（森林经理学专业论文）基于vc和mapobjects的森林资源管理系统的开发应用研究.pdf

摘要 摘要 本研究是黑龙江省攻二) 乏课题“森林资源监测与经营决策空间信息技术的研究” ( g c 0 2 8 6 0 8 ) 的部分内容。 目前的森林资源管理系统已经广泛的采用了g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 地 理信息系统) 技术，但是大型g i s 软件如a r c v i e w , a r c i n f o ，m a p l n f o 等虽然可以解决问 题，却因其系统庞大、操作复杂等原因给操作人员带来了不便。组件式地理信息系统遵 循组件对象模型“工业标准”，能够基于组件对象平台，允许跨语言应用。不但可以使 操作人员把精力从繁杂的地理信息系统操作中解脱出来，根据需要建立专业模型，而且 为g i s 和m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，管理信息系统) 系统集成以及进一步 的信息共享提供了新的方法和思路，同时也能够拥有自主的版权。本文主要对西岗子林 场的空间数据和属性数据进行管理，探索组件式g i s 的开发方法以及森林资源管理系统 的构建。 以通过将林相图矢量化成的s h a p e 文件及其相应的森林资源二类调查数据为研究对 象，本文重点阐述了按照软件工程技术的要求，用v i s u a lc + + 6 0 作为开发平台；通过 e s r i 公司的m a p o b j e c t s 来组织和管理空间数据；使用s o ls e r v e r2 0 0 0 保存和管理与 之对应的属性数据；采用a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t s ，a c t i v e x 数据对象) 建立与属性 数据库的连接；利用c r y s t a lr e p o r t s9 ( 水晶报表) 设计报表，最终完成了一个可应用于 实践的森林资源管理系统的方法。 本文对系统设计、数据组织和实现方法等内容进行了阐述。并开发了如下功能模 块： 1 基本功能模块：用户登陆及管理，加载各种文件包括s h a p e 文件，c o v r a g e 文 件，c a d 文件，图象文件。 2 空间数据管理模块：地图的灵活显示，自动漫游，利用鼠标滚轮缩放地图，图 象配准，编辑点、线、面等数据元，距离和面积的测量，专题图的输出等功能。 3 属性数据管理模块：更新数据表结构，对记录进行浏览、增加、删除、修改操 作，通过应用模型对连年的林分生长量进行预测后生成新的数据来更新属性数据，对数 据进行统计分析，浏览或打印统计报表( 包括各类土地面积蓄积统计表，人工林、天然 林面积蓄积统计表等) 和统计图。 4 空间和属性数据的一体化管理：根据属性数据特征采用不同的方式着色( 包括 标注着色，点密度着色，类别着色，统计图着色，独立值着色) ，空间数据与属性数据 同步更新，空间和属性数据的双向查询：对属性数据查询( 包括按照点选特征查找、矩 形查找、多边形查找以及按照距离查找) ，对空间数据查询( 包括单项查询、表达式查 询、按文本查询) 。 本研究对在v c 环境下开发组件式地理信息系统的方法进行了探索，并针对于森林 资源管理领域验证了其可行性。 关键词 森林资源管理组件式地理信息系统m a p o b j e c t sv i s u a lc + + 东北林业大学硕上学位论文 a b s t r a c t t h i sr e s e a r c hi sp a r to fp r o v i n c i a lk e yt e c l l n o l o 百e sra n ddp r o g r a mo fh e i l o n g j i a n g ： t h es t u d yo ft h ef o r e s tr e s o u r c e sm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n td e c i s i o no fs p a t i a li n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y ( g c 0 2 8 6 0 8 ) a tp r e s e n t ，g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e mt e c h n o l o g yh a sb e e na d o p t e de x t e n s i v e l yi n f o r e s tr e s o u r c e sm a n a g e m e n tf i e l d t h el a r g e s c a l eg i ss o f t w a r e ，s u c ha sa r c v i e w , a r c i n f o ， m a p i n f o ，e t c c a l ls o l v e t h ep r o b l e m s ，b u td u et oi t ss y s t e mi sh u g e ，a n dc o m p l i c a t e dt oo p e r a t e i tb r i