【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系統(tǒng)平臺(tái)，我們采用ArcGIS Engine組件技術(shù)，可以使用任何支持COM的編程語(yǔ)言對(duì)ArcGIS平臺(tái)的基本控件AO(Arcobjects)基礎(chǔ)函數(shù)進(jìn)行集成和二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠脫離ArcGIS而獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序。ArcGIS Engine可以幫助用戶實(shí)現(xiàn)地圖的漫游和縮放。地圖要素的查詢和標(biāo)注以及專題圖制作和統(tǒng)計(jì)分析等最基本的地圖操作功能,用戶可以不用代碼直接調(diào)用其自帶的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能. 系統(tǒng)開發(fā)語(yǔ)言，它完全支持ActiveX控件的應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持也非常完備，提供完全可視化的、面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境，有利于提高系統(tǒng)的開發(fā)效率，加快系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)度。另外，用它能夠開發(fā)出一流的用戶界面，使系統(tǒng)易于使用。 Engine對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，可以很方便的將地圖處理功能嵌入到應(yīng)用程序中，并可以編譯成exe文件，脫離ArcGIS的軟件平臺(tái)運(yùn)行。同時(shí)，ArcGIS Engine能夠簡(jiǎn)單快速的在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中嵌入地圖化功能，增強(qiáng)系統(tǒng)的空間查詢和空間分析能力。 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái) 由于本系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)量不是太多，為實(shí)現(xiàn)各院系的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的查詢,將這些與空間數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Access表中，用SQL語(yǔ)句等方式直接訪問(wèn)表中的數(shù)據(jù)來(lái)管理各種屬性信息。 系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)本系統(tǒng)軟件運(yùn)行平臺(tái)為Windows 2000及以上操作系統(tǒng)，推薦使用Windows 2000或Windows XP。由于三維操作對(duì)硬件的要求比較高，硬件最低平臺(tái)要求為CY 2G CPU，512M內(nèi)存，S3顯卡，推薦使用酷瑞2雙核,獨(dú)立顯卡GM8400或更高配置。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì) 在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)分層、圖層管理、屬性編碼和空間索引設(shè)計(jì)，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)，然后進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，最后建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的連接關(guān)系。 華北水利水電學(xué)院花園校區(qū)數(shù)據(jù)的獲取主要是通過(guò)校內(nèi)管理部門收集的現(xiàn)狀及規(guī)劃數(shù)據(jù)以及對(duì)現(xiàn)狀資料調(diào)查的相關(guān)信息而得，按數(shù)據(jù)的類型:主要分為空間數(shù)據(jù)(主要指圖形信息、圖像信息)和非空間數(shù)據(jù)(包括統(tǒng)計(jì)表信息、文本信息等)。數(shù)據(jù)的來(lái)源比較廣泛，數(shù)據(jù)的獲取方式也多種多樣。再加上圖形矢量數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、圖片和影像資料等的存儲(chǔ)格式各異。所以為增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的靈活性，采用空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分別存放，每個(gè)空間實(shí)體都是空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一?？臻g數(shù)據(jù)使用GIS軟件來(lái)管理，屬性數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件來(lái)管理，通過(guò)空間實(shí)體的唯一標(biāo)識(shí)(ID號(hào))實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)[12]（如圖33所示）。