基于GIS的测量控制点管理信息系统设计—硕士学位毕业论文.doc

山东科技大学工程硕士学位论文 摘要摘 要测量控制点是测绘及其相关部门最基础的点位数据，是测绘工作的重要基准数据，也是空间位置信息的基准数据。伴随着城市建设的加速发展，测量控制点的数量急剧增长，精度要求提高，测量控制点为我国城市的快速发展起到了重要作用。随着我国城市建设和城市规划的发展和完善，在我们的生活中，测量控制点的使用变的更加频繁，传统的手工管理测量控制点的方式已难以满足当前的需要。因此，为了有效的保护和管理测量控制点，采用计算机建立测量控制点信息管理系统，实现测量控制点的自动化管理已势在必行。基于gis的测量控制点管理信息系统利用arc engine组件进行测量控制点管理信息系统的开发，该系统使用arcsde空间数据库引擎，实现属性数据和空间数据的集成管理，使用oracle数据库，实现了测量控制点相关数据的存储。该系统提供了不同等级、精度和类型的控制点相关信息的数据入库，包括控制点成果资料的入库和技术文档入库等，方便了对控制点的管理和查看，并提供了强大的数据管理、定位查询、统计分析、审批、批量打印、系统管理、个人设置等功能，解决了控制点管理混乱的问题，实现了控制点数据的管理和数据化共享。运用地理信息系统技术对测量控制点进行管理，节省大量的人力物力，实现了数据的无纸化管理，为城市的基础地理信息建设提供服务，对山东省其它地市的基础地理信息建设具有一定的示范意义。关键词：地理信息系统，控制点，管理，数据库，arcengineabstractcontrol point is the most basic point data of surveying and mapping and other related departments, is an important benchmark data of the surveying and mapping work, is the benchmark data of the spatial location information.along with the speeding up of urban construction, the number of measurement control points increase quickly, the accuracy requirement also improve quickly, the measurement control points play an important role in the rapid development of the city. traditional management method of measurement control points is usually called one picture two tables, one picture refers to the control network, two table refer to the control points outcome table and description of station.with the development of city construction and urban planning in our country , in our life, the use of the measurement control points become more and more frequently, the traditional manual management mode of measurement control points has been difficult to meet the needs of the current.therefore, in order to effectively protect and manage measurement control points, we use computer to built control points management information system, which can realize that the control points automation management must be enforced.measurement control points management information system which based on gis use the arc engine component to develop measurement control points of management information system , use arcsde spatial database engine to realize the integration management of attribute data and spatial data,use oracle database to store the control points of