n g si n c o n v e n i e n c et oo p e r a t o r c o m g i s ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e lg i s ) i sc o m p o s e do fa g r o u po fg i sc o m p o n e n t st h a t c o n f o r mt ot h e t e c h n i c a lc r i t e r i o n ”o fc o m ( c o m p o n e n t o b j e c tm o d e l ) b e i n gb a s e d o nt h e p l a t f o r mo fc o m p o n e n to b j e c t s a n da p p l y i n gi na l l p r o g r a m m i n gl a n g u a g e s i tc a nn o to n l ym a k ea t t e n b a n t sf l e ef r o mm i s c e l l a n e o u sg e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e mo p e r a t i o n ，s e tu ps p e c i a l i z e dm o d e la c c o r d i n gt ot h en e e d ，b u ta l s op r o v i d e t h en e wm e t h o da n dt h i n k i n go fg i sa n dm i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) s y s t e m i n t e g r a t i o na n df u r t h e ri n f o r m a t i o ns h a r i n g , m e a n w h i l ei ta f f o r dt h ei n d e p e n d e n tc o p y r i g h t st o u s e r s t h ep a p e rm a i n l yd i s c u s s e dt h em a n a g e m e n tt os p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t ao ft h e x i g a n g z if o r e s tf a r ma n de x p l o r e st h ed e v e l o p m e n ta p p r o a c ho fc o m g i sa n dt h ec o n s t r u c t i o n o ff o r e s tr e s o u r c e sm a n a g e m e n ts y s t e m t h eo b j e c t so ft h i sr e s e a r c ha r e ：s h a p ef i l e sc o m ef r o ml a n d f o r mm a p st h r o u g h v e c t o f i z a f i o na n da t t r i b u t ed a t aa f t e rs u r v e y i n g t h i sp a p e ra c c o r d i n gt ot h er e q u e s to fs o f t w a r e e n g i n e e r i n gt e c h n o l o g y , e x p a t i a t e s h o wt ou s ev i s u a l c + + a sp l a t f o r m o r g a n i z i n ga n d m a n a g i n gt h es p a c ed a t at h r o u g hm a p o b j e c t s ，e s r io fc o m p a n y ；u s i n gs o l s e r v e r2 0 0 0 k e 印a n dm a n a g ei t sc o r r e s p o n d i n ga t t r i b u t ed a t a ；a d o p t i n ga d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t s ) t o s e tu pa n dc o n n e c tw i t ha t t r i b u t ed a t a b a s eo n e ；u t i l i z i n gc r y s t a lr e p o r t s9t od e s i g nt h er e p o r t t h ea i mo ft h i sp a p e ri st 0e s t a b l i s hap r a t i c a lf o r e s tr e s o u r c e sm a n a g e m e n ts y s t e m s y