（采矿工程专业论文）基于gis的矿山可视化管理系统——地面部分可视化管理系统.pdf

河北理工学院硕士学位论文 摘要 本文简要介绍了地理信息系统的基本原理及其核心的三项技术，即：数据库技 术、空间分析技术和可视化显示技术，概括了地理信息系统在管理和可视化方面的应用 和不足。以我国高速健康稳定发展的经济建设为背景，以“基于g i s 的矿山可视化管理 系统地面部分可视化管理系统”为研究对象，以开滦荆各庄矿为试点，本系统设计 意在设计能够满足我国高速经济发展的高效管理系统，来为我国经济健康发展提供软件 支持。 系统设计分为两部分：第一部分利用v b 6 0 结合m a p i n f 0 4 0 以及m a p b a s i c 4 0 等 工具建立企业管理系统的主要功能界面和实现二维数据可视化。主要实现企业高效的管 理功能包括房产信息的查询与管理、干部信息的查询与管理、员工信息的查询与管理以 及其它辅助信息的查询与管理等等。第二部分主要利用v c + 斗6 0 的o p e n g l 图形库进 行设计实现系统的三维可视化，主要实现企业三维立体图并能进行旋转、立转、平移、 缩放等操作，使用户对企业的整体概况以及其相关信息有一个三维立体效果的了解，实 现该系统的三维可视化效果。 本系统的开发设计在利用v b 6 0 设计嵌入m a p i n f 0 4 0 的主要功能的平台界面中实 现了图形与属性的链接与互查功能方面以及在利用v c + + 6 0 的o p e n g l 图形库的基础 语言设计程序中完全利用矢量数据实现立体结构三维可视化效果保证系统运行的高效率 方面，是地理信息系统应用于企业可视化管理的一大创新，一经试验成功，可以直接应 用推广到相同规模企业的管理与规划，不仅对企业的管理效率的提高有非常明显的效 果，而且对我国高速稳定健康发展的经济建设必将起到巨大的推动作用。 关键词：地理信息系统，数据库，空间分析，可视化，动态更新 河北理工学院硕士学位论文 a b s t r a c t t h i sp a p e ri n l r o d u c e st h ek e r n e lt e c h n i q u e so f t h eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ( g i s ) ， w h i c hi n c l u d i n gd a t a b a s et c c l m i q u c ，s p a c i a la n a l y s i st e c h n i q u ea n dv i s u a lt e c h n i q u ea n ds u l l m 叩t h ea p p l i c a t i o no f ( 3 i si nn m l m g e m e n ta n di t ss h o r t a g e b a s e do nt h er a p i d , s t a b l ya n d h e a l t h yd e v e l o p m e n to fe c o n o m i c ，s t u d y i n g t h ev i s u a la d m i n i s t r a n ts y s t e mo fm i n e ：w e w a n tt od r a wu pa na d m i n i s t r a n ts y s t e ms oa st om e e tt h er a p i d l ye c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n d p r o v i d et h eh e a l t h ye c o n o i n i cc o n s l r u c t i o no f o u rc o u n w yw i t hs o r w a r cs u p p o r t t h i ss y s t e mi n c l u d e st w op a r t s t h ef i r s tp a r te s t a b l i s h e st h ef u n c t i o n a li n t e r f a c eo ft h e i n d u s 仃i a lm a n a g e m e n ta n dr e a l i z e dt h ev i s u a ld a t ai nt w od i m e n s i o nb yu s i n gv b 6 0 ， m a p i n f 0 4 0a n dm a p b a s i c 4 0 i nt h i sp a r t , t h ep r o j e c tr e a l i z e st h eq u e r ya n da d m i n i s l r a t co f t h e h o u s ep r o p e r t y , c a d r ei n f o r m a t i o n , w o r k e ri n f o r m a t i o na n do t h e r si n f o r m a