【文章內(nèi)容簡介】 域及其功能大大拓寬 [5]。 5．虛擬現(xiàn)實技術(shù) 虛擬現(xiàn)實技術(shù)是目前 GIS研究領域的另一重要的研究方向。虛擬現(xiàn)實是對人類真實世界某一部分或某一過程進行的逼真模擬 ,能夠給人提供視覺、聽覺、觸覺、力覺、嗅覺等信息 ,令人完全置身于虛擬世界中 ,卻能夠體驗到與現(xiàn)實系統(tǒng)一致或接近的感覺 ,從而能讓人產(chǎn)生一種雖幻猶真的沉浸感 [1]。美國 Multi Gen公司生產(chǎn)的 Multi Gen軟件已經(jīng)可以利用地理信息中心的數(shù)字地形海拔數(shù)據(jù) (DTED)、數(shù)字文化特 征數(shù)據(jù) (DFAD)和與之配套的航空或衛(wèi)星照片 ,快速高效地構(gòu)造任何地區(qū)的地形地貌和文化特征。 我國 GIS形容工作開始于 20世紀 80年代初，以 1980年中國科學院遙感應用研究所成立全國第一個 GIS研究室為標志 [6]。從 20世紀 90年代開始， GIS在我國進入快速發(fā)展階段。目前，中國已經(jīng)基本完成了覆蓋全國的 1： 100萬和 1： 25萬基礎的地理數(shù)據(jù)庫的建設， 即將開始投入建設的有 1： 5萬基礎地理數(shù)據(jù)庫和 7大流域的 1： 1萬基礎地理數(shù)據(jù)庫項目； 此外，中國已經(jīng)完成了 1100多個大、中型數(shù)據(jù)庫以及難以計數(shù)的各類數(shù)字化地理基礎 圖、專題圖、城市地籍圖等的建設。但是，由于這些數(shù)據(jù)標準不一致，目前其兼容性較差，利用率也較低，所以必須建立完第一章 5 善的體制才能對這些有形資產(chǎn)進行統(tǒng)一管理 [6]。 應該注意，我國現(xiàn)在 GIS產(chǎn)業(yè)的總體規(guī)模仍然比較小，從事 GIS的公司，無論從數(shù)量還是規(guī)模，都無法與一些發(fā)達國家的同類公司相比擬。 GIS產(chǎn)業(yè)仍然面臨著數(shù)據(jù)資源不足、標準不全、專業(yè)應用模型缺乏和市場不規(guī)范等問題。全面規(guī)范市場，推動以市場為主導的 GIS技術(shù)行業(yè)的發(fā)展和應用，加快 GIS相關(guān)標準和規(guī)范的制定，并積極參與國際 GIS市場的競爭，提升公司的素質(zhì)和規(guī)模，是發(fā)展 我國 GIS產(chǎn)業(yè)的重要途徑。 我國 GIS 技術(shù) 的發(fā)展雖然較晚，但 GIS 技術(shù) 已在許多部門和領域得到應用，并 且得到了 政府部門的高度重視。從應用方面 來 看，地理信息系統(tǒng)已 經(jīng) 在資源開發(fā)、環(huán)境保護、城市規(guī)劃建設、交通、能源、地圖測繪、土地管理、農(nóng)作物調(diào)查與結(jié)產(chǎn)、林業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)、自然災害的監(jiān)測與評估、金融、保險、石油與天然氣、軍事、犯罪分析、運輸與導航、 110 報警公共汽車調(diào)度等方面 得 到了具體應用 [2]。 近年來 我國的 GIS 軟件及產(chǎn)品也取得了長足的進步，國產(chǎn) GIS 軟件 已經(jīng) 在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮重要的作用 ,例如，國產(chǎn) 的 軟件 MapGIS 在我國 “神舟號 ”發(fā)射中起了重要的作用；國產(chǎn) 的 軟件 GeoSTAR 已經(jīng) 成功地用于七大江河流域 DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn) [7]。代表 GIS 發(fā)展新方向的 InterGIS 國產(chǎn)軟件已經(jīng)逐步成熟；越來越多的 GIS 軟件產(chǎn)品采用組件化 GIS 空間和屬性數(shù)據(jù)一體化存儲、多用戶協(xié)同工作等前沿技術(shù)， 使得 技術(shù)創(chuàng)新和市場開拓實現(xiàn)了良好的互動。 