【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)的開發(fā)。因此，系統(tǒng)選用 Microsoft Visual C++ （簡稱 ）作為開發(fā)平臺，VC++作為程序設(shè)計語言。 開發(fā)模式當(dāng)前的軟件開發(fā)模式有面向過程和面向?qū)ο髢煞N。1. 面向過程的方法面向過程的方法也就是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法 [10]，包括結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計及程序設(shè)計方法，是以系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)進行處理的過程為研究中心的。面向過程的方法構(gòu)建一個系統(tǒng)的流程是：從需求出發(fā)，制定計劃，編寫代碼，測試代碼，維護系統(tǒng)。2. 面向?qū)ο蟮姆椒嫦驅(qū)ο蟮姆椒ǎ∣bjectOriented Paradigm，簡稱 OO 方法）是目前軟件開發(fā)的主流方法 [11]。面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ詫ο鬄橹行模瑢ο笫菍傩裕〝?shù)據(jù)）和操作（處理數(shù)據(jù)的函數(shù)）的封裝體。面向?qū)ο蠓椒ㄓ腥缦氯筇匦?[12]：⑴ 封裝性：封裝性(Encapsulation) 是指對象將其屬性的實現(xiàn)細節(jié)隱藏在內(nèi)部，外界只有通過函數(shù)才能對其訪問和利用。因此保證了面向?qū)ο筌浖目蓸?gòu)造性和易維護性；⑵ 繼承性：繼承性(Inheritance)是指下層對象能夠擁有上層對象的特征（屬山東凱文科技職業(yè)學(xué)院山東凱文科技職業(yè)學(xué)院4性和操作）的能力。繼承性是面向?qū)ο蠓椒ㄖ凶钪匾臋C制，可以通過繼承機制擴充和完善舊的程序設(shè)計以適應(yīng)新的需求；⑶ 多態(tài)性：多態(tài)性(Polymorphism)是指發(fā)出同樣的消息被不同類型的對象接收時導(dǎo)致完全不同的行為。這里所說的消息主要是指對對象函數(shù)的調(diào)用，而不同的行為是指不同的實現(xiàn)。多態(tài)性體現(xiàn)了對象行為的擴充能力，使程序的動態(tài)鏈接方便易行。面向?qū)ο蠓椒ǖ倪@三大特性是相互關(guān)聯(lián)的，封裝性是基礎(chǔ)，繼承性是關(guān)鍵，多態(tài)性是補充，而多態(tài)性又必須存在于繼承的環(huán)境中。3. 兩種開發(fā)模式的比較應(yīng)用于不同領(lǐng)域的 GIS 系統(tǒng)，對矢量圖形系統(tǒng)功能的要求是有差異的 [12]。用戶的需求也可能是逐步提出的，如果考慮系統(tǒng)的所有功能，則在構(gòu)建時會很困難。而面向過程的方法在做需求分析、制定計劃階段都需要用戶的參與，開發(fā)人員對這些需求的理解也會存在差異，這就導(dǎo)致開發(fā)人員將不斷地修改這些面向過程的代碼，陷入代碼的泥潭。面向?qū)ο蠹夹g(shù)很好地解決了這種問題。在需求分析階段，如果用戶對需求不十分清楚，正如在此系統(tǒng)中，那么開發(fā)人員無須考慮將要構(gòu)建的矢量圖形系統(tǒng)會應(yīng)用于哪一類實際應(yīng)用，可以先從一般的需求出發(fā)，構(gòu)造實現(xiàn)這種需求的對象，把系統(tǒng)看做是一組相對獨立的對象的集合，規(guī)定其操作 [13]，由多個對象抽象為類，由類構(gòu)造派生類，由這些類派生出實例，逐步構(gòu)造系統(tǒng)。由于對象的數(shù)據(jù)與其操作（處理數(shù)據(jù)的函數(shù)）是封裝的，并通過函數(shù)與外部進行聯(lián)系，這是一種自下向上的開發(fā)方法，在對某個對象修改時只涉及該對象、該類的細節(jié)，不影響整個系統(tǒng)。這使建立一個基本圖形系統(tǒng)來滿足不同圖形應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的需要具有了可行性。將面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用于矢量圖形系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中，可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)本身的需求來實現(xiàn)功能，使軟件易于擴充。面向?qū)ο蟮姆椒ㄔ?GIS 中的應(yīng)用，己經(jīng)成為 GIS 發(fā)展的方向。這是因為空間信息較之傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理的一維信息更為復(fù)雜、繁瑣，面向?qū)ο蟮姆椒槊枋鰪?fù)雜的空間信息提供了一條直觀、結(jié)構(gòu)清晰、組織有序的方法?