用关系数据库与空间数据库协同管理土地数据，是近年来土地信息系统的分布式处理的常用方法之一，其分布式实现主要依赖于关系数据库（如Oracle）所提供的分布式功能。

　　本文将详细阐述土地信息系统中基于Oracle的关系数据库分布式设计及空间数据分布式处理的实现。

　　2　Oracle系统的分布式设计技术

　　2.1　分布式Oracle系统构架

　　分布式Oracle系统是由分布式数据库管理系统（Oracle Rdbms）、支持多种操作系统和通信协议的分布式处理环境软件SQL*NET、以及与非Oracle Rdbms联接的软件SQL*CONNECT组成的一个软件群［2］。其中，Oracle Rdbms的分布式功能主要包括分布式查询、单点事务、多个事务中多点更新及结点自治等；SQL*NET提供不同Oracle数据库间的连接功能；SQL*CONNECT是实现Oracle与其它DBMS转换的一个接口产品。

　　2.2　SQL*NET

　　SQL*NET是Oracle分布式处理的基础，其体系结构如图1所示。通过SQL*NET，一个应用程序可以并行存取本地或远程的多个数据库。当存取远程数据库时，在客户端，SQL*NET将来自用户程序接口（UPI）层的子程序调用（SQL语句）组装成信息报文，经过异种机环境所需要的数据转换后，通过网络将报文发送给远程计算机；在服务器端，SQL*NET接受报文，作必要的数据转换，并将子程序调用参数传送到适当的Oracle核心入口点，在相反方向上服务器端驱动SQL*NET传送的是数据和返回码信息［1］。

　
图1　SQL*NET体系结构

　　2.3　各类数据库对象

　　Oracle中与分布式处理有关的数据库对象主要有：数据库链路、视图、快照、同义词等。其中，数据库链路用于连接本地结点和远程结点之间的数据库；数据快照是Oracle系统提供的一种对数据表的异步复制，它有以下两种作用：数据快照是远程数据表在本地的复制，通过它可以实现对远程数据的快速查询；在系统或网络出现故障时，可以通过数据快照恢复数据。

　　同义词用来简化一些繁琐的表名或视图名等。对于远程操作，用户也可以为远程数据库的表名或视图名等建立相应的同义词，以后访问这些远程数据库的表或视图就可以直接写同义词名，也就是说用户在访问数据时无须指明数据所在结点的名字，这就达到了透明访问。例如，在某一结点访问另一结点的数据表时需要命令：

　　SELECT*FROM SUPDBA.EMPLOYEE@SUP—HQ；

　　如果建立如下同义词：

　　CREATE PUBLIC SYNONYM EMPLOYEE FOR SUPDBA.EMPLOYEE@SUP—HQ；

　　再访问该远程表时就只需要命令：

　　SELECT * FROM EMPLOYEE；

　　2.4　分布式操作

　　在数据库链路定义以后，远程操作就变得非常简单和方便。用户访问远程数据库的表或视图时，只要在表名或视图名后面附上数据库链路名即可通过SELECT或INSERT、UPDATE、DELETE等语句对数据进行操作。其形式为：

　　SELECT 列表达式［,列表达式,...］

　　FROM 表名@数据库链路名［,表名@数据库链路名,...］

　　［WHERE 逻辑表达式］；

　　在访问数据时，如果要访问的数据来自同一个数据表，根据需要直接访问该表或基于该表的视图或快照；如果所要访问的数据来自不同的数据表，可通过连接（JOIN）操作或相应的视图来实现，视图中各数据项的来源有以下几种情况：

　　来自同一数据库中的一个表或多个表；

　　来自同一结点不同数据库中的两个表或多个表；

　　来自不同结点上数据库中的两个表或多个表。

　　如果事先建立了有关视图，用户就可以直接访问这些视图以实现一些对数据的复杂访问。

　　3　数据库分布式设计的基本步骤

　　3.1　确定数据的物理位置

　　在分布式数据库环境中，对每一数据表都要首先确定其最佳的存放位置，从而使整体数据的分布更加合理。在这一过程中，需要考虑的因素主要有以下几点：每一结点需传递的事务量；每一结点使用的数据量；网络的性能与可靠性；各结点速度、磁盘容量；若结点间连接不通后的访问规则；表间联系对数据完整性的影响等。