s t e md e s i g n ，d a t ao r g a n i z a t i o na n da c h i e v i n gw a ya r ee x p o n d e di nt h i sa r t i c l e ，t h e f o l l o w i n gf u n c t i o nm o d u l e sa r ed e v e l o p e d ： 1 b a s i cf u n c t i o nm o d u l e ：u s e r sl a n da n dm a n a g i n g ，l o a d i n gv a r i o u sk i n d so ff i l e si n c l u d e s h a p c f i l e s ，a u t o c a df i l e s ，c o v e m g ef i l e s ，i m a g ef i l e s 2 s p a t i a l d a t am a n a g e m e n tm o d u l e ：t h ef l e x i b i l ei l l u s t r a t i o no ft h em a p ，r o a m i n g a u t o m a t i c a l l y , u t i l i z i n gt h em o u s e w h e e lt os c a l et h em a p ，r e g i s t e r i n gi m a g e ，e d i t i n gp o i n t ，l i n e ， p o l y g o n ，m e a s u r e m e n to fd i s t a n c ea n da r e a ，o u t p u t i n gt h e m a t i cp i c t u r e ，e t c 3 a t t r i b u t ed a t am a n a g e m e n tm o d u l e ：u p g r a d et h es t r u c t u r eo ft h et a b l e ，b r o w s e ，i n c r e a s e ， d e l e t e ，u p d a t et h er e c o r d s ，d i s p l a c eo l dd a t ab yf o r e c a s t i n gp r o d u c tt h r o u g hb u i l d i n g am o d e l ， s t a t i s t i c sa n da n a l y s i sd a t a ，l o o kt h r o u 曲o rp r i n tt h er e p o r t e ra n ds t a t i s t i c a lc h a r t ( v a r i o u so f a r e aa n dc u m u l a t i o nc h a r t ) 4 i n t e r g r a t e dm a n a g e m e n tw i t hs p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t a ：d i f f e r e n tm o d e so fr e n d e r a c c o r d i n gt ot h ef r a t u r e sa t t r i b u t ed a t a ( l a b e l r e n d e r e r , d o t d e n s i t y r e n d e r e r , c l a s s b r e a k u r e n d e r e r , c h a r t r e n d e r e r , v a l u e m a p r e n d e r e r ) ，u p d a t ed a t as y n c r o n o u s l y , t w o d i r e c t i o nq u e r y ； i n c l u d ea t t r i b u t ed a t a ( p o i n ts e a r c h ，r e c t a n g l es e a r c h ，p o l y g o ns e a r c h ，s e a r c hb yd i s t a n c e ) a n d s p a t i a ld a t aq u e r y ( s i n g ec o n d i t i o n ，e x p r e s s i o n ，t e x tq u e r y ) t h i sr e s e a r c he x p l o r e st h em e t h o do fd e v e l o p i n gc o m g i so nv c p l a t f o r m ，a n dv a l i d a t e s t h ef e a s i b i l i t yi nt h ef i e l do ff o r e s tr e s o u r c e sm a n a g e m e n tf i e l d k e y w o r d s f o r e s tr e s o u r c e sm a n a g e m e n tc o m g i s m a p o b j e c t s v i s u a lc + + i i 1 1 森林资源管理现状 1 1 1 国外的研究现状 1 绪论 世界上一些发达国家已经大规模应用地理信息系统和遥感技术，越来越重视时空信 息的结合和分析。