；谝陨戏治觯_定本系統(tǒng)的開發(fā)思路是：在 Windows 下選用 作為開發(fā)平臺，VC++作為程序設(shè)計語言，采用面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)模式，從底層開發(fā)獨立于其他任何專業(yè) GIS 開發(fā)平臺的軟件產(chǎn)品。 功能分析一個基本的 GIS 矢量圖形系統(tǒng)，一般應(yīng)具備如下基本功能 [10]：⑴ 比較完善的圖形元素。具備處理點、線、面等基本圖形元素的能力； ⑵ 比較完善的圖形繪制功能，能夠繪制圖形系統(tǒng)的各種圖形元素； ⑶ 比較完善的圖形操作功能。具備圖形的放縮、漫游、全屏等功能； ⑷ 圖層管理功能。根據(jù)圖形元素的屬性不同，分圖層進行管理；山東凱文科技職業(yè)學(xué)院山東凱文科技職業(yè)學(xué)院5 ⑸ 具有顏色、線型、線寬、填充色等參數(shù)的設(shè)置功能； ⑹ 圖形對象的各種選取功能。根據(jù)需要選定圖形對象，如點選、框選等。但不同的行業(yè)對 GIS 矢量圖形系統(tǒng)的需求是有差別的 [14]。建立一個城市信息管理系統(tǒng)，要求矢量圖形系統(tǒng)具有豐富的圖形元素、豐富的線型、巨大的存儲容量、完整的輸入和輸出、強大的地圖編輯功能等；而建立一個地圖查詢系統(tǒng)，則只需要地圖顯示和操作的基本功能。根據(jù)以上功能分析，本系統(tǒng)將以矢量圖形系統(tǒng)所應(yīng)具備的基本功能為基礎(chǔ)，從城市信息管理系統(tǒng)的需求出發(fā)進行系統(tǒng)功能的設(shè)計。 功能模塊設(shè)計本系統(tǒng)對功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計采用的是完全面向?qū)ο蟮哪K化方式， “模塊化的設(shè)計方式，使得系統(tǒng)能夠易于維護和擴展。系統(tǒng)主要包含以下能模塊：圖形繪制模塊、圖形操作模塊、查詢模塊、矢量數(shù)據(jù)的輸入及輸出模塊。下面分別對各模塊功能作簡要說明。1. 圖形繪制模塊該模塊主要實現(xiàn)對基本圖形元素類（點、線、圓、圓形區(qū)域、標(biāo)注文本等）的繪制功能。2. 圖形操作模塊該模塊要實現(xiàn)的主要操作功能有：⑴ 圖形無級縮放：圖形能夠以任意比例尺放大縮小；⑵ 漫游：通過調(diào)整視圖屏幕來顯示圖形的其他部分進行瀏覽；⑶ 全圖顯示：在視圖屏幕中顯示所有圖形元素；⑷ 點選：通過鼠標(biāo)點擊選取當(dāng)前視圖屏幕中的圖形元素并查詢其屬性數(shù)據(jù)。 本章小結(jié) 本章主要對系統(tǒng)開發(fā)的思路進行了簡單的闡述，包括矢量圖形系統(tǒng)的構(gòu)成、開發(fā)工具的選擇等方面；開發(fā)模式的選擇，包括對兩種開發(fā)模式的簡單介紹，并對兩種開發(fā)模式進行了比較，選出了適合本系統(tǒng)的開發(fā)模式，即面向?qū)ο箝_發(fā)模式；闡述了組成本系統(tǒng)的幾個模塊，并對各個模塊的功能進行了分析與介紹。山東凱文科技職業(yè)學(xué)院山東凱文科技職業(yè)學(xué)院6第三章 矢量圖形系統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 Windows 環(huán)境下的坐標(biāo)系 設(shè)備坐標(biāo)設(shè)備坐標(biāo)是指在 Windows 環(huán)境下的各種輸出設(shè)備所使用的坐標(biāo) [4，5] 。它所對應(yīng)的對象是具體的設(shè)備，如：鍵盤、顯示器及打印機等。設(shè)備坐標(biāo)是建立在笛卡爾直角坐標(biāo)系上的，以像素為單位。一個實際物理屏幕就是由像素組成的，如平常所說的分辨率 1024*768 指的就是顯示器屏幕的實際寬度和高度的像素數(shù)目。由于不同的設(shè)備分辨率不同，相同坐標(biāo)值的物理位置就可能不同。 邏輯坐標(biāo)邏輯坐標(biāo)也是建立在笛卡爾坐標(biāo)系上的，即是指 Windows 系統(tǒng)各種映射模式下的坐標(biāo)。Windows 系統(tǒng)為了方便程序開發(fā)，為我們提供了如表 所示的8 種映像模式：表 Windows 映像模式映射模式 映射識別碼 邏輯單元 X 和 Y 軸正向MM_TEXT 1 Pixel 右下MM_LOMETRIC 2 右上MM_HIMETRIC 3 0，01mm 右上MM_LONGLISH 4 右上MM_HIENGLISH 5 右上MM_TWIPS 6 1/440inch 右上MM_ISOTROPIC 7 Variable 變化的MM_ANISOTROPIC 8 Variable 變化的其中 MM_TEXT 方式宇 DOS 文本方式很相似，MM_Text 方式允許應(yīng)用程序利用設(shè)備像素工作，而 DOS 是在字符狀態(tài)下操作。