已經(jīng)有 一批高等院校 設立了一些與 GIS 有關(guān)的專業(yè)或?qū)W科， 還有 一批專門從事 GIS 產(chǎn)業(yè)活動的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)相繼成立。此外， 國內(nèi) 還成立了 “中國 GIS 協(xié)會 ”和 “中國 GPS 技術(shù)應用協(xié)會 ”等。 21 世紀， GIS 應用的 技術(shù)已 經(jīng) 趨成熟， GIS 應用的社會背景 已經(jīng) 基本形成，無疑 ， 在未來 GIS 會 成為我國 IT 業(yè)中最為活躍的領域之一。 本章小結(jié) 隨著社會的發(fā)展和科技的進步，汽車的數(shù)量將越來越多，交通擁堵和交通事故等已經(jīng)成為了不容忽視的社會問題。為了能夠緩解甚至解決這些問題， GIS 應用技術(shù)已經(jīng)漸漸的在發(fā)展起來?，F(xiàn)在 GIS 被廣泛應用的社會背景已經(jīng)基本形成了，但是還是存在有各種缺陷，所以設計一套功能相對完備的道路交通 GIS 管理系統(tǒng)已經(jīng)成為一種必要。 第二章 6 第二章 道路交通 GIS系統(tǒng) 介紹及方案選擇 系統(tǒng)簡介 地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System 簡稱 GIS)是一項以計算機技術(shù)為基礎的新興技術(shù) ， 圍繞著這項技術(shù)的研究、開發(fā)和應用已經(jīng)形成了一門交叉性、邊緣性的學科 ， 是對空間數(shù)據(jù)進行管理和研究的技術(shù)系統(tǒng)，在計算機軟硬件支持下，它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)進行有效的管理、研究各種空間實體之間的相互關(guān)系。通過對多種因素的綜合分析，它可以迅速地獲取滿足應用所需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示出處理的結(jié)果。 道路交通 GIS管理系統(tǒng)的目的就是對道路交通的安全管理、事故預測和 事故檢測的實現(xiàn)提供一個方便快捷的方案。系統(tǒng)的核心是實現(xiàn)對有異常情況的車輛實現(xiàn)精確定位，關(guān)于這點，初步的找出有以下三種設計方案：方案一，利用嵌入 Google Map Api，實現(xiàn)地圖定位的輸出；方案二，內(nèi)置地圖圖片，利用自定義的定位算法，實現(xiàn)地圖定位輸出；方案三，利用組件式 GIS進行二次開發(fā)。 GIS設計 方案對比 方案一：嵌入 Google Map Api進行開發(fā) Google Map API 是谷歌提供的一個基于 Javascript 技術(shù)的 應用程序的接口，它對開發(fā)環(huán)境的要求并不高，只需要一個能 夠支持 Google Map Api 的瀏覽器即可（幾乎目前所有主流的瀏覽器都支持）。他提供給所有對 Google Map 有興趣的用戶一個設計自己地圖網(wǎng)絡或地圖應用程序的服務，并且可以免費使用。而且隨著 Google Map API 的不斷升級，完成的功能也越來越多。 Google Map API 最新的版本是第三版，新版本的主要的特點是提高了執(zhí)行的速度。相對于第二版，新版本的 API 的主要功能有： 1) 不再需要 API keys,這樣用戶可以將代碼集成進入 RSS 閱讀器，并且不會有任何的錯誤出現(xiàn)； 2) 基于MVC(ModelViewController)的框架，這樣可以減少 Javascript 的下載量，并且簡第二章 7 單醫(yī)用； 3) 能夠自動開啟默認的 UI 界面，并且提供默認的 UI 控件和方法供用戶使用，這樣使得用戶開發(fā)的界面能夠自動更新為最新的格式，當然用戶也可以禁止該項功能等 [8]。 雖然 Google Map API 有許多的優(yōu)點，但是他的地圖并不是內(nèi)置的，而是需要通過網(wǎng)絡不斷更新和下載的，而且地圖數(shù)據(jù)較為龐大，當網(wǎng)絡狀態(tài)不佳的時候會出現(xiàn)地圖跟性能速度慢，從而可能導致無法快速精確定位。