【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 平臺(tái)，VC++作為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 開(kāi)發(fā)模式當(dāng)前的軟件開(kāi)發(fā)模式有面向過(guò)程和面向?qū)ο髢煞N。1. 面向過(guò)程的方法面向過(guò)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(jì)及程序設(shè)計(jì)方法，是以系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程為研究中心的。面向過(guò)程的方法構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的流程是：從需求出發(fā)，制定計(jì)劃，編寫(xiě)代碼，測(cè)試代碼，維護(hù)系統(tǒng)。2. 面向?qū)ο蟮姆椒嫦驅(qū)ο蟮姆椒ǎ∣bjectOriented Paradigm，簡(jiǎn)稱 OO 方法）是目前軟件開(kāi)發(fā)的主流方法 [11]。面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ詫?duì)象為中心，對(duì)象是屬性（數(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(duì)象將其屬性的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏在內(nèi)部，外界只有通過(guò)函數(shù)才能對(duì)其訪問(wèn)和利用。因此保證了面向?qū)ο筌浖目蓸?gòu)造性和易維護(hù)性；⑵ 繼承性：繼承性(Inheritance)是指下層對(duì)象能夠擁有上層對(duì)象的特征（屬性和操作）的能力。繼承性是面向?qū)ο蠓椒ㄖ凶钪匾臋C(jī)制，可以通過(guò)繼承機(jī)制擴(kuò)充和完善舊的程序設(shè)計(jì)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(duì)象接收時(shí)導(dǎo)致完全不同的行為。這里所說(shuō)的消息主要是指對(duì)對(duì)象函數(shù)的調(diào)用，而不同的行為是指不同的實(shí)現(xiàn)。多態(tài)性體現(xiàn)了對(duì)象行為的擴(kuò)充能力，使程序的動(dòng)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(bǔ)充，而多態(tài)性又必須存在于繼承的環(huán)境中。3. 兩種開(kāi)發(fā)模式的比較應(yīng)用于不同領(lǐng)域的 GIS 系統(tǒng)，對(duì)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(shí)會(huì)很困難。而面向過(guò)程的方法在做需求分析、制定計(jì)劃階段都需要用戶的參與，開(kāi)發(fā)人員對(duì)這些需求的理解也會(huì)存在差異，這就導(dǎo)致開(kāi)發(fā)人員將不斷地修改這些面向過(guò)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(wèn)題。在需求分析階段，如果用戶對(duì)需求不十分清楚，正如在此系統(tǒng)中，那么開(kāi)發(fā)人員無(wú)須考慮將要構(gòu)建的矢量圖形系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用于哪一類實(shí)際應(yīng)用，可以先從一般的需求出發(fā)，構(gòu)造實(shí)現(xiàn)這種需求的對(duì)象，把系統(tǒng)看做是一組相對(duì)獨(dú)立的對(duì)象的集合，規(guī)定其操作 [13]，由多個(gè)對(duì)象抽象為類，由類構(gòu)造派生類，由這些類派生出實(shí)例，逐步構(gòu)造系統(tǒng)。由于對(duì)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(guò)函數(shù)與外部進(jìn)行聯(lián)系，這是一種自下向上的開(kāi)發(fā)方法，在對(duì)某個(gè)對(duì)象修改時(shí)只涉及該對(duì)象、該類的細(xì)節(jié)，不影響整個(gè)系統(tǒng)。這使建立一個(gè)基本圖形系統(tǒng)來(lái)滿足不同圖形應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)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(jì)當(dāng)中，可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)本身的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，使軟件易于擴(kuò)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?yàn)榭臻g信息較之傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)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。基于以上分析，確定本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)思路是：在 Windows 下選用 作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，VC++作為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，采用面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)模式，從底層開(kāi)發(fā)獨(dú)立于其他任何專業(yè) GIS 開(kāi)發(fā)平臺(tái)的軟件產(chǎn)品。 功能分析一個(gè)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(diǎn)、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(jìn)行管理； 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(duì)象的各種選取功能。根據(jù)需要選定圖形對(duì)象，如點(diǎn)選、框選等。但不同的行業(yè)對(duì) GIS 矢量圖形系統(tǒng)的需求是有差別的 [14]。建立一個(gè)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(chǔ)容量、完整的輸入和輸出、強(qiáng)大的地圖編輯功能等；而建立一個(gè)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(jìn)行系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。 功能模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)對(duì)功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用的是完全面向?qū)ο蟮哪K化方式， “模塊化的設(shè)計(jì)方式，使得系統(tǒng)能夠易于維護(hù)和擴(kuò)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(duì)各模塊功能作簡(jiǎn)要說(shuō)明。1. 圖形繪制模塊該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)基本圖形元素類（點(diǎn)、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(shí)現(xiàn)的主要操作功能有：⑴ 圖形無(wú)級(jí)縮放：圖形能夠以任意比例尺放大縮??；⑵ 漫游：通過(guò)調(diào)整視圖屏幕來(lái)顯示圖形的其他部分進(jìn)行瀏覽；⑶ 全圖顯示：在視圖屏幕中顯示所有圖形元素；⑷ 點(diǎn)選：通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)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(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的思路進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，包括矢量圖形系統(tǒng)的構(gòu)成、開(kāi)發(fā)工具的選擇等方面；開(kāi)發(fā)模式的選擇，包括對(duì)兩種開(kāi)發(fā)模式的簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)兩種開(kāi)發(fā)模式進(jìn)行了比較，選出了適合本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式，即面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)模式；闡述了組成本系統(tǒng)的幾個(gè)模塊，并對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行了分析與介紹。