基于GIS的小区物业管理信息系统设计与实现
软件工程硕士论文：基于GIS的小区物业管理信息系统设计与实现
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
第1章&&&&&&&&
随着城市建设步伐的加快以及住房制度改革的进一步深入，各种档次的住宅
小区相继建成入住。管理和监测住宅小区，提高住宅小区的物业管理水平，使得
信息化管理真正融入住宅管理，既有理论研究意义，又有实用价值…。
先进、高效、便捷、全面的物业管理系统软件的实施运用能在提升物业管理
水平中起到事倍功半的作用。目前物业公司日常业务管理MIS系统可以对住宅
小区楼字、房屋、园林绿化、公共设施、水电气等各个方面的信息进行监控分析，
其中很多业务都和空间信息有关。虽然设计良好的MIS系统可以满足大部分信
息管理的要求，但无法表达数据的空间概念。而GIS技术可把地图这种独特的
视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析功能)集
中在一起，在计算机软硬件支持下，对地理数据进行输入、存储、检索、运算、
显示和综合分析【2】，随着计算机技术的发展以及应用领域的不断扩大，技术发展
迅速，GIS技术已成为现代社会最主要的信息资源和手段之一。
在传统物业管理系统中引入GIS技术，利用GIS完备的空间信息管理技术
和丰富的空间分析能力，可使二者无缝集成，实现属性数据和图形数据管理的完
美结合，这种面向空间决策分析的GIS应用正是住宅小区管理决策支持系统所
要求的定性、定量、定位的综合分析的技术体现。
本论文的研究来源于珠江世纪物业有限公司与北京巨人世纪科技技术有限
公司的合作项目“港湾景观物业信息管理系统"的开发。项目的丌发采用GIS
集成二次开发模式，以ArcEngine为开发平台，结合小区物业管理系统实现小区
物业管理的可视化。本文主要论述基于GIS组件Arc Engine实现社区物业管理
系统的方法。
物业管理软件设计发展历程及使用现状
一个好的物业管理软件，应构建在一个好的网络、数据库、程序语言和操作
系统平台上，其设计和发展从低到高经历了三个阶段：
1．3地理信息系统的概述及研究现状
1．3．1地理信息系统的定义
地理信息系统(Geographic Information SystemGIS)是采集、存储、检索、
分析和描述整个或部分地球表面与空间地理分布数据的空间信息系统【5J。地理信
息系统是计算机科学、地理学、侧量学、地图学等多门学科综合的技术，不同的
部门由于其应用目的差异，对GIS的定义也不尽相同，但差别不大。通常可以
从4种不同的途径来定义GIS【6】：&&&&&&&&&&&&&&&&
(1)面向功能的定义。GIS是采集、存储、检
查、操作、分析和显示地理数据的系统。(2)面向应用的定义。这种方式根据GIS
应用领域的不同，将GIS分为各类应用系统，例如土地信息系统、城市信息系
统、规划信息系统、空间决策支持系统等。(3)m具箱定义方式。GIS是一组用来
采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合。这种定义强调GIS提
供的用于处理地理数据的工具。(4)基于数据库的定义。GIS是这样一类数据库系
统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答
对数据库中空间实体的查询。
1．3．2& G I S的基本功能
GIS系统都具有七大功能模块【101：数据输入与转换、图形图象处理、空问数
据管理、数字高程模型、空间数据分析、智能专家、显示输出，其结构如图1．1：
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图1．1&& GIS的基本数据流程图
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Figure 1-I Basic dataflow diagram ofGIS
1．3．3地理信息系统的发展趋势
GIS自60年代初诞生以来，经过三十多年的发展，在90年代初基本上完成
&了数据结构、算法和应用模型的理论研究和技术开发。同时在国际上也出现了一
批商业化的GIS产品和专业化公司，其中具有代表性的有ARC／INFO，
Maplnfo，Geoamap，Simens SiCAD和InterGraph MGE等…】。这期间GIS研究的典
型特点是面向数据结构、算法和功能。在数据结构方面，根据领域的不同，分别
采取矢量和栅格结构；在数据存储方面，大多数系统采用将存储属性的关系数据
库和空间数据文件相结合的方式。进入90年代以来，计算机核心部件CPU的处
理速度愈来愈快、性能价格比更高；其存储器可实现将大型文件映射至内存的能
力，且能存储海量数据。随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、
数据仓库技术、计算机图形技术以及三维图形芯片、大容量光盘技术与宽频光纤
通讯技术的突破性进展，特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能
够提供接近实时对地观测图像的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，
所有这些为GIS技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。目fj{『GIS的发
展趋势主要表现为以下几方面：
(1)面向大型的应用和面向公众的应用发展。。
(2)面向网络化GIS的发展
(3)面向与遥感及GPS相结合的发展
(4)面向GIS与专家系统相结合的发展
(5)面向Open—GIS…开放式GIS的发展
(6)面向GIS的三维领域发展
(7)面向组件式GIS技术发展
在软件模式上，GIS技术的发展，经历了功能模块、包式软件、核心式软件，
从而发展到组件式GIS和WebGIS的过程‘12】。GIS软件属大型软件，开发一套功
能完备的GIS软件是一项极其复杂的工程。如何合理地组织GIS软件的结构，
