【導讀】數字校園作為“數字城市”的一個縮影,具有“數字城市”的基本特點和功能,其建。設工作對于我國高等教育的現(xiàn)代化建設具有重要意義[1]。數字校園通過圖形、圖像數字信。策以及科學管理提供可靠依據。高等院校作為高新技術的集中地,有必要在“數字校園”。建設方面做進一步的開發(fā)與研究。來建立華北水利水電學院數字校園系統(tǒng)。象的可視化編程工具Visua1Basic構架的技術體系為基礎進行開發(fā)的。開發(fā)平臺、系統(tǒng)數據庫的設計及系統(tǒng)結構進行研究；最后，對開發(fā)出的系統(tǒng)進行簡單介紹，并對其實現(xiàn)的功能模塊作了詳細說明。

　　

【正文】 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 組件庫和工具庫 , 開發(fā)人員可用來創(chuàng)建新的或擴展已有的桌面應用程序?；?ArcGIS Engine 可以快速建立起一個基本的GIS 應用系統(tǒng) [15]。 在這個模塊中，主要采用 VB+AE二 者集成的方法，利用 ArcGIS Engine自帶的工具庫（如圖 43）， 實現(xiàn)校園中地理空間實體 (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 其主要內容具體如下 : 放大 : 選中工具 可以實現(xiàn)地圖無限制的放大，或者用戶可以對自己感興趣的區(qū)域用框選的方式進行放大。 縮小 :選中工具 ，然后點擊地圖可以進行無限制的縮小。 主菜單欄 鷹眼地圖 電子地圖主顯示區(qū) 圖 層 控 制區(qū) 工具欄 狀態(tài)欄 工具欄 華北水利水電學院畢業(yè)設計 第 23 頁 共 46 頁 漫游 :選中工具 ，可以在地圖上進行任意的拖動顯示。 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小角落，點擊一下這個工具，馬上就可以返回到最原始的地圖狀態(tài)。 屬性 :選中工具 ，點擊地圖上感興趣的點，然后會跳出一個小窗口，上面顯示這個點的所有信息。 查找 :選中工具 ，在地圖下方會出現(xiàn)查詢信息的相關按鈕，只要在復合框中選擇所要查找的空間實體信息，則在地圖上就會以黃顏色顯示出查找的結果。 測量：選中工具 ，在地圖上可以實現(xiàn)長度和面積的計算，結果將通過對話框的形式彈出。 地圖排版模塊 通過數字化已有的花園校區(qū)規(guī)劃圖以及通過實地野外數據采集 , 用戶可以根據自己的需要 ，對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，可以根據需要制作各種不同類型的地圖，如教學樓分布圖、學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)劃設計與分析工作。 圖 44 ：數字校園排版圖 華北水利水電學院畢業(yè)設計 第 24 頁 共 46 頁 信息查詢模塊 查詢功能主要包括兩種查詢方式 ,分別為根據圖形查詢到屬性和根據屬性條件查詢到相應的圖形。前者的查詢方式是通過鼠標在屏幕上拾取幾何對象來查詢點、線或特定區(qū)域的二維地物信息。后者的查詢方式是通過輸入一定的屬性條件，控 件利用 SQL 查詢語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果。并將查詢后的地物名稱顯示在列表框中 ,當雙擊地物名稱后 ,將彈出關于此地物的圖片信息和文本信息 . （ 1） 圖查屬性： 通過在地圖上單擊地物要素 ,彈出包含該地物屬性信息的對話框 ,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對象 ,在 MapLayer和 Table的記錄集之間產生關聯(lián) [16]。