（农业机械化工程专业论文）保定市区道路照明信息系统.pdf

摘要随着我国国民经济的快速发展，城市路灯基本设旌建设不断加强，特别是“数字城市”的快速发展，对道路照明设施管理提出了更高的要求。将地理信息系统( g i s ) 引入到道路照明信息管理中，利用g i s 技术实现图形与数据的结合，以数据可视化的发式，提供一种崭新的决策支持方法，从而大大提高道路照明管理的现代化水平，为实现计算机管理提供更好的手段。本文结合保定市区道路照明信息系统的开发实践对g i s 技术在道路照明工程建设管理中的应用进行了研究。首先介绍了g i s 、m a p l n f o 组件及其m a p x 组件技术，通过比较分析确定采用m a p x 组件作为系统的g i s 开发平台，同时应用a c c e s s 数据库来弥补有限的存储空间，对海量数据进行分类存储，并使用v b强大的开发语言进行系统的二次开发；其次确定了保定市区道路照明信息系统所要实现的目标，分析了系统中使用的基本理论与关键技术，其中包括保定市电子地图的获取、空间数据管理、图文互访查询、最短路径等技术：然后结合保定市的实际情况和道路照明管理特点选定了系统的开发模式，并且设计了系统的空闽数据库年毋属性数据库来作为g i s 功能开发实现的基本条件，叙述了系统可以实现图形操作、图层管理、基本数据录入、双向查询、分析统计、输出和打印、远程数据访问等功能；最后完成了保定市区矢量图的绘制，对可以实现系统功能的模块作r 较为详尽的阐述。研究和开发成果表明，g i s 技术应用在城市路灯信息管理中，可以提高工作效率和管理效率、降低管理成本、提供可靠的决策支持，实现信息资源的共享，使路灯信息管理向科学化、制度化、信息化和现代化方向发展。本系统的创新之处是紧跟软件工业的发展趋势，作了g i s 实际应用的有益开发探索，建立了一套符合保定市区道路照明情况的信息管理系统，为g i s 在数字城市建设中的应用打下了坚实的基础。关键字：地理信息系统；城市照明；空间数据库；最优路径t h eg i ss y s t e mo ft h eu r b a nl i g h t i n gi nb a o d i n gd e g r e ea p p l i c a n t ：g u oy a n x i ai n - s m l c t o r ：z h a n gs h u g u a n gd i r e c t i o n ：i n t e l l i g e n g tn o d ea n dl o n w o r kn e ta b s t r a c tw i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fo u re c o n o m y t h eb a s i ci n f r a s t r u c t u r eo ft h ec i t yl i g h t i n gi sb e i n gs t r e n g t h e n e d e s p e c i a l l yt h eh i g h s p e e dd e v e l o p m e n to ft h e “d i g i t a lc i t y ”b r i n g sh i g h e rr e q u i r e m e n t so ft h ec i t yl i g h t i n gi n f r a s t r u c t u r e n o ww ec a na b s o r bt h ek n o w l e d g eo fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) i n t ot h er o a dl i g h t i n gi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t g i st e c h n o l o g yc a nc o m b i n ef i g u r e sa n dd a t aa n dp r o v i d eab r a n d - n e wd e c i s i o ns u p p o r t i n gm e t h o db yv i s u a l i z i n gt h ed a t a t h u s ，w ec a ng r e a t l ye n h a n c et h er o a dl i g h t i n gm a n a g e m e n ta n do f f e rab e t t e rw a yt or e a l i z ec o m p u t e rm a n a g e m e n t c o m b i n i n gt h ep r a c t i c eo ft h el i g h t i n gs y s t e mo fb a o d i n gc i t y , t h i sa r t i c l ei st os t u d yt h ea p p l i c a t i o no ft h eg i st e c h n o l o g yi nt h er o a dl i g h t i n gc