計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)論文--地下管線管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　地下管線管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　Design and Implementation for</p><p>　　the Underground Pipeline Information System</p><p>　　學(xué)院名稱：

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教

3、師職稱： </p><p>　　2006 年 05 月</p><p>　　Design and Implementation for</p><p>　　the Underground Pipeline Information System</p><p>　　Abstract Alo

4、ng with the urban development, underground pipeline has become the live vein of the people and the economic activities, also become the material base of urban survival and development. This paper gives a review on the de

5、velopment of GIS and an analysis on the characteristics of currently popular GIS platform, analysis of the system development pattern and the implement technology, also, determines controls and algorithms for quadratic d

6、evelopment. Main content introduced in this pap</p><p>　　After analyzing the special demand of Pipeline Information System (PIS), based on the comparative conclusions among three different development modes

7、of GIS, and two popular GIS platforms, with the characteristic of the COMGIS taken into account, a comprehensive solution based on MapObjects to construct the PIS is proposed.</p><p>　　Based on the character

8、istic of the pipeline data, a plan on the encoding and a data organization model are proposed. Especially, the concept of the geometrical network and the relative network topology analysis are discussed. The accident ana

9、lysis model, the algorithm to find the shortest path, the buffering analysis, the flow to implement the transect analysis are also introduced. The ‘Dijkstra algorithm’ is implemented on basis of Depth-First Traversal.<

10、;/p><p>　　The analysis is given on the design of the information encoding and the spatial database. The main method used within the spatial analysis of PIS is introduced. The comprehensive solution of the const

11、ructed PIS is introduced in detail. The implemented functions include data input, data query, spatial analysis, map output, system maintain and so on. To a certain extent, the constructed PIS makes progress in ‘Data Inte

12、gration’ and ‘System Interoperation’. </p><p>　　The PIS is constructed with the C/S framework on basis of MapObjects, and produced solutions to several key questions in system realization. </p><p&

13、gt;　　Keywords underground pipeline, geography information system, database, C/S mode</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，地下管線已成為人民生活和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的命脈，也成為城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。本文對(duì)國內(nèi)外地理信息系統(tǒng)技術(shù)和管線信息系

14、統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了綜述，分析了系統(tǒng)的開發(fā)模式和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，確定了二次開發(fā)的控件和算法，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了城市地下管線信息系統(tǒng)。本文的主要工作包括：</p><p>　　(1)分析了地下管線信息系統(tǒng)的特點(diǎn)以及與地理信息系統(tǒng)的關(guān)系，在比較分析三種開發(fā)模式和兩種流行的GIS開發(fā)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，結(jié)合ComGIS的特點(diǎn)和原理，基于MapObjects進(jìn)行二次開發(fā)形成了一套拓展的GIS控件。</p><p>　　(

15、2)分析了管線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)編碼和管線數(shù)據(jù)組織的模型；闡述了地理信息系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)分析的概念及常規(guī)網(wǎng)絡(luò)分析的解決方案，論述了事故分析、最短路徑分析、緩沖區(qū)分析和縱橫斷面分析流程的方法，采用深度優(yōu)先遍歷方法實(shí)現(xiàn)Dijkstra算法。</p><p>　　(3)分析和提出了地下管線的信息編碼和屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)方案，對(duì)管線信息的空間分析手段作了深入的探討；在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用MapObjects作為

16、二次開發(fā)控件，以ComGIS為基礎(chǔ)對(duì)地下管線信息系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行了詳盡的方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、屬性查詢、空間分析、圖形輸出、系統(tǒng)維護(hù)等多方面功能。系統(tǒng)在一定程度上解決了目前大多數(shù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式單一、數(shù)據(jù)互操作性不強(qiáng)，或在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化中常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、錯(cuò)誤改變等問題，實(shí)現(xiàn)了比較完備的管線空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)編輯及維護(hù)功能。</p><p>　　(4) 采用C/S模式，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的

17、幾個(gè)關(guān)鍵問題，給出了解決方法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：地下管線，地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫，三維可視化， C/S模式 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論1</p><p>　　1.1 課題研究的背景與意義1</p><p>　　1.2 地下管

18、線信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 本文研究內(nèi)容3</p><p>　　1.4 論文的結(jié)構(gòu)4</p><p>　　第二章　相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)5</p><p>　　2.1 地理信息系統(tǒng)5</p><p>　　2.1.1 地理信息系統(tǒng)的概念5</p><p>　　2.1.2

19、 地理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.2 地下管線系統(tǒng)6</p><p>　　2.2.1 地下管線的概念6</p><p>　　2.2.2 地下管線信息系統(tǒng)與GIS的關(guān)系8</p><p>　　2.2.3 地下管線系統(tǒng)的特點(diǎn)8</p><p>　　2.3 GIS開發(fā)模式9</p>&

20、lt;p>　　2.3.1 三種開發(fā)模式9</p><p>　　2.3.2 三種模式的比較10</p><p>　　2.4 組件式GIS10</p><p>　　2.4.1 組件式GIS的特點(diǎn)10</p><p>　　2.4.2 組件式GIS的實(shí)現(xiàn)技術(shù)12</p><p>　　2.4.3 兩種比較流行的組

21、件式GIS控件13</p><p>　　2.4.4 MapObjects的特點(diǎn)15</p><p>　　第三章　地下管線信息系統(tǒng)分析17</p><p>　　3.1 地下管線數(shù)據(jù)組織17</p><p>　　3.1.1 數(shù)據(jù)分層、分幅管理17</p><p>　　3.1.2 屬性數(shù)據(jù)編碼17</p&g

22、t;<p>　　3.1.3 地下管線信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)18</p><p>　　3.2 地下管線空間分析21</p><p>　　3.2.1 事故分析21</p><p>　　3.2.2 最短路徑分析23</p><p>　　3.2.3 緩沖區(qū)分析25</p><p>　　3.2.4 縱橫斷面分

23、析27</p><p>　　3.3 數(shù)據(jù)檢查28</p><p>　　3.4 管線三維圖形的生成29</p><p>　　3.4.1 三維可視化軟件VRML29</p><p>　　3.4.2 地下管線三維數(shù)據(jù)的提取29</p><p>　　第四章　地下管線信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31</p><

24、p>　　4.1 需求分析31</p><p>　　4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)33</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則33</p><p>　　4.2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34</p><p>　　4.2.3 功能模塊的設(shè)計(jì)35</p><p>　　4.2.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)36</p>

25、<p>　　第五章　地下管線信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)38</p><p>　　5.1 C/S模式地下管線信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程39</p><p>　　5.2 圖形編輯操作42</p><p>　　5.3 查詢統(tǒng)計(jì)44</p><p>　　5.4 空間分析45</p><p>　　5.5 數(shù)據(jù)檢查46</

26、p><p>　　5.6 三維顯示47</p><p>　　5.7打印輸出47</p><p>　　5.8 安全性控制及系統(tǒng)維護(hù)49</p><p>　　第六章　總結(jié)與展望52</p><p><b>　　致 謝53</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)54&