其中g i s 是这一领域的有效手段，是连接遥感信息、地面调查和已有 信息的强有力的工具。广泛应用g i s 进行数据的收集、分析和管理，开展多目的森林资 源调查和及时提供最新森林资源信息。美国东部4 个f i a ( f o r e s ti n v e n t o r ya n d a n a l y s t ，森林资源解析) 项目组共同开发了集g i s 、遥感、g p s 和摄像机技术为一体的 新体系，覆盖全国森林面积的7 6 。在遥感方面，利用n o a a 的a v h r r 数据进行大 面积调查，国有林利用陆地卫星的t m 数据产生林班和林分属性信息如密西西l l ) , 1 4 的 遥感中心与f i a 项目组共同开发了g i s 空间信息与t m 数据( 属性信息) 相结合的分析 表示系统。加拿大是最高程度利用g i s 和r s 技术的发达国家，为了统一多种调查成 果，其做法是首先把调查用语系统化和标准化，制作了全国范围的调查代码系统。然 后，分别将调查项目变换为代码，把林分水平的信息变换成国家水平的信息后，再次代 码化，输入加拿大森林资源数据库( c a n a d i a nf o r e s tr e s o u r c ed a t as y s t e m ， c f r d s ) ， 空间信息主要依靠遥感，采用具有分析功能的a r c i n f o 系统，提供图表和属性信息。 国外对森林资源管理有比较成熟的经验。一些发达国家已经大规模应用地理信息系 统和遥感技术，越来越重视时空信息的结合和分析。其中g i s 是这一领域的有效手段， 是连接遥感信息、地面调查和己有信息的强有力的工具。美国早在7 0 年代已提出了森 林多目标利用，通过立法提高森林经营，对现有林的经营管理开展了多层次研究。美国 联邦林业局于1 9 8 8 年开始在全国范围内应用g i s 进行森林资源管理“1 。8 0 年代，欧美 和日本在理论研究的基础上陆续推出了森林经营规划的软件，例如f o r p l a n 、t r e e s 等， 它们已被广泛的用于林业公司的经营管理中。加拿大是发达国家中最高程度利用g i s 和 r s 技术的，主要依靠遥感，采用具有分析功能的a r c i n f o 系统，通过图表和属性信息 获得空间信息，把这些信息最终加入加拿大森林资源数据库( c a n a d i a nf o r e s tr e s o u r c e d a t as y s t e m ，c f r d s ) 。美国爱德华州p a t l a t c h 公司建立基于地理信息系统的森林经营 系统，可随时提供林地上的林木信息，采伐状况及显示林业专题图。发达国家相继建立 了以g i s 为基础的森林资源管理系统，将其作为森林资源管理、灾害调查和监测的主要 手段，并在精准林业方面取得了重大成果。现代越来越多的文献表明：用“3 s ”技术开 发森林资源监测与经营管理模式以代替传统的定期二类调查的管理模式会提高森林资源 经营管理的连续性。 东北林业大学顾j j 学位论j 立 1 1 2 国内的研究现状 随着科学技术的发展，森林资源管理也经历了从无到有，从完全手工到半手工半计 算机再到全部计算机管理的过程。近几年，我国g i s 的应用比较广泛，现己成为林业各 研究领域重要的手段。例如，g i s 在森林经营中的应用“，g i s 在林业上的应用”1 ，地 理信息系统在山西省森林资源管理中的应用前景”1 。森林资源管理的最开始阶段为手工 管理。在这个阶段，用手工抄写调查簿、用算盘计算统计表，用手工绘制林相图。因此 森林资源数据是图面材料和表格材料分离的地理信息空间数据，数据检索非常困难，数 据更新更是不容易进行。随着计算机技术的发展和应用，对小班属性数据进行了计算机 管理，大大提高了森林资源管理的工作效率。但由于计算机软件硬件的发展还未达到当 前的水平，图形数据用计算机管理根本是无法办到的，因此二类调查提供的材料仍是图 形数据( 图面材料) 与属性数据( 表格材料) 分离的地理信息空间数据o ”。在这 个时期，有关森林资源管理的软件非常多，如洪伟( 1 9 8 4 ) 、董乃钧( 1 9 8 8 ) 等许多学者曾 研制了森林资源数据管理系统，这些系统在数据的统计及更新管理方面已经很完善并得 到广泛的应用，但受当时技术及手段的限制这些应用大都在小班属性库这个层面上，图 形数据的变化只能靠档案管理员手工更新到林相图上，这种管理模式使森林资源图表材 料不一致是不可避免的。随着地理信息系统的应用日益广泛，地理信息系统也逐渐应用 到森林资源的管理中，其中大量使用的有a r c i n f o 、a r c v i e w 、m a p l n f o 、m a p g i s 和 w i n g i s 等。地理信息系统管理的管理对象是空间数据，即图形数据和属性数据一起管 理，图形数据和属性数据一一对应，同步变化。