～直是GIS软件技术专家们研究的问题。组件式GIS的出现为传统GIS面临的
诸如价格昂贵、难以掌握等多种问题提供了全新的解决思路113l。本文论述的“基于GIS物业管理系统’’就是组件式GIS技术在软件开发中得以良好运用的一个
&典型例子。
&1．3．4& G I S在物业管理工作中的作用
经过几十年的发展，GIS系统己由地学领域的应用演变为以服务地学领域应
&用为主要目的“基础型"平台软件、以服务商用办公领域为主要目的的“桌面型”
&平台软件和以服务于城市公共设施管理为主要目的“应用型’’软件等的多个分支
& 【14l。将GIS技术引入物业管理信息系统，是传统物业管理在信息化领域的一个
&突破。近年来，许多区域管理部门正逐步以应用GIS技术替代传统的人工管理
&模式。采用GIS技术融入到数据集成平台，在关系数据库的基础上，建立图形
&数据库，将各种地理要素叠置于电子地图上，并且与关系数据库中的属性数据相
&联系，将数据、文本、多媒体信息、图像图形集成于统一平台上，进行空间定位
&与属性一体化管理，使信息可视化。在集成信息的基础上，结合空间分析，为物
&业管理服务，使决策科学化。融入了GIS技术的新型物业管理系统较之传统物
&业管理系统，在原有功能基础上可更具备以下功能：
(1)物业空间数据的采集、编辑和动态更新。
(2)各种属性数据的查询。
(3)图形数据与属性数据的双向查询
(4)实时动态管理。
GIS在物业管理中的应用研究起步较晚，目前还处在系统的试验阶段，技术
上还不是很成熟，并受资金及物管人员自身素质等因素的制约，从推广到普及，
还需要时间，但它提出的管理模式是新颖的，管理效率的提高是可见的，所以发
展空间是很大。
&1．4论文的研究意义和主要研究内容
&1．4．1研究意义
本次研究是GIS技术的应用由高端领域向大众公用发展的一次实践性尝
试，能够映J正GIS组件技术和信息管理系统开发技术具有良好的融合性。通过本
课题的研究开发，可把住宅小区相关空间地物信息结合到物业管理工作中去，使
物业信息管理模式真J下实现可视化、高效化，推动城市住宅小区管理的信息化进
程，提升物业公司管理的管理水平。本课题研究成果不但适用于绝大部分物业管
理公司，还可对房地产管理部门、房地产开发部门等有一定的参考价值。也可为
地理信息系统和MIS系统开发爱好者提供一定帮助。
&1．4．2主要研究内容
本文以GIS技术的研究和使用为基础，提出并建立基于GIS的物业管理信息
系统的方法，本文的系统设计在调查小区物业管理部门的功能，职责，权限，服
务项目等内容的基础上，对现有基于属性数据库物业管理软件的功能进行分析，
建立一个基于GIS的大中型居民生活小区物业管理信息系统，由于现在的智能小
&区物业管理涉及到方方面面内容很多。，论文将从以下四个主要方面加以论述：
(1)系统的需求分析及总体设计：在进行充分完备的系统用户需求的基础上确
定系统体系结构，设计系统功能模块，对系统开发所必备的软、硬件环境进行概
括性的说明，该部分是整个项目的基础。
(2)系统的数据库设计：该部分工作是本项目的重点之一，在本文中将主要研
究小区地物地理数据模型的特点，设计并建立满足储存空间地理数据与属性数据
需要的数据库，利用空间数据引擎ArcSDE提供对空间数据的调度管理，利用ADO
技术实现对SQLSevrer非空间数据信息的访问。
(3)系统的软件开发技术：本文将集中分析系统中使用的关键技术，其中包括
组件式GIS开发技术、ArcGIS Engine，空间数据库引擎技术一ArcSDE，并对物业
管理GIS的开发方式做了全面的分析，说明本项目基于ArcGIS Engine进行集成二
次开发的优势。
(4)基于GIS组件ArcEngine的系统开发与实现：该部分工作是本项目的另一个
重点，也是系统开发难点。本文主要论述如何通过VB开发语言调用ArcEngine组
件库所提供的符合COM协议的软件组件，合理设计物业管理地理信息系统地图
操作模块以及其他各个功能模块，利用相关接口和函数完成程序设计。 1．4．3本论文的组织结构
&& 本论文主体分五章
第一章概括介绍了课题研究的目的及意义，以及课题来源，简单介绍GIS技术
的国内外研究现状以及目前物业管理系统软件的使用现状，在此基础上明确论文
的主要工作。
第二章对系统开发中用到的关键技术进行论述，包括组件式GIS的丌发方
式、ArcGIS的组件开发平台分析、空间数据库引擎技术等。
第三章对系统进行需求分析、总体设计、数据库设计。主要包括功能性需求
分析、系统总体框架设计、功能模块设计、空间数据库属性数据库设计以及GIS
空间数据与属性数据的数据结构与组织方式、以及二者的联结与调用机制。
&& 第四章系统G
IS主要功能模块的实现方法，包括利用Arc EngnierjtH何实现地
图各项基本操作的开发过程，地图信息的空间查询和属性查询的实现、矢量数据、
属性数据的修改维护功能等。
第五章系统主要功能模块的测试，及主要功能界面展示。
地理信息系统常用开发方式
随着GIS应用领域的扩展，应用型GIS的开发工作日益显得重要。由于物
业管理工作中涉及的工作内容以及业务流程的特点，使得其应用系统的界面和功
能也有其特定要求和风格，针对这种现象，开发既能满足用户需要又具有方便、
美观、丰富的界面形式的GIS，是本次系统设计开发人员非常关心的问题。目前
常用的GIS开发方式主要有三种开发方式：独立开发、单纯二次开发、集成二次
开发三种方式Ⅲ1。
1．独立开发。它只不依赖于任何GIS工具软件，从空间数据的采集、编辑
到数据的处理分析及结果的输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某
种程序设计语言，如VC，VB，Java等，在操作系统平台上编程实现。
2．单纯二次开发。完全借助于GIS工具软件提供的开发语言进行应用系统
开发。以原GIs工具软件为开发平台，开发出针对不同应用对象的应用程序．如
ESRI公司的Avenue语言，Maplnfo公司的MapBasic等。
3．集成二次开发。是指利用专业的GIS工具软件，如ArcGIS Engine，MapX
等，来实现基本的GIS功能，以通用软件开发工具，如VC，VB，Java等作为开
