基于GIS的數(shù)字校園模型開發(fā)

1、基于GIS的數(shù)字校園模型開發(fā)徐辛超1,蘇麗娟21 遼寧工程技術(shù)大學(xué)測(cè)繪學(xué)院,遼寧阜新(1230002 遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院,遼寧阜新(123000E-mail: xuxinchao84摘要:隨著高等教育的發(fā)展,大學(xué)校園內(nèi)公共設(shè)施,如地下給排水管線、電力線、通訊線路、道路、建筑、綠地、科研基地、停車場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等都面臨著擴(kuò)建、新建及更新?lián)Q代的問題。因此,準(zhǔn)確反映校園公共設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),從而進(jìn)行更方便快捷的管理顯得尤為重要。GIS集成開發(fā)技術(shù)為解決上述問題提供了強(qiáng)有力的工具。關(guān)鍵詞:GIS;VBA;定制開發(fā);COM技術(shù)中圖分類號(hào):P21. 引言地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GIS,是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件

2、和不同的方法組成的管理信息系統(tǒng),用來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示,以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題1。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和GIS 技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)環(huán)境中各種信息的表達(dá)與處理變得日益迫切,人們希望建立各種模型,并利用這些模型進(jìn)行有關(guān)的規(guī)劃設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)等工作。數(shù)字校園模型是指在空間中對(duì)校園地形表面以及地表以上的各種自然與人工地物的模擬表現(xiàn)。傳統(tǒng)用VRML 建立的虛擬模型僅僅是一個(gè)高級(jí)可視化系統(tǒng),因此基于GIS 建立的模型也受到了越來越多的關(guān)注2。2. 高校地理信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)(1 時(shí)間跨度大:歷時(shí)較長(zhǎng),一般包括從建校到現(xiàn)在的,有些還包括一些在今后可見時(shí)間內(nèi)的規(guī)劃數(shù)據(jù)。(2 覆蓋面廣、數(shù)據(jù)量大

3、:包含了學(xué)校各個(gè)角落的情況,從材質(zhì)、建設(shè)年代、流量、管徑、容量,坐標(biāo)、高程、使用情況、使用年限等,包含的數(shù)據(jù)量非常大。(3 與地理位置聯(lián)系密切:這些數(shù)據(jù)都跟具體的地理位置有關(guān),如坐標(biāo)、坡度、方向等。(4 數(shù)據(jù)變動(dòng)頻繁:由于條件的限制和體制的不完善,部門分塊切割,各自為政,總體規(guī)劃形同虛設(shè)。特別隨著年代的變遷和學(xué)校的建設(shè),這些數(shù)據(jù)的變動(dòng)相當(dāng)頻繁。(5 管理方法落后:這些數(shù)據(jù)一般都是保存原始紙質(zhì)圖,處于文件管理的初期,或者是一些數(shù)字化的地形圖,同一時(shí)期的完整圖幅很少,完整性和連續(xù)性較差。隨著時(shí)間的推移,存在霉變、損壞、遺失的情況。(6管理部門多:這些數(shù)據(jù)分散在若干個(gè)部門,當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí),信息的溝

4、通存在一定的問題,經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況,而且不能及時(shí)更正。3. 使用需求分析首先考慮到現(xiàn)有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì),防止過多的浪費(fèi)人力無力。此外用戶的需求也是該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的重點(diǎn)內(nèi)容,它直接決定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和規(guī)模。3.1 原始數(shù)據(jù)的需求用戶主要關(guān)心與地理位置相關(guān)的空間數(shù)據(jù)和與空間位置無關(guān)的屬性數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)展示實(shí)物的地理位置信息,屬性數(shù)據(jù)記錄實(shí)物的具體屬性。3.1.1 空間數(shù)據(jù)考慮到ArcGIS支持Point,Line和Polygon幾種空間數(shù)據(jù)格式3,不同格式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的層上,本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)物的空間特點(diǎn)以及功能將圖形具體分為建筑、道路、給水、排水、電力、電纜、標(biāo)注等若干