在此模式下，窗口（屏幕）的原點是在坐上角，X 的正方向為向右，Y 的正方向為向下。而MM_LOMETRIC、MM_LONGLISH、MM_HIENGLISH 、MM_HIMETRIC 四山東凱文科技職業(yè)學(xué)院山東凱文科技職業(yè)學(xué)院7種映像方式默認的原點即是窗口的左上角，X 的正方向為向右， Y 的正方向為向上。坐標(biāo)用英尺(inch)或毫米 (mm)表示，對于繪圖程序來說很方便，不用進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。MM_ISOTROPIC 與 MM_ANISOTROPIC 映像方式都是用笛卡爾坐標(biāo)，且提供可變的邏輯單位和可變的原點。在 MM_ISOTROPIC 方式下，X 軸和 Y 軸坐標(biāo)的刻度是相同的，而 MM_ANISOTROPIC 方式下 X 軸和 Y 軸坐標(biāo)的刻度是可以設(shè)置為不同的。MM_TWRIPS 方式下，TWIPS 是對“一個點的 1/20”的縮寫。一點等于1/72 英尺。 設(shè)備坐標(biāo)與邏輯坐標(biāo) 設(shè)備坐標(biāo)與邏輯坐標(biāo)的關(guān)系邏輯坐標(biāo)不同于設(shè)備坐標(biāo)，它不需要考慮具體的設(shè)備類型，其中面向的對象是設(shè)備環(huán)境，在內(nèi)存中建立的一種虛擬坐標(biāo)系。雖然邏輯坐標(biāo)的取值同設(shè)備坐標(biāo)一樣都是整數(shù)，但是采用的坐標(biāo)單位是不同的，而且坐標(biāo)軸的方向也是隨著映射模式的改變而不同。在矢量圖形系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)實際需要使用特定的邏輯坐標(biāo)系。 邏輯坐標(biāo)和設(shè)備坐標(biāo)一起為 Windows 提供了設(shè)備無關(guān)性，設(shè)備無關(guān)性指的是只要設(shè)定了映射模式，不管是在何種輸出設(shè)備上，一個圖形顯示出同樣的效果。但對于 MM_TEXT 映射模式來說，因為其坐標(biāo)單位是像素，而一個像素所占的實際長度隨著設(shè)備的不同而不同，長度是不固定的，所以在不同的輸出設(shè)備上不能保證所顯示圖形的大小相同。設(shè)備坐標(biāo)系和邏輯坐標(biāo)系均是由 Windows 系統(tǒng)定義的，因此統(tǒng)稱為Windows 坐標(biāo)系 [3]。Windows 下圖形的繪制是在邏輯坐標(biāo)系中進行的，用戶在各種繪圖設(shè)備上的繪制操作使用的是邏輯坐標(biāo)值，然后 Windows 再根據(jù)所設(shè)定的映射模式，將邏輯坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成設(shè)備坐標(biāo)值，最后將圖形輸出到實際的顯示設(shè)備或打印設(shè)備上。 設(shè)備坐標(biāo)及邏輯坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換Windows 下的繪圖是在邏輯坐標(biāo)系中進行的，而任何圖形的顯示和輸出都必須在一定的設(shè)備上實現(xiàn)，因此，在圖形系統(tǒng)的開發(fā)中，邏輯坐標(biāo)到設(shè)備坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換常被大量用到。另外，當(dāng)系統(tǒng)和用戶之間進行交互時，系統(tǒng)需要知道用戶輸入焦點的位置坐標(biāo)，而這個坐標(biāo)是設(shè)備坐標(biāo)，必須將其轉(zhuǎn)換為邏輯坐標(biāo)后才能進行識別和操作。山東凱文科技職業(yè)學(xué)院山東凱文科技職業(yè)學(xué)院8邏輯坐標(biāo)與設(shè)備坐標(biāo)轉(zhuǎn)換之前，首先要對映射模式進行設(shè)置，也就是要確立系統(tǒng)開發(fā)所采用的邏輯坐標(biāo)系。在 MFC 中，不同的映射模式其對應(yīng)的邏輯坐標(biāo)單位是不同的，設(shè)定了映射模式，就規(guī)定了邏輯單位的大小和增量的方式。所以實現(xiàn)邏輯坐標(biāo)與設(shè)備坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的第一步就是確定系統(tǒng)所使用的映射模式 [14]。在 MFC 應(yīng)用程序中可以通過調(diào)用 CDC 類的函數(shù) SetMapMode(int nMapMode)來設(shè)置，其中參數(shù) nMapMode 代表的即是表 1 中的映射模式識別碼，用來指定新的映射模式，可以取 Windows 八種映射模式中的任意一種。本系統(tǒng)在視圖類 CMapView 的 OnDraw 函數(shù)中設(shè)置映射模式如下：pDCSetMapMode(MM_TEXT)。