華北水利水電學(xué)院數(shù)字校園系統(tǒng) 統(tǒng)計(jì)表數(shù)據(jù)文字信息……教學(xué)樓層辦公樓層學(xué)生宿舍層實(shí)驗(yàn)樓層…… 關(guān)鍵字 空間數(shù)據(jù)(shapefile文件) 屬性數(shù)據(jù) (Mis Access) ArcGIS ADO 圖33 : 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)按照專題進(jìn)行分層組織，以適應(yīng)各種專題管理、分析和應(yīng)用的需要。其分層遵循以下原則:便于不同部門需求信息的提取和使用。便于數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的建立。便于數(shù)字化及數(shù)字化的后續(xù)處理工作。本系統(tǒng)所利用的資料為華北水利水電學(xué)院校園規(guī)劃圖。根據(jù)校園信息的特點(diǎn), 按照ArcGIS的數(shù)據(jù)分層組織方法, 將校園信息分為教學(xué)樓、辦公樓、學(xué)生宿舍、家屬樓、食堂、道路、綠地、其他等八層（如圖34）。為了使校園圖利用方便及校園各功能要素直觀明顯, 每一層設(shè)計(jì)使用不同的顏色顯示輸出。每一層實(shí)體都包括幾何特征和屬性特征。幾何特征包括矢量點(diǎn)、線、面類，面由線閉合而成，線由其兩個(gè)端點(diǎn)描述，點(diǎn)則由其幾何坐標(biāo)定位，每一個(gè)實(shí)體都有區(qū)別于其它實(shí)體的屬性特征。這樣，一個(gè)校園的信息就可以非常完整地表達(dá)出來(lái)。 圖34：矢量化后的花園校區(qū)平面圖本系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)包括兩類，即圖形數(shù)據(jù)庫(kù)與圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。其中圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中包括矢量地理底圖庫(kù)，涉及點(diǎn)、線、面等多種類型的文件。圖像數(shù)據(jù)主要指柵格類型的數(shù)據(jù)，數(shù)碼相機(jī)采集的圖片，其中圖片主要包括了校園中各種建筑物及景觀等的照片集，它們均由數(shù)碼相機(jī)采集，由于數(shù)碼相機(jī)采集的圖片數(shù)據(jù)量大，將采集的相片統(tǒng)一在圖像處理軟件photoshop中大小進(jìn)行統(tǒng)一,并放置在同一圖片目錄下存放,為以后的空間查詢作準(zhǔn)備. 屬性數(shù)據(jù)由于GIS的地物類型復(fù)雜，屬性特征多種多樣，描述它們的屬性項(xiàng)及值域也不相同，因此屬性數(shù)據(jù)錄入有兩種方法，其一是用戶需自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后利用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件建立起屬性數(shù)據(jù)。其二是在圖形編輯環(huán)境下輸入屬性數(shù)據(jù)，這種方法直觀，[13]。本系統(tǒng)在建立過(guò)程中采用的是基本屬性數(shù)據(jù)信息同步輸入:首先對(duì)各要素圖層考慮其各自的屬性特征，在ArcInfo中建立其屬性數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)(如教學(xué)樓圖層，其屬性數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)可以包含有ID號(hào)、名稱、教學(xué)樓層數(shù)、圖片和文本信息等字段)，其次在完成好拓?fù)潢P(guān)系的圖層中分別對(duì)每個(gè)圖形單元(如每一個(gè)單獨(dú)地物、每一段道路等〕進(jìn)行屬性賦值。本系統(tǒng)中屬性數(shù)據(jù)庫(kù)包括兩類屬性表。一類為可地圖化的屬性表,即對(duì)應(yīng)于地圖實(shí)體,用于存放這些地圖實(shí)體的屬性。另一類是不可地圖化的屬性表,它不包含地理信息,同常規(guī)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件基本一致,主要為各院系統(tǒng)計(jì)信息。本系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)包括:教學(xué)樓屬性庫(kù)、學(xué)生宿舍屬性庫(kù)、家屬樓屬性庫(kù)、辦公樓屬性庫(kù)等。下面以建筑物為例闡述其屬性庫(kù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容，其他基本相似，在此不再一一描述。