　　3.2　确定数据库及其对象

　　对每一存放数据的独立结点都要建立至少一个数据库，对于不同的应用，在同一地点也可以建立多个数据库。在每一数据库中还要根据实际需求建立有关的数据库对象，如Oracle中有关数据库对象有Table、View、Snapshot、Synonym、DatabaseLink等。

　　3.3　确定数据存取机制

　　分布式数据库的一大重要特点是数据访问的透明性。在应用系统中，不同的功能会需要访问不同数据库中的数据。为了达到数据访问的透明性，在分布式数据库设计时就需要确定如何存取其它数据库中的数据，如何实现不同数据库中数据表的链接等规则。

　　4　土地信息系统数据库的设计

　　深圳市土地管理信息系统（以下简称SZLIS）是一个面向深圳市规划国土局土地管理业务的集成化分布式信息系统。由于该局行政上采用市局——分局——管理所三级运作模式，土地管理业务分布在三级管理部门，因此SZLIS系统中的分布式处理至关重要。由于Oracle难以管理空间数据，地理信息系统软件ARC/INFO不支持分布式处理，故考虑二者结合来管理，即系统中非空间数据用Oracle管理，空间数据用ARC/INFO管理。

　　4.1　SZLIS体系结构

　　SZLIS运行在由七个局域子网构成的广域网上。七个局域网分别分布于深圳市规划国土局市局和六个分局，管理所采用电话拨号上网连接到分局数据库中。系统在市局和六个分局的服务器中分别建立七个数据库。

　　SZLIS的主要功能包括：管理业务文件的流转及办理过程；用地申请的处理和批复；用计算机进行出让地块的划界和对用地空间与文字属性的管理；进行红线图、方案图以及其它图件的制作与输出；制定地价方案，编制土地使用权出让合同书；对与土地有关的各类、各层次信息的查询功能等。在SZLIS中，市局、分局和管理所都有以上功能，且市局可以查询及审批各分局的业务数据，三级部门之间要互相流转文件。

　　4.2　数据说明

　　根据系统的功能需求，SZLIS中的数据及其使用情况分为以下几类：

　　类型一：人员、部门、岗位、任职、单位等做参考用的数据，全局统一一份数据，更新量少，市局、分局都能更新；

　　类型二：文件内容、办理过程等与文件流转相关的数据，市局和分局都会收文，且市局、分局、管理所三级之间要转文；

　　类型三：业务属性数据，如红线、宗地属性、界址点、地价方案、土地出让合同属性等，主要业务在分局办理，部分大型业务在市局办理，部分小型业务在管理所办理；

　　类型四：图形数据，包括红线、宗地等地块的图形数据。

　　SZLIS中的图形数据用ARC/INFO管理，ARC/INFO提供接口与Oracle管理的属性数据相连接。为了实现图形数据与属性数据的有效连接，以及利用图形数据查询或更新属性数据，除通过建立ARC/INFO 与Oracle系统之间的连接外，还需利用RELATE关系建立各COVERAGE的INFO属性表（AAT和PAT）与Oracle数据库中的属性表（table）之间的关联关系，即在ARC/INFO的AAT或PAT表与Oracle表中分别建立公共的标识项，通过这些公共的标识项把AAT或PAT表中的记录与相应Oracle中的对应记录挂接起来。

　　4.3　分布式设计

　　根据系统对分布式的需求，SZLIS中数据库分布式设计方案如下：

　　对于类型一数据，市局数据库中建立数据表，分局数据库中建立对市局表的快照和视图，对这些数据的大部分修改在市局进行，分局通过视图修改这些数据，通过快照查询这些数据；对于类型二数据，市局和分局的数据库中分别建立数据表，数据存放在数据的产生地，如果市局向分局转文，则有关此文的文件内容、办理过程等数据都拷到分局的数据库中，反之亦然；对于类型三数据，数据存放在分局的数据库中，在市局的数据库中分别建立对六个分局数据库的DATABASE LINK，市局通过视图创建或修改这些数据，通过快照查询这些数据；分局和管理所系统登录到对应分局的数据库，直接对业务数据进行操作。以宗地属性数据为例，在分局建立表PARCEL，分局操作此表，在市局建立视图和快照如下：