o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n t f i r s t ，ii n t r o d u c et h et e c h n o l o g yo fg i s ，m a p l n f om o d u l e ，a n dm a p xm o d u l e t h r o u 曲c o m p a r a t i v ea n a l y s i s ，iu s em a p xm o d u l ea st h ed e v e l o p i n gp l a t f o r m a tt h es a m et i m eiu s et h ea c c e s sd a t a b a s et os o r t 叩a n ds t o r em a s s i v ed a t a ，w h i c ho f f s e t st h el i m i t e dm e m o r ys p a c e ；a n du s et h es t r o n gd e v e l o p i n gl a n g u a g ef u n c t i o no fv bf o rt h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n to ft h es y s t e m ；s e c o n d ，ic l a d f yt h et a r g e tw h i c ht h er o a dl i g h t i n gi n f o r m a t i o ns y s t e mo fb a o d i n ga i m st or e a l i z e ，a n a l y z et h eb a s i ct h e o r ya n dt e c h n o l o g y ，w h i c hi n c l u d et h ee l e c t r o n i cm a po fb a o d i n g ，s p a c ed a t am a n a g e m e n t ，e x c h a n g ev i s i t so ff i g u r ea n dd a t a ，s h o r t e s tr o u t e ，e t c t h e nc o n s i d e r i n gt h ec u r r e n ts i t u a t i o no fb a o d i n gc i t ya n dt h ef e a t u r e so fr o a dl i g h t i n gm a n a g e m e n t ，lc h o o s et h es y s t e md e v e l o p i n gp a t t e r n ，a n du s et h es y s t e m a t i cs p a c ed a t a b a g ea n dp r o p e r t yd a t a b a s ea st h eb a s i cc o n d i t i o nt or e a l i z et i l ef u n c t i o no fg i s ia l s os t a t et h a tt h es y s t e mc a nr e a l i z et h ef u n c t i o n ss u c ha sf i g u r ep r o c e s s ，l a y e rm a n a g e m e n t ，b a s i cd a t ai n p u t ，b i d i r e c t i o n a ls e a r c h ，a n a l y s i sa n ds t a t i s t i c ，i n p u ta n dp r i n t ，l o n gd i s t a n td a t av i s i t ；f i n a l l y , if i n i s ht h ev e c t o r g r a ho fb a o d i n g ，a n ds e tf o r t ht h em o d u l e sw h i c hc a nr e a l i z e 曲es y s t e mf u n c t i o ni nd e r a i l t h es t u d ya n dd e v e l o p m e n tr e s u l ts h o wt h a ta p p l y i n gg 1 st e c h n o l o g yi nc i t yr o a dl i g h t i n gi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tc a ne n h a n c et h ee f f e c t i v e n e s so fw o r k i n ga n dm a n a g i n g ，r e d u c em a n a g i n gc o s t ，p r o v i d ec r e d i b l ed e c i s i o nm a k i n gs u