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(duì)應(yīng)的對(duì)象是具體的設(shè)備，如：鍵盤、顯示器及打印機(jī)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(gè)實(shí)際物理屏幕就是由像素組成的，如平常所說(shuō)的分辨率 1024*768 指的就是顯示器屏幕的實(shí)際寬度和高度的像素?cái)?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(kāi)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(shí)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(diǎn)是在坐上角，X 的正方向?yàn)橄蛴遥琘 的正方向?yàn)橄蛳?。而MM_LOMETRIC、MM_LONGLISH、MM_HIENGLISH 、MM_HIMETRIC 四種映像方式默認(rèn)的原點(diǎn)即是窗口的左上角，X 的正方向?yàn)橄蛴遥?Y 的正方向?yàn)橄蛏?。坐?biāo)用英尺(inch)或毫米 (mm)表示，對(duì)于繪圖程序來(lái)說(shuō)很方便，不用進(jìn)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(diǎn)。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(duì)“一個(gè)點(diǎn)的 1/20”的縮寫(xiě)。一點(diǎn)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(duì)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(shí)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(wú)關(guān)性，設(shè)備無(wú)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(gè)圖形顯示出同樣的效果。但對(duì)于 MM_TEXT 映射模式來(lái)說(shuō)，因?yàn)槠渥鴺?biāo)單位是像素，而一個(gè)像素所占的實(shí)際長(zhǎng)度隨著設(shè)備的不同而不同，長(zhǎng)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(jìn)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(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)，因此，在圖形系統(tǒng)的開(kāi)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(jìn)行交互時(shí)，系統(tǒng)需要知道用戶輸入焦點(diǎn)的位置坐標(biāo)，而這個(gè)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(jìn)行識(shí)別和操作。邏輯坐標(biāo)與設(shè)備坐標(biāo)轉(zhuǎn)換之前，首先要對(duì)映射模式進(jìn)行設(shè)置，也就是要確立系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所采用的邏輯坐標(biāo)系。在 MFC 中，不同的映射模式其對(duì)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(shí)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(guò)調(diào)用 CDC 類的函數(shù) SetMapMode(int nMapMode)來(lái)設(shè)置，其中參數(shù) nMapMode 代表的即是表 1 中的映射模式識(shí)別碼，用來(lái)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(gè)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(gè)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(gè)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(lái)確定顯示內(nèi)容，窗口是圖形的可見(jiàn)部分。窗口的坐標(biāo)是邏輯坐標(biāo)，與設(shè)備無(wú)關(guān) [5]。視口是與設(shè)備相關(guān) 的一個(gè)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(diǎn)與視口坐標(biāo)的原點(diǎn)始終對(duì)應(yīng)于同一點(diǎn)。窗口和視口的劃分與 Windows 下圖形繪制的機(jī)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(gè)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(shí)現(xiàn)了圖形的顯示；如果映射到打印機(jī)等輸出設(shè)備上就實(shí)現(xiàn)了圖形的打印輸出。窗口原點(diǎn)和視口原點(diǎn)指的是同一點(diǎn)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(shí)的相對(duì)位置。 本章小結(jié)要實(shí)現(xiàn)矢量圖形的繪制、顯示及無(wú)級(jí)縮放等功能，首先要確立和實(shí)現(xiàn)矢量圖形系統(tǒng)所采用的坐標(biāo)系，坐標(biāo)系是整個(gè)圖形系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)建立了自己的圖形坐標(biāo)系，稱之為實(shí)際坐標(biāo)系，來(lái)維護(hù)矢量數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)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(duì)矢量圖形系統(tǒng)坐標(biāo)系的建立過(guò)程及其與 Windows 坐標(biāo)系的相互關(guān)系進(jìn)行了介紹，并對(duì)設(shè)備坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行了闡述，最后還簡(jiǎn)單的介紹了窗口與視口及其他們之間的關(guān)系。第四章 實(shí)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(jì)，是目前程序設(shè)計(jì)的主流方法，在本設(shè)計(jì)中，將利用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)和 C++類的組織方法，組織建立一個(gè)基本矢量圖形的圖形元素類。組織實(shí)現(xiàn)的矢量圖形系統(tǒng)，能夠處理點(diǎn)類、線類、面類等類別的圖形元素，其中點(diǎn)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(duì)每類圖形元素組織建立起對(duì)其進(jìn)行管理的 C++類，并把每個(gè)圖形元素作為一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象來(lái)管理。 圖形元素基類對(duì)各類圖形元素進(jìn)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(gè)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(gè)圖形元素基類(CDraw)中，具體的圖形元素由這個(gè)基類來(lái)派生。 直線類直線類 Cline 是從 CDraw 派生而來(lái)，在直線類的構(gòu)造函數(shù)中，共有包括 11個(gè)參數(shù)，并利用前 7 個(gè)參數(shù)從 CDraw 派生而來(lái)，并在構(gòu)造函數(shù)中對(duì)其余的四個(gè)參數(shù)（直線的起點(diǎn)與終點(diǎn)）進(jìn)行了初始化。用來(lái)標(biāo)識(shí)直線類的特殊屬性，也在類中進(jìn)行了定義。 連續(xù)直線或封閉多邊形類連續(xù)直線除了具有圖形元素基類所具有的屬性外，從圖形的幾何特征上，連續(xù)直線是由很多頂點(diǎn)組成的，而且頂點(diǎn)數(shù)目是不確定的。一條連續(xù)直線可能只有兩個(gè)頂點(diǎn)，也可能有幾千個(gè)頂點(diǎn)。所以，需要定義一個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)連續(xù)直線的一個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)。定義一個(gè)成員變量 m_Numble 用來(lái)記錄點(diǎn)的個(gè)數(shù)，定義一個(gè) b_Fill 來(lái)標(biāo)識(shí)是連續(xù)直線還是封閉多邊形。 圓類