　　CREATE VIEW V$PARCEL—LH AS SELECT * FROM SUPDBA.PARCEL@SUP—LH;

　　CREATE SNAPSHOT S$PARCEL—LH

　　PCTFREE 5 PCTUSED 60

　　TABLESPACE users

　　STORAGE INITIAL 50K NEXT 50K

　　USING INDEX STORAGE (INITIAL 25K NEXT 25K)

　　REFRESH START WITH ROUND(SYSDATE + 1) + 18/24

　　NEXT SYSDATE + 1

　　AS SELECT * FROM SUPDBA.PARCEL@SUP—LH;

　　/* 快照从第二天18点开始刷新，每天刷新一次 */

　　上述三类数据存贮于SZLIS的Oracle数据库中，具体的表、视图、快照间的关系如图2所示。

图2　SZLIS中各数据库对象间关系

　　对于类型四数据，市局、分局、管理所各存放一份ARC/INFO数据，市局系统通过与Oracle数据库中对分局远程表做的视图相连来修改属性数据，通过快照来查询属性数据；分局和管理所系统则直接通过与Oracle数据库中的表相连来操作属性数据；每天系统的更新程序要根据Oracle数据库的属性数据对市局、分局、管理所的图形数据进行增量更新，以保证三地的数据一致。

　　SZLIS中基于Oracle的分布式数据库组织结构如图3所示。


　　　　　　　　　　　

图3　SZLIS分布式数据库组织结构

　　4.4　空间数据同步处理

　　ARC/INFO本身并不支持分布式存储和管理，为了实现市局、分局及管理所的空间数据同步，系统采用如下方法处理：

　　. 在分局的Oracle数据库中建立图形修改记录表，数据项包括数据类型、数据序号、创建地点、更新日期、更新类型、更新用户、读取标志等，市局建立它们的视图，并通过视图读取图形修改记录表。

　　. 市局或各分局系统运行时对图形的每个变动，如创建、更新、删除等操作，往图形修改记录表中加入记录。

　　. 在进行空间数据交换时，调用图形修改记录表，提取信息，进行图形数据更新。

　　. 处于第三级的管理所，数据的处理类似市局，属性数据访问的是分局的表，图形数据在其本地建数据库，与分局的表相关联。

　　5　展望

　　关系数据库经过多年的发展，其分布式处理技术已经越来越成熟。对于土地信息系统这种既有非空间数据又有空间数据的大型系统来说，其非空间数据可借助于相对成熟的分布式关系数据库来实现分布式处理，而目前空间数据的分布式处理需要寄生于关系数据库的分布式技术。要真正解决空间数据的分布式处理问题，还有待于深入的研究。

　　荣　芳　工程师。主要研究方向：地理信息系统，数据库设计等。

摘要：通过对土地利用规划管理信息系统的建设的分析，提出了建立在工作流基础上的土地利用规划管理信息系统建设的实现方法和功能要求，系统建设的总体建设目标、技术路线和设计方案。

关键字: 工作流   土地利用规划 管理信息系统

一.     引言

为适应国土资源管理和社会经济发展的客观需要，新一轮土地利用规划修编试点工作正在全国进行，土地利用规划管理信息系统建设也正相应展开。建立基于工作流的土地利用规划管理信息系统建设是为了满足土地利用规划管理信息化的需要，优化管理模式，提高工作效率和土地利用规划管理水平，促进土地利用规划管理措施的落实。

二.    系统设计分析

针对土地利用规划编制和实施管理各个环节的业务需求，建立基于工作流的土地利用规划管理信息系统，完成土地利用规划数据库建设，基本形成土地利用规划管理信息系统，实现规划编制、规划成果管理、规划实施等规划工作的信息化、规范化管理；辅助支持日常工作流业务及提供辅助决策，实现日常规划办文业务自动化；加强和改进土地利用规划实施管理，强化土地利用计划管理，完善建设项目用地预审和土地利用项目规划审查，进行土地利用动态监测服务，为规划动态实施和实时管理提供科学保障。

系统建设以促进土地利用规划管理从传统的手工工作方式向现代化的工作方式转变为主要目标，应用网络通信技术、工作流技术、数据库技术、GIS技术建立与土地利用规划管理信息化相适应的土地利用规划管理体系，实现土地利用规划管理业务的流程化、信息化、网络化、规划化管理。