p p o r t ，r e a l i z et h es h a r eo ft h ei n f o r m a t i o i lr e s o u r c e ，a n dm a k et h es t r e e tl a m pi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tt o w a r das c i e n t i f i c ，s y s t e m a t i c ，i n f o r m a t i v ea n dm o d e md i r e c t i o n t h ei n n o v a t i v ef a c t o ro ft h i ss y s t e mi st of o l l o wc l o s e l yt h ed i r e c t i o no ft h es o f tw a r ei n d u s t r y , e x p l o r et h ea p p l i c a t i o no fg i s ，c r e a t eai n f o r m a t i o nm a n a g i n gs y s t e mf o rb a o d i n g ，a n db u i l dt h ef o u n d a t i o nf o rt h ea p p l i c a t i o no fg i si nt h ed i g i t a lc i t yc o n s t r u c t i o n k e y w o r d 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 ；c i t yl i g h t i n g ；s p a t i a ld a t a b a s e ；r o u t eo p t i m i z a t i o n独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑i 垦盔些盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位沦文作者签名：却氇、霞签字峨硼年月矿u学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塑韭奎些盘茎有关保留、使用学位论文的规定，有权保翻并向国家有关郜r j 或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塑! 垦窒些盘茔可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：却强霞签字日期：讼访年f 月fr 日学位论文作者毕业后去向：工作单位：河北农业大学机电工程学院通讯地址：河北农业大学机电工程学院聊签名：移黜签字日期：) 以年f 月f e t电话：邮编：0 7 1 0 0 1保定市区道路照明信息系统1 引言伴随着中国经济的快速、稳定发展，中涸的城市建设进入了一个目新月异、蓬勃发展的时期，特别是电子技术、通讯技术、信息技术的b 速进步，中国的城市信息化建设迅速发展起来，许多城市都提出了建设“数字化城市”的构想和战略。城市照明作为城市建设的重要组成部分，不仅直接关系人民群众的生产生活，而且直接关系到城市的形象。近年来，各级政府用于城市路灯建设的投入逐年增加，各级路灯管理部门也倾注了大量的努力，城市的路灯建设越来越漂亮和美观路灯管理水平不断提高。许多先进的技术和产品也引入了路灯管理中，正发挥着重要的作用。城市道路照明信息系统是其中最主要的管理系统，目前己成为各城市路灯建设的必要内容。城市照明的数字化、信息化建设在国外起步较早，并己经深入应用到城市路灯照明=程、桥粱照明工程、居民小区照明工程及光亮工程等各个工程。虽然其中的成功寰例不少，但由于国内外城市建设在布局、规划及管理模式上的差异较大，国外的照明信息系统很难应用于国内。目前，城市道路道明信息系统的主要问题有：系统随应用发展可拓性较差，应用系统与支撑平台的相容性较差，系统的网络互联应用接口开放性较差，以及人机一体化交互友好性( 上层开放性) 较差。从目前国内现状来看，不少城市己在数字信息化上作了不少工作，如上海、大连、天津、重庆、深圳等城市的夜景照明。但在城市照明过程中，必须兼顾城市自身的特点和历史文化特色以及自身财力情况，不能盲目学习其它城市路灯信息管理建设的特点，简单模仿会费时费力费钱，导致路灯信息系统的不合理。保定市区的道路照明信息管理局限性比较明显，主要表现在；一、数字信息化仅在个别应用上进行，如办公自动化、客户营销管理等，这些应用无法有效的集成为一体；二、数字信息化无法很好的融入到路灯的管理、检测和维护中，形成技术应用与实际运用的断层；三、实现完全数字信息化的基础条件较差，大量的基础数据及信息缺乏、分散。甚至存在误差及错误。因此，保定市区道路照明的数字信息化建没还需不少的投入，才能充分发挥其效力。同时，系统设计应具有以软件工程思想为指导的综合设计优势。这样可保证技术的持续先进性，即不仅注重下层的开放性，更应注重中层及上层的开放性，特别强调以中层开放驱动上层开放，从而以更大开放的综合自由度满足保定市区道路不断扩建即照明设施不断更新的应用需求。