27、lt;/p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景與意義</p><p>　　城市地下各類管線是一個(gè)城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，擔(dān)負(fù)著信息傳輸、能源輸送等工作，也是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1,2]。但由于多方面的原因，鎮(zhèn)江市現(xiàn)有地下各類專業(yè)管線的資料殘缺不全，且有關(guān)資料精度不高或與現(xiàn)狀不符，造成在建設(shè)

28、施工中時(shí)常發(fā)生挖斷或挖壞地下管線，造成停氣、停水、停暖、通信中斷、污水四溢等嚴(yán)重事故，并且因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的事故分析能力，對(duì)事故響應(yīng)時(shí)間不夠及時(shí)。另一方面，現(xiàn)有的地下專業(yè)管線的資料都以圖紙、圖表等形式記錄保存，采用人工方式管理，效率低下。隨著時(shí)代和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市的現(xiàn)代化步伐日趨加快，城市建設(shè)、管理、發(fā)展的矛盾日益突出。采用高新技術(shù)和方法來高效管理地下各類專業(yè)管線，滿足決策、管理部門和施工單位的需要已成為鎮(zhèn)江市信息管理當(dāng)務(wù)之急。<

29、/p><p>　　城市地下管線信息系統(tǒng)在這種背景下應(yīng)建設(shè)和應(yīng)用的需要而研制開發(fā)。系統(tǒng)的研究開發(fā)應(yīng)充分利用現(xiàn)今蓬勃發(fā)展的地理信息系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各類專業(yè)管線、管孔、井蓋等的信息輸入、管理、查詢、橫縱剖面及各類專題圖的繪制、地形和各專業(yè)管線的1:500、1:1000圖幅和自定義圖幅輸出等等功能，以滿足地下各類管線的規(guī)劃、勘探、維護(hù)、施工和管理的需要，為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等部門提供準(zhǔn)確可靠的地下管線的分布、走向、埋深等狀態(tài)信息

30、及各專業(yè)屬性信息，并為將來系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)充和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　地下管線管理信息系統(tǒng)在規(guī)劃、石化企業(yè)、自來水公司、消防、煤氣、天然氣等部門有著廣闊的應(yīng)用[3~5]。出于節(jié)約用地、節(jié)約能源、安全環(huán)保的考慮，往往把重要的管線埋設(shè)在地下，甚至埋得很深。由于管線處在地下暗處，看不見摸不著，對(duì)管線的走向、相互間距、埋設(shè)深度無法直接了解。由于對(duì)地下管線情況了解不清，在城市建設(shè)施工中隨時(shí)有可能發(fā)生刨斷電纜、挖斷水

31、管，造成大面積的停水停電，通訊中斷也時(shí)有發(fā)生，給國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。建立地下管線地理信息系統(tǒng)可以使地下管線變暗為明，利用過去的資料和先進(jìn)的儀器搞清楚地下管線的確切位置、埋深、走向、埋設(shè)方式、方圓直徑、材質(zhì)等，建立起地下管線地理信息系統(tǒng)，為規(guī)劃設(shè)計(jì)部門提供確實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，從而在建設(shè)施工中避免了重大事故的發(fā)生[6,7]。</p><p>　　在建立地下管線地理信息數(shù)據(jù)庫后，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析和各種專業(yè)算法，

32、可動(dòng)態(tài)模擬出管道內(nèi)各種參數(shù)，如溫度、壓力、密度、流量，做出這些物料的流動(dòng)狀態(tài)波動(dòng)曲線圖，據(jù)此判斷管線上各裝置的運(yùn)行情況，發(fā)出停、開、升、降等各種指令，何時(shí)需開足馬力，何時(shí)需關(guān)閉閥門，合理調(diào)控，以維持管線網(wǎng)的最佳運(yùn)行狀態(tài)[7,8]。</p><p>　　建立地下管線地理信息系統(tǒng)還有很多方面的應(yīng)用，如自來水管道、煤氣天然氣管道突發(fā)事故的應(yīng)急處理系統(tǒng)、在管線地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行漏水調(diào)查等。</p>&l

33、t;p>　　在我國應(yīng)用地理信息系統(tǒng)管理城市地下管網(wǎng)還處于起步階段，在數(shù)據(jù)錄入、更新和信息的應(yīng)用過程中還會(huì)遇到各種各樣的問題和困難，上述的應(yīng)用分析功能尚待進(jìn)一步研究和開發(fā)[9~11]。因此，基于鎮(zhèn)江管線信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)研究，為城市建設(shè)和管理提供決策支持工具，將有助城市管理水平，主要體現(xiàn)在如下幾方面：</p><p>　?。?） 借助于地下管線信息管理系統(tǒng)強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)庫已能很可靠、很完美地將一個(gè)城市的基

34、礎(chǔ)地理信息、各種管線、管件空間信息及它們復(fù)雜的屬性信息一體化存儲(chǔ)、分類、分層地進(jìn)行存儲(chǔ)管理。</p><p>　?。?）借助于系統(tǒng)強(qiáng)大的空間分析能力、網(wǎng)絡(luò)分析功能和其它各種模型分析功能，能方便地對(duì)管線中的介質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)作動(dòng)態(tài)模擬；能快速準(zhǔn)確對(duì)管線運(yùn)行的突發(fā)事故作緊急處理；能協(xié)助科學(xué)地進(jìn)行地下管線的規(guī)劃和輔助設(shè)計(jì)；能指導(dǎo)市政工程的文明施工和預(yù)防性維護(hù)等，總之，能較完美地實(shí)現(xiàn)對(duì)城市地下管線各種深層次的管理。</p

35、><p>　　（3）借助于地下管線信息管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行功能和三維顯示功能，使一個(gè)城市的建設(shè)部門和管線權(quán)屬機(jī)構(gòu)，一個(gè)企業(yè)的各個(gè)管理部門，能充分實(shí)現(xiàn)管線信息的共享并進(jìn)行各自的管理功能；能遠(yuǎn)距離瀏覽查詢和形象地觀測地下管線的復(fù)雜分布和相應(yīng)的空間關(guān)系。</p><p>　?。?）借助于系統(tǒng)強(qiáng)大的圖形功能和數(shù)據(jù)庫管理功能，可以方便地對(duì)基礎(chǔ)地理信息、管線信息進(jìn)行修改和更新。</p><

36、;p>　　1.2 地下管線信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　城市地下管線是城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和人民生活的命脈，任何時(shí)期，城市都極為重視地下管線信息的管理[7]，但是不同時(shí)期地下管線信息的管理有其身特點(diǎn)：</p><p>　?。?）80年代前，所有管線的權(quán)屬部門和城建部門都建有完備的檔案室，以保存管線的竣工圖和各種管線的屬性卡片、表冊(cè)，但隨著城市的發(fā)展，這種手工管理方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上城市發(fā)展的