2.1 系统设计原则

1、 可操作性。土地利用规划管理系统应满足土地利用规划管理的需要，特别是满足对土地利用规划信息的输入、查询、统计、输出的要求，系统应操作方便、界面友好、结果直观，便于非计算机专业人员使用和操作。2、 先进性。土地利用规划管理系统的设计，应采用目前先进的技术和方法，如网络通信技术、GIS技术、数据库技术、Internet技术，Web技术和工作流技术，使土地利用规划管理系统建设能符合技术发展的要求。3、安全性。系统安全性首要的是数据的安全性。为防止系统在运行过程中出现数据丢失，非法修改、添加等情况，保证系统的稳定性、可靠性和抵抗病毒侵害的能力，必须为系统建立可靠的安全防护措施，如以不同的用户身份和权限进入系统只能进行对不同的数据操作，属于一个用户的数据，另一个用户无权进行处理和汇合服务器外端设置防火墙等措施。其次是系统自身的坚固性，及系统应具备对不同类型和规模的数据和使用对象都不能崩溃的特质，以及灵活而强有力的机制。4、 可伸缩性。计算机技术在不断发展，任何一个信息系统都不应该是孤立和停滞不前的。在系统设计和规划之初，就应该从宏观、从长远的来统筹考虑。系统所采用的软件开发程序、数据库等技术应符合当前信息技术的主流发展方向，能持续扩充和升级。特别是土地利用规划管理系统与土地利用现状管理系统，及其它土地信息系统之间能有较好的接口，能与其它系统有机集成。5、 图数一体性。土地利用规划管理系统的规划信息能实现图形信息和属性信的互联互查。6、 经济性。首先，软件平台选型应该经济实惠，选择性能价格比高的软件是系统建设的重要基础。其次，系统数据建设成本低，系统的空间数据格式要符合面向对象空间数据库标准，属性数据符合关系数据库标准。GIS软件的数据结构要求有开放的数据格式，有标准的外部数据交换格式，能够支持各种数据格式的转换，这样各种数据录入操作简便，效率高意味着成本低。再次，系统开发成本低，系统技术方案可操作性强，系统所选择软件能充分实现功能，从而能缩短开发周期，节约开发成本。最后，系统维护成本低，系统的数据更新容易实现，软件升级成本低廉，系统升级扩展容易实现。

2.2软件平台的选择

软件平台的选择基于以下几方面的考虑：（1）系统的功能需求。根据以上的系统设计分析，系统能实现土地利用规划信息的图、文管理和图文互查，需采用GIS基础软件，可以为ARC/INFO、MAPGIS、SUPERMAP等。（2）数据存储与共享。全国土地利用规划数据分为四级，即国家级、省级、市级、县级，其中县级规划数据是规划实施管理的基础。根据规划审批权限，县级土地利用规划数据需经省或市主管部门审核同意，才能实施。所以县级土地利用规划数据需存储在市级土地利用规划数据库中，同时对规划的实施进行管理；县级国土资源管理部门共享、利用规划数据。规划数据的更新或修改需经所属省或市级主管部门审核同意并授权才能进行。因此市级土地利用规划管理系统的建设，必须是基于网络的。县级管理部门可作为市级系统的一个应用终端，或根据县级管理部门的条件，构建一个与市级系统可进行数据交换的县级系统；上级规划数据同时包括下级规划数据，以利于规划的实施管理和审批。（3）数据规模。由于规划管理系统是以2002年的土地利用现状图作为工作底图，加上规划信息，数据量相当大，一般在10G-100G，市级系统数据库建设需采用大型数据库管理软件可以为Orcale、Informix、Sybase、DB II、SQL Server等。

2.3 数据库设计

土地利用规划管理系统数据库建立在土地利用现状数据库的基础上，数据库包括土地利用现状数据库、土地利用总体规划库、基本农田保护区规划库、土地整理复垦开发规划库、办文信息数据库和其他规划专题规划库等。其相互关系可以通过图（1）来表示。

