【文章內(nèi)容簡介】 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(fù)擔(dān)，也給用戶帶來學(xué)習(xí)上的負(fù)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)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，同時也成為普通用戶對地理相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)負(fù)擔(dān)。5）可擴(kuò)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(kuò)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(kuò)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(zhǔn)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(jìn)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(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行編輯修補(bǔ)、實現(xiàn)對地形圖的漫游、縮放、刷新等、對數(shù)據(jù)格式進(jìn)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(jī)的內(nèi)部或外部存儲器上，目的是使計算機(jī)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(jì)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?fù)潢P(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(qiáng)于其他信息系統(tǒng), 就在于它具有很強(qiáng)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(jìn)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。 數(shù)據(jù)的輸出與表達(dá)功能將校園地理信息系統(tǒng)分析或查詢檢索結(jié)果表達(dá)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)。空間數(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。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，通過數(shù)據(jù)分層、圖層管理、屬性編碼和空間索引設(shè)計，建立空間數(shù)據(jù)庫，然后進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)庫設(shè)計，最后建立空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫的連接關(guān)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(shù)據(jù)中引入文字說明及影像數(shù)據(jù)。文字說明用以詳盡介紹各種教學(xué)及科研設(shè)施。數(shù)據(jù)庫的組織和管理是信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，直接影響工作效率和用戶的使用。良好的數(shù)據(jù)庫性能為后面的系統(tǒng)開發(fā)搭建了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要包括空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫兩部分，組織流程，如圖2所示：柵格圖像矢量化屬性數(shù)據(jù)采集空間數(shù)據(jù)加工與編輯屬性數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)入庫地形數(shù)據(jù)庫地形文件屬性數(shù)據(jù)表空間索引文件圖2：組織流程圖 空間數(shù)據(jù)采集與內(nèi)容空間數(shù)據(jù)獲取是地理信息系統(tǒng)建設(shè)首先要進(jìn)行的任務(wù)，它可以有多種實現(xiàn)方式包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遙感數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字測量等等，其中己有地圖的數(shù)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(nèi)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(shù)據(jù)主要包括：1）空間實體的位置空間坐標(biāo)即在某一個已知坐標(biāo)系中的幾何坐標(biāo)，他可以標(biāo)識地理現(xiàn)象在自然界或某個地圖區(qū)域的空間位置，如經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)等。要對空間實體的位置進(jìn)行描述，就必須對其進(jìn)行抽象表示。一般來說，在三維分析空間，根據(jù)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(guān)系實體空間的關(guān)系通常包括：( 度量關(guān)系，如兩個實體之間距離的遠(yuǎn)近：( 延伸關(guān)系（或方位關(guān)系），定義了兩個實體之間的方位；( 拓?fù)潢P(guān)系，定義了兩個實體之間的關(guān)聯(lián)、鄰接、包含關(guān)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(guān)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包括數(shù)量、級別等，如土地面積、道路長度、人口數(shù)量、高程等。非幾何屬性一般經(jīng)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(xiàn)的，因此，屬性數(shù)據(jù)的分類系統(tǒng)、量算指標(biāo)、準(zhǔn)確性對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)有較大的影響。4）空間實體的時間特征指現(xiàn)象或空間實體隨時間的變化?？臻g實體的位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)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(jīng)發(fā)生變化，或者相反。 屬性數(shù)據(jù)采集與內(nèi)容實用的地理信息系統(tǒng)除具有準(zhǔn)確纖細(xì)的圖形數(shù)據(jù)外，還應(yīng)該具有詳盡豐富的屬性數(shù)據(jù)，才能為管理決策部門提供足夠的信息。