37、需求，矛盾日益尖銳。</p><p>　　（2）80年代后期至90年代，為摸清城市地下管網(wǎng)情況，我國開展了大規(guī)模的城市地下管網(wǎng)普查，并率先使用計(jì)算機(jī)輔助制圖技術(shù)（AutoCAD）繪制管線分布圖；使用DBASE、FOXPRO等數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存貯管理管線和管件的屬性信息。由于管線的空間信息和屬性信息分別存貯于不同的介質(zhì)，很難統(tǒng)一利用和管理，也難以進(jìn)行信息的更新。</p><p>　?。?）90

38、年代初期至中期，隨著地理信息系統(tǒng)軟件被廣泛應(yīng)用于一些行業(yè)，也被迅速推廣應(yīng)用于管線空間信息和屬性信息的管理。我國于90年代初相繼使用國外的GIS平臺(tái)（ArcInfo、Intergraph），有的甚至用AutoCAD探索開發(fā)管線信息管理系統(tǒng)。與此同時(shí)，國產(chǎn)GIS平臺(tái)研制成功（如MapGIS），用國產(chǎn)GIS平臺(tái)也開發(fā)出了地下管線信息管理系統(tǒng)，如1994年開發(fā)成功的南京煉油廠綜合管線信息管理系統(tǒng)、江西南昌自來水管網(wǎng)信息系統(tǒng)和蘇州市城市地下管網(wǎng)地

39、理信息系統(tǒng)等，由此城市地下管線信息管理系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段。</p><p>　　但是由于種種原因，目前城市地下管線的管理存在若干問題。首先，由于地下管線現(xiàn)狀資料的缺漏和偏差而造成的盲目施工，時(shí)常損壞地下管線，導(dǎo)致停水、停電、停氣、通訊中斷，甚至引起災(zāi)害事故。其次，由于事先缺乏地下管線現(xiàn)狀資料，有些道路及管線工程無法按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，不得不在現(xiàn)場修改設(shè)計(jì)方案，且覆土前又未進(jìn)行竣工測量，造成管線數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新難

40、以實(shí)施。此外，城市管線資料來源不明確，精度不可靠，且在傳統(tǒng)的管線資料管理模式下，圖文表格不統(tǒng)一，分類統(tǒng)計(jì)、檢索速度慢，不利綜合分析，存在較多弊端。所以要實(shí)現(xiàn)城市管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，就必須實(shí)現(xiàn)管線資料的數(shù)字化管理，對(duì)城市內(nèi)的管線進(jìn)行普查，并對(duì)管線資料的管理做出長遠(yuǎn)規(guī)劃。</p><p>　　1.3 本文研究內(nèi)容</p><p>　　地下管線信息系統(tǒng)一方面依賴各種比例尺的地形圖，特別是以地形

41、圖為基礎(chǔ)的專題管線圖來管理其空間地理位置信息；另一方面非空間信息（如管線材質(zhì)、規(guī)格、管線高程，底程、埋設(shè)年代等）則一般是通過各種不同規(guī)格的表格數(shù)據(jù)形式來管理。這種相對(duì)獨(dú)立且分散的基于文檔的管理方法，其弊病是顯而易見的：首先表現(xiàn)在于表格文檔和地圖文檔的非同步更新，造成內(nèi)容上的不一致和混亂；其次，紙質(zhì)文檔有不易查詢、保存攜帶、復(fù)制和不便于保密等缺點(diǎn)。</p><p>　　近幾年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有一些管線權(quán)屬單位

42、也采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行地下管線信息的管理，如通過AutoCAD生成地下管線圖，用Microsoft Excel或Foxpro保存管線、管點(diǎn)的屬性信息，這對(duì)地下管線信息的管理發(fā)揮著很大的作用，但也存在嚴(yán)重的不足，就是地下管線探測與信息技術(shù)分離，AutoCAD只顯示空間數(shù)據(jù)，無法顯示屬性數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)沒有有機(jī)的結(jié)合在一起；有時(shí)管線信息數(shù)據(jù)可能由于測量出現(xiàn)較大偏差或者人為的原因弄錯(cuò)，在入庫時(shí)沒有一個(gè)合理的機(jī)制去進(jìn)行數(shù)據(jù)正確性和合理性檢

43、查；管線信息的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析都要手工進(jìn)行，不僅效率低，而且容易出錯(cuò)，無法形成科學(xué)、系統(tǒng)的事故分析和決策。</p><p>　　目前大多數(shù)系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)格式單一，數(shù)據(jù)互操作性不強(qiáng)，有的系統(tǒng)雖然支持多種數(shù)據(jù)格式，但在數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化中常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、變形等問題。這樣使得系統(tǒng)無法和其它相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，造成多種系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的不一致，系統(tǒng)在使用時(shí)往往需要重新錄入數(shù)據(jù)，給用戶使用帶來很大不便。基于原有GIS二次開發(fā)平

44、臺(tái)開發(fā)的地下管線管理系統(tǒng)，大多數(shù)只具有原平臺(tái)提供的常用空間分析功能，而缺少針對(duì)管線數(shù)據(jù)管理所需要的網(wǎng)絡(luò)分析功能，或者只提供了很簡單的網(wǎng)絡(luò)分析功能。</p><p>　　本文通過廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了地下管線信息系統(tǒng)，主要工作包括：</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)了適于管網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的柵格矢量一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)管網(wǎng)數(shù)據(jù)，在保證管線數(shù)據(jù)全面、準(zhǔn)確的同時(shí)，簡化了存儲(chǔ)操

45、作，提高了管網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率。</p><p>　?。?）討論了幾種常規(guī)空間網(wǎng)絡(luò)分析包括事故分析、縱橫斷面分析、緩沖區(qū)分析以及最短路徑分析問題的解決方案；采用深度優(yōu)先遍歷方法，實(shí)現(xiàn)了Dijkstra算法。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)錄入及入庫過程中實(shí)現(xiàn)完整性，合理性以及準(zhǔn)確性檢查。</p><p>　?。?）三維圖形顯示。</p><p>

46、;　?。?）設(shè)計(jì)了C/S模式的網(wǎng)絡(luò)版地下管線信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程管線數(shù)據(jù)的管理和非常完備的管線空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)編輯及維護(hù)功能。</p><p><b>　　1.4 論文的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本文主要分為六章，其主要內(nèi)容概要如下： </p><p>　　第一章主要介紹了課題的背景和研究意義，概述了地下管線信息系統(tǒng)應(yīng)用范圍，總結(jié)了目

47、前現(xiàn)有的城市地下管線信息管理系統(tǒng)中存在的不足，闡述了本文的主要研究工作。</p><p>　　第二章介紹了地理信息系統(tǒng)和地下管線信息系統(tǒng)的概念及其關(guān)系，論述了GIS開發(fā)模式和組件式GIS。</p><p>　　第三章分析了管線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)編碼和管線數(shù)據(jù)組織模型；論述了事故分析、最短路徑分析、緩沖區(qū)分析和縱、橫斷面分析流程；采用深度優(yōu)先遍歷方法的實(shí)現(xiàn)了Dijks

