【正文】 , 它用圖形、圖像數(shù)字信息來表 現(xiàn)校園各種空間及屬性要素 , 為用戶提供各種校園信息的查詢、檢索和必要的空間分析、統(tǒng)計(jì)操作以及按不同用戶要求輸出相應(yīng)的專題要素 , 為校園的發(fā)展預(yù)測、規(guī)劃決策以及科學(xué)管理提供可靠依據(jù)。 隨著“數(shù)字地球”概念的提出，引出了一系列數(shù)字化建設(shè)的概念，“數(shù)字校園”可以看做是數(shù)字化的、虛擬的校園，是“數(shù)字地球”的微觀表現(xiàn)形式在校園區(qū)域的具體體現(xiàn)。其建設(shè)水平己成為體現(xiàn)高校辦學(xué)水平、學(xué)校形象和地位的重要標(biāo)志。用戶將可以圖文并茂的查詢校園信息，而且獲得最為直接的效果。從而可以提高校園對外的知名度，而且給學(xué)校的各項(xiàng)工作都帶來了很大方便，可為學(xué)校創(chuàng)造可觀的社會效益。它以 GIS為平臺，利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研、管理和服務(wù)等資源的全部數(shù)字化，在物理校園的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)信息化數(shù)字校園空間，以擴(kuò)展物理校園的功能，從而實(shí)現(xiàn)全部教育過程數(shù)字化的目標(biāo)，以跟上信息時(shí)代的高等教育要求。目前，我國許多重點(diǎn)大學(xué)，如北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中國人民大學(xué)等均將數(shù)字化校園系統(tǒng)的建設(shè)提上了建設(shè)日程，并正在進(jìn)行建設(shè)之中。應(yīng)用 GIS技術(shù)有助于解決這些問題，在 GIS技術(shù)支持下對校園地形、房屋、道路、山地等進(jìn)行顯示和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字小區(qū)的初步設(shè)想。數(shù)字化校園是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的信息化手段和工具，實(shí)現(xiàn)從環(huán)境、資源到 活動(dòng)的全部數(shù)字化。自從 1993年美國政府制定國家信息基礎(chǔ)設(shè)施 (National Information Infrastructure 簡稱 NII)的行動(dòng)綱領(lǐng)以來，大大推動(dòng)了 Inter 在美國尤其是大學(xué)校園的應(yīng)用與發(fā)展。 目前，美國大學(xué) 校園的信息化建設(shè)己經(jīng)涉及圖書館網(wǎng)絡(luò)、學(xué)校管理工作、教學(xué)活動(dòng)、科研活動(dòng)、學(xué)生日常生活的各個(gè)方面，并且已經(jīng)取得了舉世矚目的成績。 1999年 10月，瑞士聯(lián)邦兩院正式通過了《瑞士大學(xué) 2022一 2022 年發(fā)展計(jì)劃》在 20222022年期間，瑞士聯(lián)邦政府將以特別財(cái)政補(bǔ)貼方式為州立大學(xué)撥款3000萬瑞郎，以鼓勵(lì)在高等教育領(lǐng)域進(jìn)行信息化建設(shè)，建立“瑞士虛擬校園”。 3 瑞士大學(xué)聯(lián)席會議委托弗里堡大學(xué)的新技術(shù)與教學(xué)中 心建立了國家高等教育和新信息技術(shù)網(wǎng)。建立瑞士高校使用信息技術(shù)教學(xué)的有關(guān)機(jī)構(gòu)目錄 :瑞士和國際上關(guān)于用新信息技術(shù)教學(xué)的報(bào)告會、研討會等活動(dòng)時(shí)間表 。教學(xué)模塊、工具軟件及現(xiàn)有教學(xué)手段的演示 :以超鏈接形式參考其他有用資源 。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 世界各國校園信息化建設(shè)的大潮促進(jìn)了我國校園信息化建設(shè)的迅速發(fā)展，首先做出反映的是國內(nèi)一些知名大學(xué)。 廈門大學(xué)也提出基于 GIS的數(shù)字化校園工程 — “數(shù)字廈門大學(xué)”。建立和發(fā)布 GIS 網(wǎng)站，建成廈門大學(xué)校園 GIS、校園風(fēng)光、校園綜合服務(wù)體系。但是無需諱言，國內(nèi)的校園信息化建設(shè)尚處于起步階段，存在著諸多問題困。本文對地理信息服務(wù)同樣有著極大的認(rèn)同與興趣，在嘗試數(shù)字校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程中，以 ArcGIS理論與技術(shù)為主要支持，以方便校內(nèi)外人士對校園空間信息查詢、分析、管理為目的，研究了數(shù)字校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 技術(shù)路線 本論文從滿足安徽大學(xué)新校區(qū)信息管理的實(shí)際需要出發(fā)，考慮現(xiàn)在流行的GIS開發(fā)平臺和開發(fā)方式，選擇了新一代嵌入式地理信息系統(tǒng)平臺一 ArcGIS為開發(fā)平臺，結(jié)合可視化開發(fā)語言 Visual C進(jìn)行集成二次開發(fā)。安徽大學(xué)新校區(qū)地理信息系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)層次，如圖 1所示 : 圖 1：功能結(jié)構(gòu)圖 2 基礎(chǔ)理論 地理信息系統(tǒng)與校園信息系統(tǒng) 地理信息是表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形的總稱。