種地理信息數(shù)據(jù)，具有精確的地理位置成分。因此，利用網(wǎng)絡(luò)GIS技術(shù)進(jìn)行鐵路用地地籍?dāng)?shù)據(jù)的管理具有很大的優(yōu)勢。首先，GIS技術(shù)提供了可視化工具能夠更直觀的展現(xiàn)地籍?dāng)?shù)據(jù)。利用不同顏色顯示鐵路用地數(shù)據(jù)是否發(fā)證等信息，避免了傳統(tǒng)文字的記錄的單一性。其次，地理數(shù)據(jù)往往具有屬性信息，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路地籍SHP數(shù)據(jù)與掃描件資料的掛接。這樣就能容易地實現(xiàn)圖形、屬性和掃描件之間的互相查詢。最后，將鐵路用地地籍?dāng)?shù)據(jù)疊加在遙感DOM影像或者CAD地形圖上進(jìn)行瀏覽，能夠提供更多的決策信息。

基于以上分析和探討，結(jié)合3S技術(shù)的優(yōu)勢，建立一套鐵路用地地籍?dāng)?shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)能夠更好的、科學(xué)的實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和維護(hù)。同時，對日常的辦公流程進(jìn)行計算機(jī)程序化，能夠提高工作效率。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)發(fā)布

在網(wǎng)絡(luò)GIS系統(tǒng)中，底圖數(shù)據(jù)一般發(fā)布成動態(tài)地圖服務(wù)(WMS)或者首先制作成切片緩存，然后將切片發(fā)布為切片地圖服務(wù)(WTMS)。其中，WMS服務(wù)的發(fā)布步驟簡單，不需要制作切片緩存。但是，這種方式一般將原始的影像數(shù)據(jù)部署在服務(wù)器端。同時，首次訪問時，服務(wù)器端需要進(jìn)行切片操作。WTMS服務(wù)則首先對原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行切片，然后將切片進(jìn)行部署。這種數(shù)據(jù)發(fā)布方式避免了直接對原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行部署。另外，WTMS服務(wù)能夠提供更高的數(shù)據(jù)訪問性能?？紤]到數(shù)據(jù)的保密性和訪問性能，本設(shè)計方案采用切片地圖的形式進(jìn)行底圖數(shù)據(jù)的發(fā)布。

2.2 鐵路地籍?dāng)?shù)據(jù)的發(fā)布

專題數(shù)據(jù)包括鐵路用地的界址點、界址線和宗地SHP數(shù)據(jù)。相對于底圖數(shù)據(jù)，專題數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量小，并且數(shù)據(jù)不會經(jīng)常修改。本建設(shè)方案采用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行專題數(shù)據(jù)的存儲和管理。最終，專題數(shù)據(jù)都通過GeoServer GIS服務(wù)器對外進(jìn)行發(fā)布。GeoServer按照工作區(qū)、數(shù)據(jù)存儲和圖層進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。其中，工作區(qū)對應(yīng)服務(wù)端的一個文件目錄，用于管理其下的所有數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲按照所存儲數(shù)據(jù)類型，可以分為矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)等；圖層則是對數(shù)據(jù)存儲的包裝，定義了數(shù)據(jù)存儲的訪問地址、空間參考、字符編碼等信息。

2.3 鐵路用地套界

由于數(shù)據(jù)的測量方式、用途等不同，底圖數(shù)據(jù)和鐵路用地專題數(shù)據(jù)可能不能較好的套合在一起。因此，在建立數(shù)據(jù)庫之前，首先需要解決鐵路用地套界的問題。對于天津區(qū)域的測量工作，經(jīng)常使用的大地坐標(biāo)系是“1990年天津市任意直角坐標(biāo)系”和“1980西安坐標(biāo)系”。其中，“1990年天津市任意直角坐標(biāo)系”屬于地方坐標(biāo)系統(tǒng)，僅在天津范圍內(nèi)使用?！?980西安坐標(biāo)系”則數(shù)據(jù)全國通用的坐標(biāo)系統(tǒng)，具有更加普遍的使用范圍?？紤]到不同地區(qū)、不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成問題，本建設(shè)方案采用“1980西安坐標(biāo)系”作為坐標(biāo)參考。在確定了系統(tǒng)所使用的坐標(biāo)參考系統(tǒng)后，鐵路用地套界的問題就轉(zhuǎn)換為不同數(shù)據(jù)源的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一的問題。