48、tra算法。</p><p>　　第四章對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，并根據(jù)需求分析明確了系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能模塊和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)字典。</p><p>　　第五章設(shè)計(jì)了城市地下管線信息系統(tǒng)基于MapObjects的C/S模式體系結(jié)構(gòu)，說明了構(gòu)成系統(tǒng)的幾個(gè)模塊的功能；對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題，給出了解決方法。</p><p>　　第六章對(duì)總結(jié)全

49、文工作，并對(duì)地下管線信息系統(tǒng)的下一步工作進(jìn)行展望。</p><p>　　第二章　相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)</p><p>　　2.1 地理信息系統(tǒng)</p><p>　　2.1.1 地理信息系統(tǒng)的概念</p><p>　　地理信息系統(tǒng)（GIS）是以采集、存儲(chǔ)、分析和描述整個(gè)或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)[8]

50、。美國國家地理信息與分析中心（NCGIA）于1988年曾給地理信息系統(tǒng)下過一個(gè)定義：為了獲取存儲(chǔ)檢索分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)[9,10]。</p><p>　　GIS是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新興技術(shù)，圍繞著這項(xiàng)技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用形成了一門交叉性、邊緣性的學(xué)科，主要涉及地理學(xué)、測量學(xué)、制圖學(xué)、攝影測量與遙感、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域[11~13]。</p><p>　　G

51、IS是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)、在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，它可以對(duì)空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行各種處理、對(duì)數(shù)據(jù)（包括地理實(shí)體的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)）的有效管理、研究各種地理實(shí)體及相互關(guān)系，通過對(duì)多種地理要素的綜合分析，迅速地獲取滿足應(yīng)用需要的信息，并以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果[12~15]。</p><p>　　2.1.2 地理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　廣義上講，地

52、理信息系統(tǒng)由硬件設(shè)備、計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大要素組成。硬件設(shè)備包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、輸入設(shè)備(如數(shù)字化儀、掃描儀、全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站等)、輸出設(shè)備（如矢量繪圖儀、柵格式繪圖設(shè)備等）；數(shù)據(jù)包括與地理實(shí)體相關(guān)的各種定量數(shù)據(jù)和定性數(shù)據(jù)：用戶則是地理信息系統(tǒng)服務(wù)的對(duì)象[16~20]。</p><p>　　狹義的地理信息系統(tǒng)僅指計(jì)算機(jī)軟件，軟件部分由五個(gè)子系統(tǒng)組成（如圖2.l所示）。</p><p&g

53、t;　　數(shù)據(jù)采集 是解決把現(xiàn)有資料轉(zhuǎn)換為計(jì)算即可處理的形式，按統(tǒng)一的參考坐標(biāo)系統(tǒng)、統(tǒng)一的編碼、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)組織到數(shù)據(jù)庫中的處理過程。數(shù)據(jù)的采集方法包括：現(xiàn)有地圖數(shù)字化、野外測量數(shù)據(jù)、航空攝影測量、數(shù)字式地理信息處理、屬性數(shù)據(jù)和文字信息的錄入等。</p><p>　　數(shù)據(jù)編輯 指對(duì)地理信息系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和修改等。包括空間數(shù)據(jù)編輯和屬性數(shù)據(jù)編輯，空間數(shù)據(jù)編輯就是利用地理信息系統(tǒng)軟件工具，對(duì)

54、現(xiàn)有的己采集到的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和再加工的過程。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理 地理數(shù)據(jù)不僅具有地理目標(biāo)的空間位置與形狀的三維信息，而且還有空間關(guān)系和屬性信息；它不但描述地理目標(biāo)的現(xiàn)狀，還可描述地理目標(biāo)的過去和預(yù)測未來，可以具有第四維的時(shí)間信息；作為各種專題信息的公共空間載體，數(shù)據(jù)的一致性和穩(wěn)定性、權(quán)威性要求很高，并與各類專題數(shù)據(jù)相關(guān)，涉及面廣，數(shù)據(jù)共享性強(qiáng)[20~24]。</p><p&

55、gt;　　查詢與空間分析 對(duì)單幅或多幅專題圖件進(jìn)行分析運(yùn)算和指標(biāo)量算。地理信息系統(tǒng)的查詢與空間分析功能是GIS的主要特色功能，是區(qū)別于一般地圖制作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。</p><p>　　輸出與表示 輸出與表示是指將GIS內(nèi)的原始數(shù)據(jù)或經(jīng)過系統(tǒng)分析和轉(zhuǎn)換后重新組織的數(shù)據(jù)以某種用戶可以理解的方式提交給用戶；表示方式可以是地圖、表格、圖表、文字、數(shù)字、影像等。</p><p>　　本文所提到的地理

56、信息系統(tǒng)均是指狹義上的地理信息系統(tǒng)。</p><p>　　2.2 地下管線系統(tǒng)</p><p>　　2.2.1 地下管線的概念</p><p>　　一條管線就是由管線點(diǎn)按一定連接關(guān)系構(gòu)成的線，代表實(shí)際管線的走向。管線要實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的管理就必然面對(duì)如下問題：</p><p>　　管線的起點(diǎn)、終點(diǎn)位置；</p><p>

57、　　管線的屬性數(shù)據(jù)（如管徑、材料、埋設(shè)方式等）的特點(diǎn)及其表示方法；</p><p><b>　　管線點(diǎn)的性質(zhì)。</b></p><p>　　要解決上述問題，就必須對(duì)信息系統(tǒng)內(nèi)的每條管線給出嚴(yán)格的定義，這關(guān)系到整個(gè)地下管線信息系統(tǒng)的綜合查詢、網(wǎng)絡(luò)分析、斷面生成等綜合功能的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　地下管線分為地下管道和地下電纜兩大類：</

58、p><p>　　地下管道包括給水、排水、煤氣、熱力及工業(yè)管道；</p><p>　　地下電纜包括電力及電信電纜。</p><p>　　各大類仍可向下細(xì)分，各類管線又設(shè)有不同的建筑物、構(gòu)筑物以及附屬設(shè)施，具體如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 地下管線的分類</p><p>　　這些建、構(gòu)筑物和附屬設(shè)施按照其本身

59、的運(yùn)轉(zhuǎn)特性有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成城市的生命線工程。以給水管網(wǎng)為例，它是一個(gè)由各種管道、水源、泵站、水塔、調(diào)節(jié)閥（減壓閥，止回閥等）、用戶等多種設(shè)施構(gòu)成的龐大而復(fù)雜的輸水管道系統(tǒng)。</p><p>　　地下管線GIS的幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)可以用如圖2.2所示的方法連接起來。</p><p><b>　　地下管線</b></p><p>　　管線的線

60、 管線點(diǎn)</p><p>　　空間數(shù)據(jù) 屬性數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù) 屬性數(shù)據(jù)</p><p>　　圖2.2 地下管線的層次結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2.2.2 地下管線信息系統(tǒng)與GIS的關(guān)系</p><p>　　地下管線信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式之一是由城市各職能部門和各有關(guān)行業(yè)的實(shí)體以各自成熟運(yùn)行的專業(yè)(或?qū)ｎ})GIS以一定方

