（道路与铁道工程专业论文）基于MapObjects下的GIS二次开发在工程中的应用.pdf

中文摘要 摘要 地理信息系统( g e o f 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 ) 作为集计算机科学、 测绘学、遥感学、地理学、环境科学、空间科学、信息管理科学为一体的新兴交 叉科学，越来越受到人们的重视，并且广泛应用于工程建设中。 本文简要介绍了地理信息系统的发展历程，阐述了其概要和特征并指出组 件式对象模型的开发方法是g i s 二次开发的潮流与趋势。作者较为详细的介绍了 运用面向对象技术的m a p o b j e c t s 开发组件进行二次开发的方法和常用的组件属 性、方法、事件的应用，并基于该组件提供的完备的空间数据处理、分析功能， 利用可视化开发工具，进行了城市地震危害评估系统和路由图绘制信息统计系统 的开发实践。 在开发城市地震危害评估系统过程中，作者利用 g i s 技术采集、存储、管理、 分析与显示地理空间数据的优势，在v i s u a lb a s i c 开发平台上利用m a p o b j e c t s 控件 进行g i s 二次集成开发，对不同类型的城市建筑物分别用不同的分析方法进行计 算，借助已有地震衰减模型，求取建筑物在不同地震烈度下的结构损害情况。该 系统可以提前进行地震模拟，并将分析与评价结果展示出来，从而有助于分析、 管理与决策。 在开发路由图绘制信息统计系统过程中，作者利用图层上每个图形对象都有 空间数据和属性数据这个特性，将图形对象的空间数据通过属性数据与数据库连 接，使得路由图的绘制与统计查询结合起来。使得统计过程中能够节省大量的人 力，还可以避免人工统计时发生的错误。 关键词：g i s 的二次开发，m a p o b j e c t s ，地震危害评估，路由图绘制信息统计 t h ea p p l i c a t i o no fs e c o n d a r y , d e v e l o p i n go fg i sb a s e do l lm a p o b j e c t s i ne n g i n e e r i n g a b s t r a c t a sa ni n t e r s e c t i o n a ls c i e n c e ，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 ) i se r e c t e do n t h eb a s eo fc o m p u t e rs c i e n c e ，t o p o g r a p h y , r e m o t es e n s i n g , g e o g r a p h y , e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e ，s p a t i a ls c i e n c e ，i n f o r m a t i o na n dm a n a g i n gs c i e n c e n o w , g i s i s & a w m gm o r e a n dm o r ep e o p l e sa t t e n t i o na n du s e dw i d e l yi ne n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n i nt h i sa r t i c l e , t h ea u t h o ri n t r o d u c e st h eh i s t o r yo ft h ep r o g r e s s e si ng i si nb r i e f t h e ne x p o u n dt h ec o n c e p t ，a n dc h a r a c t e r i s t i co fg i s t h ec o m p o n e n to b j e c to r i e n t e d m o d e li st h ef i e n da n dd i r e c t i o no fs e c o n d a r yd e v e l o po fg i s t h ea u t h o ri l l u s t r a t e sh o w t ou s et h eo b j e c to r i e n t e dt e c h n i q u eo fm a p o b j e c t sa n dt a k e sm e t h o do fd e v e l o p i n gf o r e x a m p l e f u r t h e r m o r e ，t h ea p p l i c a t i o no ft h ep r o p e r t y , m e t h o da n de v e n to fc o m m o n c o m p o n e n ta r ea l s od e s c r i b e d s u p p o r t e db yv i s u a lb a s i ca n dt h ef u n c t i o n so fa r r a n g i n g , a n a l y s i s ，d i