【文章內(nèi)容簡介】 nformation system，簡稱 GIS)是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)信息的通用技術(shù)。地理信息系統(tǒng)建立在地理學(xué)和計算機圖形學(xué)的基礎(chǔ)上，涉及信息科學(xué)、空間科學(xué)和地球科學(xué)的多個學(xué)科，是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物， 同時， GIS 作為一門綜合性技術(shù)，己經(jīng)與其它技術(shù)相融合，如 :數(shù)據(jù)庫技術(shù)、 CAD、軟件工程、遙感技術(shù)、制圖學(xué)等。地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用需要利用和集成其它技術(shù)，同時其它信息技術(shù)的應(yīng)用也需要地理信息系統(tǒng)。 GIS 至今尚沒有一個國際統(tǒng)一的定義，由于 GIS涉及的面太廣，要給出 GIS安徽大學(xué)數(shù)字校園系統(tǒng) 電子地圖控制 電子地圖輸出 電子地圖顯示 信息查詢 在線幫助 距離測量查詢 地理定位 地理對象距離查詢 詢 對象查詢 地理信息查詢 打印地圖 圖層索引 對象查詢 地圖顯示 對象查詢 地圖鷹眼 圖層移動 查詢 圖層刪除 詢 地圖縮放 圖層添加 對象查詢 圖層顯示控制 圖層編輯 查詢 地圖數(shù)據(jù)更新 屬性查系統(tǒng)總體分析與設(shè)計詢 對象查詢 最近目標查詢 對象查詢 動態(tài)顯示 5 的準確定義是困難的。從不同的角度，給出的定義就不同，通?？梢詮?4 種不同的途徑來定義 GIS:(1)面向功能的定義。 GIS 是采集、存儲、檢查、操作、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng) 。(2)面向應(yīng)用的定義。這種方式根據(jù) GIS 應(yīng)用領(lǐng)域的不同，將 GIS 分為各類應(yīng)用 系統(tǒng)，例如土地信息系統(tǒng)、城市信息系統(tǒng)、規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等 。(3)工具箱定義方式。 GIS是一組用來采集、存儲、查詢、變換和顯示空間數(shù)據(jù)的工具的集合，這種定義強調(diào) GIS 提供的用于處理地理數(shù)據(jù)的工具 。(4)基于數(shù)據(jù)庫的定義。 GIS 是這樣一類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)有空間次序，并且提供一個對數(shù)據(jù)進行操作的操作集合，用來回答對數(shù)據(jù)庫中空間實體的查詢。從上述定義可以看到，雖然 GIS是一門多學(xué)科綜合的邊緣學(xué)科，其基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析。因此，可以認為 GIS 是處理與地理位置有關(guān)的數(shù)據(jù)信息的輸入、輸 出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統(tǒng)。 校園地理信息系統(tǒng) (Campus Geographic Information system ， CGIS)是城市地理信息系統(tǒng) (UGIS)的一個分支，具有城市地理信息系統(tǒng)的特點和功能，它用圖形、圖像數(shù)字信息來表現(xiàn)校園各種空間及屬性要素，為用戶提供校園信息的查詢、檢索和必要的空間分析、統(tǒng)計操作以及按不同用戶要求輸出相應(yīng)的專題要素，為校園的發(fā)展預(yù)測、規(guī)劃決策以及科學(xué)管理提供可靠依據(jù)。高校在 CGIS 建設(shè)方面的深入開發(fā)與研究，為城市數(shù)字化做一些基礎(chǔ)性及實驗性的工作。 校園地 理信息系統(tǒng)（ CGIS）可以描述為利用計算機軟硬件的支持，對學(xué)校數(shù)據(jù)和信息按地理坐標和空間位置進行收集、輸入、存儲、編輯、查詢、檢索、顯示和管理，以及對這些信息進行統(tǒng)計和分析的綜合技術(shù)。它在描述一般的數(shù)據(jù)庫的基于矢量圖形的校園地理信息系統(tǒng)技術(shù)研究基礎(chǔ)上，具體完成圖形數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，而且共同分析和使用圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。