系統(tǒng)建設(shè)過程中，為提高工作效率，在圖形數(shù)據(jù)采集整理的同時還應(yīng)采集圖形數(shù)據(jù)對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)并建立數(shù)據(jù)庫，通過對學(xué)校基建科、教務(wù)處、水電暖服務(wù)中心、網(wǎng)絡(luò)中心、維修科等管理部門的實際工作進(jìn)行調(diào)研，建立不同數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，使屬性數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的建立盡量滿足實際需求。 數(shù)據(jù)加工與入庫在圖形數(shù)據(jù)錄入完畢后，需要進(jìn)行各種處理，包括坐標(biāo)變換、拼接等等，其中最重要的是建立拓?fù)潢P(guān)系。在圖形數(shù)字化完成后，對于大多數(shù)地圖需要建立拓?fù)洌哉_判別地物之間的拓?fù)潢P(guān)系。在GIS數(shù)據(jù)管理中，拓?fù)潢P(guān)系可以定義以下內(nèi)容:1. 區(qū)域，如果多邊形數(shù)據(jù)DIME數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)冗余。2. 鄰接性，另一種可以用拓?fù)涿枋龅膶傩允嵌噙呅沃g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(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范原則數(shù)據(jù)庫設(shè)計要符合國家及相關(guān)部門頒布的數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，數(shù)據(jù)分層、分類與編碼、精度、符號等標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)執(zhí)行已有的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[6]。2）分層設(shè)計原則基于地理數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、功能實現(xiàn)的多樣性，并且為了使數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)清晰，便于設(shè)計開發(fā)和維護(hù)管理，對數(shù)據(jù)采取分層管理的方式，并要求數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)和存儲策略改變不對應(yīng)用造成重要影響，存儲結(jié)構(gòu)具有易維護(hù)、易擴(kuò)充的特性。將數(shù)據(jù)庫物理存儲、數(shù)據(jù)訪問層分開，層與層之間藕合度盡量降低，以實現(xiàn)下層的改變不影響上層的設(shè)計和實現(xiàn)，從而不造成對上層應(yīng)用系統(tǒng)的影響。 3）內(nèi)容完備原則在數(shù)據(jù)庫設(shè)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(nèi)容，使建成的數(shù)據(jù)庫具有數(shù)據(jù)類型和內(nèi)容上的完備性，滿足在系統(tǒng)中運行處理的各種需求。 4）結(jié)構(gòu)合理原則合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能最大限度地減少數(shù)據(jù)冗余，保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性、一致性，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計最重要的部分。 5）圖文一體原則數(shù)據(jù)庫設(shè)計要考慮圖文一體的存儲設(shè)計，使空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)有機(jī)地統(tǒng)一存儲，利用 SQL對空間與非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，使空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)實現(xiàn)真正的一體化集成。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn) 數(shù)據(jù)流程，如圖3所示空間數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫ArcGISSQL地圖數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)地圖控制數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)查詢空間分析 文字、圖片、地圖 圖3 數(shù)據(jù)庫的總體設(shè)計流程圖 系統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)矢量化過程鑒于本數(shù)字校園地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)量相對不是很大，設(shè)備上又缺少能直接對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化的軟件，所以我們采取使用 ArcGIS 自帶的數(shù)字化功能，手工對數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化[7]。ArcGIS 中的空間數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jù)需要選擇要顯示哪一個圖層，這樣復(fù)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(jìn)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(shù)據(jù)不斷需要更新，所以為方便可以將變換頻繁的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離出來；⑵ 為達(dá)到數(shù)據(jù)量的均衡，要盡可能考慮到數(shù)據(jù)量的大??；⑶ 將數(shù)據(jù)冗余度降低到最低。本數(shù)字校園地理信息系統(tǒng)是以校園平面圖為基礎(chǔ)，將校園的建筑物、綠地、道路等具備不同屬性的地物進(jìn)行分類，具體分類如下：主要地點：主樓、圖書館、基礎(chǔ)教學(xué)樓、實驗室等；后勤服務(wù)設(shè)施，包括食堂、面包坊、校網(wǎng)管理中心等；運動場所，包括體育館、足球場、籃球場、網(wǎng)球場等；其他建筑：商業(yè)街的各種商業(yè)設(shè)施、包括超市、文具店、文印中心等；學(xué)生宿舍樓，包括研究生和本科生宿舍樓數(shù)棟；綜合管線：包括地下網(wǎng)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(xiàn)有各種道路及其中心線、交通設(shè)施、路旁綠化帶、路燈。表1：空間數(shù)據(jù)的分層圖層代碼圖層內(nèi)容拓?fù)漕愋椭饕獙傩皂椖緽JJZ辦公教學(xué)建筑面建筑物名稱、類型JGS