s p l a yo fs p a t i a l d a t ai nc o m p o n e n t ，h a z a r da s s e s s m e n ts y s t e mo f e a r t h q u a k ea n dd r a w i n ga n di n f o r m a t i o ns t a t i s t i c ss y s t e m o fr o u t eg r a p ha l e e s t a b l i s h e d ht h ep r o c e s so fd e v e l o p i n gt h eh a z a r da s s e s s m e n ts y s t e mo fu r b a ne a r t h q u a k e , t a k i n gt h ea d v a n t a 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 f o rg a t h e r i n g , s t o r i n g , a n a l y s i n ga n dd i s p l a y i n gt h eg e o g r a p h i cd a t a ，t h ea u t h o rm a d eu s e o ft h em a p o b j e c t st o d ot h es e c o n d a r yd e v e l o pb a s e do ng i so nt h ev i s u a lb a s i cp l a t f o r m f o rd i f f e r e n t u r b a nc o n s t r u c t i o n s ，t h e i rd a m a g ew e r ea n a l y z e da n dc a l c u l a t e du n d e rt h ed i f f e r e n t e a r t h q u a k ei n t e n s i t yb yd i n to ft h em o d e lo fe a r t h q u a k ea t t e n u a t i o n t h i ss y s t e mc a n c a r r yo nt h ee a r t h q u a k ee m u l a t i o ni na d v a n c e ，a n dd e m o n s t r a t et h ea n a l y s i sa n d e v a l u a t i o nr e s u l t t h u si tc o n t r i b u t et ot h ea n a l y s i s ，m a n a g e m e n ta n dd e c i s i o n i nt h ep r o c e s so fd e v e l o p i n gt h ed r a w i n ga n di n f o r m a t i o ns t a t i s t i c ss y s t e mo f r o u t eg r a p h , t h ea u t h o rm a d eu s eo ft h ec h a r a c t e r i s t i ct h a te v e r yg r a p l i i co b j e c th a s b o t hs p a t i a ld a t aa n dp r o p e r t yd a t at ol i n kt h es p a t i a ld a t ao fg r a p h i co b j e c tt od a t a b a s e b yp r o p e r t yd a t a t h e r e b y , t h i ss y s t e mc a nr e d u c eal a r g ea m o u n to fm a n p o w e r , a n d a v o i de l f o ri nt h ec o u r s eo fs t a t i s t i c 萎茎堑墨 k e yw o r d s ：s e c o n d a r yd e v e l o p i n go fg i s ；m a p o b j e c t s ；h a z a r da s s e s s m e n to f e a r t h q u a k e ；d r a w i n g a n di n f o r m a t i o ns t a t i s t i c so fr o u t eg r a p h 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博士硕士学位论文”基王m 堑q 蝤型工的垡墨三达珏筮查工程虫的廑目 “除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集 体己经公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：张臣加。