組件式GIS開發(fā)中的空間數(shù)據(jù)管理方式探討_圖文

1、杭州師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版V。1.3N。.4第3卷第4期2004年3月。!型!竺!:!:竺!竺竺竺竺!竺!竺竺型!文章編號:10089403(200404一0329一04組件式GIS開發(fā)中的空間數(shù)據(jù)管理方式探討芮建勛12,祁亨年3,廖紅娟2,艾彬2(1.上海師范大學(xué)旅游學(xué)院,上海200234;2.華東師范大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,上海200062;3.浙江林學(xué)院信息工程學(xué)院,浙江臨安311300摘要:組件式地理信息系統(tǒng)有三種對空間數(shù)據(jù)的管理和訪問方式,取決于GIS系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用需求.Map(bjects是一個功能強(qiáng)大的地理信息系統(tǒng)組件,它支持多種數(shù)據(jù)訪問方法.在基于該組件的校園地下管線地理信息系

2、統(tǒng)開發(fā)中,將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)在管理方式上進(jìn)行分割,擴(kuò)展了組件式GlS的數(shù)據(jù)庫訪問機(jī)制,對建立靈活的小型地理信息系統(tǒng)具有一定的通用性.關(guān)鍵詞:Mapobjects;GIs;AD0;空間數(shù)據(jù)庫中圖分類號:TN911.73文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A0引言在組件式地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,簡稱GIS開發(fā)中,對空間數(shù)據(jù)的管理和訪問方式三種,具體到開發(fā)系統(tǒng)時,選擇哪種空間數(shù)據(jù)管理方式,取決于GIS系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用需求.在開發(fā)校園地下管線地理信息系統(tǒng)(簡稱CUPGIS時,對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了劃分,即將管線的屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)分割,通過索引文件連接二者.其中屬性數(shù)據(jù)存儲在Ac

3、cess桌面數(shù)據(jù)庫中.CUPGIS采用地理信息系統(tǒng)控件Mapobjects2.2和visual Basic6.o開發(fā),對數(shù)據(jù)庫的訪問通過數(shù)據(jù)庫訪問控件ADO(ActiveX Data0bjects來實現(xiàn).這種數(shù)據(jù)庫訪問方式較好地解決了組件式地理信息系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)以純文件存儲的弊端,完善了外部數(shù)據(jù)庫的操作與維護(hù),最大可能實現(xiàn)了MO組件的數(shù)據(jù)庫訪問機(jī)制;同時,該系統(tǒng)還具有良好的可擴(kuò)展性,為下一步將所有空間數(shù)據(jù)納人大型數(shù)據(jù)庫奠定了基礎(chǔ).因此,CUPGIS對建立靈活的輕量型地理信息系統(tǒng)具有很好的通用性.1組件式GIS系統(tǒng)1.1組件式GIS系統(tǒng)平臺概述組件式GIS就是面向?qū)ο笏枷牒虯ctiveX控件在地

4、理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用.在軟件的具體開發(fā)過程中,在可視化開發(fā)環(huán)境(如visuaI Basic、Delphi、PowerBuilder等中將能夠?qū)崿F(xiàn)不同功能的控件聯(lián)系起來,不同的控件之間可以通過接口通訊,這樣就大大降低了基于組件的GIS應(yīng)用的開發(fā)難度,提高了開發(fā)收稿日期:20040216作者簡介:芮建勛(197l一,男,甘肅慶陽人,上海師范大學(xué)旅游學(xué)院講師,華東師范大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院博士.主要從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)方面的研究.Email:gis330杭州師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版2004年效率,并且可以實現(xiàn)無縫集成1I.1.2Mapobject2.2組件模型結(jié)構(gòu)M(是一組供應(yīng)用開發(fā)人員使用的制圖與GIS

5、功能組件,由MAP ActiveX控件和一系列可編程的ActiveX對象組成2。.MO包含了35個可編程ActiveX對象. 2基于MO的數(shù)據(jù)庫訪問2.1Mo與各種數(shù)據(jù)庫的連接方式通過MO可以使用圖形文件、圖像文件、屬性表,或通過ESRI公司的專用數(shù)據(jù)庫引擎ArcSDE連接大型空間數(shù)據(jù)庫.基于M(的數(shù)據(jù)庫訪問與連接方式見圖1.其中DAO(Data Access Object屬于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫訪問方式,它可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的所有操作;ADO(Activex Data0bject是比較新的數(shù)據(jù)庫訪問方式,它圖l M0與數(shù)據(jù)庫的連接方式是基于(I。E DB的;ESRI專用的空間數(shù)據(jù)庫訪問引擎為ArcSD

6、E,它可以訪問Oracle、SQL SERVER等大型數(shù)據(jù)庫.2.2基于ADo技術(shù)的組件式GIS平臺AD(Activex Data0bjects是一種數(shù)據(jù)庫訪問控件,它基于OLE DB和0DBC(pen Database Connectivity,開放式數(shù)據(jù)庫連接技術(shù),在可視化開發(fā)環(huán)境中能夠通過它訪問多種不同類型的數(shù)據(jù)庫. AD(作為數(shù)據(jù)庫訪問控件,主要由Connection、Command、Recordset、Record等對象組成3.基于ADO的組件式GIS實質(zhì)上是實現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)的分離,將屬性數(shù)據(jù)從圖形中分割出來并單獨存放在數(shù)據(jù)庫中,以提高數(shù)據(jù)的安全性,便于數(shù)據(jù)的維護(hù)、管理及擴(kuò)充