the relevant data.this system can provide different grade, precision and types of the control points of related information data in storage, including control points results data in storage and technical document data loader, etc.convenient the management of the control points and view, and provide powerful data management, positioning queries, statistical analysis, examimation and approval, batch printing,system management,personal settings and other functions,solve the problem of the control points management confusion and uneven distribution, implement the data resource sharing, complementary presence.using geographic information system technology to manage the control points, which can save a lot of manpower and material resources,which achieve paperlass management of the data, which provise service for the construction of the citys basic geographic information,which can have certain model significance for other cities in shandong province basic geographic information construction. keywords: gis; control point; management；database；arcengine山东科技大学工程硕士学位论文 目录目 录1 绪 论11.1 研究背景和意义11.2 国内外研究现状及发展趋势21.3 研究内容及技术路线41.4 论文的组织结构62 相关技术综述72.1 地理信息系统72.2 空间数据库技术122.3 面向对象技术152.4 系统开发平台153 系统设计183.1 需求分析183.2 可行性研究193.3 系统总体设计213.4 系统功能设计233.5 系统数据库设计244 系统实现284.1 系统登录界面284.2 系统主要功能295 总结与展望605.1 总结605.2 展望60致 谢62参考文献63攻读硕士期间主要成果66contents1 introduction11.1 background of the research and significance11.2 reasearch situation and development trend at home and abroad21.3 research contents and technology routes41.4 paper organization structure62 relevant technology overview72.1 geographic information system72.2 spatial database technology122.3 object oriented system 152.4 system development platform153 system design183.1 demand analysis183.2 feasibility research193.3 system overall design213.4 system function design233.5 system database design244 system implementation284.1 system login interface284.2 system main function295 conclusion and prospection605.1 conclusion605.2 prospection60ackonwledgements62reference63main achievement during master study period66山东科技大学工程硕士学位论文 绪论1 绪 论1.1 研究背景和意义国民经济的建设不能没有测绘，测绘不能没有控制点。 从事测绘方面工作的人都知道控制点的重要性，不管你做的是外业的测量工作，还是内业方面的工作，都不能没有控制点。因此，大型单位一般配备资料室，由专职人员负责管理控制点，小单位也有兼职人员管理控制点。