2.4 系统网络传输设计

  由于系统建设是基于网络运行的，系统在运行时需进行并发的实时传输，所以必须对系统的网络传输进行设计。考虑数据的安全性、数据的传输量、网络发生故障的可能性，建议采用租用数据专线方式进行数据传输，同时可采用复制服务器技术，在网络发生故障时，所有的工作内容信息都保存在各用户终端服务器上，一旦服务器检测到网络已经通了，立即把保存在复制服务器上的信息上传到中心服务器上。

2.5 系统总体设计

 三．系统实现

 3.1 系统建立流程  

    土地利用规划管理系统的实现主要包括以下几个方面：（1）业务工作流程需求分析，流程设计及编程。（2）规划数据采集，建库。（3）网络通信、硬件设计，服务器的安装与配制。（4）应用软件的程序设计与编写。整个系统建设流程如如图3所示。 

 3.2 系统建设总框架

土地利用规划管理系统以县级1：10000（或1：2000，1：5000）的土地利用现状数据、规划数据为的数据源，以网络为通信载体，以国家土地利用规划数据库标准和土地利用规划管理系统建设指南为依据，建立全国四级（国家级、省级、市级、县级）土地利用规划数据库，提供上、下级可交换的数据，为土地利用规划管理信息化服务。

3．3系统主要实现功能

系统功能主要包括规划工作流程管理、系统基本功能和业务管理功能三部分。规划业务流程管理规划业务的申请、初审、复审、批准等一系列办文流程管理。基本功能包括数据输入、数据编辑、数据输出、查询分析、统计分析、数据交换和系统维护等。业务管理功能包括规划辅助编制功能、规划成果管理功能及规划实施管理功能等。

3．3．1规划办文工作流设计

无论从土地利用规划数据库的建立、调整、实施、管理整个过程来看，每一项业务都由不同的用户角色来承担，每一项业务都涉及业务的申请、初审、复审、批准等一系列办文流程管理，并且每项任务间都有严格的逻辑关系，可以以直线串行或折线并行的方式进行，每项任务都有明确的工作内容和不同的权限，是一种工作流的业务管理模式。系统规划业务办文流程设计应采用基于角色的工作流驱动技术，实现可视化的流程自定义和工作流表单定制。这样可以方便动态地调整业务工作流程和业务表单内容，可视化地表现规划业务工作流程和业务逻辑关系，于有利于规划办文业务的管理。目前工作流引擎平台产品比较多，如北京安图公司、杭州网新超图、上海华峻公司等自主产权的平台可供选择

3.3.2 系统基本功能

1）数据录入：从录入内容上看，包括土地利用的规划图形和属性信息，数据的输入建库与数据更新等；

2）数据编辑：可对录入的规划信息进行增加、修改与删除等，在变更过程中实现属性继承和自动计算等；

3）数据输出：可输出自定义比例尺、范围的土地利用图或土地利用规划图，自动生成图廓，及经纬网、公里网坐标和图例等。各种流行图形格式（包括矢量和栅格）、图表、文档（包括查询结果）的输出等；

4）查询分析：可对规划信息查询，有单条件、多条件、模糊查询功能。空间查询（包括图形和属性）、缓冲区分析、叠加分析等；

5）统计分析：包括对规划信息，土地利用现状信息，建设项目占用农用地面积、占用耕地面积；土地开发补充耕地面积；土地整理复垦补充耕地面积、计划指标统计专题图、业务统计报表制作等；

6）投影转换：国家54坐标和独立坐标系之间的转换等；

7）数据交换：与上级管理系统的数据交换和向上级系统上报、更新数据等；

8）系统维护：系统的正常运行维护、数据库维护、用户权限设置，包括用户角色管理、用户密码管理等。

3.3.3 业务管理功能

规划辅助编制

规划辅助编制是指利用计算机辅助编制土地利用总体规划和专项规划，以及在规划实施过程中根据实际需要，按照法律程序对规划进行局部调整和修改。辅助编制包括规划的方案拟定、方案比较、成果输出等；规划局部调整和修改包括对规划指标、用地布局等的调整。包括（1）编制土地利用总体规划图。系统以土地利用现状图为规划底图进行规划信息建库。（2）土地利用总体规划修编。在总体规划编制功能的基础上添加输出修编前总体规划图、记录修编前后图形及属性变化的对应关系、修编图斑、属性的历史回溯查询、打印输出修编后总体规划图功能。（3）规划局部调整，具体可以划分为图形变更和属性变更，通常图形变更伴随着属性变更。其中，图形变更主要可以归结为地块合并、地块分割和边界变更。提交变更后即时刷新现有规划图层，同时在数据库中保留原有地块信息以备历史回溯。（4）土地利用现状及动态分析。系统能够提供对基年土地利用现状进行分析统计，生成各种地类统计信息。主要包括以下：统计生成《土地利用现状表》、统计生成《土地利用结构表》、系统能够提供对土地利用现状数据按时间进行统计分析，生成利用现状面积变化对比表、输入统计时间，包括开始年月和终止年月。