為了完成 Windows 各種映射模式下從邏輯坐標(biāo)到設(shè)備坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，VC++提供了兩個轉(zhuǎn)換功能函數(shù)： DPtoLP(LPPOINT lpPoints) //從設(shè)備坐標(biāo)到邏輯坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換 LPtoDP(LPPOINTlpPoints) //從邏輯坐標(biāo)到設(shè)備坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換 窗口與視口窗口是虛擬存在的一個屏幕視口（也稱視圖）是設(shè)備坐標(biāo)系（通常屏幕）中定義的一個矩形區(qū)域，就是在屏幕上看到的視圖客戶區(qū)，即繪圖的區(qū)域，用來確定顯示內(nèi)容，窗口是圖形的可見部分。窗口的坐標(biāo)是邏輯坐標(biāo)，與設(shè)備無關(guān) [5]。視口是與設(shè)備相關(guān) 的一個矩形區(qū)域，坐標(biāo)單位是與設(shè)備相關(guān)的。視口決定了窗口中的圖形顯示在屏幕上的位置和大小。窗口坐標(biāo)的原點與視口坐標(biāo)的原點始終對應(yīng)于同一點。窗口和視口的劃分與 Windows 下圖形繪制的機制有關(guān)。Windows 下的繪圖并不是把圖形直接繪制到設(shè)備屏幕上，而是先在 Windows 預(yù)先定義好的坐標(biāo)系統(tǒng)（映射模式）中選擇一個作為繪圖參考系，在此映射模式下將圖形繪制到虛擬的內(nèi)存窗口中去。然后再將窗口中的圖形映射到視口中。如果映射到屏幕上就實現(xiàn)了圖形的顯示；如果映射到打印機等輸出設(shè)備上就實現(xiàn)了圖形的打印輸出。窗口原點和視口原點指的是同一點分別在窗口坐標(biāo)系和視口坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，它們決定了圖形由窗口映射到視口時的相對位置。 本章小結(jié)要實現(xiàn)矢量圖形的繪制、顯示及無級縮放等功能，首先要確立和實現(xiàn)矢量圖形系統(tǒng)所采用的坐標(biāo)系，坐標(biāo)系是整個圖形系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)建立了山東凱文科技職業(yè)學(xué)院山東凱文科技職業(yè)學(xué)院9自己的圖形坐標(biāo)系，稱之為實際坐標(biāo)系，來維護矢量數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)，并實現(xiàn)了實際坐標(biāo)與 Windows 坐標(biāo)——邏輯坐標(biāo)和設(shè)備坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換。因此本章對矢量圖形系統(tǒng)坐標(biāo)系的建立過程及其與 Windows 坐標(biāo)系的相互關(guān)系進行了介紹，并對設(shè)備坐標(biāo)與實際坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方法進行了闡述，最后還簡單的介紹了窗口與視口及其他們之間的關(guān)系。第四章 實現(xiàn)矢量圖形系統(tǒng)的文檔和視圖 矢量圖形系統(tǒng)的圖形元素類面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計，是目前程序設(shè)計的主流方法，在本設(shè)計中，將利用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計和 C++類的組織方法，組織建立一個基本矢量圖形的圖形元素類。組織實現(xiàn)的矢量圖形系統(tǒng)，能夠處理點類、線類、面類等類別的圖形元素，其中點類圖形元素有包括直線，圓，圓弧，標(biāo)注文本等圖形元素，針對每類圖形元素組織建立起對其進行管理的 C++類，并把每個圖形元素作為一個獨立的對象來管理。 圖形元素基類對各類圖形元素進行分析，可以發(fā)現(xiàn)各類圖形元素具有一些相同的屬性和操作功能，如圖形元素的顏色、線型線寬所在層等屬性和得到一個圖形元素是否做了刪除標(biāo)志等操作。把這些圖形元素中共性的東西（屬性和操作） ，組織存放在一個圖形元素基類(CDraw)中，具體的圖形元素由這個基類來派生。 直線類直線類 Cline 是從 CDraw 派生而來，在直線類的構(gòu)造函數(shù)中，共有包括 11個參數(shù)，并利用前 7 個參數(shù)從 CDraw 派生而來，并在構(gòu)造函數(shù)中對其余的四個參數(shù)（直線的起點與終點）進行了初始化。用來標(biāo)識直線類的特殊