控制点的类型和等级非常多，给控制点的管理带来了困难。由于控制点数据的正确与否，直接影响到外业测量结果的精度，因此，控制点数据必须准确无误。在进行查询时，很多的控制点连点名都不知道，只知道所在道路的名称或在地图上的位置等，这样就在一定程度上增加了查询的难度，查询这种类型的控制点对于一个新的资料管理人员来说是很困难的。现有的测量控制点的资料保存现状如何，控制点是否有缺损、是否有丢失，能否向用户提供控制点的信息，这在控制点的管理方面处于重要地位1。当使用控制点时，能不能向用户提供关于测量控制点的详细信息以及测量控制点的调查时间说明，这都是我们要关注的。随着计算机的普及和迅猛发展，当今社会已成为信息化的时代，有效管理和利用信息，将大大提高企业员工的工作效率，提高市场竞争力，使企业在市场中立于不败之地。而与此同时，随着控制点的使用越来越频繁，传统的手工管理的方式已经难以满足当前社会发展的需要。我们迫切的需要一种新型的手段对控制点进行管理。地理信息系统作为一门新兴的边缘学科，是对地球空间数据进行采集、存储和显示的综合性技术系统2。与传统的数据库管理系统和信息管理系统相比，gis具有得天独厚的优势。gis是计算机技术与地理专业知识结合的产物，将计算机应用到了专业的领域3。gis不是单纯的对数据进行管理，其强大的空间分析功能有助于对数据的进行分析和加工。而且gis实现了属性数据和图形数据的集成管理4。因此，我们把地理信息系统技术应用到了控制点的管理当中，其主要的理论意义和实际应用价值体现在如下几个方面5,6：1 控制点等级精度各不相同，数据量庞大，并且还处于快速增长状态。面对如此庞大的数据量，如果仅凭几张图纸和人的记忆来手工管理控制点数据是难以满足实际需求的，因此，我们需要建立一个测量控制点管理信息系统。通过该系统实现对测量控制点信息快速准确的查询、分析等操作，可以高效的对控制点数据进行管理和维护，提高了各个单位的工作效率。2 通过测量控制点管理信息系统可以对城市的控制点的分布情况有整体的把握，了解当前控制点的部署情况，为城市进行科学的规划管理提供了依据，促进了城市建设的又好又快发展。3 可以节约人力物力，提高控制点的管理效率。如果我们不能充分的了解控制点的分布情况，不了解控制点的疏密程度，将无法快速完成新的控制点的选点等工作，在选取控制点时就会浪费大量的时间，严重时会影响工期。为了有效的保护和管理测量控制点，对测量控制点实行科学、规范、系统的管理，将大大提高控制点的数据处理能力，因此，实现测量控制点的自动化管理已势在必行。基于gis技术的测量控制点管理系统，充分利用gis技术本身具有的强大的数据管理、定位查询、统计分析等功能，实现了对测量控制点资料的最优化管理。利用gis技术对控制点进行管理已经成为当前重要的发展趋势。建立该系统为整个城市的基础地理信息建设提供了服务，为城市的数字化建设打下了坚实的基础。1.2 国内外研究现状及发展趋势1963年，加拿大测量学家r.f.tomlison首先提出地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统加拿大地理信息系统（cgis），用于自然资源的管理和规划7。经过30多年的发展，地理信息系统的应用领域迅速扩大，从资源管理环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及到了许多的学科与领域，如古考古学、森林管理、计算机科学等。美国于1987年成立了国家地理信息与分析中心，英国于1987年成立了地理信息协会。地理信息系统不仅引起了工业化国家的普遍兴趣，而且不再受国家界线的限制，开始用于解决全球性的问题8,9。我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始，以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究所为标志。90年代初我国一些城市测绘单位或城建规划部门就开始引进先进的gis软件，进行二次开发，建立有关的数据库或信息系统。北京市测绘设计研究院和上海市测绘院率先利用gis技术建立了北京市基础地理信息系统、上海城市建设信息系统。在有关院校、中科院研究所的支持下，深圳、海口、广州、武汉等城市也建立了城市基础地理信息系统以及各种专业数据库，有力地推动和促进城市规划建设与经济发展10。自90年代起，我国gis步入快速发展阶段，努力实现在基础环境中进行数据库的建设，推进国产软件系统的实用化、遥感和地理信息系统的技术一体化。这期间开展的主要研究及今后尚需进一步发展的领域主要有：城市地理信息系统的建设与应用；建立数字化测绘技术体系；国家基础地理信息系统建设与应用；专业信息系统与数据库的建设和应用等。控制点是基础地理信息的重要组成部分，控制测量是一切测绘活动的基础，随着基础地理信息系统的发展，测绘活动的不断深人，测量控制点成果也日积月累，数量不断增多。为了充分利用已有成果，我们需要经常查询已有的控制点成果。因此能够简单、清楚地查询到已有测量控制点的所有资料，成为测绘工作者之所需。鉴于此，开发测量控制点管理系统已成为当前重要的发展趋势。