【文章內容簡介】 其他功能則由其他組件實現。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，從而實現了系統(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基礎軟件開發(fā)者的負擔，也給用戶帶來學習上的負擔。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，就可以完成應用系統(tǒng)的開發(fā)和集成。3）大眾化的GIS組件式技術己經成為業(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應用系統(tǒng)，推動了GIS大眾化進程。組件式GIS的出現使GIS不僅作為專家們的專業(yè)分析工具，同時也成為普通用戶對地理相關數據進行管理的可視化工具。4）成本低由于傳統(tǒng)GIS結構的封閉性，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提供實現空間數據的采集、存儲、管理、分析和模擬等功能，至于其他非GIS功能(如關系數據庫管理、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。用戶可以根據實際需要選擇所需控件，最大限度地降低了用戶的經濟負擔。5）可擴展性[4]在組件式軟件技術背后，有一個十分龐大的組件資源庫，用戶可以從不計其數的組件中挑選需要的組件與ComGIS一起集成應用系統(tǒng)，極大地擴展了GIS的功能。全球范圍內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集成應用系統(tǒng)，具有無限的擴展性。3 需求分析與數據庫設計 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，在數字校園中引入GIS將使校園教學、行政、科研、生活等等相關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在數字校園框架中有其不可替代的位置。目前相當大一部分高校的信息管理還停留在Msl模式，主要是對文本、數據資料的管理，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: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，獲得最終成果數量少、質量不高。因此要實現高校信息的完全現代化管理，在規(guī)劃管理中應實現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據，并且能夠進行多信息源支持下輔助決策與模擬，該系統(tǒng)應具有控制管理功能，輸入、輸出功能，空間分析功能以及決策支持功能。 數據的采集和輸入功能主要包括校園空間數據的采集和屬性數據的采集?？臻g數據的采集可以利用現有的( 1: 500) 大比例尺地形圖、航測遙感圖像等, 利用數字化儀或掃描儀進行數字化, 經過屏幕編輯后取得校園的圖形數據, 或者通過實地調查、數字測圖的方式來獲取現勢圖形數據。 屬性數據一般是通過對各級教學管理部門進行調研得到, 也可以統(tǒng)一數據格式, 由各部門自行錄入, 最后由系統(tǒng)匯總。數據的采集和輸入是生成CGIS 數據庫的基礎, 工作量大, 應充分利用各種渠道來生產和更新。 數據的檢查、編輯和轉換功能 主要是指校園的地理信息系統(tǒng)圖形、數據的檢查、編輯和修改, 提供不同格式數據之間的轉換。如: 對校園地形圖進行編輯修補、實現對地形圖的漫游、縮放、刷新等、對數據格式進行檢查、不同類型的數據文件的轉入與轉出。 數據的存儲與管理GIS的數據分為柵格數據和矢量數據兩大類。數據的存儲，即是把這些數據以某種形式記錄在計算機的內部或外部存儲器上，目的是使計算機能夠靈活、高效、快速地訪問并處理這些數據，關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，即根據地圖的某些特征，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。