61、式集成為一體。地下管線信息系統(tǒng)是以城市地下管線信息為主要對(duì)象的空間信息系統(tǒng)，地下管線信息自身有確定的空間定位，能夠自成體系，它是系統(tǒng)空間信息的一種組成部分。地下管線信息系統(tǒng)就是在GIS基礎(chǔ)上開發(fā)出來的綜合性系統(tǒng)，它與GIS系統(tǒng)一樣都包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、查詢與空間分析五個(gè)部分[3,5,8]。 </p><p>　　城市地下管線信息系統(tǒng)是城市地理信息系統(tǒng)（UGIS）重要的組成部分，是GIS在城市管理

62、中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，是對(duì)GIS的發(fā)展和延伸。</p><p>　　2.2.3 地下管線系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　從功能上來說，城市地下管線信息系統(tǒng)應(yīng)能快速提供現(xiàn)勢性強(qiáng)、真實(shí)準(zhǔn)確的地下管線信息，并能實(shí)現(xiàn)快速查詢、綜合分析、輔助設(shè)計(jì)等操作，從而為城市的發(fā)展預(yù)測、規(guī)劃決策等管理提供可靠的依據(jù)。同時(shí)，它不同于一個(gè)單純的MIS（信息管理系統(tǒng)）、DSS（決策支持系統(tǒng)）、 OA（辦公自動(dòng)化系統(tǒng)）等，它是

63、在某種條件下各系統(tǒng)的綜合運(yùn)用，不僅應(yīng)用于城市管線的日常管理工作，還可以進(jìn)行城市規(guī)劃的輔助設(shè)計(jì)等管理方面[6,8]。</p><p>　　根據(jù)對(duì)城市地下管線信息系統(tǒng)的功能要求，可歸納出該系統(tǒng)的如下特征：</p><p>　　(1)有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)（圖形數(shù)據(jù)）和非空間數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)）這兩種不同性質(zhì)數(shù)據(jù)的操作和管理?？臻g數(shù)據(jù)表示所描述特征的幾何位置，非空間數(shù)據(jù)是對(duì)此位置上特征的屬性描述，兩者

64、有效的結(jié)合才能使“GIS的統(tǒng)計(jì)與分析”優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。</p><p>　　(2)所需存儲(chǔ)、處理的數(shù)據(jù)量大，內(nèi)容繁雜。地下管線信息系統(tǒng)以城市地下管線空間信息為主要操作對(duì)象，而任何城市的地下管線，都包括電力、通訊、燃?xì)狻崃?、上水、雨水、污水、工業(yè)及各種其它管道。它們隸屬于不同的專業(yè)部門管理、建設(shè)和維修，但又是一個(gè)有機(jī)的整體。城市地下管線信息系統(tǒng)對(duì)這些空間特征的表示，甚至比常規(guī)地形特征描述更為復(fù)雜。</p&

65、gt;<p>　　(3)點(diǎn)線相連，有機(jī)結(jié)合。各種地下管線不同的井位與地面建立聯(lián)系，如給水管道通過檢修井、各種水表、閥門與地面建立關(guān)聯(lián)。在地下管網(wǎng)GIS中，它們以不同的地理特征表達(dá)，以MapObjects平臺(tái)為例，管線用線（line）表示，井位用點(diǎn)（Point）表示，且以不同的圖層來區(qū)別；而ARC／INFO中管線可用弧表示，井位用結(jié)點(diǎn)表示，以不同的編碼來區(qū)別。不論用何種方式，都須構(gòu)成點(diǎn)、線結(jié)合的整體，形成管網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。&l

66、t;/p><p>　　(4)三維立體的表示、實(shí)現(xiàn)、分析困難。地下管線信息不但數(shù)據(jù)量大，內(nèi)容繁雜，更有位于地下，層層疊加的特點(diǎn)。常常在地下上、下交叉多層，每層并排鋪設(shè)多根管線，各類型管線形成縱橫交錯(cuò)的地下管線立體空間。目前普遍使用的二維GIS技術(shù)，是采用地下(或地上架空)數(shù)據(jù)投影至地表，再加以處理。所有這些系統(tǒng)處理的二維平面圖形，都定位于地表，在某一位置上，形成“層”。對(duì)于這樣的二維系統(tǒng)，可以用公式2-1表達(dá)：<

67、/p><p>　　V=f（x, y） (2-1)</p><p>　　V＝f（x，y，z） (2-2)</p><p>　　其中公式2-1中（x，y）是平面坐標(biāo)，V是對(duì)應(yīng)于此點(diǎn)的屬性數(shù)據(jù)，對(duì)子不同的層，V表示不同的含義。對(duì)于三維系統(tǒng)，可擴(kuò)展為公式2-2，其中（x，y，z）是表示空間真實(shí)坐標(biāo)，它在三維空間連續(xù)、自由變化，V是表示該點(diǎn)的屬性值

68、，有相對(duì)唯一性。但由于三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，三維 GIS技術(shù)尚存在許多爭議。公式 2-2表達(dá)地下管網(wǎng)信息在目前階段還不成熟，而二維系統(tǒng)在對(duì)地下管網(wǎng)信息的描述和空間分析方面受到一定限制[25~28]。</p><p>　　(5)決策支持。決策支持在GIS平臺(tái)基礎(chǔ)上建立適合于地下管線信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)分析、規(guī)劃。</p><p>　　2.3 GIS開發(fā)模式</p><p&g

69、t;　　2.3.1 三種開發(fā)模式</p><p><b>　　(1)　獨(dú)立開發(fā)</b></p><p>　　指不依賴于任何GIS工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯、數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立設(shè)計(jì)，然后選用某種程序設(shè)計(jì)語言，如Visual C++、Delphi等，在一定的操作系統(tǒng)平臺(tái)上編程實(shí)現(xiàn)。這種方式的好處在于無須依賴任何商業(yè)GIS工具軟件，減少

70、了開發(fā)成本，另一方面對(duì)于大多數(shù)開發(fā)者來說，能力、時(shí)間、財(cái)力方面的限制使其開發(fā)出來的產(chǎn)品很難在功能上與商業(yè)化GIS工具軟件相比，而且在購買GIS工具軟件上省下的錢可能還抵不上開發(fā)者在開發(fā)過程中絞盡腦汁所花的代價(jià)。</p><p>　　(2)　基于應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)</p><p>　　指基于GIS平臺(tái)軟件上進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，大多數(shù)GIS平臺(tái)軟件都提供了可供用戶進(jìn)行二次開發(fā)的的腳本語言，如ESRI

71、的ArcView提供了Avenue語言，MapInfo公司的MapInfo Professional提供了MapBasic語言等等。用戶可以利用這些腳本語言，以原GIS軟件為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)出自己的針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的應(yīng)用程序。這種方式省時(shí)省心，但進(jìn)行二次開發(fā)的腳本語言，作為編程語言，功能極弱，用它們來開發(fā)應(yīng)用程序仍然不盡如人意，并且所開發(fā)的系統(tǒng)不能脫離GIS平臺(tái)軟件，是解釋執(zhí)行的，效率不高。</p><p>　　(