规划成果管理

规划成果管理是指对经批准的土地利用规划成果及在规划实施中形成的相关规划成果的管理，包括图件成果和文档成果管理。县（市）级规划数据库包括县级规划成果和乡级规划成果。（1）图件管理。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土地利用规划管理中产生的其他图件、影像资料等。规划基期土地利用现状图和各年度土地利用现状图的调阅、查询和统计；总体规划图和专题图的调整、修改、更新；总体规划图和专题图按项目、土地用途等的查阅、统计。可即时查阅、统计规划各项指标（一般农田、基本农田、待置换用地、建设留用地等）的使用情况，提供指标使用、剩余情况一览表，实现图形和属性及一览表的交互查询，方便项目预审选址。总体规划图和专题图任意区域、任意比例尺的输出；删除图件；

（2）文档管理。文档成果包括土地利用总体规划文本和说明、土地利用规划专题研究报告及其它相关文字资料等。文档成果管理的功能包括：文档的存档、文档的查阅、文档的输出、文档模板的管理、更新和扩充。

3．3．4规划实施管理

（1）土地利用年度计划管理。1）计划辅助编制：根据《土地利用年度计划管理办法》的规定，辅助编制土地利用年度计划建议(供上报审批)，土地利用年度计划建议的数据内容如下：地区、建设项目占用农用地面积、建设项目占用耕地面积、土地开发补充耕地面积、地整理复垦补充耕地面积、委托造地补充耕地面积。

2）计划实施方案辅助编制：根据上级部门下达的计划指标（包括追加计划指标），辅助拟订土地利用年度计划实施方案；

3）计划使用核算管理：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；

4）计划台账管理：自动生成县行政区域计划使用台帐，供查询和制表输出；

5）年度剩余计划结算：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。

（2）建设项目用地动态管理

1）输出申报图

系统能根据外业采集数据，生成宗地图，计算面积，绘制建设项目用地申报图。并且对划定的选址范围进行分析，统计选址所占用的各地类的相关信息，并实现图形和属性的交互查询。

申报图件包括项目拟建位置的现状、规划局部图（比例尺一般为1：10000，如辖区面积过大或过小，可适当缩小或放大比例尺），在现状图和规划图上标出项目的位置。图件上除了标准分幅图的规定内容外，还要有项目名称及项目拟用地总面积、占用农用地面积、占用耕地面积及项目位置标注图例、经纬度、绘制时间等内容。

2）规划实施后即时变更现状库数据

应提供单独的完成供地操作，确认项目已供地。即时修改现状库图形和属性信息，并保留原地块信息，以备历史回溯和统计查询。

四 结束语

建立基于工作流的土地利用规划管理系统是一项复杂的系统工程，它不仅涉及到数据库技术、网络技术、GIS技术、工作流技术，还涉及的多部门的业务信息共享及规划管理业务的多层次，所以系统建设宜先在局域网环境下运行某一、两个县（市）规划数据的基础上，在有计划地在广域网环境下推广运行实施，保证系统建设的顺利完成。土地利用规划管理系统的建立，将规范规划管理工作的程序，保障了规划管理实施措施的落实，提高工作效率，增加工作的透明度。

参 考 文 献

1．    吴洪涛，申胜利等.面向规划实施管理的土地利用规划管理信息系统[A]，见：21世纪中国土地科学与经济社会发展[C]，中国大地出版社2003

2．    李满春，等.县级土地利用规划管理信息系统的分析与设计[J].国土资源遥感.2003.1

3．    张芸，等.县级土地利用规划管理信息系统的建设[J].浙江国土资源.2003.4

4．    钱强.工作流与企业经营管理，http://www.jssoft.com.cn/.