发平台，进行二者的集成开剔16】。目前集成二次开发主要有如下两种方式：
OOLE／DDE采用OLE(Object Likning and Embdeding，对象链接与嵌入)自
动化技术或利用DDE(动态数据交换)技术，用软件开发工具开发前台可执行应用
程序，以OLE自动化方式或DDE方式启动GSI工具软件在后台执行，利用回调
(Callback)技术动态获取其返馈信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。
②GIS控件与组件利用GIS工具软件生产厂家提供的建立在OCX技术基础
上的GIS功能组件(如ESRI公司的AcrObjects，Maplnfo公司的MapX等)，在
VisualBasic、VC++等编程工具编制的应用程序中，直接将GIS功能嵌入其中，
实现地理信息系统的各种功能。组件易于使用，并且不限于C++等语言，可以在
各种开发语言和开发环境中使用‘"1。 在这三种开发方式中，独立开发难度太大，单纯二次开发受GIS工具提供编
程语言的限制，因些集成二次开发正成为应用GIS开发的主流。它一方面可以充
分利用GIS工具软件对空间数据的管理、分析功能，另一方面又可以利用其它可
视化开发语言具有的高效、方便等编程优点。而且开发现出的应用程序具有更好
&的外观效果，更强大的数据库功能，可靠性好、易于移植、便于维护等优势。尤
其是使用OCX技术利用GIS功能组件进行集成开发，更能表现出这种优势。
2．2&&& G I
组件式GIS就是基于组件技术开发的GIS系统‘18】。组件GIS将GIS的各大功能分
解若干功能模块，每个模块完成不同的功能。各个模块可以根据应用的需要，通
过可视序界面和使用方便的接口可靠而有效的组合在一起，形成最终的应用系统
&【19】。是面向对象技术和组件技术在GIS软件技术开发中的应用。组件式GIS控件
与其他软件通过标准接口进行通讯，实现跨程序、跨计算机、跨网络的分布式操
作。与传统的GIS相比较，他又多方方面的特点，包括：无缝集成、跨语言实用、
易于推广、开发简便、成本低廉、可视化界面设计及Internet应用等。目前国外较
流性的GIS组件主要有ESRI的ArcGIS系列、InterGraph的GeoMedia系列、GE的
SmallWorldm，国内有MapGIS系列、SuperMap系列。AreGIS是国际上市场占有
率最高的GIs软件，约占60％左右【搠。组件式GIS技术将带给整个GIS技术体系和
应用模式以巨大影响。
2．2．1基于MapObjects的开发
MapObjects是ESRL公司提供的一组供应用开发人员使用的制图与GIs功能组
件，它是由一个OLE控件和一系列可编程OLE对象组成。MapObjects可以用于大
量开发环境中，包括VisulaC++、Delphi、VisulaBasic等㈨。它由一个称为M印的
Activex控件(ocx)和约45个自动化对象组成，这些ActiveX自动化对象可以直接插
入到许多标准开发环境的工具集中，允许定制利用制图和GIS组件的应用程序，
当用户仅使用地图显示、编辑、查询以及简单的空间分析等GIS基础功能，MO
的组件技术是很好的选择，因为他不需要庞大的GIS应用平台支持，这样开发应
用就变的简单快捷、经济实惠。当然对于更专业的GIS用户来说，很多高级功能
如：高质量地图输出，地图坐标投影，表面模型或网络分析等高级空问分析，以
及拓扑编辑，就要借助于专业的GIS软件包。可以L既Mapobjects不适用于最终用
2．2．2基于ArcObjects的开发
ArcObjects，又称AO，是ESRI公司ArcGIS家族中应用程序ArcMap、
ArcCatalog、ArcScene的开发平台，它是基于Microsoft COM技术所构建的一系列
COM组件集，是依附在ArcGISDesktop产品中的软件开发包，也就是说，只要购
买TArcGISDesktop的任何一个产品，不管是ArcView还是Arclnfo，都可拥有这
套强大的AO组件集。通过AO可完成以下甚至更多的GIS功能：
&& ①空间数据的显示、查询检索、编辑和分析
②创建各种专题图和统计报表：高级的制图和输出功能
&& ③空间数据的管理和维护等等
AO已经提供了许多低层的基本功能，可以按照应用需求将这些功能组装集合
成一个更大的COM对象。AO是基于微软的COM技术来构建的，因此它的开放性
和扩展性很强。开放性是指在开发环境的选择上可以有VBA、VB、VC++、DELPhi
等多种支持COM标准的开发工具，而扩展性是指AO组件没有提供的功能，如需
要定义一种新的数据格式，可以利用COM技术自己来写自己的COM组件，对AO
组件库进行扩展补充例。
ArcObjects提供-了MapControl、PageLayoutControl、TOCControl、ToolbatComrol
&四个主要的控件。这四个控件也可称为AO高级通用组件，它由AO基础组件构造
而成，面向通用功能。这些组件经过封装后，使二次开发更为简单。
MapControl控件提供了类似ArcMAP中的数据视图的窗口，通过它我们可以完
成图层地图的显示、放大、缩小、漫游、生成图形元素、说明注记、空间或属性
的查询等功能。
PageLayoutComrol控件提供了类{以ArcMAP@版面视图的窗口，通过它可以实
现管理控件的外观设置：管理控件的显示属性：管理页面属性：在控件中添加和
查找元素：加载地图文档到控件：可以直接从资源管理器和户ArcCatalog中拖放
数据到控件中等功能。
TOCControl控件的一个重要特性是“Buddy Control”即伙伴控件特性。伙伴
控件表示“地图内容目录表”。开发人员只要在TOCControl控件中设定“Buddy
Control’’特性，程序运行时TOCControl就自动可视化显示起伙伴的地图内容目录。
ToolbarControl它是用来控制与该控件相连的MapControl控件或
PageLayoutControl控件的控件。当与ToolbarControl控件相连的Mapcontrol控件或