72、3)　基于組件的二次開發(fā)</p><p>　　大多數(shù)GIS軟件商都提供商業(yè)化的GIS組件，如ESRI公司的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，這些組件都具備GIS的基本功能，開發(fā)人員可以基于通用軟件開發(fā)工具，尤其是可視化開發(fā)工具，如Visual C++ 、Delphi、Visual Basic、Power Builder等為開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行二次開發(fā)。</p><p>　　利

73、用GIS工具軟件生產(chǎn)廠家提供的建立在OCX技術(shù)基礎(chǔ)上的GIS功能控件，如ESRI的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在Delphi、Visual C++等編程環(huán)境中，直接嵌入這些GIS控件，實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的各種功能。</p><p>　　2.3.2 三種模式的比較</p><p>　　由于獨(dú)立開發(fā)難度太大，單純二次開發(fā)受GIS工具提供的編程語言的限制差強(qiáng)人意，因此結(jié)合

74、GIS工具軟件與當(dāng)今可視化開發(fā)語言的集成二次開發(fā)方式就成為GIS應(yīng)用開發(fā)的主流。它的優(yōu)點(diǎn)是既可以充分利用GIS工具軟件對(duì)空間數(shù)據(jù)庫的管理、分析功能，又可以利用其它可視化開發(fā)語言具有的高效、方便等編程優(yōu)點(diǎn)，集二者之所長，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用可視化軟件開發(fā)工具開發(fā)出來的應(yīng)用程序具有更好的外觀效果，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能，而且可靠性好、易于移植、便于維護(hù)。尤其是使用OCX技術(shù)利用GIS功能組件進(jìn)行集成開發(fā)，更能表現(xiàn)出這些優(yōu)勢

75、。</p><p>　　集成二次開發(fā)方法唯一的缺點(diǎn)是前期投入比較大，需要同時(shí)購買GIS工具軟件和可視化編程軟件，但“工欲善其事，必先利其器”，這種開發(fā)方式高效而且實(shí)用。</p><p>　　目前許多軟件公司都開發(fā)了很多ActiveX控件，合理選擇和運(yùn)用現(xiàn)成的控件，減少了開發(fā)者的編程工作量，使開發(fā)者避開某些應(yīng)用的具體編程，直接調(diào)用控件，以實(shí)現(xiàn)各種具體應(yīng)用功能，不僅可以縮短程序開發(fā)周期，使編程

76、過程更簡潔，用戶界面更友好，而且可以使程序更加靈活、簡便，系統(tǒng)維護(hù)更容易，應(yīng)用系統(tǒng)間也能更容易地進(jìn)行無縫集成[29~31]。</p><p>　　2.4 組件式GIS</p><p>　　2.4.1 組件式GIS的特點(diǎn)</p><p>　　組件式GIS(也稱ComGIS)是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件式軟件在GIS軟件開發(fā)中的應(yīng)用。認(rèn)識(shí)ComGIS，首先要了解它所依賴的技術(shù)基

77、礎(chǔ)——組件式對(duì)象模型和ActiveX控件。 COM（Component object Model）是OLE和ActiveX共同的基礎(chǔ)，它建立的就是一個(gè)軟件模塊與另外一個(gè)軟件模塊之間的鏈接，當(dāng)這種鏈接建立之后，模塊之間就可以通過被稱為“接口”的機(jī)制來進(jìn)行通信[32~35]。</p><p>　　ActiveX是一套基于COM的、可以使軟件組件在各種開發(fā)語言、開發(fā)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行互操作而不管組件是用何種語言創(chuàng)建的

78、技術(shù)[32,33]。ActiveX控件是一種可編程、可重用的基于COM的對(duì)象，ActiveX 控件通過屬性、事件、方法等接口與應(yīng)用程序進(jìn)行交互。</p><p>　　ComGIS不是一種簡單技術(shù)在GIS軟件開發(fā)中的應(yīng)用，而是一種全新的GIS軟件技術(shù)體系，不僅僅是GIS，組件式軟件技術(shù)給整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)帶來了一場技術(shù)革命。</p><p>　　ComGIS基于組件對(duì)象平臺(tái)，具有標(biāo)準(zhǔn)的接口，允許跨

79、語言應(yīng)用，因而使GIS軟件的可配置性、可擴(kuò)展性和開放性更強(qiáng)，使用更靈活，二次開發(fā)更方便。</p><p>　　ComGIS不僅可以成功地解決傳統(tǒng)GIS在軟件開發(fā)、應(yīng)用系統(tǒng)集成和用戶學(xué)習(xí)使用等方面面臨的困難，而且有利于降低成本，具有無限擴(kuò)展性等特點(diǎn)。因此，國際上大多數(shù)GIS軟件公司把開發(fā)ComGIS軟件作為重要的發(fā)展戰(zhàn)略，ComGIS是當(dāng)今GIS發(fā)展的重要趨勢。</p><p>　　ComG

80、IS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。各個(gè)GIS控件之間，以及GIS控件與其他非GIS控件之間，可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　ComGIS的發(fā)展順應(yīng)了當(dāng)今軟件技術(shù)的發(fā)展潮流，極大地方便了應(yīng)用和系統(tǒng)集成。同傳統(tǒng)的GIS相比，這一技術(shù)具有以下特點(diǎn)[32]：</p><p>　　（1）提供高效無

81、縫的系統(tǒng)集成方案。ComGIS不依賴于某一種開發(fā)語言，可以嵌入通用的開發(fā)環(huán)境（如：Visual Basic和 Delphi）中實(shí)現(xiàn)GIS功能，專業(yè)模型則可以使用這些通用開發(fā)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)，也可以插入其他的專業(yè)性模型分析控件，從而實(shí)現(xiàn)高效、無縫的系統(tǒng)集成。</p><p>　?。?）無須專門的GIS開發(fā)語言。傳統(tǒng)GIS往往有獨(dú)立的二次開發(fā)語言，如 Arc/info的AML、 Mapinfo的 MapBasic等。使用二

82、次開發(fā)語言，開發(fā)往往受限制，而且對(duì)用戶和應(yīng)用開發(fā)者而言也存在學(xué)習(xí)上的負(fù)擔(dān)。對(duì)ComGIS來說，GIS應(yīng)用開發(fā)者不必掌握額外的GIS開發(fā)語言，只需熟悉基于Windows平臺(tái)的通用集成開發(fā)環(huán)境，以及ComGIS的各個(gè)控件的屬性、事件和方法，就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和集成。</p><p>　?。?）大眾化的GIS。ComGIS的出現(xiàn)使GIS不僅是專家們的專業(yè)分析工具，同時(shí)也成為普通用戶對(duì)地理相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的可視化工