控制点数据的获取需要花费大量的资金，测量控制点管理信息系统建立之后还需要进行定期复测以及控制点的维护，对资料进行有效的管理，是测绘工作的重要保障。目前，对于现有控制点成果的管理，大部分仍然采用手工管理方法。传统的测量控制点管理方法通常为“一图两表”的方式，一图指的是控制网略图，两表指的是测量控制点的成果表和点之记。随着城市建设的发展，地籍、房屋管理对测量成果的使用越来越频繁，手工管理已经难以满足当前的需要，主要体现在以下几个方面：1 测量控制点的数量急剧增长，等级、精度各不相同，最近几年，由于自然因素的影响和人为的破坏，测量标志损坏严重，这使得测量控制点的管理难度增大；2 由于历史的原因，许多城市几套坐标系共存，尤其是在老城市中，易引起混乱；3 传统的手工管理测量控制点的方式查询速度慢，效率低，不能及时更新数据，采用单一的形式提供控制点的测量成果，只能提供各个控制点的坐标，而不能提供与测量控制点相关的图形方面的资料。4 纸质的资料容易破损，难以长久的保存。测量工作中，随着数据采集和处理的逐步自动化、数字化，测量工作者怎样更好地使用测量数据和管理包括随时间长期积累的或工作中收集的大量测绘信息，怎样才能更好地为经济建设和国防建设服务，其最有效的方法是利用数据库技术或gis技术建立测量控制点的数据库或测量控制点的管理信息系统，如城市控制网数据库、城市基础地理信息系统、测量成果管理信息系统、地形图数据库等，建立相关数据库和管理信息系统的目的就是把大量的测量工作中得到的数据或信息进行科学的存储，以便于检索、分析、分发和利用，以实现管理和服务的科学化、现代化。结合gis工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式是当前gis应用开发的主流，其优点是既能够充分利用gis强大的数据管理功能和空间分析功能，又可以充分利用其它可视化开发语言所具有的高效、方便等优点，集二者之长，不仅能够大大提高测量控制点管理信息系统的开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的视觉效果，更强大的数据库功能，更可靠的性能，同时又便于维护和移植9。因此，利用gis技术对控制点进行管理已经成为当前的重要发展趋势。为了使gis技术在国民经济建设和社会进步中更好地发挥作用，政府和有关主管部门应给予重视和支持，各有关专业部门要加强合作，努力开创地理信息产业发展的新局面，去迎接信息时代的到来。1.3 研究内容及技术路线测量控制点管理信息系统把gis技术应用到测量控制点的管理当中，解决了测量控制点管理混乱的问题，实现了控制点数据的管理和数据化的共享。弥补了一般的管理信息系统的不足，实现了测量控制点的属性信息和图形信息的一体化管理12,13。1.3.1 研究内容针对基于gis的测量控制点管理信息系统实现所需的技术与支撑环境，本文在分析传统控制点管理方法的基础上，研究基于arcgis的测量控制点管理方式，构建基于gis的测量控制点管理信息系统。通过搭建的平台系统，实现通过直观的方式提供快速的控制点管理信息服务功能。本文围绕基于gis的测量控制点管理信息系统的构建，对其中涉及的一些关键问题进行分析与研究，主要内容如下：1) 对目前控制点管理的背景和意义进行了研究分析，总结了控制点的管理现状及趋势。研究分析了gis相关理论以及系统开发控制点管理系统所需的技术支持，提出了控制点管理系统开发的技术路线。2) 研究了gis相关的理论与技术，将gis应用到测量控制点的管理当中，实现按控制点的类型、等级、保存状况等方式进行空间分析，通过检索统计相应的信息，形成饼图或者柱状图，并生成文字报表以及输出查询结果。解决了控制点管理混乱的问题，实现了控制点数据的管理和数据化的共享，实现了控制点的属性信息和图形信息的一体化管理。3) 研究分析了测量控制点的数据特点，通过各种数据库的对比，系统采用oracle数据库统一存储海量的空间数据和属性数据，通过研发空间数据库引擎arcsde对空间数据库进行管理和访问，实现栅格数据和矢量数据以及报表等的数据库管理。通过资料检索和野外调查等方法，全面收集系统所需的测量控制点网图数据、点之记以及普查信息的数据。4) 在对系统进行需求分析和可行性分析的基础上，根据系统设计原则，提出了基于gis的测量控制点管理信息系统的总体结构设计方案及实现方法，并设计系统的具体功能模块，包括视图、浏览、数据管理、定位查询、统计分析、审批功能、辅助工具、批量打印、系统管理、个人设置等功能。5) 在以上基础上，按照软件工程中的迭代型研究方法，研发基础gis的测量控制点管理信息系统，通过编码的方式实现系统的功能。根据系统开发过程中出现的问题，提出合理的解决方法，最终实现一个完整的基于arcgis的测量控制点管理信息系统。1.3.2 技术路线传统的控制点管理方法分析基于gis的控制点管理方法设计确定系统构建方案关键技术研究系统设计系统编程与实现基于gis的测量控制点管理信息系统图1.1 技术路线图fig.1.1 technology roadmap首先通过对传统控制点管理方法和基于gis控制点管理的方法进行研究，根据分析结果研究确定系统的构建方案。然后对系统所需关键技术进行研究，同时进行所需控制点数据的采集和整理。