地理信息系統(tǒng)建立在地理學(xué)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)上，涉及信息科學(xué)、空間科學(xué)和地球科學(xué)的多個(gè)學(xué)科，是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物，同時(shí)， GIS作為一門綜合性技術(shù)，己經(jīng)與其它技術(shù)相融合，如 :數(shù)據(jù)庫技術(shù)、 CAD、軟件工程、遙感技術(shù)、制圖學(xué)等。 GIS至今尚沒有一個(gè)國際統(tǒng)一的定義，由于 GIS涉及的面太廣，要給出 GIS安徽大學(xué)數(shù)字校園系統(tǒng) 電子地圖控制 電子地圖輸出 電子地圖顯示 信息查詢 在線幫助 距離測量查詢 地理定位 地理對象距離查詢 詢 對象查詢 地理信息查詢 打印地圖 圖層索引 對象查詢 地圖顯示 對象查詢 地圖鷹眼 圖層移動(dòng) 查詢 圖層刪除 詢 地圖縮放 圖層添加 對象查詢 圖層顯示控制 圖層編輯 查詢 地圖數(shù)據(jù)更新 屬性查系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì)詢 對象查詢 最近目標(biāo)查詢 對象查詢 動(dòng)態(tài)顯示 5 的準(zhǔn)確定義是困難的。 GIS 是采集、存儲、檢查、操作、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng) 。這種方式根據(jù) GIS應(yīng)用領(lǐng)域的不同，將 GIS分為各類應(yīng)用系統(tǒng)，例如土地信息系統(tǒng)、城市信息系統(tǒng)、規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等 。 GIS是一組用來采集、存儲、查詢、變換和顯示空間數(shù)據(jù)的工具的集合，這種定義強(qiáng)調(diào) GIS提供的用于處理地理數(shù)據(jù)的工具 。 GIS是這樣一類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)有空間次序，并且提供一個(gè)對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的操作集合，用來回答對數(shù)據(jù)庫中空間實(shí)體的查詢。因此，可以認(rèn)為 GIS是處理與地理位置有關(guān)的數(shù)據(jù)信息的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。高校在 CGIS建設(shè)方面的深入開發(fā)與研究，為城市數(shù)字化做一些基礎(chǔ)性及實(shí)驗(yàn)性的工作。它在描述一般的數(shù)據(jù)庫的基于矢量圖形的校園地理信息系統(tǒng) 技術(shù)研究基礎(chǔ)上，具體完成圖形數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，而且共同分析和使用圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)開發(fā)平臺 目前的 GIS開發(fā)平臺軟件國外有 MapInfor， ArcInfor等，國內(nèi)的有 Supermap即， Geostar等。 ArcGIS是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所 (Environment System Research Institute， ESRI)于 1978年開發(fā)的 GIS系統(tǒng)。 ArcMap是一個(gè)可用于數(shù)據(jù)輸入、編輯、查詢、分析等功能的應(yīng)用程序，具有基于地圖的所有功能，實(shí)現(xiàn)如地圖制圖、地圖編輯、地圖分析等功能。 ArcMap提供兩種類型的地圖視圖：數(shù)據(jù)視圖和布局視 圖。數(shù)據(jù)視圖時(shí)任何一個(gè)數(shù)據(jù)集在選定的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的顯示窗口。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù) 組件式 GIS 縱觀 GIS軟件技術(shù)發(fā)展歷程， GIS軟件從最初 GIS模塊到集成式 GIS、模塊化 GIS，再到核心式 GIS，這些 GIS軟件要么集成困難，要么開發(fā)困難，都不方便用戶使用。 所謂組件式 GIS，是指基于標(biāo)準(zhǔn)的組件式平臺，以一組具有某種標(biāo)準(zhǔn)通訊接口、允許跨語言應(yīng)用的組件提供的 GIS。組件式 GIS的基本思想是把 GIS的各大功能模塊劃分為兒個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能?？丶缤欢迅魇礁鳂拥姆e木，他們分 別實(shí)現(xiàn)不同的功能 (包括 GIS和非 GIS功能 )，根據(jù)需要把實(shí)現(xiàn)各種功能的“積木”搭建起來，就構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。組件式 GIS構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)，只實(shí)現(xiàn) GIS自身的功能，其他功能則由其他組件實(shí)現(xiàn)。 2）無須專門 GIS開發(fā)語言 傳統(tǒng) GIS一般都提供一套獨(dú)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)。 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(dòng)了GIS大眾化進(jìn)程。 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。