GIS的數據管理包括圖形庫管理和屬性庫管理。根據圖形數據的幾何特點，可將其分為點數據、線數據、面數據三種類型。圖形數據的一個重要特點是它含有拓撲關系，這是地理實體之間的重要空間關系。圖形數據和屬性數據之間的連接方式目前有:專題屬性數據作為圖形數據的懸掛體、用串項指針指向屬性數據、屬性數據與圖形數據采用統(tǒng)一的結構、圖形數據與屬性數據自成體系。 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 實現了由屬性查詢圖形, 如: 查詢樓層數高于五層的教學用建筑物、查詢學院各部門的位置及屬性、查詢各種體育教學設施的位置及屬性等。 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的各種屬性, 如: 教學建筑物信息、教室信息、學生宿舍信息、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、教室的類型、實驗室分布、教學面積統(tǒng)計、教師學歷統(tǒng)計分析。 數據的輸出與表達功能將校園地理信息系統(tǒng)分析或查詢檢索結果表達為用戶所需要的地圖、圖表、圖形和圖像。實現專題圖、直觀圖制作以及圖形、文本的打印和輸出功能。 數據庫技術地理信息系統(tǒng)所需的數據量大，種類煩雜，數據組織是否合理將直接影響到系統(tǒng)性能，所以數據組織是系統(tǒng)設計的關鍵。系統(tǒng)的數據可分為兩種:與地理位置相關的空間數據和和與空間位置無關的屬性數據?？臻g數據展示實物的地理位置信息，屬性數據記錄實物的具體屬性。在進行數據庫設計時，通過數據分層、圖層管理、屬性編碼和空間索引設計，建立空間數據庫，然后進行屬性數據庫設計，最后建立空間數據庫與屬性數據庫的連接關系。為了更生動形象地展示校園的實際情形，在本系統(tǒng)屬性數據中引入文字說明及影像數據。文字說明用以詳盡介紹各種教學及科研設施。數據庫的組織和管理是信息系統(tǒng)的基礎，直接影響工作效率和用戶的使用。良好的數據庫性能為后面的系統(tǒng)開發(fā)搭建了良好的數據基礎。系統(tǒng)數據庫設計主要包括空間數據庫和屬性數據庫兩部分，組織流程，如圖2所示：柵格圖像矢量化屬性數據采集空間數據加工與編輯屬性數據采集數據入庫地形數據庫地形文件屬性數據表空間索引文件圖2：組織流程圖 空間數據采集與內容空間數據獲取是地理信息系統(tǒng)建設首先要進行的任務，它可以有多種實現方式包括數據轉換、遙感數據處理以及數字測量等等，其中己有地圖的數字化錄入，是目前被廣泛采用的手段，也是最耗費人力資源的工作。在GIS中，錄入的內容包括空間信息和非空間信息，前者是錄入的主體。 在GIS 中，空間數據主要包括：1）空間實體的位置空間坐標即在某一個已知坐標系中的幾何坐標，他可以標識地理現象在自然界或某個地圖區(qū)域的空間位置，如經緯度、平面直角坐標、極坐標等。要對空間實體的位置進行描述，就必須對其進行抽象表示。一般來說，在三維分析空間，根據分析問題的尺度，我們把自然界中的物體抽象為點、線、面三種；在三維分析空間，則區(qū)分為點、線、面、體四種。2）空間實體的關系實體空間的關系通常包括：( 度量關系，如兩個實體之間距離的遠近：( 延伸關系（或方位關系），定義了兩個實體之間的方位；( 拓撲關系，定義了兩個實體之間的關聯(lián)、鄰接、包含關系。3）空間實體的非幾何屬性一般簡稱屬性，是指與地理實體相關聯(lián)的地理變量或地理意義。屬性分為定性和定量兩種：定性數據包括名稱、類型、特性等，如地貌類型、土地利用類型、行政區(qū)劃等；定量數據包括數量、級別等，如土地面積、道路長度、人口數量、高程等。非幾何屬性一般經過抽象、概括，通過分類、量算、統(tǒng)計得到。地理信息系統(tǒng)中的分析、檢索大部分都是通過對屬性的操作運算實現的，因此，屬性數據的分類系統(tǒng)、量算指標、準確性對系統(tǒng)功能的實現有較大的影響。4）空間實體的時間特征指現象或空間實體隨時間的變化。空間實體的位置數據和屬性數據相對于時間來說，常常呈相互獨立的變化，即自愛不同的時間，空間位置不變，但是屬性特征可能已經發(fā)生變化，或者相反。 