然后进行测量控制点管理信息系统的设计，包括系统的总体设计、系统的功能设计、数据库设计等，最终通过编程实现系统的功能并对系统的性能进行测试。最后进行软件的部署、试运行及后期维护，同时整理各类技术文档，进行项目总结，最终结题。1.4 论文的组织结构根据研究内容，论文共分为五章，章节具体结构如下：第一章 绪论。阐述课题研究的背景和意义，探讨了控制点管理现状及趋势，概述了论文的主要研究内容和组织结构。第二章 相关技术综述。对课题研究中所涉及的关键技术进行分析介绍，其中主要包括地理信息系统、数据库技术、系统的开发平台的相关剖析介绍。第三章 系统设计。详细介绍了基于gis的测量控制点管理信息系统的设计，主要是对系统的需求分析，可行性分析，系统总体设计，系统功能设计，系统的数据库设计进行了深入的剖析。第四章 系统实现。主要对测量控制点管理信息系统的登录界面和视图、浏览、数据管理、定位查询、统计分析、审批功能、辅助工具、批量打印、系统管理、个人设置等主要的功能模块进行了详细的阐述。第五章 总结与展望。主要对论文的研究内容和相关成果进行了总结，分析了系统存在的不足，对未来工作的展望。65山东科技大学工程硕士学位论文 相关技术综述2 相关技术综述2.1 地理信息系统2.1.1 地理信息系统的定义地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软件、硬件的支持下，对与空间相关的数据进行采集、输入、处理、组织管理、操作、分析、模拟显示和输出，并采用地理模型分析方法，实时提供地理信息，为复杂的规划、管理和决策服务而建立起来的计算机技术系统。通俗的讲，地理信息系统是有空间数据和属性数据组成的综合体14,15。地理信息系统具有以下特征14： 第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性； 第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务； 第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。 2.1.2 地理信息系统的构成一个完整的地理信息系统由计算机的硬件系统、计算机的软件系统、地理数据或空间数据、人员（包括系统管理操作人员和用户)、应用模型和方法共同组成16。其中，计算机系统（包括计算机的硬件系统和软件系统）是核心，地理数据或空间数据主要反映gis的地理内容，系统管理操作人员和用户决定了系统的工作方式和信息表达方式17。 图2.1 地理信息系统的组成fig.2.1 composition of gis2.1.3 地理信息系统的功能gis的核心问题可归纳位置、条件、变化趋势、模式和模型，依据这些问题，可以把gis 功能分为数据采集和编辑，数据处理和变换，数据存储、组织和管理，查询、检索和统计，空间分析，显示与输出18。图2.2 地理信息系统的功能fig.2.2 function of gis2.1.4 地理信息系统与一般管理信息系统的比较表2.1 地理信息系统与一般管理信息系统的比较table2.1 compared gis with general management information system地理信息系统与一般管理信息系统的比较gis有别于dbms（数据库管理系统）gis具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，gis是能对空间数据进行分析的dbms，gis必须包含dbms。gis有别于mis（管理信息系统）gis要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，gis的软硬件设备要复杂、系统功能要强；mis则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。管理地图和地理信息的mis不一定就是gis，mis在概念上更接近dbms。gis有别于地图数据库地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是gis的一个数据源。gis有别于cad系统二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但cad系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。2.1.5 地理信息系统的应用领域随着科技的发展，地理信息系统逐步走进千家万户，生活中我们常用的gps导航系统就与地理信息有着不可分割的联系。gis以其独特的优势成为公众关注的焦点。地理信息系统的博才取胜和运筹帷幄的优势，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的重要技术工具。也成为与空间信息有关各行各业的基本工具，以下简要介绍地理信息系统的一些主要应用领域：1 测绘与地图制图：地理信息系统技术源于机助制图。地理信息系统（gis）技术与遥感（rs）、全球定位系统（gps）技术在测绘界的广泛应用，为测绘与地图制图带来了一场革命性的变化。