起初只用于简单查询和制图制表，后来 逐渐发展为森林经营管理的重要工具，除了完成常规的数据管理功能外，可方便地在空 间属性数据基础上建立生长、预测、经营、决策等专业模型，通过对各种经营过程进行 模拟比较和评价，选择出最优经营方案，并通过与r s 的结合作出了许多区域性的森林 资源、土地资源的动态化监测。在这个时期也涌现出不少应用地理信息系统管理森林资 源的系统，这些系统大都是应用通用型g i s 加上二次开发的功能用于二类调查制图、森 林资源建档和数据统计。至于如何应用地理信息系统维护森林资源档案方面涉及甚少。 2 0 0 1 年1 月，洪玲霞、唐守正等发表了“天然林区森林资源数据和图面更新方法”一文 中实现了资源数据库和图库同步更新的方法并给出了森林资源数据和图面同步更新的含 义是在原有林相图和森林资源数据库的基础上，建立森林资源变化图( 库) ，管理者通过 运行图形更新和资源数据更新程序，计算机自动更新林相图和森林资源数据库，产生森 林资源过渡图f 库1 以及新的林相图及森林资源数据库，并且，新林相图上的小班和小班 数据库的记录一一对应，从而实现小班图库的双向查询。这些新数据和新图可为林业生 产经营单位提供及时准确的基础资料，更有利于营林生产和管理。该方法应用了 p o w e r b u i l d e r 和m a p l n f o ，利用m a p b a s i c 和p o w e r b u i l d e r 编程语言通过o d b c 、o l e 等功能把数据管理和图面管理结合在一起，形成图库更新一体化的管理信息系统。这种 方法为解决该问题提供了极好的范例。该方法同样利用工具型地理信息系统软件以及二 次开发的功能，并且还应用了p o w e r b u i l d e r 编程语言，虽然工具型g i s 对空间数据的动 态管理和空间分析功能有很大的优势，解决了实际问题，但不是一般操作人员容易掌握 的，又因其自成系统，灵活性小，费用较高等原因，对于众多基层生产部门来说难以纳 绪论 入自己的系统。随着组件式g i s 的出现与发展，以上问题可以逐渐得以解决，例如，组 件式g i s 及其在森林资源信息管理中的应用“1 。 1 2 地理信息系统概述 1 2 1 地理信息系统概念 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) 是一项以计算机为基础的 新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科，是 管理和研究空间数据的技术系统，在计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按地理坐 标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过 对多因素的综合分析，它可以迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数 据的形式表示处理的结果。g i s 是由硬件、软件、数据、人员、机构和制度组成的系 统，用于采集、整理、分析和散发地球上的地域信息“。它是基于计算机解决问题的工 具，g i s 帮助人们了解问题和发现有关解决办法的信息系统，g i s 处理的数据都和地理 信息有着直接或问接的关系。现实世界对象的数据存储在数据库中，动态地与显示表达 现实世界对象的数字地图相连接。当数据库中的数据改变时，地图也随着更新，以反映 这种变化。地理信息系统的定义是由两部分组成的。一方面，地理信息系统是一门学 科，是描述、存储、分析、和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一 方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析 方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技 术系统“”。 g i s 是一种融合计算机图形学和数据库技术于一体，储存和处理空间信息的高新技 术，它把地理空间位置和相关属性有机地结合在起，根据实际需要准确真实、图文并 茂地输出给用户，满足各种用户对空间信息的要求，同时借助其独有的空间分析和可视 化表达方式，提供各种辅助决策功能，将g i s 技术应用于各种应用领域，建立一系列应 用系统是社会信息化发展的必然趋势。g i s 被定义为对空间数据、信息进行采集、录 入、处理、分析、转换、显示的信息系统“”。 1 2 2 地理信息系统在国内外发展状况 g i s 并不是一项新生的事物。2 0 世纪6 0 年代后期计算机己用于存储和处理地理数 据，与g i s 有关的工作如：爱丁堡大学的计算机制图“，哈佛实验室的计算机制图“4 1 和试验制图单元“，加拿大土地详查和气候的加拿大地理信息系统的发展“”，i a n m c h a r g 的自然设计“7 3 的出版，美国人口普查局的二值独立地图编码系统中引入带 有拓扑关系的城市街道网络“”等。自从6 0 年代加拿大开发使用第一个地理信息系统 ( g i s ) “以来，g i s 的发展历史是与计算机技术和地理科学的发展息息相关的，目前 已经过了五个阶段：探索时期、研究开发时期、实现与商品化阶段、客户应用时期、网 络时期啪1 。 g 1 s 软件技术是一类军民两用技术，广泛用于资源、环境、电力、交通、通信、测 绘、农业、建设、航空航天和军事等各行各业。对国民经济发展和国防现代化有着十分 重要的作用。