7 年岁月2 弓日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于： 保密口 不保密i ( 请在以上方框内打“一) 论文作者签名：张臣 导师签名： 日期：2 。叨年岁月z ；日 基于m a p o b j e e t s 下的g i s 二次开发在工程中的应用 1 1 课题研究背景 第1 章绪言 1 1 1 城市地震危害评估系统研究背景 地震灾害可以摧毁建筑、道路、港口、大坝，甚至毁灭整个城市或乡镇，尤 其地震灾害对人类赖以生存的生命线工程的巨大破坏，致使地震灾区与外界紧密 联系的粮食、饮用水、电力供应、通讯联系等中断，这在一定程度上也加剧了地 震灾害。 我国地处世界上最活跃的地震带，是世界上多地震国家之一，不论从有史可 考的记载，还是近代统计，我国地震灾害都非常严重位于全球之冠。自公元前1 8 3 1 年，有地震的历史记录以来，至今共记录到6 级以上( 含6 级) 强震8 0 0 多次，遍布于 除浙江、贵州以外的所有省份。自2 0 世纪仪器记录以来，我国平均每年发生6 级以 上地震6 次，7 级以上地震1 次，8 级以上巨大地震平均l o 年左右1 次。我国地震活动 不仅频度高，分布面积广，而且强度高。此外，我国地震还有震源浅的特点，除 东北和台湾一带少数中深源地震以外，绝大多数地震的震源深度在4 0 k m 以内，尤 其我国大陆的东部地区，震源更浅，一般都在1 0 - 2 0 k i n 。因此，我国的地震活动有 频度高、强度大、分布广、震源浅的特点。 城市是政治、经济和人们的精神生活中心；是社会前进的动力；是各种社会 人群的共生体；是国民经济活动的主要阵地。城市人口高度集中，高楼林立，生 命线设施日益增多，一旦遭受强烈的地震，其经济损失、人员伤亡和社会影响更 为严重。然而，我国城市有一半位于基本烈度7 度及其以上地区，百万以上人口的 特大城市，有7 0 位于7 度及其以上地区。与普通地震灾害相比城市地震灾害有其 特殊之处： ( 1 ) 城市地震灾害更加严重。城市人口密度大，建筑物集中且高楼居多与乡村 地区相比，城市震灾要严重得多，这是由多次城市地震灾害所证实的。 ( 2 ) 城市地震灾害的连锁性强。城市是人口、财富、建筑、信息高度密集的地 方。各类生命线工程与地下地上工程设施星罗棋布、互联成网，构成一个有机、 复杂、易损的立体空间。当其中一个环节遭到破坏时，势必对其它环节带来连锁 第1 章绪言 反应。 ( 3 ) 城市地震灾害的次生性强。城市中危险源的类型多、数量大、分布广，不 仅地震诱发次生灾害的可能性大，而且城市自救能力差。 ( 4 ) 城市地震灾害的多样性。各个城市的自然环境、地理位置、历史沿革、风 俗习惯等不尽相同。各类城市基础设施、功能、结构、形态等复杂多样，这就决 定了不同类型的城市在遭受大地震时灾害多种多样。 ( 5 ) 城市地震灾害不仅损失巨大，而且修复困难，恢复期长。城市功能网相互 联系，相互依赖，整体性非常强，这将明显增加修复难度。 城市地震灾害的特点和城市地位的重要性使得城市防震减灾研究成为世界各 国政府和地震科学家的共同关心的课题。目前国内外开展城市防震减灾工作时， 广泛的采用了地理信息系统技术，实际应用中越来越显示出它的优越性。 城市地震灾害信息管理的计算机化、系统化决定了必须应用g i s 于城市防震减 灾的研究。随着社会的进步，以地图、图表、文字等方式管理城市地震灾害信息 己远不能满足人们的需要，采用计算机管理城市地震灾害信息是科学发展的必然。 城市地震灾害信息是一种复杂的、综合性强的信息，它不仅涉及到复杂的空间数 据，还有大量的属性数据。例如，要存储一次历史地震灾害信息，不仅需要存储 震中位置、等震线分布等空间数据，还有震级、发震时间、等震线烈度、烈度面 积等属性数据。因此需要一种能同时存储和管理空间数据和属性数据的信息系统， 并要能在二者之间建立起联系。g i s 作为一种管理与地理位置相关属性的信息系统 恰好迎合了这种管理的需要。 1 1 2 路由图绘制信息统计系统的研究背景 现在绘制路由图，用的是a u t oc a d ，用起来不方便，因为在图形太大的时 候，光缆很多，结点多，比如说光缆数上百条时，人工进行统计，需要耗费大量 时间，而且容易出错。希望有一种专门进行路由图绘图统计的软件，不仅能有绘 制功能，还可以把空间数据和属性数据联系起来，通过调用数据库自动进行统计。 利用g i s 系统完备的空间数据的分析处理功能，用v b + m o 进行二次集成开 发单机版的软件可以完全实现用户的要求。 这个专业的软件与c a d 相比起来有以下的优点：( 对于路由图的绘制统计来 2 基于m a p o b j e c t s 下的g i s 二次开发在工程中的应用 说) ( 1 ) 用c a d 绘制的时候，各种结点在图形上的显示可以用做好的图标，然后 进行复制粘贴，各种标注也可以通过输入实现；路由图绘制信息统计软件专门做 好了工具栏，各种结点在工具栏上都有，只要点击需要绘制结点的工具栏，就可 以把结点绘制到地图上面；在输入结点的时候，提示输入文本，输入结点的属性， 也可以单独输入文本。该软件可以节省大量绘图时问。 ( 2 ) 绘制好的路由图，具有统计功能，能够自己统计出各种结点数目，光缆 的类型和强度，然后把记录添加到数据库中；还可以再进行查询光结点，终端盒， 接续盒等信息 ( 3 ) 如果有当地的图形文件，可以以当地的图形文件作为背景，在上面添加 两个图层进行绘制，( 结点图层、折线图层) 可以具体些。 