t i o n t h es e c o n dp a r t r e a l i z e st h et h r e ed i i i l e n s i o n a le f f e c to ft h es y s t e mb yu s i n gv c 十佰0f o ro p e n g lf i g u r e s t o r e r o o m i nt h i sp a r t , t h er e a l i z a t i o ni n c l u d e sc i r c u m r o t a t e ，s t a n d i n g - r o t a t e ，m o v ea n dz o o m , b yw h i c ht h eu s e rc a ns e et h et h r e ed i m e n s i o n a le f f e c to f t h ep r o j e c t i nt h i ss y s t e m , t h ep r o j e c to p e n sai l e wf i e l di na d v a n c ei nr e a l i z i n gt h el i n ka n dq u e r y b e t w e e nf i g u r ea n dp r o p e r t yb yi n s e t t i n gt h em a i nf u n c t i o no f m a p i n f 0 4 0i nt h ei n t e r f a c ed r e w u pb yv b 6 ，0b yu s i n go b j e c tl i n ka n de m b e dt e c h n i q u e ，r e a l i z i n gh i g he f f i c i e n c yo f t h es y s t e m b yu s i n gv e c t o rd a t ai nt h ed r a w - u po ft h et h r e ed i m e n s i o n a ls t r u c t u r eo ft h eo b j e c t i ft h i s s y s t e ms u c c e e d s ，i tc a nb ee x t e n d e dt ot h ea p p l i c a t i o ni nt h em a n a g e m e n to f t h e 或t r l l ee n t e r p r i s e ， w h i c hc a r li m p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h ea d m i n i s t r a n ta n dp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to ft h e e c o n o m y k e yw 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 ，d a t a b a s e ，s p e c i a la n a l y s i s ，v i s u a l d y n a m i cu p d a t e i i 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，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的研究成果，也不包含为获得 河北理工学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表 示了谢意。 签名：王；函主日期：兰兰_ 年上月兰日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河北理工学院有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 磁：皿新签名荔枷：盟钮月旦日 门 河北理工学院硕士学位论文 引言 随着我国改革开放事业的不断向前推进，经济建设日新月异。城市的建设也突 飞猛进的发展。企业作为城市的一个重要组成部分，其合理规划与有效管理越来越 引起社会各级领导的重视。一些企业纷纷合并，许多企业正在或即将改造、扩建老 厂区或新建新厂区，厂区需要重新规划。这些情况均给企业的规划和管理工作带来 许多不便和困难，传统的手工规划与管理模式已经远远不能满足企业高速发展的需 要。为适应社会发展的需要，企业的建设、绿化、人员管理、员工培训、科技研 发、生产调度以及采购供应等方面都需要不同程度的改革与变化。这就要求我们在 企业的规划管理方面寻求新的高效合理的方法与模式。 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 s ，简称g i s ) 是一种采集、存 储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据 的通用技术。