5．    赵小敏,等. 土地利用总体规划计算机辅助系统的研究[J].中国土地科学，1997，9

6．    国土资源部. 《县（市）级土地利用规划数据库标准》（试行）,2002.6

7．    国土资源部.县（市）级土地利用规划管理信息系统建设指南,2002年6月

一.  概述

企业在进行业务处理时，政府在进行公文审批时，都是以流程形式而进行的，在信息化的过程中，企业、政府也将这些业务处理、公文审批的过程信息化了，早期通常是通过程序硬编码的方式来处理这些业务、公文的流转，随着业务、公文的复杂的处理情况不断出现以及需求的不断变更，这种硬编码的方式显然已无法应对，这个时候工作流管理系统应运而生，掀起了一股工作流管理系统的热潮。

那么到底工作流管理系统能够带来什么好处？工作流管理系统通过对业务、公文流转进行分析以及抽象，将不变和变化的部分进行划分，用户可轻松的通过可视化的工具对事项的流程、流程环节涉及的人员(角色)、流程环节的表单、流程环节的操作进行修改，从而到达了应对不断变化的需求的目的，而工作流管理系统通常提供的流程监控、查询统计模块更是极大程度的为用户优化流程提供支持，以提高企业、政府的工作效率。

本文主要描述工作流管理系统通常的结构、参考模型以及通常使用的调度算法。

二.  构成

工作流管理系统，简称WFMS，经过对业务、公文流转过程的分析以及抽象，工作流管理系统围绕业务交互逻辑、业务处理逻辑以及参与者三个问题进行解决，业务交互逻辑对应的为业务的流转过程，在工作流管理系统中对应的提出了工作流引擎、工作流设计器、流程操作来解决业务交互逻辑的问题，业务处理逻辑对应业务流转过程中的表单、文档等的处理，在工作流管理系统中对应的提出了表单设计器、与表单的集成来解决业务处理逻辑的问题，参与者对应到的为流转过程中环节对应的人或程序，在工作流管理系统中通过与应用程序的集成来解决参与者的问题。

工作流管理系统为方便业务交互逻辑、业务处理逻辑以及参与者的修改，多数通过提供可视化的流程设计器以及表单设计器来实现，为实现工作流管理系统的扩展性，多数提供了一系列的API。

一个完整的工作流管理系统通常由工作流引擎、工作流设计器、流程操作、工作流客户端程序、流程监控、表单设计器、与表单的集成以及与应用程序的集成八个部分组成。

2.1.       工作流引擎

工作流引擎作为工作流管理系统的核心部分，主要提供了对于工作流定义的解析以及流程流转的支持。工作流定义文件描述了业务的交互逻辑，工作流引擎通过解析此工作流定义文件按照业务的交互逻辑进行业务的流转，工作流引擎通常通过参考某种模型来进行设计，通过调度算法来进行流程的流转(流程的启动、终止、挂起、恢复等)，通过各种环节调度算法(SPLIT、AND、OR等)来实现对于环节的流转(环节的合并、分叉、选择、条件性的选择等)。

2.2.       工作流设计器

工作流设计器为可视化的流程设计工具，用户通过拖放等方式来绘制流程，并通过对于环节的配置来实现环节操作、环节表单、环节参与者的配置。

工作流设计器为用户以及开发商提供了快速绘制、修改流程的方式，工作流设计器的好坏决定到工作流管理系统的易用性。

2.3.       流程操作

流程操作指所支持的对于流程环节的操作，如启动流程、终止流程、挂起流程、直流、分流(单人办理)、并流(多人同时办理)、联审等，象这些流程操作都是可直接基于引擎所提供的环节调度算法来直接支持的，而在实际的需求中，通常需要自由的对于流程进行干涉，如取回、回退、跳转、追加、传阅、传阅办理等，而这些流程操作对于工作流引擎来说是不合理的，因此必须单独的去实现。