系統(tǒng)就是要充分利用 GIS 對地理坐標和空間位置的表示能力以及空間分析能力，將學(xué)校數(shù)據(jù)和信息及其相關(guān)的地理信息以各種專題形式進行管理、使用，為管理部門提供更加豐富和直觀的信息資料和決策依據(jù)。 系統(tǒng)開發(fā)平臺 目前的 GIS開發(fā)平臺軟件國外有 MapInfor， ArcInfor等，國內(nèi)的有 Supermap即， Geostar 等。 ArcMap 是 ArcGIS Desktop 三個用戶桌面組件之一。 ArcGIS 是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所 (Environment System Research Institute， ESRI)于 1978年開發(fā)的 GIS系統(tǒng)。 ArcGIS Desktop 由三個用戶桌面組件組成，即： ArcMap、ArcCatalog、 ArcToolbox。 ArcMap 是一個可用于數(shù)據(jù)輸入、編輯、查詢、分析 等功能的應(yīng)用程序，具有基于地圖的所有功能，實現(xiàn)如地圖制圖、地圖編輯、地圖分析等功能。 ArcMap包含一個復(fù)雜的專業(yè)制圖和編輯系統(tǒng)，它既是一個面向?qū)ο蟮木庉嬈鳎质且粋€ 6 數(shù)據(jù)表生成器。 ArcMap 提供兩種類型的地圖視圖：數(shù)據(jù)視圖和布局視圖。在數(shù)據(jù)視圖中，用戶可以對地理圖層進行符號化顯示、分析和編輯 GIS 數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)視圖時任何一個數(shù)據(jù)集在選定的一個區(qū)域內(nèi)的顯示窗口。在布局視圖中，用戶可以處理地圖的頁面，包括地理數(shù)據(jù)視圖和其他數(shù)據(jù)元素，比如圖例、比例尺、指北針等 。 系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù) 組 件式 GIS 縱觀 GIS軟件技術(shù)發(fā)展歷程， GIS 軟件從最初 GIS 模塊到集成式 GIS、模塊化 GIS，再到核心式 GIS，這些 GIS 軟件要么集成困難，要么開發(fā)困難，都不方便用戶使用。隨著組件技術(shù) (COM、 JavaBean)的問世給 GIS 帶來了巨大的生機，導(dǎo)致了組件式 GIS(ComGIS)的誕生。 所謂組件式 GIS，是指基于標準的組件式平臺，以一組具有某種標準通訊接口、允許跨語言應(yīng)用的組件提供的 GIS。這種組件稱為 GIS 組件，各個組件之間不僅可以進行自由、靈活的重組，而且具有可視化的界面和使用方便的標準接口。組件式 GIS 的基本思想是把 GIS 的各大功能模塊劃分為兒個控件，每個控件完成不同的功能。各個 GIS 控件之間，以及 GIS控件與其它非 GIS 控件之間，可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的 GIS 應(yīng)用?？丶缤欢迅魇礁鳂拥姆e木，他們分別實現(xiàn)不同的功能 (包括 GIS 和非 GIS 功能 )，根據(jù)需要把實現(xiàn)各種功能的“積木”搭建起來，就構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。組件式 GIS 的特點： 1）高效無縫的系統(tǒng)集成 [3] ComGIS 不依賴于某一種開發(fā)語言，可以嵌入通用的開發(fā)環(huán)境中實現(xiàn) GIS功能，專業(yè)模型則可以使用這些通用開發(fā)環(huán)境來實現(xiàn)，也 可以插入其他的專業(yè)性模型分析控件。組件式 GIS 構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)，只實現(xiàn) GIS自身的功能，其他功能則由其他組件實現(xiàn)。組件之間的聯(lián)系則由可視化的通用開發(fā)語言如 VB、 VC實現(xiàn)，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)組件之間的高效、無縫集成。 2）無須專門 GIS開發(fā)語言 傳統(tǒng) GIS一般都提供一套獨立的二次開發(fā)語言，這既是 GIS 基礎(chǔ)軟件開發(fā)者的負擔(dān)，也給用戶帶來學(xué)習(xí)上的負擔(dān)。 