2.4 開源GIS開發(fā)平臺

本系統(tǒng)完全基于開源GIS平臺和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)，具有較低的開發(fā)成本和靈活性。項目開發(fā)成果是基于局域網(wǎng)的地籍GIS系統(tǒng)。其中，服務(wù)器端采用GeoServer和GeoWebCache搭建；客戶端由OpenLayers實現(xiàn)地理數(shù)據(jù)訪問，EasyUI搭建系統(tǒng)的整體界面。通過各個模塊的協(xié)調(diào)合作，完成系統(tǒng)的預(yù)期功能。因此，項目的最大意義在于開發(fā)成本低，最終的相對收益較高。

(1)服務(wù)端軟件設(shè)計

服務(wù)端主要由GeoServer和GeoWebCache組成。GeoServer是OpenGIS Web服務(wù)器規(guī)范的J2EE實現(xiàn)，利用GeoServer可以方便的發(fā)布地圖數(shù)據(jù)，允許用戶對特征數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、刪除、插入操作，通過GeoServer可以比較容易的在用戶之間迅速共享空間地理信息。

GeoWebCache(GWC)是一個采用Java實現(xiàn)的，用于緩存WMS(Web Map Service)Tile的開源項目。當(dāng)?shù)貓D客戶端請求一張新地圖和切片時，GeoWebCache服務(wù)器攔截來至客戶端的請求，判斷本次請求的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被緩存。如果請求數(shù)據(jù)已被緩存，則將這些緩存圖片直接渲染至客戶端；如果請求數(shù)據(jù)沒有被緩存，則發(fā)送請求至WMS Server(提供網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)的服務(wù)器)，由服務(wù)器處理請求數(shù)據(jù)，并返回給GeoWebCache服務(wù)器，GeoWebCache服務(wù)器進(jìn)過渲染及緩存數(shù)據(jù)圖片后繪制到客戶端。

地圖往往是靜態(tài)的，由于大部分客戶端每一次請求WMS(網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù))的數(shù)據(jù)都被質(zhì)疑，這會導(dǎo)致不必要的處理，增加等待時間。GeoWebCache在他們請求的時候優(yōu)化存儲(緩存)地圖瓦片，作為代理連接客戶端(例如OpenLayers或谷歌地圖)和服務(wù)器(如GeoServer，或任何WMS兼容的服務(wù)器)。隨著新的地圖和瓦片的請求發(fā)生，GeoWebCache攔截這些請求并預(yù)渲染瓦片。因此，一旦瓦片被存儲，地圖繪制速會度增加許多倍，實現(xiàn)更完美的用戶體驗。

(2)客戶端軟件設(shè)計

客戶端的主要組成模塊是OpenLayers和EasyUI界面庫。OpenLayers負(fù)責(zé)加載服務(wù)端傳送的數(shù)據(jù)，并且與服務(wù)器建立請求、響應(yīng)機(jī)制。OpenLayers是一個用于開發(fā)WebGIS客戶端的JavaScript包，用戶還可以用簡單的圖片地圖作為背景圖，與其他的圖層在OpenLayers中進(jìn)行疊加。另外，OpenLayers也支持ArcGIS的切片地圖。因此，我們可以利用ArcGIS制作離線切片地圖并通過OpenLayers進(jìn)行發(fā)布。除此之外，OpenLayers實現(xiàn)訪問地理空間數(shù)據(jù)的方法都符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。OpenLayers支持Open GIS協(xié)會制定的WMS(Web Mapping Service)和WFS(Web Feature Service)等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)規(guī)范，可以通過遠(yuǎn)程服務(wù)的方式，將以O(shè)GC服務(wù)形式發(fā)布的地圖數(shù)據(jù)加載到基于瀏覽器的OpenLayers客戶端中進(jìn)行顯示。

作為主要的界面庫，EasyUI構(gòu)成了系統(tǒng)客戶端的整體界面。jQuery EasyUI是一組基于jQuery的UI插件集合，而jQuery EasyUI的目標(biāo)就是幫助web開發(fā)者更輕松的打造出功能豐富并且美觀的UI界面。開發(fā)者不需要編寫復(fù)雜的javascript，也不需要對css樣式有深入的了解，開發(fā)者需要了解的只有一些簡單的html標(biāo)簽。jQuery EasyUI為我們提供了大多數(shù)UI控件的使用，如：accordion，combobox，menu，dialog，tabs，validatebox，datagrid，window，tree等等?？紤]到j(luò)Query EasyUI的簡單實用性，本系統(tǒng)的整體界面由該模塊進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)。

3 系統(tǒng)主要功能及技術(shù)實現(xiàn)

3.1 方案對比

下面從方案的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、開發(fā)效率和難易度上來進(jìn)行對比，如表1所示。