g i s 是2 0 世纪6 0 年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是多种学科 交叉的产物。我国g i s 研究工作开始于2 0 世纪8 0 年代初，以1 9 8 0 年中国科学院遥感 应用研究所成立全国第一个g i s 研究室为标志。从9 0 年代开始，g i s 在我国进入快速 发展阶段。目前，中国已经基本完成了覆盖全国的1 ：1 0 0 万和1 ：2 5 万基础地理数据 库的建设。即将开始投入建设的有1 ：5 万基础地理数据库和7 大流域的1 ：1 万基础地 理数据库项目。此外，中国己经完成了1 1 0 0 多个大、中型数据库以及难以计数的各类 数字化地理基础图、专题图、城市地籍图等的建设。但是，由于这些数据标准不一致， 目前其兼容性较差，利用率也较低，所以必须建立完善的体制才能对这些有形资产进行 统一管理。经过十几年的发展，我国的g 璐软件技术及产品取得了长足的进步，国产 g i s 软件在国民经济建设中发挥了重要的作用。例如，国产软件m a p g i s 在我国“神舟号” 发射中起了重要的作用；国产软件g r o w 成功地建成了目前全国g i s 应用规模最大的武 汉全市电力配网管理系统；国产软件g e o s t a r 成功地用于七大江河流域d e m 数据生产； g e o w a y 等专项软件在空间数据采集和处理方面己达到国内领先水平。中国g i s 将主要 为各级政府及其各种部门建设具有m i s 特色的g i s 系统o ”“2 “。目前，代表g i s 发展 新方向的i n t e m e t g i s 国产软件已经逐步成熟：越来越多的软件产品采用组件化g i s 、空 间和属性数据一体化存储、多用户协同工作等前沿技术，技术创新和市场开拓实现了良 好的互动。据有关统计，g i s 产品在国内市场的普及率以平均每年8 0 的速度向前发 展。2 0 世纪9 0 年代以来，软件的网络化和组件化趋势，给软件业带来了新的挑战与机 遇。“。g i s 已渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不 可缺少的工具和助手”。 1 2 3 地理信息系统三种开发方式及其分析比较 g i s 的开发主要有三种方法：自主设计空间数据的数据结构和数据库，利用v c 、 v b 、d e l p h j 等高级编程语言开发地理信息系统软件；引进国外先进的地理信息系统软 件( 如a r c 矾f o ) ，利用其提供的二次开发工具，结合自己的应用目标开发：利用支持 面向对象技术的高级语言和g i s 厂商提供的控件构成面向最终用户的可执行应用程序， 称为嵌入式g i s 。g i s 根据其内容可分为两大基本类型：一是应用型地理信息系统， 以某一专业、领域或工作为主要内容，包括专题地理信息系统和区域综合地理信息系 统：二是工具型地理信息系统，也就是g i s 工具包，如m a p l n f o 、a r c i n f o 等。随着 地理信息系统应用领域的扩展，应用型g i s 的开发工作日显重要。应用型g i s 开发又可 分为独立开发、单纯二次开发和集成二次开发三种实现方式。开发指不依赖于任何g i s 工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开 发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，如v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 、d e l p h i 等， 在定的操作系统平台上编程实现。 单纯二次开发指完全借助于g i s 工具软件提供的开发语言进行应用系统开发。g i s 工具软件大多提供了可供用户进行二次开发的宏语言，如a r c 师o 的a r c v i e w 提供 1 绪论 了a v e n u e 语言，m a p i n f o 的m a p l n f op r o f e s s i o n a l 提供了m a p b a s i c 语言等等。用户可以 利用这些宏语言，以原g i s 工具软件为开发平台，开发出针对不同应用对象的应用程 序。 集成二次开发指利用专业的g i s 工具软件，如a r c v i e w 、m a p l n f op r o f e s s i o n a l 等， 实现g i s 的基本功能，通用可视化开发工具，如v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 、d e l p h i 等为 开发平台，主要采用o l e d d e 、g i s 控件两种方式，通过a d o 与数据库系统连接进行 二者的集成开发。 独立开发难度太大，单纯二次开发受g i s 工具提供的编程语言的限制又差强人意， 因此结合g i s 工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式就成为g i s 应用开发 的主流。