本文叙述了基于地理信息系统平台开发的保定市区道路照明信息系统。通过对空间数据进行分析为照明网络的规划和旋工、监控和维护覆盖区域、管理当前设备的信息，甚至于开发新的道路照明信息系统提供最佳方案。以地理信息系统为基础的道路照明信息系统，展示数据比传统的列表方式更直观，处理事件能更迅速地做出决策，从而更能满足现代城市路灯信息管理的需要。河北农业大学硕士学位论文2 城市照明信息系统的概述2 1 地理信息系统在城市照明系统中的应用研究随着信息产业的发展，3 s 即g p s ( 全球定位系统) 、g i s ( 地理信息系统) 、r s ( 遥感技术) ，逐步从高端科技走向广泛应用。尤其g i s ，由于它能广泛地和各行各业的管理与规划相结合，因而，自9 0 年代起这项技术在我国广泛兴起。因为信息产业、计算机产业的发展，特别是计算机硬件系统的容量和性能迅速更新与增强以及网络化技术的升级，为g i s技术的应用与发展提供了一个良好的平台基础与发展空问。地理信息系统( 简称g i s ) 作为一种空问数据管理与分析系统，可对地球空间数据进行采集、存储、榆索、分析、建模、显示和输出，是集地理学、测绘学、遥感学、空间科学、信息科学、计算机科学、管理科学为一体的综合性学科。它具有如下两个显著特点：( 1 ) 不仅可以像传统数据库那样管理数字和属性信息，而且还可以管理图形信息；( 2 ) 可以通过各种空间分析的方法对各种不同的空间信息进行综台解释，解决空间实体之间的相互关系，分析在定的区域内发生的各种现象和过程。g i s 的应用已从早期的环境保护和矿产资源管理，拓展到水利电力、城市规划、国土管理以及交通等与空间地理相关联的更广泛的领域”。1 。城市路灯管理信息系统( g i sf o ru r b a nl a m pm a n a g e m e n t ) 是g i s 技术在城市信息系统( u i s ) 中道理照明设施中的应用研究，g i s 为照明系统提供了将地图和其他数据综合分析的能力。通过对基于空间位置的数据进行分析，为照明网络的规划和淹工、监控和维护覆盖区域、管理当前设备的信息，甚至于开发新的道路照明系统提供最佳方案。通过地图方式展示数据将比传统的列表方式更直观、并能更迅速地做出决策满足城市路灯现代管理的需要”1 。2 2 城市照明系统的发展现状及趋势路灯管理是城市管理中技术含量最高、难度最大的一项工作，很大程度上反映了一个城市的经济实力、入文特色和现代化水平。由于路灯遍布在全市各条道路上，其运行管理要求高、工作量大，路灯建设完成之后，其管理和维修需要较大的人力和物力。随着技术的发展，路灯管理基本普及电脑的使用，许多城市建立路灯数据库，路灯设计采用a u t o c a d绘制路灯设施圈。但对具有地理位置属性又具有诸如灯杆、灯具、光源等其它许多属性对象的路灯管理来说，用数据库不能直观地反映其地理位置关系，用c a d 之类的图形软件又不能将其它属性都表达清楚，而且数据查询、统计、计算功能也不够强。近两年来地理信息系统( g i s ) 技术服务于城市应用中，它能够把图形管理系统和数据管理系统有机地结合起来。它不但克服数据库和图形系统各自固有的局限性，而且使两者优势加强联含，优势更加突出，功能倍增。它既管理对象的位置属性又管理对象的其他属性，而且位置和其它属性是相互关联的。将地理信息系统应用到路灯信息管理中，建立一个路灯信息系统，2保定市区道路照明信息系统用它对路灯信息进行收集、存储、分析，这样我们的路灯信息统计不仅仅是简单的文字和数据，而且还有一幅幅空间图形和图像，它给人以直观完整而深刻的印象。国家全力推动数字城市的建设，数字北京、数字重庆、数字青岛、数字厦门、数字广州、数字深圳、数字南京等几十个数字城市建设已先后启动口l ，对我省中小城市建立类似的城市地理空间数据库系统具有很好的示范意义。我省城市空间基础数据的现状很不乐观：此类数据种类单调；多数地方用于数据生产和更螽的资金投入严重不足：低水平、重复建设的现象时有发生，重视和加强城市地理空间基础数据的建设已成为业内有识之士的共同呼声，是摆在数字城市决策者面前必须认真解决的大问题”j 。2 3 本文所作的主要工作本文围绕保定市区道路照明信息系统的研发过程，主要完成以下工作：( 1 ) 比较分析确定道路照明信息系统的应用模型和开发方式；( 2 ) 道路照明信息系统的分析、总体设计、详细设计的主要工作；( 3 ) 道路照明信息系统的具体实现：( 4 ) 探讨g i s 在路灯建设管理领域的发展趋势。在v b 开发环境下，采用面向对象的分析设计方法，将g i s 组件m a p x 集成到应用程序中，方便地实现了g i s 功能。河北农业大学硕士学位论文3 地理信息系统( g l s ) 技术概述3 1 地理信息系统技术3 1 1 地理信息系统的概念地理信息系统( g 1 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 ) ，是在计算机硬、软件系统支持f ，对现实世界( 资源与环境) 各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、泌绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。地理信息系统中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演义出来的知识。