屬性數據采集與內容實用的地理信息系統(tǒng)除具有準確纖細的圖形數據外，還應該具有詳盡豐富的屬性數據，才能為管理決策部門提供足夠的信息。系統(tǒng)建設過程中，為提高工作效率，在圖形數據采集整理的同時還應采集圖形數據對應的屬性數據并建立數據庫，通過對學?；啤⒔虅仗?、水電暖服務中心、網絡中心、維修科等管理部門的實際工作進行調研，建立不同數據表結構，使屬性數據表結構的建立盡量滿足實際需求。 數據加工與入庫在圖形數據錄入完畢后，需要進行各種處理，包括坐標變換、拼接等等，其中最重要的是建立拓撲關系。在圖形數字化完成后，對于大多數地圖需要建立拓撲，以正確判別地物之間的拓撲關系。在GIS數據管理中，拓撲關系可以定義以下內容:1. 區(qū)域，如果多邊形數據DIME數據模型，每個多邊形可以用一組封閉的線來表示，而不需要記錄封閉線上的所有點，避免兩次記錄相鄰多邊形的公共邊界，這樣減少了數據冗余。2. 鄰接性，另一種可以用拓撲描述的屬性是多邊形之間的相互鄰接性。3. 連通性，連通性是指對弧段連接的判別，連通性的建立和表現是網絡分析的基礎。 數據庫設計原則1）標準規(guī)范原則數據庫設計要符合國家及相關部門頒布的數據庫建設標準和技術規(guī)范，數據分層、分類與編碼、精度、符號等標準應執(zhí)行已有的國家標準和行業(yè)標準[6]。2）分層設計原則基于地理數據的復雜性、功能實現的多樣性，并且為了使數據庫結構清晰，便于設計開發(fā)和維護管理，對數據采取分層管理的方式，并要求數據的存儲結構和存儲策略改變不對應用造成重要影響，存儲結構具有易維護、易擴充的特性。將數據庫物理存儲、數據訪問層分開，層與層之間藕合度盡量降低，以實現下層的改變不影響上層的設計和實現，從而不造成對上層應用系統(tǒng)的影響。 3）內容完備原則在數據庫設計過程中，必須盡可能覆蓋用戶所需新校區(qū)信息的全部內容，使建成的數據庫具有數據類型和內容上的完備性，滿足在系統(tǒng)中運行處理的各種需求。 4）結構合理原則合理的數據結構，能最大限度地減少數據冗余，保持數據的完整性、一致性，是數據庫設計最重要的部分。 5）圖文一體原則數據庫設計要考慮圖文一體的存儲設計，使空間數據和屬性數據有機地統(tǒng)一存儲，利用 SQL對空間與非空間數據進行統(tǒng)一管理，使空間數據與非空間數據實現真正的一體化集成。 系統(tǒng)數據庫的設計與實現 數據流程，如圖3所示空間數據庫屬性數據庫ArcGISSQL地圖數據屬性數據地圖控制數據庫管理數據查詢空間分析 文字、圖片、地圖 圖3 數據庫的總體設計流程圖 系統(tǒng)地圖數據矢量化過程鑒于本數字校園地理信息系統(tǒng)數據量相對不是很大，設備上又缺少能直接對柵格數據進行矢量化的軟件，所以我們采取使用 ArcGIS 自帶的數字化功能，手工對數據進行矢量化[7]。ArcGIS 中的空間數據是通過圖層來組織和管理的。具體操作是將地圖分成許多個圖層，同一個圖層的數據具有某種共同的屬性且代表地圖的某一個具體方面，可以根據需要選擇要顯示哪一個圖層，這樣復雜的地圖簡單化了，簡化了系統(tǒng)模型，而且可以一個圖層為單位，對視圖進行查詢、修改、刪除、添加等操作，這樣也簡化了處理過程，系統(tǒng)更具靈活性。以一定的原則分層是分層的首要要求，具體如下：⑴ 因為圖層數據不斷需要更新，所以為方便可以將變換頻繁的數據進行分離出來；⑵ 為達到數據量的均衡，要盡可能考慮到數據量的大?。虎?將數據冗余度降低到最低。本數字校園地理信息系統(tǒng)是以校園平面圖為基礎，將校園的建筑物、綠地、道路等具備不同屬性的地物進行分類，具體分類如下：主要地點：主樓、圖書館、基礎教學樓、實驗室等；后勤服務設施，包括食堂、面包坊、校網管理中心等；運動場所，包括體育館、足球場、籃球場、網球場等；其他建筑：商業(yè)街的各種商業(yè)設施、包括超市、文具店、文印中心等；學生宿舍樓，包括研究生和本科生宿舍樓數棟；綜合管線：包括地下網線管道、上下水管道、污水管道、通訊管道等。道路分布圖：包括現有各種道路及其中心線、交通設施、路旁綠化帶、路燈。表1：空間數據的分層圖層代碼圖層內容拓撲類型主要屬性項目BJJZ辦公教學建筑面建筑物名稱、類型JGS