5、層。3.1.2 屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng),每層空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性表,如表1,表中是通信電纜層屬性表結(jié)構(gòu)。表1 通信電纜層屬性表結(jié)構(gòu)字段名稱數(shù)據(jù)類型字段大小Line_ID 文本8BianHao 文本8GuiGe 文本20LeiXing 數(shù)字整型CaiLiao 數(shù)字整型BianYaQi 文本8YongTu 文本200BuSheShiJian日期/時(shí)間默認(rèn)值MapINFO_ID自動(dòng)編號(hào)長(zhǎng)整型3.2主要業(yè)務(wù)(1 總攬全院規(guī)劃圖,不僅能瀏覽到最新的規(guī)劃圖,而且可以查看歷史規(guī)劃圖,便于從整體進(jìn)行縱向比較。(2 對(duì)學(xué)院的建筑設(shè)施及道路、水電等基礎(chǔ)設(shè)施的資料,可以對(duì)照看圖進(jìn)行查閱,有空間真實(shí)感。例如

6、建筑物資料主要有:建筑物名稱、建筑時(shí)間、建筑面積、建筑物外形特征、建筑費(fèi)用、建筑物之間的距離等。(3 對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析,找出其中的關(guān)系和規(guī)律,為規(guī)劃管理服務(wù)。例如,建筑物與建筑面積的關(guān)系(表示建筑物的建筑面積分布情況;建筑物與花費(fèi)的關(guān)系(為評(píng)價(jià)建筑物的價(jià)值提供材料;建筑物與時(shí)間的關(guān)系(揭示建筑物的建筑時(shí)間分布情況,結(jié)合它的使用壽命,可以給規(guī)劃新建設(shè)施的規(guī)模和維護(hù)老設(shè)施提供決策依據(jù);綠化覆蓋率(為綠化評(píng)價(jià)和綠化規(guī)劃提供參數(shù),等等。(4 可增加原始數(shù)據(jù),根據(jù)提供的繪圖工具建立新的圖形,并能更新和維護(hù)已有的數(shù)據(jù)。所有需求都體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)處理過程中。4. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則(1 標(biāo)準(zhǔn)性原則:強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)

7、格式的標(biāo)準(zhǔn)性、數(shù)據(jù)編碼的標(biāo)準(zhǔn)性、數(shù)據(jù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)性。(2 完備性原則:數(shù)據(jù)的完備性:包括數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確度、精度;系統(tǒng)功能的完備性:系統(tǒng)功能應(yīng)涵蓋有關(guān)業(yè)務(wù)及管理內(nèi)容,完成系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)的全部功能要求。(3 可靠性原則:信息準(zhǔn)確可靠,并能及時(shí)反映系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的變更情況。 (4 適用性原則:系統(tǒng)易于操作、更新、管理,并能滿足各層次用戶的使用。 (5 可擴(kuò)充性原則:能不斷滿足系統(tǒng)目標(biāo)變化的要求;系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到功能擴(kuò)充;能適應(yīng)技術(shù)更新(如軟、硬件升級(jí)等 的要求。(6 先進(jìn)性原則:作為現(xiàn)代校園GIS 管理系統(tǒng),在設(shè)計(jì)方案中立足使用先進(jìn)技術(shù),采用組件(COM技術(shù)和ArcObject 。(7 成熟性原則