PageLayoutControl控件处于激活状态时，ToolbarControl控件上的command或
Toolbarsn-I"控$iJMapControl控件或PageLayoutControl控件中的内容。
AO可选的开发方式有两种，一种是在ArcMAP应用框架上进行定制开发，另
&一种是脱离ArcMAP应用框架去开发独立的程序。其中在ArcMAP应用框架上进
行定制开发的方式，往往被用于用户界面的定制。它只是修改一下ArcMap的界
&面或利用这些桌面软件内置的开发环境VBA进行客户定制。其优点是：可以充分
&利用ArcMap资源以及ArcGIS中提供的强大GIS功能，在ArcMap定制环境中，自
&由地定制系统的用户界面，大大缩短了开发周期。
到目前为止，AO还不是一个独立的产品，是依附在ArcGISDeskTop产品中
&的软件开发包，应用程序的运行依托于AO组件，用户要使用应用程序，必须安
装Arcgis相关产品，这无疑增加了软件购买成本；另外，使用AO开发虽能实现复
&杂GIS功能，但AO体系庞大，整体结构非常复杂，在开发中小型软件产品时会产
&生许多功能的冗余，并对开发人员提出较高要求。而采用ArcGIS
Engine贝1]可很
好的解决这许多问题。
2．2．3基于ArcGI&&&&&&&&
S& Eng i ne的开发
&&& ESRI的Acr
GIS Engine是一个用于建立自定义独立地理信息系统应用程序的
平台，支持多种应用程序接El(ApPlciatoinPrgormalnierafees，API)，由一组核心
ArcObjects包组成，拥有许多高级GSI功能，而且构建在工业标准基础之上。使
用Acr GIS Engine可以创建独立的应用程序，程序发布时不要求用户在机器上必
须安装AcrGIS，而是通过Acr GIS Engine Runtime的软件许可将这些程序分发给
最终用户，不同级别的功能是由许可文件控制。AcrGIsEngine包括两个产品：
Engine开发包，是组件、API和工具的集合，是创建自定义的GIS和制图应用的工
具包；Engine运行时，是为了运行自定义的Engnje应用的可分发的ArcObjects。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&ToolbatContro控件可以加入放大、缩小、漫游等地图操作工具。三维可视化的控
件SceneViewerConiorl贝,lJ具有显示三维文档、图层数据和对鼠标操作作出响应的
功能。一个地图控件和一个内容表控件可以加在应用中来展示和交互式运用地
&图。为了在VisualBasci中使用Arc
GIS对象，首先必须引用包含该对象的ESRI库。
选择Visual Basic project菜单中的References来显示References对话框，设置了对象
库的引用后，就可以在对象浏览器中找到特定的对象及其方法和属性了。然后点
击工程菜单下的组件(Componems)，选中Controls下的ESRI MapControl、ESRI
TOCcontrol、ESRJToolbarControl，确定后可以看到工具箱罩多了几个控件图标，
通过这几个控件，可以实现一些最基本的功能‘261。
(2)工具条和工具
工具条是GIS工具的集合，工具在应用界面上用工具条的方式展现。在应用程
序中用它来实现地图和地理信息的交互。工具包括：平移、缩放、点击查询和与
地图交互的各种选择工具。通过调用一套丰富的常规的工具和工具条，开发者可
&以很容易的将选择的工具拖放到定制应用中或创建自己定制的工具来实现与地
图的交互，定制应用的过程被大大简化。
&& 对象库是可编程Arc GIS
Engine组件的集合，包括几何、显示、Goedatabase
和三维分析等一系列库，在Wnidows，UNIX和Linux平台的开发环境下使用这些
库，程序员可以开发出从低级到高级的各种定制的应用。相同的GIS库也是构成
ArcGIS桌面软件和ArcGIS Server软件的基础。对开发者来说这些Arc GIS Engine
库支持所有的ArcGIS功能，并且可以通过大多数通用的开发环境来访问(例
女U：ViusalBasci6，Delphi，C++，Java，ViusalBasci．NET，和c撑)，Arc GIS
提供了二十多个对象库，每个库都包括着不同的功能[25】。Arc GIS Engine使用的
类都包括在esricore．olb对象库中。对象库是包含有关ArcMap和AcrCatalog的接
&口、组件、组件对象类、属性方法、事件的描述的文件‘”1。
ArcSDE空间数据引擎技术
2．3．1&& ArcSDE空间数据引擎
目前用于解决空间数库据与属性数据之间访问通讯的常用办法是中间件技
．3．2&& ArcSDE空间数据库数据存储模式
空间数据库数据的存储经历了拓扑关系数据存储模式、OracleSpatial模式
和)ArCSDE模式。ArCSDE模式以其完备高效的数据库操作服务及其合理的数
据存储模式赢得了开发设计着的青睐。本次设计采用的就是ArcSDE模式作为其
空间数据存储模式。其数据存储机制是这样的：
Arc SDE通过把空间坐标信息存储为长二进制类型，用多张相关联的表来
表达空间数据和属性数据之间的关系以及空间数据内部结构的方法来组织和存
放空问要素而不改变和影响现有数据库的使用【291。ArcSDE对所有的图层建立了
层表(Layer_table)，其中，每个记录代表一个图层，其中记录了如下信息：内部
ID号(1ayer&&&&&
、数据库名、表名、空间数据列名称、空间索引大小、包络矩形
)RBM)个di．每。等 图层由业务表(Business Table)、要素表(Featue Table，简称F
表)和空间索引表(spatial index table，简称S表)组成，三表名称有一定规律：
业务表的名称为图层名称；要素名称为F(1aye【id)，索引表的名称为S
&(1ayerid)。其中，业务表的shape字段唯一，可以为空，要素表的FID唯一，