83、具，推動(dòng)了GIS的大眾化進(jìn)程。</p><p>　?。?）成本低。傳統(tǒng)GIS結(jié)構(gòu)的封閉性使不同系統(tǒng)的交互性差，系統(tǒng)的開發(fā)難度大。ComGIS提供實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、管理、分析和模擬等功能，其它非GIS功能可以使用專業(yè)廠商提供的專門組件，有利于降低GIS軟件開發(fā)成本。另外，ComGIS本身又可以劃分為多個(gè)控件，分別完成不同的功能，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇所需控件，最大限度地降低了用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。</p&g

84、t;<p>　　ComGIS是一種全新的GIS概念，在同MIS耦合、Internet應(yīng)用、降低開發(fā)成本和使用復(fù)雜性等方面，具有明顯的優(yōu)勢。ComGIS改變了GIS原來過于專業(yè)化的開發(fā)方式，可以使更多的開發(fā)人員掌握GIS開發(fā)工具，從而使其成為一個(gè)大眾化的應(yīng)用領(lǐng)域[35~37]。盡管ComGIS軟件提供的功能還不能完全滿足專業(yè)應(yīng)用的需要，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，ComGIS最終將取代傳統(tǒng)的GIS。</p><p

85、>　　GIS的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段，組件式GIS是目前較流行的GIS系統(tǒng)開發(fā)方法。組件式GIS符合當(dāng)前軟件技術(shù)的發(fā)展潮流，它使得開發(fā)成本降低，和MIS系統(tǒng)或者OA系統(tǒng)可以無縫集成，無需別的二次開發(fā)語言，可視化的組件還支持RAD，大大提高了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)速度。組件式GIS本身劃分為多個(gè)組件，分別完成不同的功能，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇組件，大大降低了使用成本。</p><p>　　2.4.2 組件式GIS的實(shí)

86、現(xiàn)技術(shù)</p><p>　　Microsoft給出的COM定義是：面向?qū)ο蟮木幊棠Ｐ?，它定義了對(duì)象在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)或進(jìn)程間如何交互，在COM中，客戶應(yīng)用程序可以通過對(duì)象提供的接口來對(duì)其進(jìn)行訪問[28,38]。</p><p>　　COM是形成更高級(jí)軟件服務(wù)基礎(chǔ)的底層框架，它為不同軟件廠商提供的二進(jìn)制軟件構(gòu)件以一種良好的方式進(jìn)行連接和通信，提供了以下機(jī)制：</p><p>

87、;　　定義一個(gè)構(gòu)件交互操作的二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)并與編程語言獨(dú)立</p><p>　　多個(gè)平臺(tái)可用(Microsoft windows、Apple Macintosh、UNIX)</p><p>　　提供基于構(gòu)件的應(yīng)用程序和系統(tǒng)的穩(wěn)健升級(jí)</p><p><b>　　具有可擴(kuò)展性</b></p><p>　　構(gòu)件之間的通信，包括跨

88、進(jìn)程和網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　構(gòu)件之間共享內(nèi)存管理</p><p><b>　　錯(cuò)誤和狀態(tài)報(bào)告</b></p><p><b>　　動(dòng)態(tài)裝入構(gòu)件</b></p><p>　　COM的二進(jìn)制支持機(jī)制</p><p>　　COM不是一種面向?qū)ο笳Z言，而是一種標(biāo)準(zhǔn)，它也沒有指定應(yīng)

89、用程序如何組織，而把語言、結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)留給程序員自己完成[14]。COM只指定了對(duì)象模型及COM對(duì)象與其它對(duì)象交互的編程要求，這些對(duì)象可以在一個(gè)進(jìn)程、其它進(jìn)程或遠(yuǎn)程機(jī)器中。它們可以用其它語言編寫，結(jié)構(gòu)可以完全不同。</p><p>　　在COM中，應(yīng)用程序與其它應(yīng)用程序和系統(tǒng)進(jìn)行交互是通過一個(gè)函數(shù)集（即接口）來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)任何給定的平臺(tái)，COM定義了一個(gè)在內(nèi)存中管理虛擬函數(shù)表(vtable)的標(biāo)準(zhǔn)方法，以及提供通

90、過vtable調(diào)用函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。這樣任何提供通過指針調(diào)用函數(shù)的語言都可以用來編寫構(gòu)件，而這些構(gòu)件可以與其它用同樣二進(jìn)編寫的構(gòu)件進(jìn)交互，雙重指針允許vtable共享同一對(duì)象的多重實(shí)例[12]。在一個(gè)具有上百個(gè)對(duì)象實(shí)例的系統(tǒng)中，vtable共享可以極大地減少內(nèi)存需求。</p><p>　　訪問接口函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是通過接口指針來完成的。COM定義了一個(gè)特別的接口(IUnknown)來實(shí)現(xiàn)一些基本功能，這個(gè)接口是其它對(duì)象的

91、主接口。IUnknown有三個(gè)方法：QueryInterface、AddRef和Release。AddRef和Release是簡單的參考計(jì)數(shù)方法，當(dāng)另外構(gòu)件對(duì)象正在使用該接口時(shí)，調(diào)用一個(gè)構(gòu)件對(duì)象的AddRef方法，當(dāng)不再使用時(shí)調(diào)用接口的Release方法。QueryInterface是允許用戶動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)一個(gè)接口是否被一個(gè)構(gòu)件對(duì)象所支持，同時(shí)它也是用戶獲取構(gòu)件對(duì)象接口指針的機(jī)制。當(dāng)應(yīng)用程序需要使用構(gòu)件對(duì)象的一些函數(shù)時(shí)，它調(diào)用該對(duì)象的Que

92、ryInterface,獲得相應(yīng)函數(shù)接口的指針。如果構(gòu)件對(duì)象不支持該接口，則返回一個(gè)錯(cuò)誤值。</p><p>　　迄今為止，COM/DCOM的最佳環(huán)境，仍然是Microsoft windows操作系統(tǒng)。Microsoft目前迫切需要COM、DCOM以及AciveX技術(shù)也能在其它的OS上使用。DCOM（分布式組件對(duì)象模型）擴(kuò)充了 COM體系結(jié)構(gòu)，為使用兼容COM的操作系統(tǒng)并通過網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)在二進(jìn)制級(jí)別上提供對(duì)象

93、通信服務(wù)[12]。</p><p>　　2.4.3 兩種比較流行的組件式GIS控件</p><p>　　目前國際上較為流行的有ERSI公司的Arc/Info的系列產(chǎn)品，Mapinfo公司的MapInfo系列產(chǎn)品，澳大利亞的GenMap以及Intergraph公司的GeoMedia、MGE等。隨著地理學(xué)的發(fā)展和GIS的美好前景，許多頗有實(shí)力的軟件公司紛紛推出自己的GIS平臺(tái)，并相當(dāng)程度地融入

94、了本公司先導(dǎo)產(chǎn)品的特色。如 AutoDesk公司的 AutoDesk GIS系列產(chǎn)品，可以使熟悉 AutoDesk CAD的用戶在熟悉的界面下學(xué)習(xí)GIS平臺(tái)的操作。應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，以ARC／INFO，MAPINFO，INTERGRAPH GEOMEDIA等為代表的國外軟件平臺(tái)功能強(qiáng)大，開發(fā)較為方便。下面介紹兩種目前比較流行的GIS控件：</p><p>　　1 Mapobjects</p><p&