数字地图、网络地图、电子地图等一批崭新的地图形式为广大用户带来了巨大的应用便利。2 资源管理：资源清查是地理信息系统最基本的职能，这时系统的主要任务是将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。3 城乡规划：城市与区域规划中要处理许多不同性质和不同特点的问题，涉及资源、环境、人口、交通、经济等多个地理变量和大量数据。地理信息系统的数据库管理有利于将这些数据信息归并到统一系统中，最后进行城市与区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划、城市建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置等。4 灾害监测：利用地理信息系统，借助遥感遥测的数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和洪水淹没损失的估算，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。图2.3 地理信息系统应用领域fig.2.3 application field of gis2.1.6 地理信息系统的发展和展望1. 地理信息系统的发展gis起源于地图自动制图、土地调查和人口普查，计算机科学的兴起和它在航空摄影测量学与地图制图学中的应用，以及政府部门对土地利用规划与资源管理的要求，使人们开始有可能用计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和有属性的数据，并通过对数据的分析来为管理和决策服务。1963年，加拿大测量学家r.f.tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统加拿大地理信息系统（cgis），用于自然资源的管理和规划。由于计算机的软硬件均得到飞速的发展，网络已进入千家万户，地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。另外，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息系统应用的扩大与深化。国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题，例如地理信息系统已列入美国政府制定的“信息高速公路”计划，美国副总统戈尔提出的“数字地球”战略也包括地理信息系统。毫无疑问，地理信息系统将发展成为现代社会最基本的服务系统。表2.2 地理信息系统的发展table2.2 development of gis国际gis的发展国内gis的发展60年代起源于北美：加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，于60年代开始建立地理信息系统，于70年代初投入产品生产。70年代，准备阶段。gis先驱进行极积呼吁、舆论准备和一些可行性实验70年代是gis发展的巩固阶段：美国、加拿大、英国等国对gis的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、规模、类型的gis。80年代，试验起步阶段。我国在gis理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展。80年代为地理信息系统的大发展阶段：计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。90年代初，gis发展阶段。改革开放以来，沿海、沿江经济开发区发展土地的有偿使用和外资的引进，急需gis为之服务，这也推动gis在我国的全面发展。90年代至今为地理信息系统的应用普及时代：由于计算机的软硬件的飞速发展，网络进入千家万户，gis已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上受gis影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等，其他众多的信息化领域的工作也已全面铺开。96年以来，gis产业化阶段。空间信息基础设施已纳入国家计划；国家和地方级的gis相继建立并投入运行；各高校开设了与gis相关的新专业；具有我国自主版权的gis基础软件的研制逐步进入了产业化轨道。gis得到了高效快速的发展。2. 地理信息系统的展望近年来地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提出的要求。另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图像处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中。因此，地理信息系统技术得到了快速、高效的发展。随着时间的推移，gis发展成为综合性的科学技术，gis产业化的发展势头强劲，gis网络化已构成当今社会的热点，gis向着数据商业化、软件组件化、系统专门化、服务大众化、gis企业化、gis全球化、gis标准化等方向发展。