非空，索引表的SP FID非空，不唯一。其表结构如表2—1至2．3所示：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
表2-1业务属性表(Business Table)
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Table 2-I The structure ofproperty information
ObjectlD&&&&&&&
Featurel&&&&&&&
Feature2&&&&&&&
FeatureX&&&&&&&&
(Int)&&&&&&&&&&
(Type)&&&&&&&&
(Type)&&&&&&&&&&
(Type)&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
表2-2几何要素表(Featue Table)
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Table 2-2 The structure
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Numberfpts&&&&&
Entity&&&&&&
EminX&&&&&&
(Int)&&&&&
(Int)&&&&&&&&
(Int)&&&&&&&
(Float)&&&&
(Float)& (Float)
&EminZ&&&&&
EmaxZ&&&&&
Min．Measure&
Max—Measure&&&&
&(Float)&&&
(Float)&&&&&&
(Float)&&&&&&
(Float)&&&&
(Float)& (Float)
IIIIIIII&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
表2～3空间索引表(Spatial& indexTable)
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Table 2．3 The structure of Index
Sp_FfD&&&&&&
Gx&&&&&&&&&
EminX&&&&&&
EminY&&&&&
EmaxX&&&&&&
(Int)&&&&&&
(Int)&&&&&&
(Int)&&&&&
(Int)&&&&&&
(Int)&&&&&&
(Int)&&&&&&
其中，业务表(BusinessTable)表示该层各个属性项信息，几何要素表(Featue
Table)用于保存空间要素的几何信息。该表由空间层号的编码F(Layer ID)命名，
&比如，在层表中内部ID号为2的层，其对应的几何要素表F表名称为F2。在该
表中的Numbofpts、Emity、Eminx、Eminy等字段用来存储几何形状的大小、面
积、长度等封装信息。空间索引表(Spatial indextable)保存空间索引信息和每个几
何形状的封装信息。主要用于查询，该表用空间列名S(Layer&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
)DI．，如比，名命
在层表中内部ID号为2的层，其对应的空间索引表S表名称为S2，Sp FID用
于连接索引表和几何要素，Gx、Gy表示索引往各单元的坐标，其余为几何形状
封装信息的范围。以上几种表通过在层表中几何要素的层的编号n，联结ID号
相同的F表和S表，完成空间数据与属性数据的关联机制。
2．4本章小结
本章论述了地理信息系统的常用开发方式、ArcSDE空间数据引擎技术、组
件式地理信息系统开发的相关技术以及基于ArcGIS Engine的开发方法。通过以
上论述认为，采用基于ArcGIS Engine技术结合ArcSDE空间数据引擎进行GIS
物业信息管理系统的开发不但具备可行性，而且具备技术的可靠性。 3．1系统需求分析
3．1．1系统就用部门分析
珠江世纪物业集团成立于1999年，公司拥有一支经验丰富、训练有素的管
理队伍，建立一整套行之有效的管理制度，其内部组成结构由经理办公室下设6
个主要部门，工程部、管理部、经营部、财务部、保安部、系统管理部。工程部
下设工程管理室和土建水电维修室，管理部下设人力资源办公室和客户服务办公
室，经营部下设环境卫生管理办公室、保洁绿化队。
系统就用部门如图3．1所示：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
工程部&&&&&&&
一管理部&&&&&&&
经营部&&&&&&&&
财务部&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
=：：二I&&&&&&&&
----------—----一
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
I工謦理&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
客户服务&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
室&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图3．1物业公司组织机构图
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Figure 3—1& Organization chart of company
各部门管理职能简单描述为：
&1．工程部的工程管理办公室室负责各种园区施工工程的审批、登记，监控、业
主入伙、楼宇基本情况包括空置、租赁等的管理。
2．工程部的维修室负责具体公共设施水电设备维护保养监控维修更新、装修等
工程项目。
3．经营部环卫办公室及保洁绿化队负责小区环境卫生绿化及业主家政服务。
4．保安部监控小区人员、车辆出入、停车场使用等。 5．财务部负责各种工程项目、业主物业费用、维修费用、公司内部各项费用等
&6．管理部人力资源办公室负责具体人员管理。