字段字段長(zhǎng)度數(shù)據(jù)類型說(shuō) 明shape16文本空間實(shí)體特征ID8數(shù)字建筑物編號(hào)名稱50文本建筑物名稱高度8數(shù)字建筑物高度圖片信息16文本建筑物圖片名稱,實(shí)現(xiàn)查詢文本信息16文本建筑物文本介紹名稱，實(shí)現(xiàn)查詢 表31：建筑物屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表另外屬性庫(kù)還包括統(tǒng)計(jì)表信息、人文統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，如:統(tǒng)計(jì)表信息:以表格或圖形的形式表達(dá)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)信息，如各學(xué)院學(xué)生人數(shù)、教職工人數(shù)、本科專業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等. 如下圖34，用Acess數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。文字信息:以描述性文字介紹學(xué)校及各系、部的情況，同時(shí)也表達(dá)了設(shè)計(jì)意向、思想等相關(guān)的說(shuō)明信息。 圖34：Acess數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)表圖 系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)研制的目標(biāo)來(lái)計(jì)劃系統(tǒng)的規(guī)模，確定系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，并說(shuō)明各個(gè)組成部分在整個(gè)系統(tǒng)中的作用與相互關(guān)系。由于數(shù)字校園包含的內(nèi)容較多，工作量很大，建設(shè)過(guò)程中需要許多部門相互配合，所以不可能在短時(shí)間內(nèi)全部完成。數(shù)字校園系統(tǒng)用于校園信息的可視化管理。系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)校園信息進(jìn)行添加、刪除、修改；對(duì)校園信息可以進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)并報(bào)表輸出；系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)圖文互訪，即從地圖到屬性的查詢、瀏覽和從屬性到地圖的查詢定位[14]。通過(guò)結(jié)合自己專業(yè)的特點(diǎn)，以及華北水利水電學(xué)院花園校區(qū)實(shí)際情況，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)大致為8個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，有地圖操作、地圖排版、數(shù)據(jù)查詢、路徑查詢、專題圖制作、統(tǒng)計(jì)分析、三維模型展示、數(shù)據(jù)更新等幾個(gè)部分，如圖34所示： 圖34：華北水利水電學(xué)院數(shù)字校園系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖 本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是基于ArcGIS Engine數(shù)字校園系統(tǒng)的建立，在分析合理選用開發(fā)平臺(tái)、開發(fā)方式、開發(fā)語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，以華北水利水電學(xué)院的數(shù)字校園建設(shè)為例，探討了基于AE的數(shù)字校園數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立:空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，并給出了系統(tǒng)開發(fā)組織結(jié)構(gòu)圖和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本功能.4 華北水利水電學(xué)院數(shù)字校園系統(tǒng)研究 系統(tǒng)概述本課題以華北水利水電學(xué)院花園校區(qū)為研究對(duì)象，利用已有的花園校區(qū)校園規(guī)劃平面圖，結(jié)合地物屬性數(shù)據(jù)、實(shí)地拍攝采集的紋理數(shù)據(jù)等，開發(fā)了一個(gè)基于ArcGIS Engine的數(shù)字校園信息系統(tǒng)。 ，結(jié)合ArcGIS Engine進(jìn)行開發(fā)。VB具有界面友好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，而且容易實(shí)現(xiàn)與外部數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)接。在VB環(huán)境下通過(guò)ADO(ActiveX Data objects)與Access表相連，用SOL語(yǔ)句訪問(wèn)表中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園屬性數(shù)據(jù)的管理。利用ArcGIS Engine組件提供的各種屬性、方法和工具，能夠進(jìn)行空間數(shù)據(jù)獲取、圖形編輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)分析、地理排版、制作專題地圖、三維模型展示等操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)校園信息的管理。 