图2.4 地理信息系统的发展趋势fig.2.4 development trend of gis2.2 空间数据库技术2.2.1 空间数据库技术gis数据组织的核心是空间数据库技术，测绘科学、地理科学、计算机科学和信息科学相结合的产物也是空间数据库技术19。 空间数据库是随着gis的开发和应用而发展起来的数据库新技术，主要用来处理空间数据20。空间数据库技术的主要任务是研究空间物体的计算机数据表示方法、数据模型及计算机内的数据存储结构和建立空间索引的方法，研究如何以最小的代价高效地存储和处理空间数据，正确维护空间数据的现实性、一致性和完整性，为用户提供现实性好、准确性高、完备、开放和易用的空间数据21。空间数据库中的数据主要分为两种：一种是和空间位置、空间关系有关的数据，称之为空间数据。另一种是地理元素中非空间的属性信息，称之为属性数据22。空间数据库数据存储经历了三个阶段：拓扑关系数据存储模式、oracle spatial 模式和arcsde模式23。拓扑关系数据存储模式和oracle spatial 模式存在数据管理和维护困难、数据共享性比较差、数据的访问效率低、不能存储复杂的拓扑关系等问题，而arcsde很好的解决了这些问题，它能够实现空间数据和属性数据的无缝对接、可以满足多用户同时操作数据并且能避免冲突、并提高了数据的查询效率24。测量控制点管理信息系统在开发过程中选用的数据库为oracle数据库和空间数据库引擎为esri公司的arcsde。近年来采用access数据库的方式进行测量控制点的管理，相比手工管理的方式方便了许多，但是还有很多不尽人意的地方。其中，最大的缺陷就是只能对抽象的数值进行显示，而不能够对测量控制点的位置进行显示，无法了解周围测量控制点的分布情况，无法把各个等级的测量控制点展现于管理人员的面前。以至于不能全面了解测量控制点的疏密程度，不能快捷的完成新的等级点的选点等工作。控制点的测量成果信息数据存储方式落后，使用纸质进行存储，不便于携带、查阅和更新等，纸质资料不便于保存，在受到潮湿天气影响时，字迹会变得模糊。由于access数据库是小型的数据库，一般access数据库达到50m左右的时候性能会急剧下降。操作系统的稳定对数据库来说是十分紧要的，因此，access数据库不适合当前我们所需要开发的测量控制点管理信息系统的需要。对于近些年来迅速发展的oracle数据库和sql server数据库稳定性强，在数据库可操作平台上，oracle可在所有主流平台上运行，而sql server却只能在windows上运行了，这个就显得比较单调了。在安全性方面，oracle的安全认证获得最高认证级别的iso标准认证，而sql server并没有获得什么安全认证。在测量控制点的管理当中，数据的保密是至关重要的，oracle数据库利用多种手段来加强数据库的安全性。例如，登录时需要密码、对需要的用户进行角色划分、每个角色根据需要划分不同的权限等，相比之下oracle保密性更强，因此oracle数据库成为测量控制点管理应用较多的数据库。在本系统的开发中，我们也选择oracle数据库进行相关测量控制点数据的管理。2.2.1 空间数据引擎空间数据引擎，简称sde，是一种空间数据库管理系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力25。 其中，esri公司的的空间数据引擎arcsde最具有代表性。arcsde，即数据通路，是arcgis的空间数据引擎，它是在关系数据库管理系统（rdbms）中存储和管理多用户空间数据库的通路26。从空间数据管理的角度看，arcsde是一个连续的空间数据模型，借助这一空间数据模型，可以实现用rdbms管理空间数据库。在rdbms中融入空间数据后，arcsde可以提供空间和非空间数据进行高效率操作的数据库服务。arcsde采用的是客户/服务器体系结构，所以众多用户可以同时并发访问和操作同一数据。arcsde还提供了应用程序接口，软件开发人员可将空间数据检索和分析功能集成到自己的应用工程中去。arcsde是美国著名的地理信息研究机构esri推出的空间数据库解决方案，arcsde是一个用于访问存储于关系数据库管理系统(rdbms)中的海量多用户地理数据库的服务器软件产品。它是arcgis 中所集成的一部分，也是任何企业gis 解决方案中的核心要素27。arcsde的具体功能如下：表2.3 arcsde的主要功能table2.3 main function of arcsde功能描述高性能的dbms通道 arcsde是多种dbms的通道。它本身并非一个关系数据库或数据存储模型。它是一个能在多种dbms平台上提供高级的、高性能的gis数据管理的接口。开放的dbms支持 arcsde允许你在多种dbms中管理地理信息：oracle, oracle with spatial or locator, microsoft sql server以及ibm db2。多用户 arcsde为用户提供大型空间数据库支持，并且支持多用户编辑。连续、可伸缩的数据库 arcsde支持海量空间数据库和任意数量的用户，直至dbms的上限。