95、gt;　　Mapobjects是GIS技術(shù)領(lǐng)頭雁ESRI研究所開發(fā)的提供制圖和空間分析功能的GIS控件。它建立在微軟的對(duì)象聯(lián)接和嵌入（ActiveX）基礎(chǔ)之上的，是一組供應(yīng)用開發(fā)人員使用的制圖與GIS功能組件[17]。它有一個(gè)叫Map的ActiveX控件和 30多個(gè)可編程的ActiveX對(duì)象組成，它們可以應(yīng)用于符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Windows開發(fā)環(huán)境，可由 Visual Basic、Visual C＋＋、Delphi、Access等編程語言

96、直接調(diào)用，在應(yīng)用程序中添加制圖和GIS功能[18,39,40]。</p><p>　　Mapobjects中的對(duì)象組成可劃分為五類：</p><p>　　（1）地理匹配對(duì)象(Address Matching Objects)：包括標(biāo)準(zhǔn)的地址對(duì)象、地址匹配的結(jié)果對(duì)象、獨(dú)立的地址或街道交又口或地址匹配的街道網(wǎng)絡(luò)對(duì)象和自定義的地名表。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)訪問對(duì)

97、象(Data Access Objects)： 包括數(shù)據(jù)庫連接對(duì)象、字段對(duì)象和字段集對(duì)象、地理數(shù)據(jù)對(duì)象和地理數(shù)據(jù)集對(duì)象、記錄集對(duì)象、統(tǒng)計(jì)對(duì)象、表對(duì)象和表頭對(duì)象。</p><p>　?。?）地圖顯示對(duì)象(Map Display Objects)：包括符號(hào)分級(jí)對(duì)象、點(diǎn)密度對(duì)象、地理事件對(duì)象、柵格圖層對(duì)象、標(biāo)注分級(jí)對(duì)象、圖層集對(duì)象、矢量圖層對(duì)象、圖層集合對(duì)象、符號(hào)對(duì)象、文本符號(hào)對(duì)象、跟蹤圖層對(duì)象和值分級(jí)對(duì)象。</

98、p><p>　?。?）幾何圖形對(duì)象(Geometric Objects)：包括橢圓對(duì)象、線對(duì)象、部分多邊形利象、點(diǎn)對(duì)象、多邊形對(duì)象和矩形對(duì)象。</p><p>　?。?）實(shí)用對(duì)象(Utility Objects)：包括特定的字符串集合對(duì)象。</p><p>　　MapObjects顯示的基本單位是層(Layer)，包括矢量圖層、柵格數(shù)據(jù)圖層(Image)、符號(hào)層(Sym

99、bol)和標(biāo)注層(Label Render)。各圖層的比例尺由圖層的世界坐標(biāo)來確定(高斯一克呂格投影)。通過控制顯示區(qū)域的中心位置、鼠標(biāo)確定的矩形大小、比例尺控制顯示區(qū)域內(nèi)容。 </p><p>　　應(yīng)用Mapobjects可以實(shí)現(xiàn)如下功能：</p><p>　?。?）顯示具有多個(gè)地圖層的地圖，如道路、河流和邊界圖等</p><p>　?。?）放大、縮小和漫游整個(gè)地

100、圖。</p><p>　?。?）顯示圖形特征（Feature），如點(diǎn)、線、圓和多邊形。</p><p>　?。?）顯示標(biāo)注字符。</p><p>　?。?）通過點(diǎn)擊識(shí)別圖上特征。</p><p>　　（6）選擇沿線的特征和在矩形、區(qū)域、多邊形和圓內(nèi)的特征</p><p>　?。?）選擇在己知特征附近規(guī)定的距離內(nèi)的特征。

101、</p><p>　?。?）使用SQL語句查詢特征。</p><p>　?。?）對(duì)選擇的特征進(jìn)行基本的統(tǒng)計(jì)。</p><p>　　（10）查詢和更新選擇的特征的屬性數(shù)據(jù)（shape格式）。</p><p>　?。?1）用特定的方法對(duì)特征進(jìn)行著色處理ClassBreakRender， DotDensityRender。</p>&

102、lt;p>　　（12）用字段值的字符標(biāo)注特征。</p><p>　?。?3）顯示多種格式的柵格圖像文件。</p><p>　?。?4）動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)和時(shí)間系列的數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?5）輸出地理匹配的地理位置。</p><p>　　2 MapInfo</p><p>　　MapInfo是一個(gè)全面的桌面地

103、圖化工具，用戶可以進(jìn)行復(fù)雜的地理分析，諸如重新分區(qū)、與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的連接、把地圖對(duì)象拖放到應(yīng)用程序、無縫地圖圖層、創(chuàng)建強(qiáng)調(diào)自己數(shù)據(jù)特性的專題地圖等[15,16]。桌面地圖化可幫助用戶整理信息，使數(shù)據(jù)中的大量成分顯示在地圖上。這樣，用戶可迅捷地在大量信息中查看其模式和關(guān)系，而不用不斷地訪問數(shù)據(jù)庫。</p><p>　　作為一類特殊的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)軟件， MapInfo有它自己的特色，其主要功能有：</p>

104、<p>　　● MapInfo可直接打開以DBF文件、分界 ASCII和Microsoft Excel轉(zhuǎn)入的多種格式的圖形文件，也可以在在MapInfo內(nèi)創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件。</p><p>　　● 使用鏈接表訪問Oracle、Sybase等遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。</p><p>　　● 無縫地圖圖層，使用戶象處理一個(gè)圖層一樣處理多個(gè)地圖圖層。</p><p>　　●

105、 專題地圖用高度可視的效果分析數(shù)據(jù)。</p><p>　　● 可從多個(gè)文件查詢。</p><p>　　● 工作空間保存所有的設(shè)置和視圖，使用戶可從結(jié)束工作的地方開始。</p><p>　　● 運(yùn)用OLE可把地圖窗口嵌入其他應(yīng)用程序。</p><p>　　● 有豐富的地圖投影供用戶選擇。</p><p>　　● 可方便地

106、定制地圖。</p><p>　　● MapInfo以表的形式組織信息，每個(gè)表由一組文件組成。每張表是個(gè)獨(dú)立的圖層，計(jì)算機(jī)以圖層組織地圖。</p><p>　　● MapInfo中的地圖對(duì)象類型有區(qū)域、點(diǎn)對(duì)象、線對(duì)象（包括直線段、折線、圓孤）和文本對(duì)象。</p><p>　　● 內(nèi)掛的開發(fā)語言MapBasic使用戶可定制自己的界面。</p><p&

107、gt;　　2.4.4 MapObjects的特點(diǎn)</p><p>　　MapObjects包括如下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）支持 ARC／INFO層。</p><p>　?。?）支持ESRI的Shape文件格式， SDE（空間數(shù)據(jù)庫引擎）圖層（Layer）以及大量柵格圖像格式，如 BMP、 TIFF等。</p><p>　　（3）支