另一方面，組件式 GIS本身又可以劃分為多個(gè)控件，分別完成不同功能。 5）可擴(kuò)展性 [4] 在組件式軟件技術(shù)背后，有一個(gè)十分龐大的組件資源庫，用戶可以從不計(jì)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?cái)U(kuò)展了 GIS的功能。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。 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(jì)、決策快速準(zhǔn)確地提供各種所需的圖文、聲像并茂的資料。 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。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 。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(shí)間周期長，獲得最終成果數(shù)量少、質(zhì)量不高。 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 8 策支持功能?？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(shí)地調(diào)查、數(shù)字測圖的方式來獲取現(xiàn)勢圖形數(shù)據(jù) 。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。如 : 對校園地形圖進(jìn)行編輯修補(bǔ)、實(shí)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，即是把這些數(shù)據(jù)以某種形式記錄在計(jì)算機(jī)的內(nèi)部或外部存儲器上，目的是使計(jì)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。這樣用戶操作時(shí)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)。根據(jù)圖形數(shù)據(jù)的幾何特點(diǎn)，可將其分為點(diǎn)數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)、面數(shù)據(jù)三種類型。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(xiàng)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。 CGIS 實(shí)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 。 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。 9 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。 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(jì)的關(guān)鍵?？臻g數(shù)據(jù)展示實(shí)物的地理位置信息，屬性數(shù)據(jù)記錄實(shí)物的具體屬性。為了更生動(dòng)形象地展示校園的實(shí)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)。 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。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)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： 圖 2：組織流程圖 空間數(shù)據(jù)采集與內(nèi)容 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 10 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(shí)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(fèi)人力資源的工作。 在 GIS 中，空間數(shù)據(jù)主要包括： 1）空間實(shí)體的位置 空間坐標(biāo)即在某一個(gè)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(gè)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。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(diǎn)、線、面三種；在三維分析空間，則區(qū)分為點(diǎn)、線、面、體四種。 3）空間實(shí)體的非幾何屬性 一般簡稱屬性，是指與地理實(shí)體相關(guān)聯(lián)的地理變量或地理意義。非幾何屬性一般經(jīng)過抽象、概括，通過分類、量算、統(tǒng)計(jì)得到。 4）空間實(shí)體的時(shí)間特征 指現(xiàn)象或空間實(shí)體隨時(shí)間的變化。 屬性數(shù)據(jù)采集與內(nèi)容 實(shí)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。 數(shù)據(jù)加工與入庫 11 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 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(gè)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(diǎn)，