gis工作流和长事务处理 gis中的数据管理工作流，例如多用户编辑、历史数据管理以及松散耦合的数据复制等都依赖于长事务处理和版本管理。arcsde为dbms提供了这种支持。丰富的地理信息数据模型 arcsde保证了存储于dbms中的矢量和栅格几何数据的高度完整性。这些数据包括，矢量和栅格几何图形、支持x, y, z和x, y, z, m的坐标、曲线、拓扑、网络、注记、元数据、空间处理模型、地图等。灵活的配置 arcsde通道可以让用户在客户端应用程序内或跨网络、跨计算机地对应用服务器进行多种多层结构的配置方案。arcsde支持windows，unix，linux等多种操作系统。2.3 面向对象技术面向对象（object-oriented，oo）技术是一种非常实用的软件开发方法，它以客观世界中的对象为中心，其分析和设计思想符合人们的思维方式，分析和设计的结果与客观世界的实际比较接近，容易被人们所接受28。面向对象技术强调在软件开发过程中面向客观世界或问题域中的事物，采用人类在认识客观世界的过程中普遍运用的思维方法，直观、自然地描述客观世界中的有关事物。面向对象技术的基本特征主要有抽象性、封装性、继承性和多态性29。1) 抽象性。抽象就是忽略事物中与当前目标无关的非本质特征，更充分地注意与当前目标有关的本质特征。从而找出事物的共性，并把具有共性的事物划为一类，得到一个抽象的概念。抽象性是对事物的抽象概括描述，实现了客观世界向计算机世界的转化。将客观事物抽象成对象及类是比较难的过程，也是面向对象方法的第一步30。2) 封装性。封装就是把对象的属性和行为结合成一个有机的整体，并且尽可能隐蔽对象的内部细节。用户并不需要了解对象中关于数据操作的实现，只需要根据对象所提供的外部接口访问对象即可31。封装的结果使得对象以外的部分不够任意的存取对象的内部属性，这有效地避免了外部错误对其的影响。同时，当对其内部结构进行修改时也不会对外部程序产生不良影响。封装保证了每个模块具有较高的独立性，使得程序修改变得更容易，提高了代码的重用性，并且能够大大降低某一模块修改对整个应用程序的所带来的影响。3) 继承性。继承是一种联系类与类之间的关系的层次模型，是指特殊类的对象具有了一般类的属性和行为。如果一个类a继承自另一个类b，就把这个a称为“b的子类”，而把b称为“a的父类”。继承可以使得子类具有父类的各种属性和方法，而不需要再次编写相同的代码32。4) 多态性。多态性就是指同一操作、函数或过程作用与不同类型对象时可以获得不同的结果。多态性能够让不同类的对象对相同的操作做出不一样的反应。多态具有灵活、可共享代码等优点，可以很好的解决同一应用中存在同名函数的问题33。2.4 系统开发平台microsoft为开发应用程序而创建的.net framework是一个富有革命性意义的新平台。.net framework.是支持生成和运行下一代应用程序和xml web services的内部windows组件34。.net framework可以创建windows应用程序、web应用程序、web服务和其他各种类型的应用程序。.net framework的设计方式保证它可以用于各种语言，所有的这些语言都可以访问.net framework，它们还可以彼此交互。.net framework主要包含个非常大的代码库，可以在客户语言中通过面向对象编程技术来使用这些代码。这个库分为不同的模块，这样就可以根据希望得到的结果来选择使用其中的各个部分。不同的操作系统可以根据自己的特性，支持其中的部分或全部模块35。.net开发框架的几个主要组成部分：首先是整个开发框架的基础，即通用语言运行时（clr）以及它所提供的一组基础类库；在开发技术方面，.net提供了全新的数据库访问技术ado.net，以及网络应用开发技术asp .net和windows编程技术win forms；在开发语言方面，.net提供了vb.net、vc+、 c#、 jscript等多种语言支持；visual studio 2010则是全面支持.net的开发工具。.net开发框架如下图。vb.netjava scripc#vc+j#visualstudio.net通用语言规范（common language specification，cls）asp.netwindows 应用（windows application）网络服务（web service）网络表单（web forms）ado.net and xml（extensible markup language可扩展标记语言）基础类库（basis class library）通用语言运行时（common language runtime,clr）os（operating system）图2.5 .net框架结构fig.2.5 frame structure of .netc#是microsoft专门为使用.net平台而创建的。是一种简单的、现代的、面向对象的、类型安全的编程语言36。开发人员可以在.net framework上构建使用c#语言编写的各种安全、可靠应用程序。使用c#开发应用程序比使用c+简单，因为c#具有比较简单的语法。但是c#是一种强大的面向对象的编程的语言，在c+语言中能够完成的任务使用c#编程语言也能顺利完成。与c