g i s 始于6 0 年代的加拿大与美国，尔后各国相继投入了大量的研究工作，自8 0 年代末以来，特别是随着计算机技术的飞速发展，地理信息的处理、分析手段日趋先进。g 1 s 技术日臻成熟，已广泛地皮用于环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市规划、经济咨询、灾害损失预测、投资评价、政府管理和军事等与地理坐标相关的几乎所有领域。进入9 0 年代，随着g i s 产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，g 1 s 将逐渐成为信息产业的主流。g i s 正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的全球g l s 发展。我国g i s 的起步较晚，到7 0 年代末才提出开展g i s 研究的倡议。进入8 0 年代后迅速发展，在理论探索、规范探讨，实验技术、软件开发、系统建立、人才培养和区域性试验等方面都取得了突破和进展。一些有远见的地方政府也开始投资建立本地的g 1 s ，在g i s 应用日益活跃的今天，诸如沙市这样名不见经传的中小城市，由于g i s 起步早而誉冠全国。8 0 年代束，武汉测绘科技大学在摄影测量与遥感号业的基础上建立了信息工程专业，使我国g i s 基本人才的培养纳入了正轨。1 9 9 4 年4 月，我国专门成立了“中国g i s 协会”，此后又成立了“中国g i s 技术应用协会”，加强了国内各种g i s 学术交流，研制推出了g e o s t a r 、c i t y s t a r 、m a p g l s 等具有自主版权的g i s 软件。j 。g l s 技术具有一下三个特征：( 1 ) 开放性具有开放式环境及很强的可扩充性和可连接性。g i s 技术支持多种数据库管理系统，如o r a c l e 、s y b a s e 、s q l s e r v e r 等大型数据库；运行多种编程语言和开发工具；支持各类操作系统平台；为各应用系统，如s c a d a 、e m s 、c r m 、e r p 、m i s 、o a 等提供标准化接口；可嵌入非专用编程环境。( 2 ) 先进性g i s 平台采用与世界同步的计算机图形技术、数据库技术、网络技术以及地理信息处理技术。系统设计采用目前最新技术，支持远程数据和图纸查询利用系统提供的强大图表输出功能。可以直接打印地图、统计报表、各类数据等。可分层控制图纸、无级缩放、4保定市区道路照明信息系统支持漫游、直接选择定位等功能。系统具备完善的测量工具，现场勘查数据，线路杆塔等设备的初步设计，并可直接进行线路设备迁移与相关计算等，实现线路辅助设计与设备档案修改。具有线路的方位或区域分析判断功能，为用户提供可靠的辅助决策，综合统计分析，为管理决策人员提供依据。特别是把可视化技术和移动办公技术纳入g i s 系统的总体设计范围。( 3 ) 发展性具有很强的可扩充性和可连接性。在应用开发过程中，考虑系统成功后进一步发展，包括维护性扩展功能和与其它应用系统的街接与整合的方便”j 。3 1 2g i s 的数据结构g i s 中大部分操作是如何存储实体数据和属性数据，是计算机能够检索各种组合对象，这就需要表述性的文件结构，实现记录的存储、定位、检索、交叉查询。图形实体及相应属性必须独立清楚地存储以便能够正确有效地选择组合实体和对于属性。在g i s 中，要查询空间点、线、区域对象，但很少有标号查询特定地要素，由于每个实体可能有许多属性，如果要组合相关属性进行实体查询，高校地搜索法就很有必要丁，记录必须有索引，即采取类似书本索引地索引数据结构。在g i s 中，表达地理空间有两种基本方法，一种是量化空间，即采样栅格数据结构：另一种矢量数据结构，它假定地理空间是连续的。由于栅格单元只具有相对位置，栅格数据结构不能精确定位，而且需要较大的存储空间。栅格数据结构也有其优点，容易读懂和理解，许多涉及到表面或叠加操作的函数在栅格数据结构下很容易实现。矢量数据结构能够精确定位空间位置，在地图上出现的多维实体更具有表达力，实体数据和属性数据分布存储在不同文件中，再用某种方法将两者连接起来。虽然矢量数据结构更能精确表达实体的空间位置，但并不绝对精确，它仍然是地理空间的抽象。虽然简单的栅格和矢量数据结构提供了在单地图总表征空间的方法仍然有必要理解更加复杂的数据模型，描述数据库中多种实体的相互关系，实体与祸性的相互连接及多层圈形分析等9 1 。3 2m a p i n f o 组建技术3 2 1m a p i n f o 简介m a p i n f o 是由美国m a p l n f o 公司推出的地理信息系统平台，是一套强大的基于w i n d o w s 平台的地图化信息解决方案。使用m a p l n f o p r o f e s s i o n a l ，可以方便、直观的展现数据和地理信息的关系，其周密而详细的数据分析能力可帮助用户从地理的角度更好地理解商业信息辅助用户做出更具洞察力的分析和决策。在m a p l n f o p r o f e s s i o n a l 中，内置了关系型数据库，实现了电子地豳与数据库的自动连接和双向查询1 “。