ComGIS 的用戶則不必掌握專門的 GIS開發(fā)語言，只需熟悉基于 windows 平臺的通用集成開發(fā)環(huán)境，以及 ComGIS 各個控件的屬性、方法和事件，就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和 集成。 3）大眾化的 GIS 組件式技術(shù)己經(jīng)成為業(yè)界標準，用戶可以象使用其他 ACtiveX 控件一樣使用組件式 GIS 控件，使非專業(yè)的普通用戶也能夠開發(fā)和集成 GIS應(yīng)用系統(tǒng)，推動了GIS大眾化進程。組件式 GIS 的出現(xiàn)使 GIS不僅作為專家們的專業(yè)分析工具，同 7 時也成為普通用戶對地理相關(guān)數(shù)據(jù)進行管理的可視化工具。 4）成本低 由于傳統(tǒng) GIS結(jié)構(gòu)的封閉性，軟件本身往往變得越來越龐大，不同系統(tǒng)的交互性變差，系統(tǒng)的開發(fā)難度大。 ComGIS 提供實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、分析和模擬等功能，至于其他非 GIS 功能 (如關(guān)系數(shù)據(jù)庫 管理、統(tǒng)計圖表制作等 )，則可以使用專業(yè)廠商提供的專門組件，這有利于降低 GIS軟件開發(fā)成本。另一方面，組件式 GIS 本身又可以劃分為多個控件，分別完成不同功能。用戶可以根據(jù)實際需要選擇所需控件，最大限度地降低了用戶的經(jīng)濟負擔(dān)。 5）可擴展性 [4] 在組件式軟件技術(shù)背后，有一個十分龐大的組件資源庫，用戶可以從不計其數(shù)的組件中挑選需要的組件與 ComGIS 一起集成應(yīng)用系統(tǒng)，極大地擴展了 GIS 的功能。全球范圍內(nèi)有許多軟件公司在編寫各種各樣的控件，這些第三方控件可以解決任何通用軟件編程中所遇到的問題，從簡單的命令按鈕到動 態(tài)的三維統(tǒng)計圖，從多媒體播放到超文本顯示，幾乎無所不有。組件式 GIS 是組件大家庭中的一員，使用組件式 GIS集成應(yīng)用系統(tǒng)，具有無限的擴展性。 3 需求分析與數(shù)據(jù)庫設(shè)計 需求分析 校園在空間上是一個區(qū)域，其包含的信息大多具有空間屬性。 GIS 是管理空間信息最有效的工具，在數(shù)字校園中引入 GIS 將使校園教學(xué)、行政、科研、生活等等相關(guān)的信息與空間位置建立緊密的聯(lián)系，從而為人們提供最為直觀的，深層次的信息交互，可從根本上改變目前管理狀態(tài)，節(jié)省大量的人力、物力，為管理、設(shè)計、決策快速準確地提供各種所需的圖文、聲 像并茂的資料。因此 GIS 在數(shù)字校園框架中有其不可替代的位置。 目前相當(dāng)大一部分高校的信息管理還停留在 Msl 模式，主要是對文本、數(shù)據(jù)資料的管理，在規(guī)劃管理工作上則基本上是采用傳統(tǒng)的分散管理模式。分散管理模式主要是對規(guī)劃管理信息以圖紙和文檔資料的方式分別進行分類歸檔整理，信息之間的內(nèi)在聯(lián)系主要靠規(guī)劃管理人員人工加以描述。這種傳統(tǒng)管理模式的不足之處主要表現(xiàn) :規(guī)劃管理信息資料從整體上說不夠完整、不夠準確、不夠規(guī)范 。整個規(guī)劃管理過程高度抽象，不直觀生動，費時費力 。面對大量的信息，由于操作人員的不同，對規(guī)劃管理信息的管 理和操作不統(tǒng)一、不規(guī)范 :信息加工的時間周期長，獲得最終成果數(shù)量少、質(zhì)量不高。因此要實現(xiàn)高校信息的完全現(xiàn)代化管理，在規(guī)劃管理中應(yīng)實現(xiàn)對圖形與文檔資料的統(tǒng)一管理。 為了方便地輸入信息快捷地提取數(shù)據(jù)，并且能夠進行多信息源支持下輔助決策與模擬，該系統(tǒng)應(yīng)具有控制管理功能，輸入、輸出功能，空間分析功能以及決 8 策支持功能。 數(shù)據(jù)的采集和輸入功能 主要包括校園空間數(shù)據(jù)的采集和屬性數(shù)據(jù)的采集?？臻g數(shù)據(jù)的采集可以利用現(xiàn)有的 ( 1: 500) 大比例尺地形圖、航測遙感圖像等 , 利用數(shù)字化儀或掃描儀進行數(shù)字化 , 經(jīng)過屏 幕編輯后取得校園的圖形數(shù)據(jù) , 或者通過實地調(diào)查、數(shù)字測圖的方式來獲取現(xiàn)勢圖形數(shù)據(jù) 。 屬性數(shù)據(jù)一般是通過對各級教學(xué)管理部門進行調(diào)研得到 , 也可以統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式 , 由各部門自行錄入 , 最后由系統(tǒng)匯總。