1 2 课题研究的意义 地理信息系统已经被广泛应用于城市规划、国土资源调查与管理、环境监测 与分析、公安消防预警、交通与安全管理、配电网管理等方面。 国内外的各种g i s 软件在提供了强大的处理和分析空间数据的功能的同时， 还涉及复杂的g i s 算法和数据模型。普通用户除了要熟悉自己的业务外，还必须 为这些复杂的操作所烦恼，这给g i s 的普及带来很大的难度。g i s 技术的二次开 发就是解决这一艰巨任务的途径。 本文采用面向对象技术的g i s 软件，其二次开发可以利用可视化开发工具的 高效方便的编程功能，结合g i s 系统完备的空间数据的分析处理功能，采用c o m 技术进行组件式二次开发，提高应用系统的开发效率，使g i s 系统面向对象具有 良好的外观和完善的功能，使人们不再需要面对复杂的g i s 概念和操作，这也是 当今地理信息系统的一个新的研究领域。 目前，地理信息系统的二次开发工具较多，如：i n t e r g r a p h 的g e o m e d i a ，e s r i 的m a p o b j e c t s ，a r c o b j e e t s ，a r c l m s 以及m a p l n f o 的m a p x 等，国内武测的g e o m a p 等。其中e s r i 的m a p o b j e c t s 提供了全面、完善的二次开发功能，但是它的应用 还处于起步阶段，并且主要集中在部门管理系统，很少有全面、综合的系统应用。 因此，本文应用m a p o b j e c t s 建立了基于g i s 的城市地震危害评估系统和路由图绘 第1 章绪言 制统计系统，很好的把g i s 二次开发技术应用到工程中去，用同样的技术和方法 可以推广到建立企业地理信息系统、学校地理信息系统、城市地理信息系统等， 对扩大地理信息系统的应用范围和应用领域具有现实意义。 1 3 论文安排 本文分为六章： 第一章：绪言。介绍了论文选题的背景、意义，阐述了论文研究的目标和运 用的方法及大体思路。 第二章：g i s 技术发展概述。 第三章：基于m a p o b j e c t s 的地理信息系统的二次开发 第四章：城市地震危害评估系统 第五章：路由图绘制信息统计系统 第六章：结束语 4 基于m a p o b j e c 协下的g i s 二次开发在工程中的应用 第2 章g l s 技术发展概述 2 1 地理信息系统基本概念、特征及内容 地理信息系统( g e o g r a p h i ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) 是对地理信息进行有 效管理与处理的系统【1 1 ，是计算机科学同地学相结合的一个产物，通过对空间地 理分布数据进行一系列分析，为地球科学、环境科学、工程设计乃至企业管理提 供对规划、管理和决策有用的信息。它是反映人们赖以生存的现实世界的现状和 变迁等各类空间数据及描述这些空间数据特征的属性，在计算机软、硬件的支持 下，以一定的格式采集、存储、管理、分析、查询这些空间信息的计算机综合应 用系统。其核心是“地图学+ 计算机图形学十数据库”，它对空间地理数据具有较强 的分析、处理、查询等功能。有关地理信息系统定义比较多，美国联邦数字地图 协调委员会( f i c c d c ) 的定义如下：g i s 是由计算机硬件、软件和不同的方法组成 的一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统 2 1 。该系统 设计用以支持空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示，以解决复杂的 规划和管理问题。g i s 是分析和处理大量地理数据的通用技术。它集计算机科学、 地理学、测绘遥感学、环境科学、信息科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科。 在最近的3 0 多年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于资源调查、环境评估、区 域发展规划、公共设施管理、交通安全等领域，成为一个跨学科、多方向的研究 领域。 作为一种通用技术，地理信息系统按一种新的方式去组织和使用地理信息， 以便更有效地分析和生产新的地理信息；同时，地理信息系统的应用也改变了地 理信息分发相交换的方式。因此，地理信息系统提供了一种认识和理解地理信息 的新方式，从而使地理信息系统进一步发展成为- - f 3 处理空间数据的学科。地理 信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和表达地理特征与地理现象 之间关系的地理数据的解释。而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号 化表示，包括空间位置、属性特征( 简称属性) 二部分【3 】。空间位置数据描述地物所 在位置。这种位置既可以根据大地参照系定义、如大地经纬度坐标，也可以定义 为地物间的相对位置关系，如空间上的相邻、包含等；属性数据有时又称非空间 5 第2 章g i s 技术发展概述 数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。空问位置、属性是地理 空间分析的两大基本要素。 