河北农业大学硕士学位论文3 2 2m a p l n f o 的数据结构在m a p l n f o 地理信息系统中，空间数据与属性数据是分开存储的。属性数据以数据库的形式存储为一张表，而空间数据粥以m a p i n i o 自己定义的格式保存于文件之中。两者之间通过一定的索引机制联系起来。m a p i n f o 是按照图层来管理地理的，每个闰层均由以下四个基本的文件构成：属性数据表结构文件( t a b ) 、属性数据文件( d a t ) 、交叉索引文件( i d ) n 空间数据文件( m a p ) 。如果对属性数据进行索引，还需要索引文件( i n d ) 。另外，m a p l n f o 还包括其他几种辅助的文件类型。f 图3 2 1 表示了各文件的关系。属性数据字段数字段1 说明字段n 说明图元数据描述：圈稻选域图层说明空间数据吣文件d a t 文件妇文件m 日p 文件围3 2 - im a p n f o 的文件格式及数据关联机制( 1 ) 属性数据地表结构文件( t a b )属性数据表结构文件定义了地图属性数据地表结构，包括字段数、字段名称、字段类型和字段宽度、索引字段及相应图层的一些关键空间信息描述。t a b 文件实际上一个文本文件，可以在写字板中打开观察其内容。( 2 ) 属性数据文件( d a t )属性数据文件中存放完整的迪图属性数据。在文侔头之后，为表结构描述( 含各字段的名称、类型、长度) ，其后首尾相接地紧跟着各条具体的属性数据记录。( 3 ) 交叉索引文件( i d )交叉索引文件用于连接数据和对象，记录地图中每一个空间对象在空间数据文件中的位置指针。每四个字节构成一个指针。指针排列的顺序于属性数据中属性数据记录存放的顺序一致。交叉索引文件实际上是一个空间对象的定位表。( 4 ) 空间数据文件( m a p )空间数据文件具有包含各类地图对象的空间数据。空间数据包括空间对象的几何类型、坐标信息和颜色信息等。另外，含描述与该空间对象相应的属性数据记录在属性数据文件中的记录号，这样用户从地图上查询某一对象时，就能够发便地查到与之相关的属性信息d o i i l 。6堡星里垦望些竖兰堡星至竺3 2 3m a p l n f o 的功能慨述m a p l n f op r o f e s s i o n a l 提供了一整套功能强大的工具，帮助客户实现商业逻辑地图化、数据可视化等g i s 功能。通过m a p l n f op r o f e s s i o n a l 可连接本地或服务器端的数据库来创建地图和图表，以揭示数据行列背后的真正台义，展现数据中不易发现的规律和趋势。m a p l n f o 的丰耍功能显示如下：( 1 ) 强大的地图功能。( 2 ) 方便的用户定制功能。( 3 ) 多种匿形数据格式支持。f 4 ) 简单快速的制图过程。f 5 ) 方便易用的编辑功能。f 6 ) 灵活的数据可视化手段。( 7 ) 强大的地理分析功能。3 3m a p x 组建技术3 3 1m a p x 简介m a p x 是m a p l n f o 公司向用户提供的具有强大地图分析功能的a e t l v e x 控件产品。它是种基于w i n d o w s 操作系统的标准控件能支持绝大多数标准的可视化开发环境如v i s u a l b a s i c 、v i s u a l c + 十、d e l p h j 、p o w e r b n i l d e r 等。编程人员在开发过程中可以选用自己晟熟悉的开发语占轻松地将地图功能嵌入到应用中t 并且可以脱离m a p l n f o 的软件平台运行i ”i 。3 3 ，2m a p x 的空间数据结构宅间数据结构是g i s 的基石。g i s 通过这些地理空问拓扑结构建立地理图形的空间数据模型并定义各空闻数据之间的若系。从而实现地理图形和数据库的结台。从横向分析，i d a 口x 采取的空间数据结构是基于空间实体和空问索引相结台的一种结构。空间实体是地理图形的抽象模型，主要包括点、线、面三种类型。任何点、线，面安体都可咀用直角坐标x 、y 来表示。点可以表示成一组坐标( x ，y ) t 对于线和面，则均被表示威多组坐标( x l ，y l ；x 2 ，y 2 ；x n y u ) 。空间索引是查询空间实体的一种机制，通过空间索引，就能够以尽量快的速度查询到给定坐标范围内的空间实体及其所对应的数据。从纵向分析，m a p x 的空问数据结构是一种分层存放的结构，用户可以通过图形分层技术，根据自己的需求或一定的标准对各种空间实体进行分层组合，将一张地图分成不同图层。采样这种分层存放的结构，可以提高图形的搜索速度，便于各种不同数据的灵活调用、更新和管理。如图3 - 3 1 所示，地理信息系统采用分层管理的方法管理地图数据，同7河北农业大学硕士学位论文一类型的空间对象存放在相同图层中1 ”。综合地图图层1图层23 3 3m a p x 的功能概述图3 3 1m a p x 的空间数据结构数据表数据表m a p x 不仅仅是一个地图浏览器，通过它可以分析并直腮的显示业务数据，创建或编辑地图图元并按地图位置显示数据结果。m a p x 的主要显著功能如下：( 1 ) 数据显示。能够显示任何m a p l n f o 格式的地图( t a b ) ，包括：m i c r o s o f te x c e l 地图数据、摊格地图( t i f ) 、衡道地图以及无缝趣图等有关的所有地图。