它在最近3 0 多年内取得了惊人的发展，并广泛应用于资源调查、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。 实践证明。g i s 能科学的管理和综合的分析具有空间内涵的地理数据，是有 效的解决城市规划和管理问题的先进技术工具嘲。因此，将g i s 技术应用于企业的 规划与管理，建立一个集图、文、表、管于一体化的，能科学的、动态的管理企业 信息的办公自动化系统，也是解决企业规划与动态管理的有效的技术工具国。 开滦集团是一个拥有百年历史的老矿，为国家的经济建设做出了不可磨灭的 贡献，有“中国煤矿第一井”之称。由于其传统的建设和现有员工万人以上的企业 规模，开滦集团成为国有大中型企业的代表。随着改革开放国策的实施，我国国有 大中型企业的传统管理模式愈来愈不能适应我国高速经济发展的需要。开滦集团拥 有唐山矿、钱家营矿、赵各庄矿、范各庄矿、荆各庄矿、马家沟矿等大小矿十多 个，拥有员工万人以上，但是由于其落后的管理模式，开滦集团曾一度成为国家重 点扶持的脱困国有大中型企业。因此，改变落后的管理模式，寻求一种适应当前企 业发展需要的科学合理的管理模式和方法以代替落后的传统的管理方法不仅成为国 有大中型企业改革的关键，也是国家经济持续健康稳定发展所面临的重大课题。 河北理工学院硕士学位论文 “基于g i s 的矿山可视化管理系统”的研究包括两部分：地面部分可视化管 理系统和地下可视化管理系统。地面部分主要建立企业在房产管理与规划、人员管 理与规划以及建立用户可视化的查询检索系统，注重管理的高效科学和用户使用的 简易化可视化，地下部分主要建立地下生产与安全监测管理系统，注重管理的及时 性有效性。本研究以开滦荆各庄矿为试点，通过对“基于g i s 的矿山可视化管理 系统一地面部分可视化管理系统”的研究，为后期的地下可视化管理系统的研究 探索路子，试图寻找一种高效科学合理的管理方法及模式，在为不断发展的荆各庄 矿管理服务的基础上，探索一条适合企业规模不断发展的企业管理的新路子。一经 实验成功后，可以推广到全国各个情况相同或相近的企业，从而提高全国企业的整 体管理水平，使企业管理更加合理、更加科学、更加高效，为全国高速发展的企业 建设提供有效的管理方法，从而为蓬勃发展的经济建设提供有力的软件支持，使的 经济高速发展的企业建设软件和硬件同时发展，促进经济建设乃至社会发展的健康 有序向前推进。 2 河北理工学院硕士学位论文 1 文献综述 地理信息系统是从2 0 世纪6 0 年代计算机辅助制图逐步发展起来的【4 】。2 0 世纪 6 0 年代初期，计算机技术开始用于地图的量算、分析与制作并迅速发展起来。6 0 年代中期，由于大量空间环境数据贮存、分析和显示技术的改进，以及计算机技术 在自然资源和环境数据处理应用中的迅速发展，致使计算机辅助制图和空间分析在 数据自动采集、数据分析和显示技术这几个相互联系的领域内得到极大的发展。而 数据自动采集、数据分析和显示技术这些分支领域都倾向于发展有效的手段，用以 从现实世界中按特殊的目的采集、存储、检索、分析、传输可显示的空间数据，最 终导致了地理信息系统技术的产生【l 】【”。 1 - 1 地理信息系统的核心技术及其应用研究现状分析 地理信息系统是分析和处理海量地理数据的通用技术。地理信息系统最核心的 技术包括以下三个方面 6 】【7 l 嘲： 1 、 数据库技术。主要包括数据的采集、检验与编辑；数据的转化；数据的存 储与组织。数据既包括数字、文字，也包括图形数据。 2 、 空间分析技术。即地理信息系统根据特定目的的空间模型对信息进行分析 并加以解决。这也是地理信息技术的核心技术。 3 、 可视化显示技术。用户可以通过地理信息系统查询、检索、统计和计算所 需要的信息，所需信息布景可以显示在屏幕上也可以以报告、表格和图形 等形式将信息输出。 所以，要想对地理新信息技术进行掌握，就必须了解数据库的原理、地理 数据空问分析的原理和地理信息系统可视化显示技术。 下面简要介绍一下这三项技术。 l 、数据库技术 早期研制的计算机侧重于科学和工程问题的计算，其特点是数值运算工作 复杂，输入、输出、储存的数据量小。随着计算机外部储存设备的发展，人们 逐渐发现计算机适合于事务管理。1 。因而发展出了适合事务管理用的计算机软 件，其中数据管理问题是这类软件的一个关键。地理信息系统的非空间属性数 一3 一 河北理工学院硕士学位论文 据的管理和一般事务管理方面的应用基本相似。早期事务管理方面的数据处理 方式原理如图1 1 所示。 文件l 文件2 文件3 图1 1 没有d b m s 处理方式 f i g 1 1d i s p o s a lw i t h o u td b 船 这种处理方式程序比较简单，单一程序完成单一工作，处理效率较高，硬 件性能要求低。但是，这种处理方式仅适合于数据处理功能明确，不需要经常 变动的情况。为了获得更大的灵活性，产生数据库管理系统，如图1 2 。 图1 2 有d b 蟠的处理方式 f i g 1 2d i s p o s a lw i t hd b m s 采用数据库管理系统( d b m s ) 对数据库的查询、修改都要经过专门的软件来 完成，用户和d b m s 之问的关系主要是查询语言，任何一种d b m s 都提供它自己 的一种或几种查询语言。 