使查詢結果包含該地物的所有行屬性信息。運行實例如圖 45所示： 圖 45：點擊查詢屬性信息 （ 2）屬性查圖 空間查詢可對校園圖上的各種設施進行屬性查詢，對與教學樓、宿舍樓等信息，系統(tǒng)可以把用戶鼠標處的定位信息以提示的形式給出，同時可以以圖片的形式顯示各種設施的景觀圖。 具體實現(xiàn)思路是 : 1） 參照屬性表表 31，設計建筑物的屬性數據結構 ,其中圖片和文本信息分別存儲已經 華北水利水電學院畢業(yè)設計 第 25 頁 共 46 頁 建立好的 .Jpg 和 .Txt 格式的文件名稱 。以圖書館為例（如下表 41）： FID Shape* ID 名稱 高度 圖片信息 文本信息 6 Polygon 7 圖書館 16 圖書館 .jpg 圖書館 .txt 表 41： 圖書館屬性信息 圖 46 ： SQL查詢結果圖 2） 通過 SQL 語句獲取查詢到的地物并閃爍 3 次 ,并獲取查詢地物的名稱 。 3） 遍歷建筑物的屬性數據表 ,逐個判斷其字段名稱是否為圖片信息和文本信息 ,如果是 ,將在對應的窗口顯示其圖片和文本介紹 .如上圖 46所示。 最短路徑查詢模塊 最短路徑問題是 地理信息系統(tǒng)網絡分析中最基本、最關鍵的問題，在交通網絡結構的分析、交通運輸線路的選擇、通訊線路的建造與維護、運輸貨流的最小成本分析、城市公共交通網絡的規(guī)劃等，都有直接應用的價值 [17]。在數字校園中 根據學生宿舍的分布情況 ,找到建設食堂的最佳位置 (資源分配 ) ,或由給定一點 ,找到至另一點的最佳路徑等（如下圖47）所示。 實現(xiàn)路徑查詢，必須建立網絡數據集（ work dataset）： 首先在 ArcCatalog中建立個人數據庫（ Personal GeodataBase） ,以方便個人數據的管理，接下來在個人 數據庫中建立一個特征數據集即（ Feature Dataset） ,以方便管理各個不同的圖層， 再將在 Arcmap中根據要求矢量化好的道路和興趣點要素層，導入到要素集中，最后根據提示新建道路網絡數據集。 華北水利水電學院畢業(yè)設計 第 26 頁 共 46 頁 圖 47 最短路徑查詢示意圖 專題地圖制作模塊 提供多種數據可視化的專題地圖，能將屬性表中的信息進行直觀的可視化分析。使用專題渲染在地圖上顯示數據時，可以清楚地看出在數據記錄中難以發(fā)現(xiàn)的模式或趨勢，為用戶的決策提供依據。專題地圖包括范圍值、點密度、柱狀圖、等級符號 、餅圖和獨立值六種形式。 用戶可以按照自己的需要選擇制作專題地圖的圖層以及專題圖類型，以教學樓范圍分段專題圖為例，參照圖 48 和 49，按照提示，分別選擇專題渲染字段，分段數和顏色等，最終效果圖為下圖 410。 圖 48 ： 專題圖制作用戶界面 圖 49 ：范圍分段專題圖用戶界面 起點 終點 華北水利水電學院畢業(yè)設計 第 27 頁 共 46 頁 圖 410 ：教學樓范圍分段專題地圖 統(tǒng)計圖制作模塊 規(guī)劃管理人員對校園的建設發(fā)展與管理需要作一些統(tǒng)計分析與處理 , 如各院系學生招生人數 ,教職工人員流動情況以及精品課程申請情況等均可利用 GIS強大的統(tǒng)計分析功能作出統(tǒng)計分析或輸出報表 , 為學校各級領導作管理規(guī)劃決策以及預測預報提供重要的依據。例如 , 統(tǒng)計目前各院系學生招生人數，確定好近幾年重點培養(yǎng)專業(yè)，以及對某些專業(yè)的照顧，并根據教職工人員流動情況 , 人才引進情況 ,合理的規(guī)劃該學院重點發(fā)展方向。 