系統(tǒng)方案選擇對比 表1

從上表中，我們可以很容易得出下面的結(jié)論：使用商業(yè)的軟件，開發(fā)效率比較高，開發(fā)速度快，難度也較低，但要支付相當(dāng)大的費用。使用開源的軟件，系統(tǒng)不僅穩(wěn)定，且費用相對比較低。在現(xiàn)有廣泛的開源軟件支持下，選用開源的軟件，是非常實際的選擇。

3.2 總體建設(shè)方案

根據(jù)項目的具體需求，總體建設(shè)方案設(shè)計如圖1所示。其中，客戶端由OpenLayers和EasyUI界面庫組成。GeoWebCache和GeoServer作為服務(wù)器端的主要模塊，由tomcat服務(wù)器向外提供服務(wù)。同時，系統(tǒng)權(quán)限管理、用戶列表、土地證、權(quán)屬資料等的掛接由獨立的數(shù)據(jù)庫和服務(wù)進(jìn)行管理。本系統(tǒng)選擇開源的PostgreSQL數(shù)據(jù)庫存儲相關(guān)信息，并編寫額外的Java Serverlet服務(wù)進(jìn)行信息更新、刪除和查詢。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

3.3 系統(tǒng)主要功能

(1)信息查詢

通過點查詢或者幾何查詢獲取相關(guān)宗地的詳細(xì)信息。屬性查詢根據(jù)宗地名稱，里程，土地證，權(quán)屬單位等信息查看宗地的幾何圖形和相關(guān)地籍資料，并高亮顯示滿足條件的宗地，如圖2所示。

圖2 信息查詢

(2)四鄰指界

實現(xiàn)四鄰指界坐標(biāo)對比功能。圖3為四鄰指界的流程、圖4為四鄰指界的功能截圖。

圖3 四鄰指界流程圖

圖4 四鄰指界

(3)系統(tǒng)管理與維護(hù)

系統(tǒng)管理與維護(hù)包括用戶信息管理與權(quán)限配置、法律法規(guī)文件管理以及四鄰指界日志管理服務(wù)，圖5為系統(tǒng)管理的界面圖。

圖5 系統(tǒng)管理與維護(hù)

4 結(jié) 論

系統(tǒng)實現(xiàn)了地籍圖形與土地檔案資料的有效掛接。用戶可以實現(xiàn)圖形、屬性和掃描件之間的互相查詢，極大地簡化了資料查詢的復(fù)雜度，提高了工作效率。實現(xiàn)了日常辦公的常用業(yè)務(wù)邏輯，如根據(jù)里程值查詢宗地、四鄰指界模塊。針對不同用戶，本系統(tǒng)提供了分級權(quán)限管理，包括一般用戶、一般管理員和超級管理員權(quán)限。其中，一般用戶只能查看管轄的宗地，不具備數(shù)據(jù)修改和系統(tǒng)管理權(quán)限；一般管理員可以查看所有數(shù)據(jù)；超級管理員具有絕對的管理能力，能夠上傳宗地、管理用戶和日志查看等。

GIS技術(shù)提供了可視化工具能夠更直觀的展現(xiàn)地籍?dāng)?shù)據(jù)。利用不同顏色顯示鐵路用地數(shù)據(jù)是否發(fā)證等信息，避免了傳統(tǒng)文字的記錄的單一性。地理數(shù)據(jù)往往具有屬性信息，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路地籍SHP數(shù)據(jù)與掃描件資料的掛接。這樣就能容易的實現(xiàn)圖形、屬性和掃描件之間的互相查詢。鐵路用地地籍?dāng)?shù)據(jù)疊加在遙感DOM影像或者CAD地形圖上進(jìn)行瀏覽，能夠提供更多的決策信息。將地理信息技術(shù)與鐵路土地管理有機(jī)結(jié)合，設(shè)計和實現(xiàn)了鐵路用地地籍管理系統(tǒng)，實現(xiàn)鐵路用地管理創(chuàng)新。這種管理創(chuàng)新一方面為提高土地管理水平提供了科學(xué)手段；另一方面也為管理創(chuàng)效提供了必要條件。

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Design and Implementation of the Land Cadastral Management System for Railway

Sun Lizhi，Xu Hongxiu，Hu Qinjun

(Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China)

It has many problems in the process of railway land management，daily supervision needs to be strengthened. In order to adapt to the new railway land management level，based on the analysis of the problems in the management of the railway and the Tianjin Railway Bureau requirements，this paper designs and implements the cadastral management system for railway. The key technologies involved in the research and development process are analyzed，and the main functions and technical realization are described in detail，in the end the innovations and features are summarized.

railway；land cadastral management；system design and implementation

1672-8262(2017)01-58-04

P208.2

B

2016—02—26 作者簡介：孫立志(1986—)，男，工程師，主要從事移動GIS、網(wǎng)絡(luò)GIS、攝影測量等方面的研究工作。