目翦，很多关系型数据库管理系统都提供s q l 查询语言，即结构化的查询 4 河北理工学院硕士学位论文 语言( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) j o d f l 。这种语言已经标准化，即学会s q l 的用户或用s q l 编写的程序，在不同厂商生产的计算机上使用不同软件商制作 的d b m s ，其操作和运行结果都是相同的。 2 、地理信息系统数据的空间分析 空间数据的组织 地图既是储存信息的载体，还是表达信息的形式，如果把地图计算机化， 那么储存信息和表达信息的双重功能就被分开，前者以数据方式储存起来，后 者用图形、文字报告方式来显示。分析工作不是直接对地图进行，而是先对数 据作处理，然后把结果显示出来。为了对数据分门别类地作查询、分析，就必 须在输入到计算机之前就对不同专题的信息在逻辑上区别开来。 目前，通常的方法是用“层”的概念来分别存储不同专题的空间信息 “2 “川。如图1 3 即为一个分层的例子。在图层中，每一层存放一种专题或一类 信息，并有一组对应的数据文件。在具体的数据库设计时，分得过细不便于操 作人员记忆，管理上比较麻烦；分得过粗不利于某些特殊要求的分析、查询。 一般来说，分得粗好还是分得细好，必须根据应用上的要求、计算机硬件的存 储量、处理速度以及软件的限制来决定“”“。 图1 3 地图分层 f i g 1 3m a pl a y e r 河北理工学院硕士学位论文 在纸质的地图中，空间范围的表述还受图纸大小的限制。地图的比例尺越 大，覆盖的地理范围越广，就越是要分成一幅幅的图纸。在计算机为基础的数 据库中，可以把同一层的很多张地图集中在一组文件中存放，这样，当查询分 析涉及到很大的地理范围时，不需要用手工把一张张的图拼起来。但是在具体 的软件和硬件条件下，这种分割又集中存放的方法受到磁盘的容量、数据安 全、数据维护以及效率等诸多因素的限制。 为了克服这些问题，常用的办法是模仿手绘地图的方式，在分层或分专题的 基础上，再分幅，从而把每次处理工作局限在一个小范围内。当需要跨越多幅地图 时，利用软件的功能自动地将多幅地图拼起来，而访问数据库的人并不需要做拼接 的操作，也不会感到查询、分析的结果是拼起来的。当处理工作涉及到多种专题， 或多个层时，则先自动完成各层内的多幅拼接，再处理层与层之间的关系。 空间数据分析 地理信息系统的空间分析分为三个层次：第一是空间检索，即从空间位置检索 空间物体及其属性和从属性条件集检索空间物体。“空间索引”是空间检索的关键 技术，如何有效地从大型的地理信息系统数据库中检索出所需信息，将影响地理信 息系统的分析能力。另一方面，空间物体的图形表达也是空间检索的重要部分。第 二是空间拓扑叠加分析，空间拓扑叠加实现了输入特征属性的合并以及特征属性在 空间上的连接。目前，空间拓扑叠加被许多人认为是地理信息系统独特的空间分析 功能。第三是空间模拟分析，空间模拟分析刚刚起步不久，目前多数研究工作着重 于如何将地理信息系统与空间模型分析结刽4 】【1 5 】【4 3 】。 3 、地理信息系统的可视化显示技术 可视化技术是地理信息系统所具有的重要功能之一f 1 6 】。利用地理信息系 统，人们可以在数字地图、影像和其它图形的显示中，来分析它们所表达的各种 类型的空间关系。在可视化显示中，有关空间关系模式的研究常常需要对某些数 据值做迸一步的探查和分析。通过地理信息系统，用户可以直接查询到那些需要 作进一步分析的数据，而无需像地学传统方法一样，去校对图纸上的数据【1 7 1 【4 5 1 。 6 河北理工学院硕士学位论文 地理信息系统中的可视化过程，包括图形图像的生成和空间数据的查询分 析。图形图像包括用于数据显示的二维图和三维图，以及用于随数据进行分析评 价的可视化表达的散点图、直方图和条形图表等。在视窗环境中同时建立某种地 理对象的多种类型的图形图像，利用图形图像之间基于地理分析方法模式建立的 动态关联，可以更清楚的表达对象的展布模式及其不确定性【18 】【埘。 m a p l n f o 软件由于易于使用、界面友好、功能强大，已经被称为“世界信息可 视化系统的标准和领导者”得到了广泛的应用【2 0 】口1 】【4 刀。m a p l n f o 软件实现 - 维数据( 平面图) 的存储、管理、查询和显示能力。但在许多工作中，需要三维动态 交互式可视化地理信息系统来支持决策系统，既要能像m a p l n f o 软件二维地图窗口 一样查询每个对象的属性，又能进行相应三维真实景观的显示，真三维g i s 无疑 能满足这种需求，其研究已经在各方面取得了一定的进展。但是由于其复杂的数据 结构和数据管理所造成的困难，要成为与现有二维g i s 一样的软件产品还需一定 的时间。目前，实现三维g i s 主要使用a l i c 0 c a d 软件、3 d s t u d i o 软件和 v i s u a l c + + 6 0 f o r w i n - d o w s 9 8 n t 及图形库o p e n g l1 - 具。在实现地理信息系统三维 可视化显示方面，由于数据计算量和数据转换比较费时，运行效率成为三维显示时 应该注意的重要因素，在实现可视化时，应该根据用户处理速度要求来进行设计。 