固該種方案不予以考慮。 方案二：內(nèi)置地 圖圖片，采用自定義定位算法 將地圖以圖片的形式內(nèi)置與計算機中，能夠?qū)Φ貓D進行本地化，只需要在要顯示頂圖的時候?qū)D片顯示出來即可。一般的地圖圖片的有 bmp、 jpg 等多種不同的格式，都可以很方便的被應用程序所使用，但是一般這種數(shù)據(jù)格式的地圖都不帶有 GPS 數(shù)據(jù)在其中，所以，我們必須為其設計一定的定位算法：在地圖上隨機選取幾個點，然后利用 GPS接收機等設備去實地地測試這幾個點的真實 GPS數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)和地圖上這幾個像素點的相對偏移量綜合起來，能夠計算出圖片上每個特定的像素點所對應的 GPS 數(shù)據(jù)，制成一個圖片與 GPS 數(shù)據(jù)的映射表，這樣，就能夠?qū)崿F(xiàn)定位的功能，并且由于地圖的本地化，所以位置變換和顯示的速度不受當前網(wǎng)絡狀態(tài)的影響，是一種不錯的方案。 雖然該方案有它一定的優(yōu)勢，但是它的劣勢也是顯而易見的。一方面，圖片格式的地圖數(shù)據(jù)資源本來就相當?shù)纳?，而且如果所要使用的地圖范圍越大，圖片也就越大，那么 GPS 數(shù)據(jù)與地圖的映射表的制作也就越發(fā)困難，而且成本也越高，準確度也相應的 越低。以上種種的限制導致了以這種方案進行設計的難度大大的提高，并且適合度也大大的降低。 方案三：利用組件式 GIS進行二次開發(fā) 組件式軟件技 術(shù)是當今軟件技術(shù)的潮流之一，它的出現(xiàn)大大的改變了以往封閉、復雜、難以維護的軟件開發(fā)模式。 ComGIS（即組件式 GIS）便是順應了這一潮流而出現(xiàn)的新一代的地理信息管理系統(tǒng)，是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件技術(shù)在 GIS領域的軟件開發(fā)中的應用。 ComGIS 的基本的思想是把 GIS 的功能有效地劃分為多個模塊，每個模塊均以控件的形式存在，每個控件完成不同的功能。在各個 GIS 的控件之間，以及GIS 控件和其他的非 GIS 控件之間，可以方便的地通過各種可視化的軟件開發(fā)工具集成在一起，以形成最終的 GIS 應用。各個控件如果一堆各種各樣的積木 ，第二章 8 可以分別實現(xiàn)完全不同的功能（它包括 GIS 功能和非 GIS 功能），再根據(jù)實際情況把實現(xiàn)各種所需要的功能的“積木”搭建起來，就能夠構(gòu)成地理信息管理系統(tǒng)的基礎平臺和應用系統(tǒng)。 ComGIS 還有以下幾個重要的優(yōu)勢： 1) 與語言無關(guān)性。首先，組件式 GIS 不需要專門的二次開發(fā)語言，只要按照一定的標準（如 Microsoft 的 ActiveX 控件標準）開發(fā)接口，提供一套實現(xiàn) GIS基本功能的函數(shù)構(gòu)件。換一句話說，就是 GIS 的開發(fā)者，不需要掌握專門的 GIS開發(fā)語言，只需要熟悉基于 Windows 平臺的通用的集成開發(fā)語言和開發(fā)環(huán) 境（如 Visual Basic, Visual C++， Visual FoxPorc, Borland C++等），及組件式 GIS 各個構(gòu)件的方法、事件和屬性即可，就能夠完成應用系統(tǒng)的開發(fā)和集成。 2) 二次開發(fā)能力強。 一個完全組件化了的組件式 GIS，它的二次開發(fā)能力是非常強大的。因為它將 GIS 的每個功能模塊都組件化了，并且它的功能既是提供給二次開發(fā)用戶使用，同時也是組件 GIS 內(nèi)部調(diào)用的接口。為了實現(xiàn)一個完整的 GIS 功能，各個功能模塊的組件及接口必須是定義得很完備和詳細。 3) 開放性和擴展性。組件 GIS 是 不依賴于任何一種開發(fā)語言而存在的，可以嵌入到通用的開發(fā)環(huán)境中實現(xiàn) GIS 功能。