&7．管理部客户服务部主要提供服务咨询，协调相关的部门、公司与业主联系有
&关服务，诸如业主投诉、水电维修、家用电器护养、家居清洁、报刊订阅与收
&送衣物清洗等。
&8．系统管理室负责公司网络设备、信息系统、办公设备的维护管理。
3．1．2系统功能性需求
需求分析就是对处理对象进行系统调查，在完全弄清用户对新系统的确切要
求后，用统一、规范的图表和书面语言表达出来，它是系统开发工作中最重要的
环节之一【30】。通过了解公司内部部门组织结构，并分析其职能，按照珠江世纪物
业集团的管理需求，结合GlS技术的特点，小区物业空间信息管理地理信息系
统(PGMIS，Property geographical Management
InformationSystem)应具备
包括物业同常业务属性数据管理及物业空间数据管理两大功能，除此以外还应具
备对以上数据的维护更新、系统使用者权限、系统安全保护等的系统管理功能。
具体包括：
1．物业日常业务属性数据管理功能
物业公司下属8个主要部门部门可通过本管理系统对小区物业同常业务工
作进行数字化管理，如基本信息、工程项目、物业维修、园区绿化、设施监控、
收费、卫生、车位、保安、内部员工等项目的管理。
2．物业空间数据管理功能
能完成小区各种空间地物(楼宇、道路、设施、绿化、车位等)的电子地图
可视化，提供全面的浏览操作功能，具备地物空间要素与其连带附属信息的查询
功能，使管理工作更加直观，便捷、可视。还要具备对这些空间地物要素的编辑
修改功能，以及各种GIS专题图的显示制作功能，便于决策管理。
3．系统管理功能
包括系统各级用户的管理，各种角色的权限的分配、口令的管理、数据库维
护、数据的更新等。
3．1．3系统主要数据字典及局部E-R模型描述
1．系统数据字典
数据字典是对数据结构及其关系的描述，由表和视图组成的，存储有关数
据库结构信息的一些数据库对象。可以帮助用户理解数据库的组织和内容，以便
更好地、更有效地使用数据库。
(1)空间数据库的数据字典
空间数据库的数据字典主要用于描述空间数据，在数据库的整个生命周期里
都起到重要的作用。它避免重复数据项的出现，并提供了查询数据的唯一入口。
根据本系统所搜集的数据情况和实际需要，建立了数据字典。如表3．1：
(2)属性数据数据字典
系统属性数据包括与空间数据直接相关的、和间接相关的数据项。包括小
区基本信息、楼宇基本信息、小区在建工程基本信息、相关设施设备基本信息、
维修基本信息、住户保修基本信息、住户基本信息等10项。数据字典从从以上
lO类基本数据中抽取获得。
以下仅以小区基本信息管理模块为例，列出抽取的主要基本数据中5个数
据字典：小区属性信息、大楼属性信息、人口信息、投诉信息、维修信息的描述：
小区信息表={小区编号+小区名称+负责人+楼栋数+地址+竣工日期+建筑
楼宇信息表=f楼宇编号+楼宇名称+小区编号+楼宇结构+单元数+房屋数+
竣工日期+总户数+总人口+建筑面积+大楼位置}
楼宇结构={楼宇结构ID，楼宇结构描述)
楼宇位置={楼宇位置ID，楼宇位置描述}
房屋信息表={房屋ID+所属大楼ID+建筑面积+竣工日期+房主ID+房屋结
构ID+房间号+朝向ID+使用ID+配套设施ID+房屋状态ID}
之间的关系是错综复杂的、冗余的，图3．2是空间数据、属性数据及小区数据的
&部分E．R模型描述关系图。如图3．2所示：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图3-2系统局部E．R模型图
&&&&&&&&&&&&&&&&&
Figure 3-2 Sub E-R(Entity Relation)mode for system
3．2系统总体设计
3．2．1系统设计目标
本系统的设计理念就是以小区电子地图为依托，将各种相关要素及相关资源
直观地反应给用户，提供准确有效的存储、检索、分析、修改地理数据的功能及
楼宇相关信息管理、设施设备管理、收费金额管理等功能，全面管理基础地形、
设施设备及房屋建筑平面图等数据信息以及相关职能部门的业务流程信息，实现
GIS与常规物业管理子系统的无缝集成，达到图文一体化管理的模式。
本系统的设计核心是建立空间数据库与业务属性数据库的关联，实现一个
GIS与物业MIS相结合的系统。GIS主要完成地物的查询和空间分析功能，对
管理和规划提供辅助决策。物业管理子系统则是对各种业务数据进行管理
3．2．2系统设计的原则
系统设计过程中，既要遵循相关的国家和行业规范，又要考虑本地的实际情
况，而且应该严格遵循软件工程的规范程序，在满足用户需求的前提下，必须尽
可能提高各项系统性能指标，系统总体设计遵循以下原则：
1．标准化原则
在系统的设计和建设过程中必须强调标准化、规范化和统一化，包括数据格
式的一致性和数据编码的一致性。相关标准和规范的选择顺序为：己颁布的国家
标准规范，部颁标准规范，自行制定经过论证的有关标准。
2．完备性原则
完备性原则包括数据完备性和系统功能完备性。前者指数据的完整性、现势
性、准确度、精度：后者指用户的主要业务及管理内容，完成系统详细设计的全
部功能要求。
3．安全稳定性原则
①抗干扰能力：指工作的连续性和正确性，包括检错、纠错的能力，并应付
一般的人为及机器故障。
②在错误干扰下重新恢复和启动的能力。
③完善的数据备份措施。
4．适应性原则
①能根据功能调整的需要，由用户对系统的设置进行调整，满足系统发展变
化的要求。
②系统的结构设计预留今后的发展空间。
③能在一定范围内适应技术更新(软、硬件升级更新)的要求。
5．先进性原则
在满足系统功能要求的前提下，保持系统的先进性和高性价比。
3．2．3系统总体框架设计
PGMlS总体框架如图3．3所示。 通过调用数据库来实现。PGMIS系统空间数据可以通过遥感数据、实地采集、
现有数据、以及数字化等途径获取。
3．2．4系统功能设计
系统功能设计的主要任务是根据系统研制的目标来计划系统的规模，确定
系统的各个组成部分，并说明各个组成部分在整个系统中的作用与相互关系。
在充分了解了物业管理公司管理者、员工、小区居住业主或准业主对管理
居住环境在详细信息、楼宇的位置、户型分布、生活设施的位置布局、绿化情况、