由地理信息系统核心技术的分析，我们可以清楚的看到，地理信息系统能科学 的管理和综合的分析具有空间内涵的地理数据，能够提供对规划、管理、决策和研 究所需信息的综合性技术系统，是有效的解决城市规划和管理问题的先进的技术工 具。将g i s 技术应用于企业的规划与管理，是解决企业规划与动态管理的有效的技 术工具。 g i s 在管理规划方面的应用研究有很多。王让会认为g i s 数据的应用是实现对 自然地理实体的分析、城市建设规划以及资源环境研究的重要内容，只有把g i s 数 据与实际应用结合起来，才能充分发挥g i s 的巨大潜力。他主张利用多种手段进行 精确的制图，在此基础上建立数据库，通过数据处理、曲线拟合、模型建立、分析 与检验等一系列过程达到准确反映研究对象的目的。在管理决策方面，则以给定的 内部数据为基础，通过合理的组织方式，有效地对数据库中的各种数据进行处理和 ， 河北理工学院硕士学位论文 分析，为领导和政府决策提供依据【鹋j 。他提出了地理信息系统组织管理的一些 方法，指出了地理信息系统组织管理与应用的重要性以及对领导决策的重要影响。 但是，对于应用于企业管理时，数据库的类型确定以及模型如何建立，内部数据分 析、检验，处理方式以及如何组织管理没有给出具体的方法设计，在规划管理具体 应用上还没有逐步细化、分门别类的进行详细研究，比较粗糙，不适合企业具体规 划管理工作的应用”6 】。 王桥、魏斌认为地理信息系统已成为环境保护工作的有力工具。在地理信息系 统的帮助下，不仅可以方便的获取、存储、管理和显示各种环境信息，而且可以对 环境进行有效的监测、模拟、分析与评价，从而为环境保护提供全面、及时、准确 和客观的信息服务和技术支持。他们提出了一种将地理信息系统应用于环境保 护的一种模型的建立方式，提供了应用于该项目中数据库类型确立，内部数据的建 立分类、检验分析和组织管理的模式，对于地理信息系统应用与企业规划与管理数 据库确立有一定的参考价值和借鉴意义。但是，他们只是将地理信息系统应用于环 境保护方面，对于地理信息系统应用于企业管理规划虽然有参考意义，却不适用于 企业具体规划管理。 朱英浩、李成名等则将g i s 与办公自动化有机的结合起来，形成图文办公信息 系统。土地规划与开发管理工作中涉及大量的公文、报告、图表和各种大比例尺地 形图、地籍图、规划图以及各种专题图的制作、收发、传送、审批和查询统计等工 作。以计算机和网络技术为基础的地理信息系统和数据库管理系统应用与国土规划 管理工作，提高了规划国土管理人员的工作效率和工作质量，实现了办公自动化和 决策的科学化阱】。他们提供了土地规划与开发管理工作中大量数据( 包括复杂图 形数据) 以及各种专题图的建立与组织的一种方法，同时提供了数据库建立与管理 的一种模式，对于地理信息系统应用于企业规划管理中数据库的建立、组织管理以 及数据查询、检索、统计和显示方面提供了方法的借鉴。但是，他们只是将地理信 息系统应用于办公自动化，应用领域狭窄，专业性强。对于地理信息系统应用于企 业规划管理的复杂系统，应考虑到领导管理者管理企业所需信息的全面性以及用户 在信息使用方面的简易性、灵活性和可视性方面的要求。 - 8 河北理工学院硕士学位论文 叶勤、李伟倩等认为采用地理信息系统技术对工矿企业和高等院校的大量测量 资料进行管理，建立厂区、校园测量资料动态管理系统可以较好地解决存在的问 题。他们建立了厂区、校园测量资料动态管理系统，通过数据的采集建立数据库从 而进行数据的查询、分析、输出等管理工作。郭秋英、陈启辉等则以高教事业 发展为出发点，立足于高校管理与校园规划工作，探索g i s 应用与高校管理与规划 工作的新方法。他们提出先进行数据库的建立，按照需要建立相关的图形库、属性 库和符号库，再把各种图纸、数据和资料进行分类处理并输入相应的数据库，再将 各种图形图标进行符号化建立符号库，然后再对各种数据资料进行查询、检索、统 计分析、报表、显示输出、编辑与动态更新等工作1 2 1 3 0 。以上，他们概括了高校管 理工作要求系统功能的大体轮廓，在数据库的建立、数据的类型分类提供了方法， 提出了管理者科学管理校园的方面及方法思路，同时也建立了用户的查询检索统计 计算方面的功能，既简化了管理上的繁琐程序，使管理决策和规划工作更加高效合 理科学，也满足了用户使用方面的简单要求，这为该课题的进行提供了一定的理论 依据和参考范例。但是，他们只是提出了将g i s 用于校园规划管理工作的一种方 法，提出了一种轮廓，在规划管理具体应用上还没有逐步细化、分门别类的进行详 细研究，并且，由于其应用于校园规划管理方面，适用范围具有专业性，即只适于 高校校园，不适合企业规划管理工作1 2 7 3 ”。而且，他们在将g i s 应用于规划管理 工作时，没有考虑到用户使用的简易性、灵活性以及可视性方面的要求。因而，需 要我们去进一步完善，使得将g i s 应用于规划管理工作的方法更加科学合理高效， 从而推广应用。 在真三维g i s 显示方面，比如，新一代面向对象国产g i s 软件g e o s t a r f 2 町，它 实现了集成三维表面动态建模、在二维g i s 中进行二维和三维混合表示的空间查询 与分析功能为一体，但这种可视化g i s 在三维显示方面只限于集成数字高程模型 ( d e m ) 和数字正射影像，无法处理企业g i s 中所难以避开的建筑物。