專業(yè)模型則不僅可以使用這些通用的開發(fā)環(huán)境來實現(xiàn)，也可以通過插入專業(yè)模型的分析控件，這樣能有效地克服了傳統(tǒng)的 GIS 軟件在系統(tǒng)集成上面存在的低效、“有縫”等缺陷，從而實現(xiàn)高效、無縫的系統(tǒng)集成。 4) 大眾化。由于組件式技術(shù)已經(jīng)漸漸的成為了行業(yè)的標準，即“組件”標準化，使得用戶可以像使用其他的 ActiveX 控件一樣來使用組件 GIS 的控件，這樣，非專業(yè)的普通用戶也能夠集成和開發(fā)所需要的專用 GIS 應用系統(tǒng)，使得 GIS從專家們的實驗室開始走向社 會，這樣有力地促進了 GIS 的普及和大眾化的進程。 5) 低成本。由于組件式 GIS 本身可以分解為若干個完全不同的功能的組件，使得用戶可以根據(jù)實際需要選擇必要的組件，同時，由于組件 GIS 只是提供 GIS的通用的功能組件，其他非 GIS 的專業(yè)功能可以使用專業(yè)廠商提供的其他專門的功能控件，這樣，就可以大大的減輕用戶的經(jīng)濟負擔，從而降低 GIS 軟件的開發(fā)成本。 6) 分布式多數(shù)據(jù)源的集成。組件化使得 GIS 在應用中可以輕易地實現(xiàn)分布式多數(shù)據(jù)源的集成 [9]。 7) 互操作性?；ゲ僮?性的 GIS 還 正 處在 與 研究的階段，但是組件化 GIS 是互操作 GIS 的基礎 [9]。只有組件化的 GIS 的功能模塊化、標準化，各個 GIS 廠商按照標準以組件的方式來實現(xiàn)各個功能模塊，不同廠商的功能模塊相互之間才第二章 9 可以系統(tǒng)工作和達到互操作的目的，從而使 GIS 的應用能夠達到一個更加方便和大眾化的水平。 8) 能夠操縱集成了 GPS 信息的地圖圖層。大多數(shù)的組件式 GIS 均提供出了對加入了 GPS 數(shù)據(jù)信息的地圖圖層的處理，使得對地圖的操作和車輛的定位變得方便和精確，并且能夠?qū)崿F(xiàn)地圖的放大，縮小，漫游等等常用的功能。而且支持地圖數(shù)據(jù)本地化。 最終方案 通過對比上面的三種解決 方案可以看出，采用組件式 GIS 進行系統(tǒng)的二次開發(fā)，其支持本地化地圖和對地圖的操作功能的強大，克服了采用 Google Map API 時所受的當前網(wǎng)絡狀態(tài)的影響，也不用設計出非常復雜的映射表，并且，地圖數(shù)據(jù)的來源非常廣泛，目前，我國有許多專門制作可以給組件式 GIS 應用的地圖數(shù)據(jù)，加個低廉，數(shù)據(jù)詳細，基本上能遍及全國的各個街道。 目前，有關(guān) GIS 開發(fā)都是 使用專業(yè)的 GIS 控件進行開發(fā) 的。但是 伴隨著軟件重用化的 發(fā)展 趨勢， 基本上 主流 GIS 軟件公司都提供了組件方式的 GIS 產(chǎn)品，用戶可以利用這些組件，遵循相關(guān)的開發(fā)規(guī) 范， 來 實現(xiàn)強大的 GIS 功能。 同時，由于這些 組件式 控件可以無縫地嵌入各類編程語言 和開發(fā)環(huán)境 之中，開發(fā)者可以使用自己熟悉的程序語言 和開發(fā)工具 進行開發(fā) 。這樣 既沿用了專業(yè) GIS 產(chǎn)品的強大的制圖功能 和圖層處理功能 ，又可以按照用戶的 實際需求，靈活地實現(xiàn)各種管理功能，如此完全可以達到大多數(shù)用戶的要求。 由于以上 的 優(yōu)點，本系統(tǒng)決定采用 MapX 控件 實現(xiàn)數(shù)字地圖部分的功能。 在本次設計中，采用的方案是：在 Windows XP操作系統(tǒng)下的 Visual Studio 2020 開發(fā)環(huán)境中，嵌入組件式 GIS控件， 并采用 Visual C++開發(fā)語言進行開發(fā)，利用 MFC控件庫設計相應的操作界面。 組件式 GIS采用的 MapInfo公司 的 MapInfo MapX 。 MapX 控件是 MapInfo 公司推出的基于 ActiveX的可編程控件，基于 32 位系統(tǒng)平臺，采用 Inproc 直接調(diào)用方式，所以無論是管理大數(shù)據(jù)的能力還