其优点即可充分利用g i s 工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利 用其它可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高 应用系统的开发效率，而且实用可视化工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果、 更强大的数据库功能，而且可靠性好、易于移植、便于运行维护。尤其是利用o c x 技 术和g i s 功能组件进行集成开发，提高了软件产业的生产效率，这一点己逐步成为软件 开发人员的共识。 1 3 组件式地理信息系统概述 1 3 1 组件技术 2 0 世纪8 0 年代以来，软件开发者逐渐认识到面向对象的程序设计( o o p ) 技术和 软件工程技术是解决这些问题的方案。基于这两种技术，开发人员现在可以采用基于组 件软件开发的新型软件开发技术。c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，组件式对象模型) ， 是组件之间相互接口的规范，是o l e 和a c t i v e x 共同的基础，其作用是使各种软件组 件和应用软件能够用一种统一的标准方式进行交互。c o m 不是一种面向对象的语言， 而是一种与源代码无关的二进篙4 标准。c o m 所建立的是一个软件模块与另一个软件模 块的连接，当这种连接建立之后，模块就可以通过称之为“接口”的机制来进行通信。 在组件技术的概念模式下，软件系统可以被视为相互协同工作的对象集合，其中每个对 象都会提供特定的服务，发出特定的消息，并且以标准形式公布出来，咀便其它对象了 解和调用。组件间的接口通过一种与平台无关的语言i d l ( i n t e r f a c ed e f i n el a n g u a g e ) 来定义，使用者可以直接调用执行模块来获得对象提供的服务。从而实现可靠的、小的 对象的快速开发、装配和重复使用，以生成复杂的程序，并可实现跨进程、跨平台，甚 至通过网络跨机器、跨地域的进行交互和协同工作。组件对象模型是一种强有力的集成 技术，它负责将一个软件模块同另一个连接起来，而不在参与其余的事物，连接建立以 后，2 个模块就可以通过接口结构进行通信”。 目前，在软件开发领域，一场新的革命正在悄悄兴起，这是由日趋成熟的组件技术 引发的。几年以前，当微软公司首先使用o l e 的时候，其初衷是为了增强软件的互操 作性。然而在使用过程中，人们逐渐认识到这一技术背后的实质性内容和它在软件开发 中所扮演的重要角色。组件技术将以前所未有的方式提高软件产业的生产效率，这一点 东北林业大学硕卜学位论文 已逐步成为软件开发人员的共识。传统的c l i e n t s e r v e r 结构、群件、中阳j 件等大型软件 系统的构成形式，都将在组件的基础上重新构造。 组件是建立在对象连接与嵌入( o l e ) 体系上的1 。组件技术使近二十年来兴起的 面向对象技术进入到成熟的实用化阶段。早期的类库，提供的是原代码级的重用，只适 用于比较小规模的开发形式：而组件则封装得更加彻底，更易于使用，并且不限于c + + 之类的语言，可以在各种开发语言和开发环境中使用。 由于组件技术的出现，软件产业的形式也将会有所改变。大量组件生产商会涌现出 来，并推出各具特色的组件产品：软件集成商则利用适当的组件快速生产出用户需要的 某些应用系统；大而全的通用产品将逐步减少：很多相对较为专业，但用途广泛的软 件，如g i s 、语音识别系统等，都将以组件的形式组装和扩散到一般的软件产品中。 1 3 2 组件式地理信息系统及其特点 虽然g i s 软件产品繁多，但是由于g i s 软件专业性较强，它们不可能解决所有的问 题，因此针对菜些专业问题，还必须由用户进行二次开发来解决。正是为了满足这种需 求，各太g i s 厂商在推出基础地理信息系统平台的同时，一般都提供专门的语言与二次 开发组件方便用户进行二次开发。所谓组件式g i s ，是指基于组件对象平台，以一组具 有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组件提供的g i s 。这种组件称为g i s 组件， g i s 组件之间以及g i s 组件与其他组件之间可以通过标准的通信接口实现交互，这种交 互甚至可以跨计算机实现。组件式g i s 的基本思想是把g i s 的各大功能模块划分为几个 控件，每个控件完成不同的功能。各个g i s 控件之间，以及g i s 空间与其它非g i s 控 件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的g i s 应用。可形 象的称之为即插即用( p l u ga n dp l a y ) 的软件，它为可视化编程工具提供插件，便于专 业应用系统的开发m ，。 组件式地理信息系统( c o r ng i s ) 是g i s 的又一发展趋势。它采用组件对象模型 ( c o m ) 技术，是微软公司提出的一种开发和支持程序对象组件的框架。c o m 现在已 成为一类技术，如s u n s o f tj a v ab e a n 技术也是基于c o m 的思想。c o r ng i s 不是一个最 终的软件系统，它是把g i s 的各大功能模块制作成若干控件，每个控件完成不同的功 能。各个g i s 控件之间及其与非g i s 控件之间，可以通过v b 、v c 等开发工具集成起 来形成最终的g i s 应用。