其他利用 a u t o c a d 和3 d s z u d i o 技术实现的三维动态模型，也都实现了三维立体图的显示， 但是由于他们技术工具本身的原因造成实现三维可视化使运行速度慢效率低，无法 满足用户高效率的要求。 9 河北理工学院硕士学位论文 以v i s u a l c + + 5 o f o r w i n - d o w s 9 5 n t 及图形库o p e n g l 开发的“城市景观3 维可 视化系统”( v c = m v ) 【嘲，利用对象连接和嵌入( o l e ) 技术在三维景观可视化界面上实 现了g i s 软件m a p l n f o 的交互查询功能，大大增强了城市g i s 的三维可视化功能。 但是，它只是实现了将g i s 软件m a p l n f o 的部分功能嵌入到三维景观可视化界面 上，由于数据在二维和三维转化之中运行效率低，所以该系统只是强调了显示功 能，而忽视了地理信息系统处理数据高效率的要求，而将m a p l n f o 的部分功能嵌入 到三维景观可视化界面上，也大大降低了i v l a p l n f ot 具二维数据处理的效率。 基于g i s 的矿山可视化管理系统地面部分可视化管理系统的研究，是从现 代企业发展与管理的要求出发，建立既满足企业决策者管理规划要求又满足用户查 询检索信息的要求的可视化管理系统。该系统设计分为两部分：第一部分利用 v b 6 0 结合m a p i n f 0 4 o 以及m a p b a s i c 4 0 等工具建立企业管理系统的主要功能界 面和实现二维数据可视化。由于v b 6 0 语言在实现面向用户界面的简易性和 m a p i n f 0 4 0 工具在实现二维图形数据可视化的高效性，使得该系统的主要管理界 面既具有面向用户的友好性又具有管理系统的高效性，而m a p b a s i c 4 0 工具的使用 又大大提高了m a p i n f 0 4 0 工具在数据调用方面的速度，对系统的运行速度进一步 优化，使系统管理功能更加强大。第二部分利用v c + + 6 0 的o p e n g l 图形库实现企 业管理系统的三维可视化。由于v c h 6 0 的o p e n g l 是一种面向对象的图形开发的 基础工具，功能强大，不仅可视化的效果很强，使用户可以一目了然的看到所设计 系统的全部立体信息，而且由于它是基础工具运行速度快，使开发的系统在三维显 示方面又具有很高的效率。 1 2 课题研究的主要内容 1 、查阅资料，对该课题的研究现状进行分析，进行总体方案设计和系统结构 设计。 2 、对荆各庄矿的房屋基础资料、实验设备仪器、管线布置资料、干部资料、 员工资料库等进行分类整理，分类进行图形数字化的转换，开发相应的软 件。 3 、建立系统数据模型，进行数据结构设计，建立系统应用模型，进行算法设 - l o - 河北理工学院硕士学位论文 计。 4 、调试管理系统，通过实践来进一步完善其功能，使其科学合理，从而推广 应用。 河北理工学院硕士学位论文 2 课题研究的硬件环境和系统工具 企业的规划管理工作涉及的资料种类繁多，数据量大，因此要求计算机的内 存及硬盘容量要大，最好采用客户服务器体系结构。此外，还应配有数字化仪、 扫描仪、绘图机等设备。目前大部分单位都与国际互联网i n t e r n e t 相连，并建立 了局域网，这为高效的规划管理数据提供了一个良好的数据共享的网络环境：当前 市场上已出现了几十种基于i n t e r n e t i n t r a n e t 的网络化g i s 软件产品，如 i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i aw e b m a p ，a u t o d e s k 公司的m a p g u i d es e r v e r ，e s t i 公 司的m a p o b j e c ti n t e r n e tm a p s e r v e r ，m a p l n f o 公司的p r o s e r v e r 等汹】f 划。将用 于企业规划管理的图形数据和属性数据均存于计算中心的服务器或工作站中，通过 局域网可对整个企业的规划管理工作有一个整体、统一的认识，并能实现动态的管 理规划与查询统计等工作伽，如图2 1 。 圈圆圆圆圈 回国圆回围 图2 1 企业规划管理网络系统硬件环境 f i g 2 1h a r d w a r ee n v i r o n m e n to fp r o j e c tm a n a g e m e n t ， 以上网络管理系统比较适合于人员多，企业大，特别是有分部或两个分部 的企业的规划管理工作，但该网络系统的建立需要的投资大，系统的建立与实 施也比较复杂。对于哪些人员少，厂区较集中的普通企业也可采用高档微机配 一1 2 河北理工学院硕士学位论文 以桌面6 1 s 工具软件( 如m a p i n f 0 4 o ) 在进行二次开发亦可实现企业的动态规 划管理工作。该系统投资少，易于实现，使用起来也灵活方便。 