地理信息系统作为用于采集、存储、模拟、处理、检索、分析和表达地理空 间数据的计算机信息系统，与一般的信息系统相比，地理信息系统具有如下一些 特征【4 】： ( 1 ) 地理信息系统在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并通过数 据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用，从而提供了认识地理现 象的一种新的方法；而一般信息系统只对属性数据库管理，即使存储了图形，也 不能进行空问数据的操作，如查询，检索，相邻分析等。 ( 2 ) 地理信息系统强调空间分析，通过刊空间解析式模型来分析空间数据。 ( 3 ) 地理信息系统的成功不仅取决于技术体系，而且还依靠一定的组织体系 ( 包括系统实施、系统管理员、技术操作员、系统开发设计者等) 。 ( 4 ) 虽然信息技术对地理信息系统的发展起着重要作用，但是实践证明，人 的因素在地理信息系统的发展过程中的作用越来越大。 地理信息系统把要处理的信息分为两类，第一类是反映事物地理空间位置的 信息，从计算机的角度可称空间位置数据，也常称为地图数据、图形数据；第二 类是与事物的地理位置有关，反映事物其他特征的信息，可称专题属性信息或专 题属性数据，也称文字数据、非图形数据。我们通常把第一类信息称为空间信息 或空间数据，把第二类信息简称为属性信息或属性数据。 事物空间位置最基本的表示方法是点、线、面和三维表面。所谓点是该事物 的大小、长度可忽略不记，如灯塔、水井，区域规划层次上的城市在地图上常用 点来表示。所谓线是该事物的面积可以忽略不记，但长度、走向很重要，如道路、 河流、地下管线可在地图上用线来表示。所谓面是该事物具有特定的、封闭的边 界，如行政区域、房屋基底在地图上往往是由线围成的不规则多边形。所谓三维 表面是该事物在一定地理范围内是连续变化的，其边界往往是模糊的，如不规则 的地形表面。三维连续表面在地图上常用等值线、均匀渐变的颜色块来表示【5 1 。 地理信息系统将点、线、面、三维表面储存在计算机中，成为事物的空间数据， 储存的方式和手工地图本质上相似。环保监测站的各种监测资料，水井的水质、 取水量，道路的交通量、路面质量，地下管线的用途、管径、埋深，河流的径流 6 基于m a p o b j e e t s 下的g i s 二次开发在工程中的应用 量，行政区的常住人口、人均收入，房屋的产权人、质量、层数、居住人口等等， 都是和点、线、面的位置即间( 地图) 数据相对应的属性( 文字) 数据，三维表面的属 性如地面高程、大气二氧化硫的含量一般和空间数据储存在一起【6 】。地理信息系 统最基本的功能是将分散收集到的各种空间、属性信息输入到计算机中，建立起 有相互联系的数据库。当外界情况变化时，只要更改局部的数据，就可维持数据 库的有效性和现时性同时可将空间信息以图形的方式表示出来，并能够进行空间 数据和属性数据的拓扑查询。 将数据储存到计算机中，其目的是分析和输出。查询、分类是g i s 最简单也 是最常用的分析功能。例如，空间数据可以和手工地图相类似的表达方式显示在 计算机的屏幕上，指定任意的空间位置就可以知道有关事物的属性，当用光标选 择了若干监测站、地下管线、行政区域的面积均可自动量算获得。从属性数据角 度可查出每小时交通流量大于5 0 0 的道路有几条，地下管线在空间的分布情况， 也可同时在屏幕上将符合条件的道路、工厂位置用不同的颜色显示出来。除查询 外还可进行分类。查询、分类的结果可以一般的图或报表的形式绘制、打印在纸 上。 更复杂一些，g i s 可以从空间位置的相互关系上进行综合分析。人们可以将 道路网定义为一组线，某个区域定义为一个面。把线的有关数据和面叠合到一起 时，面内的每公顷路网长度、总的交通流量、进入或出去的交通流量等，均可用 文字报告的形式输出。定义一条道路的中心线和规划红线宽度，并和房屋空间数 据叠合，可得到在红线范围内的有多少房屋可能拆除，大致有多少居民动迁等等。 2 2g i s 的起源与发展 g i s 最早起源于2 0 世纪6 0 年代“要把地图变成数字形式的地图，便于计算 机处理分析”这样的目的。1 9 6 3 年，加拿大测量学家rft o m l i n s o n 首先提出了 g i s 这一术语，并建成世界上第一个g i s 系统- a n 拿大地理信息系统c g i s ，并用 于自然资源的管理和规划。2 0 世纪7 0 年代以后，随着计算机软硬件水平的提高， 以及政府部门在自然资源管理，规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处 理的需求，g i s 得到了巩固和发展。进入2 0 世纪8 0 年代，g i s 的应用领域迅速 扩大，商业化的软件开始进入市场，其应用从基础信息管理与规划转向空间决策 7 第2 章g i s 技术发展概述 支持分析，地理信息产业的雏形开始形成。2 0 世纪9 0 年代以后，伴随着计算机 技术和网络技术的迅猛发展，g i s 的应用也日趋深化和广泛，在国土资源、农业、 气象、环境、城市规划等领域成为常备的工作系统。尤其是1 9 9 8 年前美国副总统 戈尔提出“数字地球”的概念以来，g i s 在全球得到了空前迅速的发展，广泛应 用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。