停车场或消防设施等的情况等信息的了解要求后，将系统功能设计制定为3个功
能模块来实现：&&&&&&&&&
GIS功能模块、物业管理模块和系统管理模块。如图3．4所示。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图3．4系统功能模块
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Figure 3-4 Function model figure for system
GIS功能模块主要完成与地图相关的小区空问数据管理功能，包括数据的显
示、查询、编辑、空间分析等功能。物业管理模块主要完成物业属性数据管理功
能，这两个模块属于功能性需求。系统管理属于非功能性需求的范围，完成用户
管理、数据库管理等功能。
1．GIS功能模块
GIS模块主要提供地理信息系统要完成的功能。包括数据显示、数据查询、
数据编辑、空间分析等功能。主用例图如图3．5所示： 呆
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图3．12财务部的主要功能用例图
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
3—12 Main function Use Case for financial
&&&&&&&&&&&&&&
Figure&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
department
其中，工程部的主要功能能划分为楼宇信息、小区信息、房屋信息的管理，
入伙登记管理、设施维修管理、系统数据设定六个子模块，财务部主要功能划分
为维修基金管理、三费查询管理、工程收费管理、物业管理费管理、服务性收费
管理、其他收费管理六个子模块，此外，各部门用户在系统登陆时，应执行权限
审核模块的口令审核，通过用户口令确认，获得该模块的使用权。
3．2．5基于C／S的三层体系结构设计
系统采用客户，服务器(Client／Server)的体系结构，服务器存储所有系统数
据，应客户端请求发送不同用途的数据：客户端接收特定数据，计算、分析数据，
给出结果并显示【311。
1．系统三层体系结构模式分析
GIS物业管理系统主要以日常管理业务数据管理、查询、分析为重点。采用
在局域网环境下C／S方式的三层体系结构模式。即三层结构为：数据层、应用逻
辑层、表现层。如图3．13所示【32】：
与地图应用(GIS)的集成，实现了真正意义的“图文一体化"的信息管理模式。
2．采用该体系结构的优势分析
三层体系结构的采用，将应用明确划分为了表示层、功能层、数据层，建
立他们在逻辑上的独立性。其优势是：
异质屏蔽性：对客户端而言，三层结构可以省去同时面对许多种不同服务器
的窘境，客户端只与中间层通信，服务器端的异质性，则被中间层屏蔽。而对服
务器而言，三层结构免除了直接面对所有用户的情形。
灵活性：中间层的存在，可以让服务端容易地以多台服务器来提供服务，而
分散单一服务器的负担。另外，从桌面计算环境到功能更强的网络服务器，负载
可均衡分配到系统各处，这有利于协调性能和网络带宽。另外，在三层结构中，
数据计算与数据处理集中在应用逻辑层，由于中间层的服务器的性能容易提升，
所以在Intranet下的三层结构可以满足用户的需求。
重用性：许多应用程序可共享和重用部分可封装在中间层中。中间层的封装
功能为系统的可移植性打下了坚实的基础，同时也保证了系统的灵活性和独立
易维护性：将业务逻辑部署在中间层，而不是分散在各用户桌面，也有助
于使用各种变化，缩短解决房按时间。
另外，在网络流量、安全性方面，三层结构也有较大优势。
但这种结构对数据库服务器提出了高要求。从管理的角度来看，程序代码
的维护、数据库的备份虽然可以在服务器端执行，但这种三层结构对网络带宽是
有一定要求的，因为客户端每次要求获取的数据和反馈信息都要通过网络与服务
3．2．6系统开发平台
系统采用多种开发工具结合GIS组件工具ArcGIS Engnie进行设计，VB可
视化开发工具与ArcEngnie结合开发系统GIS功能模块，ArcSDE空间数据引擎
对准备入库的数据进行转换，并将空间数据库、属性数据库分别存储于SQLServer
关系统数据库中。整个系统的具体配置如下：
()l硬件环境：CPU&800Mhz；内存&256M；显存&256色；硬盘&40G。
(2)软件开发环境：MireorsotfWindows2003Advanced Server；Microrsotf
WindowsXP；ArcGISEngine开发包：VB6．0
(3)系统运行环境
a客户端：Windows98／NT．／2000X／P／2003
b服务器端：：MireorsotfWindows2003Advanced Server；ArcSDE；SQLSerVer
&3．3系统数据库设计
数据库是物业管理地理信息系统重要的核心组成部分。一般来说，数据库设
计和建设的工作量及其消耗的经费会占整个系统设计、建设工作量和经费的大部
分。数据库设计的好坏，不仅影响到系统建设的速度和成本，而且影响到系统的
应用、维护和数据更新。所以数据库设计是本系统设计的关键，其设计过程应遵
&守实用性、规范化、安全可靠性、可维护性、可扩展性等原则。
3．3．1空间数据库的设计
建立合理完备的空间数据库是物业GIS系统设计的关键环节。GIS所含的数
据均与地理空间(位置)有关系，以地理坐标的形式进行定位，是一种地理参考
(goe．refrenced)数据【3引。它的数据组织方法和常见的关系型数据库的二维表各形
式有着根本的不同。
1．PGMIS的空间数据的组织方式
物业管理地理信息系统的空间数据从几何角度可分为点状、线状与面状三种
基本类型。
点状(0维)一点状实体表示有确定位置但离散的、无面积、无长度的实体，
如电子地图上的水井、电线杆、交通亭甚至路边的树等，以及较小比例尺地图上
的楼房、商业服务点、文化场地等。它的矢量数据表示为一对x，Y坐标。
线状(1维)一：线状实体表示有确定位置并有长度、无面积的实体，诸如街