用戶界面用戶是圖形軟件系統(tǒng)的最終使用者，作為人機(jī)交互的界面環(huán)境，需要考慮人們的操作習(xí)慣和接受能力，使應(yīng)用程序在視覺(jué)感受、概念語(yǔ)義上易于理解，易于操作，無(wú)二義性。本系統(tǒng)以暖色調(diào)為主，顏色搭配合理，給人以親和力，主界面與子窗體相輔相成，使得整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一和諧。系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)人性化，在每個(gè)功能模塊運(yùn)行窗體中，都設(shè)計(jì)有簡(jiǎn)單的操作提示文本，更方便用戶使用。如下圖41所示：圖41:系統(tǒng)登陸界面本系統(tǒng)對(duì)軟件的接口界面進(jìn)行了比較詳細(xì)的設(shè)計(jì)，華北水利水電學(xué)院花園校區(qū)數(shù)字校園信息系統(tǒng)主界面如圖42所示。系統(tǒng)主要由主菜單欄區(qū)、電子地圖主顯示區(qū)、鷹眼地圖顯示區(qū)、圖層控制區(qū)、工具欄區(qū)、狀態(tài)欄區(qū)六部分組成。主菜單欄工具欄狀態(tài)欄工具欄圖層控制區(qū)電子地圖主顯示區(qū)鷹眼地圖 圖42 ：華北水利水電學(xué)院數(shù)字校園主界面 主要功能模塊介紹 地圖操作功能模塊ArcGIS Engine 是一組完備的并且打包的嵌入式GIS 組件庫(kù)和工具庫(kù), 開發(fā)人員可用來(lái)創(chuàng)建新的或擴(kuò)展已有的桌面應(yīng)用程序?；贏rcGIS Engine 可以快速建立起一個(gè)基本的GIS 應(yīng)用系統(tǒng)[15]。在這個(gè)模塊中，主要采用VB+AE二者集成的方法，利用ArcGIS Engine自帶的工具庫(kù)（如圖43），實(shí)現(xiàn)校園中地理空間實(shí)體(如建筑物、道路等)的圖形顯示、縮放、查找等電子地圖的一般功能。 圖43：ArcGIS Engine自帶工具條其主要內(nèi)容具體如下:放大: 選中工具可以實(shí)現(xiàn)地圖無(wú)限制的放大，或者用戶可以對(duì)自己感興趣的區(qū)域用框選的方式進(jìn)行放大?？s小:選中工具，然后點(diǎn)擊地圖可以進(jìn)行無(wú)限制的縮小。漫游:選中工具，可以在地圖上進(jìn)行任意的拖動(dòng)顯示。全圖:選中工具，不管用戶把地圖放大了多少倍，漫游到了地圖的任何一個(gè)小角落，點(diǎn)擊一下這個(gè)工具，馬上就可以返回到最原始的地圖狀態(tài)。屬性:選中工具，點(diǎn)擊地圖上感興趣的點(diǎn)，然后會(huì)跳出一個(gè)小窗口，上面顯示這個(gè)點(diǎn)的所有信息。查找:選中工具，在地圖下方會(huì)出現(xiàn)查詢信息的相關(guān)按鈕，只要在復(fù)合框中選擇所要查找的空間實(shí)體信息，則在地圖上就會(huì)以黃顏色顯示出查找的結(jié)果。測(cè)量：選中工具，在地圖上可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度和面積的計(jì)算，結(jié)果將通過(guò)對(duì)話框的形式彈出。 地圖排版模塊通過(guò)數(shù)字化已有的花園校區(qū)規(guī)劃圖以及通過(guò)實(shí)地野外數(shù)據(jù)采集, 用戶可以根據(jù)自己的需要，對(duì)矢量化后的圖形排版編輯，如圖例、指北針的添加等（如圖44所示）。另外，可以根據(jù)需要制作各種不同類型的地圖，如教學(xué)樓分布圖、學(xué)生宿舍分布圖以及校園規(guī)劃平面圖的制作等，便于以后作規(guī)劃設(shè)計(jì)與分析工作。 圖44 ：數(shù)字校園排版圖 信息查詢模塊查詢功能主要包括兩種查詢方式,分別為根據(jù)圖形查詢到屬性和根據(jù)屬性條件查詢到相應(yīng)的圖形。前者的查詢方式是通過(guò)鼠標(biāo)在屏幕上拾取幾何對(duì)象來(lái)查詢點(diǎn)、線或特定區(qū)域的二維地物信息。后者的查詢方式是通過(guò)輸入一定的屬性條件，控件利用SQL查詢語(yǔ)言從電子地圖中查詢到符合條件的地物，并在電子地圖上顯示出結(jié)果。并將查詢后的地物名稱顯示在列表框中,當(dāng)雙擊地物名稱后,將彈出關(guān)于此地物的圖片信息和文本信息.（1）圖查屬性：通過(guò)在地圖上單擊地物要素,彈出包含該地物屬性信息的對(duì)話框,此功能可以直觀、靈活、方便地完成各類地圖圖元的查詢。ArcGIS Engine提供了IDentifyDialog對(duì)象,在MapLayer和Table的記錄集之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)[16]。使查詢結(jié)果包含該地物的所有行屬性信息。運(yùn)行實(shí)例如圖45所示： 圖45：點(diǎn)擊查詢屬性信息（2）屬性查圖空間查詢可對(duì)校園圖上的各種設(shè)施進(jìn)行屬性查詢，對(duì)與教學(xué)樓、宿舍樓等信息，系統(tǒng)可以把用戶鼠標(biāo)處的定位信息以提示的形式給出，同時(shí)可以以圖片的形式顯示各種設(shè)施的景觀圖。具體實(shí)現(xiàn)思路是:1） 參照屬性表表31，設(shè)計(jì)建筑物的屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),。以圖書館為例（如下表41）：