我国g i s 的发展自2 0 世纪8 0 年 代初开始，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，经历了准备( 1 9 8 0 一1 9 8 5 年) 、发展( 1 9 8 5 - - 1 9 9 5 年) 、产业化( 1 9 9 6 年以后) 3 个阶段。尤其是近年来，国内出现了不少优秀的国产g i s 软件。 随着计算机软、硬件技术和通信技术的高速发展，g i s 技术也得到了迅速的 发展和更广泛应用，并日趋与主流技术融合，成为信息技术发展的一个新方向。 g i s 发展的动力一方面来自于日益广泛的应用领域对g i s 不断提高的要求，另一 方面计算机科学的飞速发展为g i s 提供了先迸的工具和手段。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 g i s 中；同时，由于空间技术的迅猛发展，特别是遥感技术的发展，提供了地球 空间环境中不同时相的数据，使g i s 的作用日渐突出，g i s 不断升级并能提供存 储、处理和分析大量地理数据的环境。组件式g i s 技术的发展，使之可以与其他 计算机信息系统无缝集成、跨语言使用，并提供了无限扩展的数据可视化表达形 式。 最新g i s 技术将逐渐摆脱先前的主要处理静态的、二维的、数字式的地图技 术的约束，而从传统的静态地图、电子地图发展到能对空间信息进行可视化和动 态分析、动态模拟，支持动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析、显示多 维和多源地理空间数据。其中，可视化仿真技术，能使人们在三维图形世界中直 接对具有形态的信息进行实时交互操作：虚拟现实技术以三维图形为主，结合网 络、多媒体、立体视觉、新型传感技术，能创造一个让人身临其境的虚拟的数字 地球或数字城市。先进的对地观测技术、互操作技术、海量数据存储和压缩技术、 网络技术、分布式技术、面向对象技术、空间数据仓库、数据挖掘等技术的发展 都为g i s 的发展和创新创造了新的手段。 随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流i t 技术的 发展，在科技部有关部门的倡导下，目前国内学术界又提出了第4 代g i s 技术的 8 基于m a p 0 b j e c s 下的g i s 二次开发在工程中的应用 概念。第4 代g i s 技术将主要有如下特点： ( 1 ) 支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向多维发展，从 静态数据处理向动态发展，具有时序数据处理能力。 ( 2 ) 网络的分布式数据管理及计算、w e b g i s 和b s 体系结构，用户可以实 现远程空间数据调用、检索、查询、分析，具有联机事务管理( o l 田) 和联机分析 ( o l d ) 管理能力。 ( 3 ) 面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合，具有矢量和遥感影像数 据互动等多源数据的装载与融合能力，多尺度比例尺数据无缝融合、互动。 ( 4 ) 具有统一的海量数据存储、查询和分析处理能力、基于空间数据的数据 挖掘和强大的模型支持能力。 ( 5 ) 具有与其他计算机信息系统的整体集成能力。例如与m i s e r p o a 等各 种企业信息化系统的无缝集成，微型、嵌入式g i s 与各种掌上终端设备集成，如 p d a 、手机、g p s 接收设备等。 ( 6 ) 具有虚拟现实表达及自适应可视化能力，针对不同的用户出现不同的用 户界面及地图和虚拟现实效果f 7 】。 2 3g i s 的发展趋势 我国g i s 产业目前正处于起步阶段，随着产业化的推进，暴露出不少存在的 问题，严重阻碍着g i s 产业健康有序地发展，因此国家将围绕建立一个工程( 数字 化中国工程) 、完善两个体系( 国家对地观测体系和国家空间信息技术应用体系) 、 发展三个产业( 空间数据服务产业、空间信息软件产业、空间信息应用产业) 来开 展未来空间信息技术领域方面的工作嘲。在g i s 方面，以发展产业为目标，从加 强推广应用、实现传统行业改造着手，开展关键技术研究攻关和应用示范工程的 开发，促进g i s 在资源环境、城市建设、电力、通信、交通、农业等方面的应用， 为建立中国的“数字地球”奠定技术基础，软件基础和应用基础。 g i s 具体发展目标是：开发具有自主版权的全系列g i s 软件产品，包括基础 软件和应用开发平台软件，特别是开发网络环境下的大型g i s 软件产品；建立全 国范围的g i s 技术培训体系和推广应用网络，开发大型g i s 应用示范工程。从技 术角度看，g i s 的发展方向表现为以下几方面： 9 第2 章g i s 技术发展概述 ( 1 ) 系统互操作 g i s 的互操作也指数据标准化，可互操作的地理信息系统可以理解为g i s 系 统集成平台，它实现在异构环境下多个地理信息的系统和其应用系统之间的互相 通信和协作，以完成某一特定任务。 ( 2 ) 数据多维化 g i s 的数据只在面向多维化发展才能适应现代的要求，多维一般体现为三维 1 9 ，前研究重点集中在三维数据结构的设计，优化与实现，以及可视化技术的运 用，三维系统功能和模块设计等方面。 ( 3 ) 系统模块化 模块化的g i s 是面向对象和构件技术的地理信息系统，它把g i s 的功能模块 划分为多个控件，每个控件完成不同的功能，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。 ( 4 ) 系统智能化 提供决策支持服务是g i s 系统智能的体现，而这一点目前显得尤为重要，当 前的研究重点是如何将决策支持领域的研究成果与g i s 结合起来。 ( 5 ) 平台网络化 基于全球信息网的地理信息系统是利用因特网技术在网络上发布空间信息供 用户浏览和使用。它可分为四部分：客户端、信息代理、服务器和编辑器。面向 网络化的g i s 是以计算机技术、现代通信、网络技术、虚拟现实技术的综合应用 为基础，可以构造出一种人们进行社会交往和交流的新型空间。 1 0 基于m a p o b j e c t s 下的g i s 二次开发在工程中的应用 第3 章基于m a p o b j e c t s 的地理信息系统的二次开发 3 1 软件工程概述 随着计算机应用的日益广泛，需要开发的软件规模日益庞大，软件结构也日 益复杂，使得软件在开发和维护过程中遇到的问题越来越严重，主要表现【lo 】为： 对软件开发的成本和进度估计不准确；用户不满意；软件质量不高、可靠性差； 软件常常不可维护、错误难以改正；缺乏适当的文档资料；软件成本占系统总成 本的比例逐年上升；软件开发速度跟不上计算机发展速度等。面对这些软件危机， 人们从其他产业的工程化生产得到启示，在1 9 6 8 年 1 q 提出“软件工程”的概念， 提出要用工程化的思想来开发软件。 软件工程【1 2 】是指导计算机软件开发和维护的工程学科。采用工程的概念、原 理、技术和方法来开发与维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当 前能够得到的最好的技术方法结合起来，这就是软件工程。软件工程强调使用生 存周期的方法，即从时间角度对软件开发和维护问题进行分解，把软件生存的漫 长周期依次划分为若干个阶段，每个阶段有相对独立的任务，然后逐步完成每个 阶段的任务，这样便于不同人员分工协作，降低整个软件开发工程的困难程度。 一般来说，软件生存周期由软件定义、软件开发和软件维护三个时期组成， 每个时期又进一步划分成若干个阶段。软件定义时期通常划分为三个阶段：问题 定义、可行性研究和需求分析，由系统分析员负责完成。开发时期是具体实现阶 段，通常由四个阶段组成：总体设计、详细设计、编码和单元测试、综合测试。 维护时期的主要任务是使软件持久的满足用户的需要。本文根据实际完成的工作 内容，以上述生存周期划分为依据，将系统生存周期演变划分为四个阶段：系统 分析阶段、总体设计阶段、详细设计阶段、系统实施运行和维护阶段。 在软件开发过程中各个阶段如何执行是由软件生存周期模型来描述的。它确 定了软件开发和演绎中各阶段的次序限制以及各阶段活动的准则，确立开发过程 所遵循的规定和限制，便于各种活动的协调及各类人员的有效通信，有利于活动 重用活动管理。目前主要的软件生存周期模型有：瀑布模型、演化模型、螺旋模 型、喷泉模型等【1 3 】。 第3 章基于m a p o b j e c t s 的地理信息系统的二次开发 3 2g i s 二次开发方法 早期许多商用g i s 软件是以解释语言方式执行的，基本上都提供了自己的二 次开发方法和语言( a r c v i e w 的a v e n u e ，m g e 的m d l ，m a p i n f o 的m a p b a s i c 等以 及动态数据交换技术- - d d e ，o l e 自动化等) ，。苦们的二次开发环境具有明显的不 足i 1 4 1 ： ( 1 ) 功能单一、综合处理功能差。 随着g i s 应用层次的提高，不仅要求应用程序能进行图形交互，同时也应具 备与操作系统交互的能力，甚至要求g i s 的应用程序可以访问处于分布环境的数 据。 ( 2 ) 解释执行、程序运行速度慢。， 早期的g i s 开发环境着眼于交互操作，对于速度并无太多的要求。随着g i s 应用的提高，要求提高软件处理的自动化程度，这就要求g i s 下的应用程序能处 理较大的数据量，集成化需求的发展，要求g i s 下的应用程序不仅要能处理交互 任务，同时也要能处理相关的设计与计算。 ( 3 ) 缺乏好的保护机制，软件质量不易保证。 目前许多g i s 的二次开发语言都是解释的，程序的合法性只有在运行时才能 验证，而靠测试是难以穷尽程序的每一个分支途径的，因此要减少程序的逻辑错 误、提高软件质量的重要方面就是要求程序员有足够的细致和耐心。 ( 4 ) 语言规则千差万别，不易学习和掌握。 每种g i s 软件，都按自己的 - - j 惯和自定义的语法规则提供二次开发环境，对 于已熟悉一种开发环境的人来说，要重新学习新的开发环境的困难较大。 ( 5 ) 不易保护软件成果。 一个好的g i s 应用软件系统，要进行大量的二次开发工作，其中包括了程序 员的艰辛劳动，但以解释形式运行的程序很难进行软件的保护。 g i s 二次开发的实现方式主要有独立开发、单纯二次开发、集成式二次开发 三种。 ( 1 ) 独立开发 独立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 1 2 基于m a p o b j e c t s 下的g i s 二次开发在工程中的应用 的处理分析及结果的输出，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 + + ，d e l p h i 等) ，在一定的操作系统平台上编程实现。这种 方式的好处在于：无须依赖任何商业g i s 工具软件，可减少开发成本。但对于大 多数开发者来说，能力、时间、财力方面的限制使其开发出来的产品很难在功能 上与商业化的g i s 工具软件相比。 ( 2 ) 单纯二次开发 指基于g i s 平台软件进行应用系统开发。大多数g i s 平台软件都提供了可供 用户进行二次开发的脚本语言，如e s r i 的a r c l n o l 提供了a m l 语一言，a r e v i e w 提供了a v e n u e 语言，m a p i n f o 公司的m a p i n f op r o f e s s i o n a l 提供了m a p b a s i e 语言 等等。用户可以利用这些脚本语言，以原g i s 软件为开发平台，开发出自己的针 对不同应用对象的应用程序。这种方式省时省心，但进行二次开发的脚本语言， 作为编程语言，功能极弱，用它们来开发应用程序仍然不尽如人意，并且所开发 的系统不能脱离g i s 平台软件，是解释执行的，效率不高。 例如，m a p b a s i e 是在m a p l n f o 平台上开发用户定制的应用程序的编程语言。 通过使用m a p b a s i c 进行二次开发，能够实现m a p h f f o 功能，实现程序的自动重 复操作并使m a p l n f o 与其它应用软件集成。用户用程序代码可在应用软件中实现 图层叠加，并且具备一定地图功能。m a p b a s i c 程序可与用诸如v i s u a lb a s i c ，c + + ， p o w e r b u i l d e r 和d e l p h i 等语言编写的应用软件集成，是一种结构与b a s i c 语言相 似的语言，程序员可以使用该语言根据用户的需求开发出特定地图信息系统应用 软件包。但是二次开发的宏语言，作为编程语言功能非常有限，并且用二次宏语 言开发出来的软件包在运行环境上也很受限，因为它脱离不了它本身的开发平台， 比如用m a p b a s i c 语言开发的软件在没有安装m a p l n f o 软件的机器上是不能运行 的，这也阻碍了它的发展和推广。 ( 3 ) 集成二次开发 集成二次开发是指利用专业的g i s 组件实现g i s 的基本功能，以基于通用软 件开发工具尤其是可视化开发工具，如d e l p h i ，v i s u a lc + + ，v i s u a lb a s i c ，p o w e r b u i l d e r 等作为开发平台，进行二次开发。 集成二次开发目前主要有如下两种方式。 o l e d d e 方式： 第3 章基于m a p o b j e c t s 的地理信息系统的二次开发 采用o l ea u t o m a t i o n 技术或利用d d e ( 动态数据交换) 技术，用软件开发工具 开发前台可执行应用程序，以o l e 自动化方式或d d e 方式启动g i s 软件在后台 执行，利用回调技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。 g i s 组件： 利用g i s 工具软件生产厂家提供的建立在o c x 技术基础上的g i s 功能控件， 如e s r i 的m a p o b j e c t s ，m a p l n f o 公司的m a p x , i n t e r g r a p h 的o e o m e d i a ，北京超图 的s u p e r m a p 等，在v i s u a lb a s i c 等编程工具编写的应用程序中，直接将g i s 功能 嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能。 3 3m a p o b j e c t s 概述 3 ，3 1m a p o b j e c t s 组成 m a p o b j e c t s 包括一个o l e 控件( o c x ) 叫做地图控件( m a p c o n t r 0 1 ) 和组( 三十 多个) o l e 目标( o b j e c t s ) 。 m o 的组成： ( 1 ) 数据访问对象：存取地图数据库的一组对象 ( 2 ) 地图显示对象：用来显示电子地图及符号化地图要素的一组对象 ( 3 ) 几何对象：点，线，面等图层要素进行互操作的对象 ( 4 ) 投影对象：为地图或图层定义坐标系统及进行投影变换的一组对象 ( 5 ) 地址匹配对象 ( 6 ) 实用对象：包含一个特殊的字符串对象s t r i n g s 3 3 2m a p o b j e c t s 的功能与特点1 6 1 m a p o b j e e t s 是一套制图软件集，它使程序员能够把地图加到应用程序中去。 通过m a p o b j e c t s 可以灵活地建立适合用户的地图接口。在小内存空间中，能用多 种工业标准程序环境之一去建立应用程序，能够联合使用m a p o b j e c t s 与其它软件 去实现地图与用户信息的