本系统的设计硬件环境为奔腾1 5 g c p u 、1 2 8 m 内存、4 0 g 硬盘。此外， 还配有扫描仪和绘图设备进行图形数据的输入。并且，企业建立了局域网并与 国际互联网i n t e r n e t 相连，可以高效的共享局域网中的规划管理资源。 在软件工具方面，该系统主要是利用v b 6 0 结合m a p i n f 0 4 0 以及 m a p b a s i c 4 0 等工具设计系统的主要界面和功能实现，又利用v c + + 6 0 的o p e n g l 实现企业的三维可视化。v b 6 0 是一种面向对象的可视化设计工具，在实现系统 功能的设计上尤其在查询数据框表的设计和管理界面的实现上，v b 6 0 显示了其运 用的灵活性和简洁性。m a p i n f 0 4 0 则是一种地图设计工具，它有很强的地图平面 设计功能和数据库功能，数据以各种地图图形、数据统计表格显示信息，用户不仅 可以看到所设计系统的地理信息和与其对应的数据信息，而且还可以根据需要将信 息查询检索打印输出。m a p b a s i c 4 0 则是m a p i n f 0 4 0 工具的有效补充工具，可以 使m a p i n f 0 4 0 的调用数据效率大大优化，功能更加强大。我们可以用v b 6 0 设计 出总的平台界面，再利用对象链接和嵌入( 0 l e ) 技术将m a p i n f 0 4 。0 的主要功能嵌入 到v b 6 0 设计的平台界面中，这样可以实现系统的地理信息、数据库信息以及可视 化图形信息等主要功能。v c 6 0 的o p e n g l 是一种面向对象的图形开发语言，是 图形开发的基础工具，功能强大，其实现的图形效果不仅与现实实体的属性相对 应，而且其可视化的效果很强，使人可以一目了然的看到所设计实体的全部信息， 这样开发的系统显得灵活生动。 1 3 河北理工学院硕士学位论文 3 数据库管理系统的建立及功能分析 地理信息系统的最基本的功能即是对数据的采集、编辑、组织、管理和空 间分析，从而按特定功能的模型对所输入的数据进行分析以解决问题，再将分 析的结果传输显示出来“啪1 。可见，空间分析是地理信息系统的核心技术，而 数据则是地理信息系统的源泉。数据库管理系统( d b m s ) 主要设计用于存储、 管理和查询非空间的属性数据，并具备一些基本的统计分析功能，它是现代地 理信息系统不可缺少的重要组成部分之一，它所具有的功能是地理信息系统有 关数据操作功能的重要组成部分。所以，数据是地理信息系统的“血液”，数 据库管理系统的建立是实现地理信息系统系统的关键所在“埘3 。 3 1 数据库的建立 g i s 数据库包括图形库( 也称空间数据库) 和属性库。结合企业的实际情 况，图形库和属性库的设计如下： 3 1 1 图形库 1 企业地形图库，根据企业的整个地形情况及其地理位置，主要包括企业 周围的主要街道基建、构筑物；企业内的建筑物、构筑物、道路、绿地、水域 等数据建立企业地形图库，该库包括房产库、道路库、设施库、绿地库。 2 企业建筑物图库，根据企业主要建筑物建立建筑物图库，它包括办公楼 群图库、宿舍楼群图库、招待所图库、图书馆图库和其他辅助设旌图库等。其 中，办公楼群图库包括企业主要办公大楼如机关大楼、通风大楼、实验大楼、 生产供应大楼和技术研发大楼的图库。宿舍楼群图库包括职工各个宿舍楼的图 库。 3 综合管线图库，根据企业的电力线路、网路线路和通讯线路道等数据图 建立综合管线图库包括电力线图库、网路线图库和通讯线图库。 4 企业绿化规划图，根据企业总体的绿化情况建立企业绿化规划图库。 除以上图形库外，还可根据需要建立一些更加详细的图形库，如：道路交 通图，绿化景观图等等。 1 4 - 河北理工学院硕士学位论文 以上图形库主要通过数字化已有的地形图、规划图、原始工程施工图等以及 通过数据实地采集、简化处理，再通过计算机绘制处理而获得。 3 1 2 属性库 属性库主要包括建筑物属性信息数据、人事档案数据，人文统计数据等 等。 1 干部信息库，根据企业管理干部所需要的信息建立干部信息库，主要信 息应该包括干部的姓名、所在部门、性别、籍贯、出生年月、学历、所学专 业、职务、职称、工资、家庭住址、电话和备注等等。 程序中所用的干部库是企业里已经建好的数据库，数据库类型为f o x p r o ， 虽然v i s u a lb a s i c 提供的数据引擎能调用f o x p r o 的表，然而仍有很多不方便 的地方。为使用方便，对f o x p r o 数据库的字段进行了一些设计，然后把 f o x p r o 数据库转变成a c c e s s 数据库。 根据需求分析和程序设计思想，两个数据库的设置如下： 干部库包含的表：查询结果、各单位人员表、各部门干部表、干部信息。 干部库在a c c e s s 中的设置( 如图3 1 ) 图3 1 干部信息库 f i g 3 1s t o r e r o o mo fc a d r e 说明：干部库中的干部信息，原有字段为单位代码、单位、姓名、工作 - 1 5 一 河北理： 学院硕士学位论文 证号、身份证号，考虑到数据库信息的全面性，增加了部门、性别、出生日 期、职务、职称等字段。 