( 2 ) 圈层控制。显示和控制地图图层，让它只在地图的缩放比例符合事先调整的距离时才显示。还可以使用或创建无缝地图图层，它可以把组基表看作一个整体。特殊图层类型可以支持特殊类型的应用，如动态图层( 用于实时跟踪) 和用户描绘图层( 用于描绘特殊的地图元素，如地图上方的标志) 。( 3 ) 专题制图使用专题制图显现数据。联合数据和地图中的每个圈元，并在地图中用颜色编码( 或其他样式) 来表示数据。可使用六种不同的样式来观察数据( 色彩范围、点密度、独立值、等级符号、饼图、直方图) 。( 4 ) 数据绑定。地图可合并来自嵌套o c x 的容器、o d b c 或d a o 数据源( 例如m s a c c e s s ) 的数据。m a p x 提供多种不同类型数据的绑定，包括邮政编码级别的地理编码。( 5 ) 注释。可以提供定位、高亮显示特定数据的功能，通过添加文本、符号和标注来使您的地图信息变得更加丰富。( 6 ) 逐层细化制图。可以通过简单的定点和单击来浏览数据，在o l a p d s s 环境下。可以允许用户通过定点和单击逐层细化地图的某个区域。( 7 ) 远程空间服务器连接。可以连接运行在o r a c l e 8 o 。5 、i t f f o r m i x 或其他所支持的数据库上的o r a e l e 8 is p a t i a l 和m a p l n f os p a t i a l w a r e 上存储的真实数据。为集中管理和安全起见，空间服务器允许公司在企业数据库中主持他们的地图数据。象s p a f i a l w a r e 和o r a c l e s is p a t i a l 之类的空间服务器还提供高级查询处理功能，并增加了用于处理组织机构的空间数据的服务器性能。在一个r d b m s 中存储空间数据对于需要进行大量地图编辑和处理大型数据集的应用程序也是必要的“”。8保定市区道路照明信息系统4 ，1 系统简介4 保定市区照明信息系统的分析近年来，随着我国城市经济技术的高速发展，人民生活水平不断提高，城市照明在改善城市人居环境质量和城市形象，提高城市整体素质，推动内需，拉动城市夜间经济起到了显著作用，城市照明工作在城市建设及人们生活中的地位也越来越重要，这就对城市照明工程建设管理提出了更高要求。但目前城市照明工程项目管理水平还相对落后，许多工作还在使用传统的手工管理，这使建设管理的效率未能得到充分发挥。这就需要借助计算机技术来改进路灯建设管理工作。采用地理信息系统就是改进路灯建设管理实现路灯信息管理现代化、计算机化、信息化的最佳手段。在保定市城市总体规划过程中，道路照明基本i 殳施建设是其重要组成部分。保定是一个文化古城，有着悠久的历史，由于经济的发展，城市建设在不断改造，道路具有点多线长、地域广阔、附属设施数量庞大，从而为道路照明设施的管理带来一系列难题。怎样才能更形象、更直观地反映市区道路照明基本设施全貌，以及管理人员怎样才能对照明设施建设上的各种情况有一个全面、快速地了解并迅速作出决策，一直是路灯建设管理的一个难题，而照明管理g i s 是解决这个问题很好的选择。基于上述考虑，针对道路照明基本设施的建设与管理特点以及道路照明建设管理对信息处理的实际需要和地方特点，综合运用了g i s 和计算机技术，围绕保定市路灯基本设施建设管理开发了一套保定市区道路照明信息系统。该系统是为业主( 保定市路灯管理处)服务的，提供了比较宏观的管理功能，满足业主对道路照明建设管理的要求。通过该系统的应用，为路灯管理提供准确及时的信息，从而实现对路灯建设管理的辅助决策支持。这套系统的开发使路灯建设管理向这决策科学化、办公自动化和管理现代化的目标发展。4 2 系统应用分析4 2 1 道路照明建设管理的特点由于路灯工程建设具有投资规模大、建设期长、点多线长面广、管理工作相对集中等特点，使得路灯建设管理的本身也具有相应一下几个特点：( 1 ) 涉及面广。路灯管理处是一个多部门、多专业的综台全面的管理。它不但包括建设过程的协调和控制管理，还涉及到技术、质量、材料、计划安全等方面的管理内容，同时，需要业主与设计单位和承包人等工程参与方进行协调和沟通。( 2 ) 工作量大。对于路灯管理，由于建设规模较大，参与方多施工周期长，建设环节较多等方面，需要投入大量的人力和物力进行管理和监督实施，使得管理工作深入到位，这些都需要做大量的工作。( 3 ) 制约性强。路灯工程建设管理工作必须符合路灯建设项目管理的有关规范规定来9河北农业大学硕士学位论文实施，还要做到与工程参与方彼此协作，监督和管理工程建设全面过程。( 4 1 信息流量大。路灯建设的各个方面管理活动之间存在相互依赖、相互制约的联系。各个管理活动之间需要信息的交流和传递，如业主和监理的定期有关报表，由于制作报表时涉及的数据工作量非常大。因此，需要花费大量的时问和人力进行重复的计算和复核，工作强度大，容易出错，而且实现定量或定性的控制有一定的难度。路灯建设管理工作的复杂与繁重程度直接决定了工程管理过程中信息流的复杂和频繁等特点。4 2 2g i s 在道路照明管理中的应用分析长期以来，照明基础设施建设管理一直是路灯管理部门现代化管理的一个重要技术难点。