這個模塊主要是對與空間實體無關的屬性數據的統(tǒng)計分析，即各院系學生人數、本科專業(yè)以及其他屬性信息的統(tǒng)計分析，它與一般數據庫對數據的采集、處理、查詢等的實現(xiàn)方式一樣，主要采用 VB+Acess 二者集 成實現(xiàn)。該模塊可以實現(xiàn)對各院系學生人數、教職工人數、精品課程數和本科專業(yè)等多種數據進行統(tǒng)計。 本模塊的實現(xiàn)主要通過 SQL 查詢語句，直接調用 Acess 數據庫里建立好的 ―統(tǒng)計表 ‖數據，并利用 MSchart 圖表控件，將查詢后的數據用圖表顯示，包括直方圖、餅狀圖、折線圖、三維圖等四種顯示方式。如圖 411 和 412 所示： 專題地圖顯示信息 華北水利水電學院畢業(yè)設計 第 28 頁 共 46 頁 圖 411：各院系學生人口統(tǒng)計直方圖 圖 412: 各院系本科專業(yè)統(tǒng)計餅狀圖 三維模型展示模塊 將校園三維模型和電子地圖有機結合起來表現(xiàn)校園中的各種空間及屬性要素 ，為校園的發(fā)展預測、規(guī)劃決策以及科學管理等提供了最直觀的表現(xiàn)形式。這樣可以為學校樹立良好的形象，提高校園的知名度，宣傳校園文化，讓使用者足不出戶就可瀏覽校園風光和相關介紹信息，體驗身臨其境的感受。 但因為本系統(tǒng)在進行三維場景制作時由于數據量問題，導致內存和 CPU 的占用量很大，直接影響到用戶的實時漫游和交互操作，考慮到電腦配置因素，本設計僅實現(xiàn)了單個三維模型展示，用戶可以直接選擇感興趣的建筑物，實時動態(tài)的觀察其三維效果。 實現(xiàn)思路：窗體中放置 scenecontrol 控件作為工作窗口，通過程序實現(xiàn)在工作窗口中畫 點，然后將點用對應的三維建筑物符號表示即可。如圖 413 和 414 所示： 圖 413 :實驗樓三維模型展示圖 圖 414 :講堂群三維模型展示圖 數據更新模塊 系統(tǒng)的生命力依賴于數據的實時性，這要求建立完善的數據更新模塊和手段。一方面， 華北水利水電學院畢業(yè)設計 第 29 頁 共 46 頁 要通過數據更新不斷獲得實時數據，并對數據庫進行更新維護 。另一方面，還要能夠保存歷史數據，以便在必要時恢復過去任一時刻的全部或部分數據。 高校的各種數據更新頻繁 , 如舊房的拆遷、改建 , 新房的建設 , 教職工的調入、調出 , 人才的流 動與引進 , 職稱晉升 , 工資調整 , 學生入校、離校 , 設備更新 , 科研經費的支出等各種數據都需要及時的處理與更新。 [2]華北水利水電學院目前正處在高速發(fā)展階段 , 建筑物的改建比較多，為順應學校的發(fā)展，滿足用戶的需求，本設計實現(xiàn)了數據的更新（如圖415）。 ArcGIS Engine（簡稱 AE）的強大之處是封裝了很多功能模塊，用戶可以直接調用這些模塊實現(xiàn)所需功能。在數據更新中，使用到 AE封裝好的 ControlsEditingStartCommand命令，通過調用它以及其它幾個類模塊，就可以實現(xiàn)各種圖形和屬性數 據的動態(tài)更新 ,實現(xiàn)高校的動態(tài)管理。 圖 415： 數據更新示例圖 本章小結 本章的主要內容是華北水利水電學院數字校園的系統(tǒng)開發(fā)與集成，主要包括系統(tǒng)概述，系統(tǒng)界面以及功能模塊的實現(xiàn)。在功能實現(xiàn)部分，本系統(tǒng)主要實現(xiàn)了查詢、專題圖制作、統(tǒng)計分析、三維模型展示和數據更新功能。 新建教學樓 屬性數據 添加 數據更新窗口 華北水利水電學院畢業(yè)設計 第 30 頁 共 46 頁 5 結論與展望 論文的研究成果 本課題以華北水利水電學院花園校區(qū)為研究對象，從數字校園利用的關鍵技術、建筑物三維模型的建立、數據庫的建立等幾個方面著手，初步