流程操作支持的好坏直接决定到一个工作流管理系统的实用性。

2.4.       工作流客户端程序

工作流客户端程序为工作流系统的表现形式，通常使用Web方式进行展现，通过提供待办列表、已办列表、执行流程操作、查看流程历史信息等来展现工作流系统的功能。

2.5.       流程监控

流程监控通过提供图形化的方式来对流程执行过程进行监控，包括流程运转状况，每个环节所耗费的时间等等，而通过这些可相应的进行流程的优化，以提高工作效率。

2.6.       表单设计器

表单设计器为可视化的表单设计工具，用户通过拖放的方式来绘制业务所需的表单，并可相应的进行表单数据的绑定。

表单设计器为客户以及开发商提供了快速修改表单的方法，表单设计器的易用与否以及功能的完善与否影响到工作流管理系统的易用性。

2.7.       与表单的集成

通常业务流转需要表单来表达实际的业务，因此需要与表单进行集成来实现业务意义，与表单的集成通常包括表单数据的自动获取、存储、修改，表单域的权限控制、流程相关数据的维护以及流程环节表单的绑定。

与表单的集成的好坏影响到工作流管理系统是否能提高开发效率。

2.8.       与应用程序的集成

通过与应用程序的集成来完善工作流管理系统的业务意义，主要涉及到的是与权限系统以及组织机构的集成。流程环节需要相应的绑定不同的执行角色，而流程操作通常需要与权限系统、组织机构进行关联。

三.  参考模型

工作流系统通常通过参考一些标准的模型来进行设计，主要的有WFMC和OMG，在这里主要介绍一下WFMC。

3.1.       WFMC

WFMC是国际工作流管理联盟，它于1993年成立，发布了一系列的工作流定义、软件接口的草案文本，是目前世界上公认的最具权威性的工作流标准制定机构，得到了广泛的支持和应用。

2002年10月25日，WFMC发布了基于XML的流程定义语言1.0版的最终文本（Workflow Process Definition Interface----XML Process Definition Language  文档编号：WFMC-TC-1025），以及此前发布的工作流应用软件接口规范WFMC-TC-1009, WFMC-TC-1013等系列文件，构成了工作流定义及系统的设计标准。

为了实现不同工作流产品之间的互操作，WfMC在工作流管理系统的相关术语、体系结构及应用编程接口等方面制定了一系列标准。工作流管理联盟给出的工作流定义是：工作流是指整个或部分经营过程在计算机支持下的全自动或半自动化。在实际情况中可以更广泛地把凡是由计算机软件系统（工作流管理系统）控制其执行的过程都称为工作流。

一个工作流包括一组活动及它们的相互顺序关系，还包括过程及活动的启动和终止条件，以及对每个活动的描述。工作流管理系统指运行在一个或多个工作流引擎上用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统，它与工作流执行者（人、应用）交互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。

WFMC主要提出了五个接口与工作流执行服务一起共同组成了工作流系统：

l         接口一(工作流定义交换)，用于在建模和定义工具与执行服务之间交换工作流定义。主要是数据交换格式和API。数据交换通过XPDL，API通过WAPI。

l         接口二(工作流客户端应用接口)，用于工作流客户端应用访问工作流引擎和工作列表，通过WAPI完成。

l         接口三(被调用的应用接口)，用于调用不同的应用系统。

l         接口四(工作流系统互操作接口)，用于不同工作流系统之间的互操作。

l         接口五(系统管理和监控)，用于系统管理应用访问工作流执行服务。

四.  核心调度算法

通常流程引擎采用的核心调度算法主要有FSM以及PetriNet两种，基于调度算法来完成流程的流转。

4.1.       FSM(有限状态机)

FSM的定义为包含一组状态集（states）、一个起始状态（start state）、一组输入符号集（alphabet）、一个映射输入符号和当前状态到下一状态的转换函数（transition function）的计算模型。当输入符号串，模型随即进入起始状态。它要改变到新的状态，依赖于转换函数。在有限状态机中，会有有许多变量，例如，状态机有很多与动作（actions）转换(Mealy机)或状态（摩尔机）关联的动作，多重起始状态，基于没有输入符号的转换，或者指定符号和状态（非定有限状态机）的多个转换，指派给接收状态（识别者）的一个或多个状态，等等。

遵循FSM流程引擎通过状态的切换来完成流程的流转。

4.2.       PetriNet

信息流的一个抽象的、形式的模型。指出一系统的静态和动态性质。petrinet通常表示成图。图中有两类用弧彼此相连的结点（称为地点和变换）和指示其动态性能的标记（称为记号）。

遵循PetriNet流程引擎通过令牌来决定流程的流转。