8、:操作系統(tǒng)采用Windows 2000Server 或Windows NT ,開發(fā)平臺(tái)采用美國(guó)ESRI 公司的GIS 產(chǎn)品ArcGIS 9, 二次開發(fā)工具采用Visual Basic6.0。(8 安全性原則:系統(tǒng)的登陸根據(jù)用戶權(quán)限使用用戶名和口令進(jìn)行加密,避免外人非法獲取信息。5. 總體設(shè)計(jì)方案(1 系統(tǒng)的總體框架,如圖1所示。遼寧工程技術(shù)大學(xué)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出 屬性數(shù)據(jù)的編輯 圖形 管理 查詢圖層 管理 文檔 管理 輸出 功能dbf 、mdb 、txt 文件的導(dǎo)入,屬性文件導(dǎo)出為dbf 、mdb 、txt ,層的導(dǎo)出為shp 等類型屬性數(shù)據(jù)的修改、刪除更新圖層的縮放、瀏覽版面視圖等屬

9、性查詢空間查詢等圖層的移動(dòng)、編輯加載標(biāo)注地圖文檔的新建、存儲(chǔ)等地圖頁面設(shè)置、打印、預(yù)覽、地圖文本、指北針、標(biāo)尺等圖1 系統(tǒng)框架(2 系統(tǒng)的功能。順序如圖2 圖2 系統(tǒng)功能(3 系統(tǒng)界面 圖3 系統(tǒng)界面(4 定制開發(fā)根據(jù)用戶的需求,用VBA定制開發(fā)一些特殊的功能,滿足校園地理信息的需要。如菜單的定制和漢化,工具條、命令按鈕的定制,以實(shí)現(xiàn)地圖的多方式瀏覽、綜合查詢、空間統(tǒng)計(jì)分析,并生成統(tǒng)計(jì)圖形4。6. 應(yīng)用展望6. 1 校園辦公自動(dòng)化隨著校園規(guī)模不斷擴(kuò)大,對(duì)校園管理部門來說,要全面掌握所管轄區(qū)域的校園詳細(xì)情況往往較為困難。在數(shù)字校園模型的基礎(chǔ)上,有必要將各種相關(guān)的校園電子系統(tǒng)或目前手工進(jìn)行處理的各

10、種業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成整合在一起,構(gòu)建完整的校園辦公自動(dòng)化系統(tǒng),真正實(shí)現(xiàn)“數(shù)字校園”的規(guī)劃和設(shè)想。6. 2校園規(guī)劃隨著高校入學(xué)人數(shù)的不斷增多和校園規(guī)模的不斷擴(kuò)大,傳統(tǒng)的以手工為主的校園規(guī)劃與管理方式已越來越不適應(yīng)城市迅速發(fā)展的需要。數(shù)碼城市將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于其中,這樣在校園規(guī)劃與設(shè)計(jì)階段,就使人們能夠在一個(gè)虛擬的環(huán)境中,用動(dòng)態(tài)交互的方式對(duì)未來的校園進(jìn)行身臨其境的全方位審視,將地理信息系統(tǒng)相關(guān)信息集成在其中,對(duì)復(fù)雜的校園空間環(huán)境進(jìn)行評(píng)估,從而極大的提高了效率。參考文獻(xiàn)1 黃杏元,馬勁松,湯勤.地理信息系統(tǒng)概論M,北京:高等教育出版社,20012 謝剛生,于海龍,鄒時(shí)林,徐云和.基于MapInfo的校園

11、地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.測(cè)繪工程.2002.13 汪林林,覃小琪.組件式GIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)科學(xué), 2004; ( 4 :1951974 王梅,耿國(guó)華,周明全.基于GIS的數(shù)字校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J .微機(jī)發(fā)展,2005(1:48-50GIS-based digital campus model developmentXu Xinchao1, Su Lijuan21 School of Geomatics, Liaoning Engineering Technology University, Fuxin, Liaoning (1230002 Schools of Civil Engineer

12、ing and Architecture, Liaoning Engineering Technology University,Fuxin, Liaoning (123000AbstractWith development of higher education, Campus of the University of Public Facilities, such as underground drainage pipes to the lines, power lines, communications lines, roads, buildings, green space, scientific research bases, car parks, sports grounds and so faced with expansion, new and replacement issues. Therefore, to accurately reflect the campus of the basic data of public facilities, more convenient