空问上分散的路灯设施，一方面依赖各种比例尺的地图，特别是以地形图为基础来管理地理位置信息，另方面，非空间信息( 如道某路一l 的照明设施) 则一般通过各种不同规格的表格数据形式来管理。这种相对独立且分散的基于文档式的管理带来的弊病是显而易见的：首先，由于表格文档和地图文档的非同步更新造成文档内容上的不一致和混乱：其次，由于地图制作标准上的不统一而造成的比例尺、表示符号、投影、表示内容等方面的不一致和混乱：再次，表格文档还有不易查询、保存、携带和不便于保密等缺点。另外，路灯管理所需要的信息有相当大部分是数字型数据，并用数字和文字的方式实现数据的输入、维护、查询和统计功能。但在实际应用中以上的路灯信息与地理位藿8 0 有关，如在路灯管理中，需要对道路建设项目和河流建设项目的空间分布图进行管理。同时，要求将业务需要的空间数据和属性数据一一对应联系起来，并可以根据空间位置的相互关系来实现对业务数据的管理。显然在这种情况下，用图形表示比用数字和文字表示更直观和形象“4 ”o 。计算机管理信息系统的引入，走出了路灯基础设施现代化管理的第一步，通过将数据保存在数据库中，可迅速查找路灯设施相关的非空间信息+ 为路灯管理和规划提供了方便。然而，计算机管理信息系统要求数据操作人员具有较高的计算机技能，并且无法提供一种直观的、可视化的方式来管理路灯基础设旌信息。g i s 技术的诞生，为进行现代化道路照明设施建设的管理提供了一种全新、直观而先进的手段。它是路灯管理和决策的现代化工具，为路灯管理的定量化、科学化以及对路灯地理信息进行快速查询和分析提供了先进的技术手段和方法，并为领导决策提供辅助支持。利用g i s 及其信息可视化技术能集数据管理、数据分析、图形管理、图形编辑、色彩图形输出等功能于一体，可方便、有效、快速地存储、更新、操作、统计、分析和显示所有路灯信息，对路灯管理将起到非常积极的作用”。4 3 系统目标通过研究路灯管理的模式，研发建立基于g i s 的道路照明信息系统，为市区路灯的管理、决策提供支持，主要实现以下目标：( 1 ) 建立一个能够对路灯建设管理提供真实准确、实时性强、可视化的地理信息和管1 0保定市区道路照明信息系统理信息的路灯建设管理g i s ，并能快速双向查询、综合分析和动态更新等等功能和操作，为路灯基本设旋建设管理提供管理、分析和决策的支持。同时，实现路灯建设管理的信息化、科学化和规范化，提高管理效率和决策的准确性。( 2 ) 研究、设计和建立一个集路灯项目所在区域的空间地理信息、路灯基本设旌信息一体前路灯建设管理信息数据库。它包括g i s 系统的空间数据库和属性数据库。并按照统一的坐标系统、统一的数据标准建立包含各比例尺基础数据图、路灯基本设施专题地图的道路照明管理空间数据库。( 3 ) 利用g i s 技术实现路灯基本设施建设管理的可视化管理模式，并研究、设计和建设路灯基本设施管理的管理方法、规范过程和实旖手段。( 4 ) 建立分布式的g i s 系统体系结构。路灯设施在地理上分布较广以及管理办公比较分散，这样需要建立一个分布式数据并发操作的基于i n t e r a e t i n t r a n e t 的实时网络系统。( 5 ) 建立一个开放的道路照明管理g i s 。在设计和开发系统时，采用标准的、规范的设计和开发方式，为系统今后扩展留有余地，满足系统扩容和扩大应用范围的需要，适应功能上延伸。同时将本系统与其他系统纳入到统一的框架中，达到继承整合，融为一体。( 6 ) 通过建立道路照明管理g i s ，为今后路灯基本设施的的养护、管理提供数据。4 4 系统关键技术4 4 1 保定市电子地图的获取m a p l n f o 作为一种功能较全的图形软件，利用点、线、区域等多种图形元素，以及丰富的地图符号、文本类型、线型、填充模式和颜色等表现类型。可详尽、直观、形象地完成电子地图数据的显示。如将不同的数据叠在同一地图上，从而揭示数据之间的地理关系：根据数据的数值为圈层着色，通过颜色、符号以及线样式的选择来进一步区分数据；可以同时可通过浏览图形、地图及图表等三种方式显示数据，这三种视图均可动态链接。同时m a p l n f o 对于位图文件( g i f 、t i f 、p c x 、b m p 、t g a 等多种格式的位图文件) 和航片、照片等栅格图像，也可以进行屏幕显示，根据实际需要还可以对其进行矢量化。此外，d x f格式( a u t o c a d 和其它c a d 软件包的图形数据交换格式) 的数据文件，也可以直接运用于m a p l n f o 当中。它具有复杂的深层次的可视化地理分析功能，可以帮助在数据库中不同数据之间建立联系，在同一环境下显示，并能迅速揭示数据之间的关系以及易被忽视的数据模式，其基本模式是紧密联系在一起的“。基于m a p l n f o 对地图的数字化功能，对保定市区现状图进行数字化，以便建立所需的数据库，为此须收集保定市区现状图，我们收集到的地图为b m p 格式的位图文件，地图导入到m a p l n f o 中如图4 - 4 1 所示。然后对其数字化，数字化是将栅格图像文件转化为矢量形式的过程，可利用m a p l n f o 把地图中的地物要素按顺序转化为x ，y 坐标输入到计算机中，从而完成地图的数字化。河北农业大学硕士学位论文4 4 2 空间数据管理图4 4 - 1 保定市区地图的导入空间数据管理包括空间数据的输入、数据查询与检索、空间数据分析操作