之所以出现c o mg i s ，其主要原因是一个功能强大的地理信息 系统软件系统在一个特定的领域应用时，该系统所提供的功能可能仅被应用了2 0 ，大 部分功能被闲置；另外，在实际应用中，有些应用围绕地图展开，而在其它一些应用 中，地图只是其中的一部分，此时应用开发人员迫切需要一种制图和g i s 组件，而不是 最终的g i s 软件系统来完成他们的应用。 g i s 技术被广泛的应用于各个领域，满足不同的应用需求。从简单的显示与制图到 地理数据的复杂模拟与分析，诸如a r c i n f o 、a r c v i e w 以及其他产品，这些产品已经建 立起制图与g i s 的工业标准。由于实际工作中，往往只需用到g i s 中的部分功能，但却 要通过庞大的g i s 平台来支持，占用大量的计算机资源。m a p o b j e c t s 的出现，很好的解 决了这个问题，它不但使自己的软件具有创建和显示地图的功能，并可按照自己的需要 绪论 确定开发深度。“。随着地理信息系统的发展，c o r ng 1 s 会随之发展。组件式g i s 是 c o m ( 组件对象模型) 技术发展的产物，可使用户不但利用了开发工具软件的管理功 能而且使丌发出的软件具有地理信息系统的部分功能，通常以通用软件丌发工具如 v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 为开发平台，进行二者的集成开发。g 1 s 组件中m a p o b j e c t s 是 比较完善的，集成了g i s 的基本功能。在系统中g i s 组件提供g i s 的基本功能，通用 的软件开发工具尤其是可视化开发工具如v i s u a lc + + 、d e l p h i 、v i s u a lb a s i c 提供开发平 台，不但发挥了高级语言的功能而且还带有了地理信息系统的特征。g i s 组件之间可以 通过标准的通信接口实现互操作”“。 组件式g i s 的出现为开发以g i s 为核心的数字化成图系统提供了一种新的开发手 段，与传统的开发手段相比较，其优越性主要表现在： ( 1 ) 组件式g i s 本身就是一个完整的g i s ，其数据模型与g i s 的数据模型完全一 致。基于此进行开发，可以保证数字化成图系统与g i s 之间具有良好的兼容性。 ( 2 ) 组件式g i s 具有灵活的开发手段。我们可以自由选择自己所熟悉的计算机语 言进行开发( 如v b 、v c 、d e l p h i 、c + + b u i l d e r 等) ，而不必专门学习二次开发语言。 组件式g i s 提供两种不同层次上的开发，一是基于a c t i v e x 控件进行开发；二是直接基 于组件式g i s 的底层类库( s d k ) 进行开发。我们可以根据自己的需要灵活选择。 ( 3 ) 由于组件式g i s 完全封装了g i s 的功能，所以开发人员可以完全专注于专业 功能的实现，这就使得开发难度和开发周期大大降低。 ( 4 ) 基于组件式g i s 开发的数字化成图系统具有良好的可扩充性。组件式g i s 可 以与包括数字化成图系统在内的其他系统无缝集成，开发人员可以直接使用已经写好的 程序代码：组件式g i s 平台往往由多个组件组成，开发人员可以根据系统的需要，随时 选用新的组件对系统进行升级；在组件平台功能增强的情况下，开发人员甚至不用重新 编译整个程序就可直接使用增强的底层功能，这就大大降低了系统维护和升级的难度。 总之，c o m g i s 不仅可以成功地解决g i s 在软件开发、应用系统集成和用户学习使 用等方面面l 临的困难，而且有利于降低成本，具有无限扩展性等特点。“。 1 3 3 常用g i s 组件 1 m a p o b j e c t s m a p o b j e c t s 由美国的e s r i ( e n v i r o n m e n t a ls y s t e m sr e s e a r c hi n s t i t u t e ，环境系统研 究所) 开发，是g i s 组件中较为优秀的一个，包括一个o l e 控件( o c x ) 即地图控 件，以及一组o l e 对象。它适用于工业标准程序环境。但它不适用于最终用户，是为 程序开发者设计的，程序开发者可利用其开发应用程序供给下一级用户使用。 m a p o b j e c t s 可运行于w i n 9 5 或w i n n t 3 5 1 及以上版本。使用m a p o b j e c t s 开发地理信息 系统具有灵活、快捷、高效、方便等诸多优点，大大减少了开发时间和开发难度。它同 样可以利用其他强大的应用程序创建非常符合特定需要的应用，这一特点正是目前大多 数地理信息系统开发工具所欠缺的，它的应用成熟也必将推动地理信息系统应用更加迅 速的普及。1 。但m o 不能执行某些高级功能，如高质量地图输出、表面模型或网络分 析等高级空州分析、拓扑编辑，应用者可利用e s r i 的其他产品如a r c i n f o 、a r c v i e w 东北林业大学硕上学位论文 来实现m 1 。 2 m a p x m a p x 由著名的桌面g i s 厂商美国m a p l n f o 公司推出，它是基于m a p l n f o p r o f e s s i o n a l 地图化技术的m a p x ，以a c t i v e x 控件的方式提供了真正的对象联接与嵌入 式的地理信息系统应用