2 员工信息库，根据企业管理职工所需要的信息建立职工信息库，与干部 信息相同，主要信息应该包括职工的工号、姓名、性别、籍贯、出生年月、学 历、所学专业、职务、职称、所在部门、工资、家庭住址、电话和备注等等。 3 建筑物资料库，包括已建立的企业建筑物图库所有建筑信息包括楼房编 号、楼房性质、楼层数、占地面积、使用面积以及设计单位、施工单位等等。 建筑物的属性资料库与已经建立的企业建筑物图库一一对应并建立链接，可以 实现相互调用。 4 科研资料库，包括科研项目编号、项目名称、项目来源、项目带头人、 经费、审批日期、结题日期、项目鉴定情况，获奖情况等等。这些资料根据科 研主要完成人的干部或职工身份输入到相应的干部信息库或员工信息库的备注 中。 5 试验设备管理库，包括设备编号、设备名称、所属部门、购买日期、价 格、使用情况等等。这些资料根据试验设备的存放地点输入到相应的建筑物属 性库中。 3 1 3 符号库 各种地理信息要素以数字形式空间数据库或属性数据库，这种存储方式是 对地理信息要素的一种抽象，为了g i s 输出结果的清晰明了，必须将图形图标 符号化，建立符号库。符号库一般包括点状符号、线状符号和面状符号。符号 库的建立可通过对已绘好的符号数字化入库或用扫描仪扫描后入库，也可以用 绘图软件直接在计算机上设计所需要的符号入库。符号库的建立为以后的空间 数据的查询显示与输出提供了有力的工具。 以上图形库、属性库、符号库虽然以不同的方式存在数据库中，但这三种数 据库不是孤立的，彼此之间有一定的联系，每一幅基本图形都对应着一个属性数据 文件，图形库中的每一个基本元素对应着属性文件的一个记录，它们之间通过用户 1 6 河北理工学院硕士学位论文 标识符或i d 代码建立彼此的联系。这样通过图形库可以检索、调用属性库，同样 也可由属性库数据检索、显示图形数据。 3 2 系统功能分析 将g i s 技术用于企业规划与管理，再与办公自动化技术相结合，真正实现 图、文、表、管体化的综合性的空间性的高效网络信息系统，能够完成复杂 的地形图及各种专题图的显示、查询、开窗、缩放以及各种管理数据的动态更 新、统计报表等功能，便于各级领导对企业的整体规划进行统一的可视化管 理、分析与决策，同时也便于员工查询、检索所需信息啡1 。 3 2 1 数据的采集、编辑与动态更新 企业的各种数据更新频繁，如旧房的拆迁、改建，新房的建设，职工的调入 与调出，人才的流动与引进，职称的晋升，工资调整，设备更新，科研经费的支出 等各种数据都需要及时的处理与更新。g i s 提供了强大的数据采集与编辑功能，各 种图形数据可通过数字化仪或扫描仪输入g i s 图形库，g i s 还兼容多种绘图软件如 a u t o c a d 、p h o t o s h o p 等绘制的图形格式；属性数据以及统计数据除用传统的键盘 输入外，还可以从其它数据库管理系统中共享。只有实现各种数据的动态更新，才 能实现高效的动态管理。 3 2 2 数据的查询与检索 各级管理人员及员工均可检索到所需的各种数据和信息，主要有以下几种 查询方式： ( 1 ) 各种图形数据的查询。直接在g i s 图形库中查阅所需的各种图形，如管 理人员查看企业整体规划图，房产科查看某建筑物建筑结构图，后勤管理人员 查看地下管线图，规划人员查看企业的建筑物分布图、绿化区分布图等。 ( 2 ) 各种属性数据的查询。直接在属性库中检索、查询所需的属性 信息，如企业的占地面积、建筑面积，员工总人数等信息。具体来说，从职工 信息库中可以查到每一位职工的信息；从科研资料库中可检索道获奖科研项目 带头人的个人信息。 ( 3 ) 图形数据与属性数据的双向查询。g i s 的一个突出特点是可实现图形数 1 7 河北理工学院硕士学位论文 据与属性数据的双向查询，即根据图形查询相应的属性信息，如查寻企业草坪 的占地面积；以及根据属性数据查询对应的地理坐标，如查寻某一职工的家庭 住址。 3 2 3 数据的统计、分析与报表 规划管理人员对企业的建设发展与管理需要一些统计分析与处理，如企业的 建筑规模、绿化情况，科研基金情况，职工人员流动情况等均可利用g i s 强大的统 计分析功能做出统计分析或输出报表，为企业各级领导做管理规划决策以及预测提 供重要的依据。例如，统计目前企业没有解决住房的职工情况，在已有的条件下还 需要建多少套多大面积的住房才能解决目前职工的住房阐题，并根据职工人员流动 情况，人才引进情况，预测近几年内的住房条件，根据以上数据做出合理的规划与 决策。 3 。2 4 数据的显示与输出 各种规划管理资料包括所有的图形资料、属性数据、文档信息、统计报表 等均可以各种形式方便快捷地输出。此外，图形数据还可以按各种比例尺显示 输出，规划管理人员可对所需的图形数据任意进行开窗、移动、放大、缩小、 局部放大或缩小，以取得对所需图形资料的最佳可视效果，便于作规划设计与 分析工作。 1 8 河北理工学院硕士学位论文 4 系统设计与实现 基于g i s 的矿山可视化管理系统一地面部分可视化管理系的研究，是从国 家改革开放不断深化、企业发展不断加速的实际出发，为了解决传统的手工规划与 管理模式远远不能满足企业高速发展的需要的矛盾m 1 1 。试图建立适应社会发展的 需要，既满足企业决策者管理规划要求又满足用户查询检索信息的要求的可视化管 理系统。因此，如何实现企业管理规划的高效率