道、河流、道路、铁路以及小区边界等。线状实体的矢量本系统中，由于采用双数据库管理空间和属性数据，空间数据为非关系数据
结构，故通过地图细化层的方式实现地物信息管理。也就是说，在构建系统的电
子地图时，考虑到方便进行各种空间分析和操作，把点、线、面单独分层管理，
地图的每个层都是由单独的图元类型组成。其中路灯、消防设施、交通标志牌、
垃圾房等抽象为“点"集，道路、管线等抽象为“线”对象；楼宇、商铺、停车
场等用“面”来表示。下表3．2为物业GIS系统空间数据库中的小区地物要素的
图形抽象表。
3．3．2属性数据库的设计
对PGMIS来说，属性信息用来表示空间要素的名称、位置、数量以及附属
信息，是空间信息的纵深描述和补充，能为管理、规划与决策提供参考信息，并
能够辅助进行空间定位和显示空间实体分布特征。属性数据分为空间要素内部属
性与外部属性两部分，内部属性反映小区地物的固有特征，以业务属信息表
&(business
table)的形式存放，外部属性表是图元内部属性的补充。外部属性数据表示为一串有序的
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
表3—6停车场信息数据表
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T．able 3-6 Parking data table
序号&&&&&&&&
字段名&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
类型&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
ObjectlD&&&&&&&&&&&&&&
nvarchar&&&&&&&&&&&&&&&&
停车场编号&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
smallint&&&&&&&&&&&&&&&
3&&&&&&&&&
车位号&&&&&&&&&&&&&&&&&&
smallint&&&&&&&&&&&&&&&
4&&&&&&&&&
面积&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
float&&&&&&&&&&&&&&&&&
5&&&&&&&&&&
高程&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
float&&&&&&&&&&&&&&&&&
6&&&&&&&&&
月租金&&&&&&&&&&&&&&&&&&
money&&&&&&&&&&&&&&&&&&
业主编号&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
smallint&&&&&&&&&&&&&&&
8&&&&&&&&&
姓名&&&&&&&&&&&&&&&&&&
nvarchar&&&&&&&&&&&&&&&&
9&&&&&&&&&
起租日&&&&&&&&&&&&&&&&&
datatime&&&&&&&&&&&&&&&&
10&&&&&&&&
管理员&&&&&&&&&&&&&&&&&
nvarchar&&&&&&&&&&&&&&&&
11&&&&&&&&&
备注&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
ntext&&&&&&&&&&&&&&&&&
3．3．3空间数据和属性数据的一体化解决方案
由于空间数据所具有的特殊性，传统的关系数据库很难支持空间数据类型，
要解决二者之间的通信，必须引入新的技术来来满足对空间数据管理的要求。目
前，中间件技术是较为流行的解决方案，即在空间数据源上增加一层软件，称之
为空间数据引擎，实现对空间数据和属性数据的一体化管理。本系统的开发采用
了ArcSDE空间数据引擎技术，它的提供的数据存储模式建立了空间数据与GlS
程序之间的一个重要的“通路’’，使用它可以将ArcGIS等程序与关系数据库系
统联系起来。关于ArcSDE空间数据引擎技术在第二章已论述过，在此不再论述。
电子地图的矢量化图层便于空间数据的存储、管理、和空间数据查询。在设
计空间要素的属性意义表达时，我们在空间要素属性表格中仅保留1个或2个关
键字段，用外部数据库SQLesvrer管理绝大部分属性数据，因为在ARCSDE的
属性表格中，对文字在表格中的存储，如果字段太多，会影响图层的显示速度，
但要注意在属性数据库的表格要与空间数据库的图层对应，同时在属性数据库
&3．3．4数据库系统的安全性设计
数据库系统信息安全依赖于二个层次：一是数据库管理管理系统本身提供的
&用户名，密码、视图、使用权限控制、审计等管理措施，大型数据库管理系统
&Oracal，、Sysbase，、DB2，、SQL
Server等均有此功能；另一层就是靠应用程序
&设置的控制管理。在物业管理地理信息系统中主要采用了二种手段来保证数据的
1．用户分类
不同类型的用户授予不同的数据管理权限。一般将权限分为三类：一般用户、
管理员用户和超级用户。一般用户只有数据查询的权限，它不能改动数据库中的
任何数据。管理用户除了拥有一般用户的权限外，它还有创建数据库表、索引等
权限，并可在权限允许的范围内修改数据库。
超级用户将具有数据库管理的一切权限，可以建立或删除用户，创建各种数
据库等。这类用户的工作是谨慎而带有全局性的工作，只有极少数用户属于这种
2．数据分类
同一类权限的用户，对数据库中数据的使用范围可能是不同的。因此，可利
用数据库管理系统提供的建立视图功能，对数据进行分类．根据不同的使用范围
用户提供不用的视图。这种分类可以进行得很细，最小粒度是二维表中一个交叉
3．4本章小结
本章首先进行系统功能需求分析，包括业务属性数据、空间数据、系统管理
的需求分析，在需求分析的基础上完成系统总体设计，包括基于C／S结构总体框
架的设计、个功能模块的设计及系统运行环境需求。为下一步的功能实现提供可
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