數(shù)據(jù)的采集和輸入是生成 CGIS 數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ) , 工作量大 , 應(yīng)充分利用各種渠道來生產(chǎn)和更新。 數(shù)據(jù)的檢查、編輯和轉(zhuǎn)換功能 主要是指校園的地理信息系統(tǒng)圖形、數(shù)據(jù)的檢查、編輯和修改 , 提供不同格式數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。如 : 對校園地形圖進行編輯修補、實現(xiàn)對地形圖的漫游、縮放、刷新等、對數(shù)據(jù)格式進行檢查、不 同類型的數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出。 數(shù)據(jù)的存儲與管理 GIS 的數(shù)據(jù)分為柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)兩大類。數(shù)據(jù)的存儲，即是把這些數(shù)據(jù)以某種形式記錄在計算機的內(nèi)部或外部存儲器上，目的是使計算機能夠靈活、高效、快速地訪問并處理這些數(shù)據(jù)，關(guān)鍵就在于如何建立紀錄的邏輯順序以確定存儲的地址。一般而言， GIS 系統(tǒng)都采用了分層技術(shù)，即根據(jù)地圖的某些特征，把它分為若干層，整張地圖正是所有層的疊加結(jié)果。這樣用戶操作時就只涉及到一些特定的層，而不是整幅地圖，因而系統(tǒng)能對用戶的要求做出迅速反應(yīng)。 GIS 的數(shù)據(jù)管理包括圖形庫管理和 屬性庫管理。根據(jù)圖形數(shù)據(jù)的幾何特點，可將其分為點數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)、面數(shù)據(jù)三種類型。圖形數(shù)據(jù)的一個重要特點是它含有拓撲關(guān)系，這是地理實體之間的重要空間關(guān)系。圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的連接方式目前有 :專題屬性數(shù)據(jù)作為圖形數(shù)據(jù)的懸掛體、用串項指針指向?qū)傩詳?shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)、圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)自成體系。 空間查詢以及空間分析、統(tǒng)計操作功能 GIS 之所以在處理空間信息的性能上強于其他信息系統(tǒng) , 就在于它具有很強的空間查詢和空間分析能力 [4,5]。 CGIS 實現(xiàn)了由屬性查詢圖形 , 如 : 查 詢樓層數(shù)高于五層的教學(xué)用建筑物、查詢學(xué)院各部門的位置及屬性、查詢各種體育教學(xué)設(shè)施的位置及屬性等 。 由圖形查詢屬性 , 在地形圖上點擊某一圖形 , 則顯示與該圖形對應(yīng)的各種屬性 , 如 : 教學(xué)建筑物信息、教室信息、學(xué)生宿舍信息、實驗室信息等 。 空間分析主要有 : 緩沖區(qū)分析、最短路徑分析、包含分析、相交分析等矢量分析。 CGIS 還提供了對某一專題進行統(tǒng)計分析的操作 , 例如 : 教室座位數(shù)、教室的類型、實驗室分布、教學(xué)面積統(tǒng)計、教師學(xué)歷統(tǒng)計分析。 9 數(shù)據(jù)的輸出與表達功能 將校園地理信息系統(tǒng)分析或查詢檢索結(jié)果表達為用戶所需要的地圖、圖表、圖形和圖像。實現(xiàn)專題圖、直觀圖制作以及圖形、文本的打印和輸出功能。 數(shù)據(jù)庫技術(shù) 地理信息系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)量大，種類煩雜，數(shù)據(jù)組織是否合理將直接影響到系統(tǒng)性能，所以數(shù)據(jù)組織是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可分為兩種 :與地理位置相關(guān)的空間數(shù)據(jù)和和與空間位置無關(guān)的屬性數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)展示實物的地理位置信息，屬性數(shù)據(jù)記錄實物的具體屬性