7、,并且能夠設(shè)置分級用戶對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限等等.3CUPGIS系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)3.1系統(tǒng)功能CUPGIS系統(tǒng)是為了便于校園各種地下管線的管理,保證學(xué)校各種日常工作的正常進(jìn)行而開發(fā)的.歸納起來,系統(tǒng)主要有以下功能:3.1.1能夠提供管網(wǎng)入庫的統(tǒng)一接口.校園地下管線類型繁多,包括給水、污水、雨水、雨污、電力、電信、廣播、燃?xì)?、路燈、電鈴、熱力?1個類別,這些管線遍布于校園各處,且空間分布錯綜復(fù)雜,為了提高管理效率,本系統(tǒng)提供了新增管網(wǎng)的自動人庫功能.3.1.2能提供各類管線及其接口的直觀、清楚、快捷的圖形和屬性顯示,而且各類管線圖層可以相互疊加.3.1.3提供方便的屬性信息和空間信息的雙向查詢功能,

8、不僅可以快速查詢各種管線的屬性信息(如管徑、埋深、電壓和空間分布位置(包括基本位置、管線縱斷面等,還可以顯示附近其他管線的分布和位置.3.1.4具備對管線信息的編輯功能.如管線挪位、新增、移除等,同時能夠?qū)芫€的屬性信息進(jìn)行更新. 3.2平臺選擇目前有許多符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο蟮目梢暬砷_發(fā)環(huán)境(IDE,考慮到系統(tǒng)的開發(fā)周期和開發(fā)效率,筆者選擇了VB6.o作為集成開發(fā)工具.對于地理信息系統(tǒng)控件,選擇了美國EsRI公司的MapObjects2.2(以下簡稱M(,它功能強(qiáng)大,簡單易用,比較適合系統(tǒng)的需要.即CUPGIS是在VB6.o環(huán)境中結(jié)合M(組件開發(fā)而成的輕量型GIS系統(tǒng).3.3數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與空

9、間數(shù)據(jù)管理方式校園管線原始數(shù)據(jù)來自于測繪勘察而來的CAD文件(格式是dwg,考慮到目前shape文件比較通第4期芮建勛,等:組件式GIs開發(fā)中的空間數(shù)據(jù)管理方式探討331用,很多軟件提供了對該文件的支持,而且在此選用了同一系列的GIs組件MO來構(gòu)建系統(tǒng),因此首先要將CAD文件轉(zhuǎn)換為shape格式,地圖坐標(biāo)系統(tǒng)采用地方坐標(biāo).cUPGIS系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)比較規(guī)范,數(shù)據(jù)量小,只有幾兆.空間數(shù)據(jù)主要包括11類地下管線,每類包含一個管線層和一個節(jié)點層(如閥門、接頭等,相應(yīng)的就有22個圖層,如給水管線、給水接點、污水管線、污水接點等等.每個圖層包含圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩部分,其中圖形數(shù)據(jù)以目前流行的形文件的數(shù)據(jù)

10、格式存放,屬性數(shù)據(jù)并沒有采用傳統(tǒng)的存儲方式(即形文件的數(shù)據(jù)存儲方式,將屬性存儲在dbf文件中,而是將它們存儲在Microsoft Access2000桌面數(shù)據(jù)庫中,通過dbf文件和圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行連接.系統(tǒng)模型參考圖2.3.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計3.4.1數(shù)據(jù)庫訪問機(jī)制為了便于系統(tǒng)改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),對地下管線的圖形操作與屬性操作在邏輯上進(jìn)行了相對分離,使二者彼此獨立而又相互依賴.如對管線的移動、刪除、增加等操作可以利用MO的圖形操作功能,而屬性的更新、維護(hù)全部通過對管線數(shù)據(jù)庫的操作來完成,并且在圖形操作過程中不會對屬性數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響;同樣,對數(shù)據(jù)庫的操作、維護(hù)也可以相對獨立于管線而進(jìn)行.基于屬性查詢時,直接

11、訪問的是ACCESS數(shù)據(jù)庫,即在數(shù)據(jù)庫中找到符合查詢條件的所有記錄,然后根據(jù)這些記錄的id號到管線的“.dbf”文件中找到相同id號的記錄集,通過這種關(guān)聯(lián)就能夠找到所有滿足查詢條件的屬性所對應(yīng)的圖形要素.按照相反的過程,基于圖形要素(如標(biāo)識某條管線時的查詢是基于屬性查詢的逆過程,它通過“.dbf”文件為媒介(見表1電信管線的dbf文件,有184條記錄,然后到ACCESS中查找它們所對應(yīng)的屬性(見表2,并將之顯示在數(shù)據(jù)控件(DataGrid或DbGrid等或表單(下拉列表或文本框數(shù)組中.CUPG1S的數(shù)據(jù)庫訪問機(jī)制如圖2所示.圖2基于AD0的組件式GIS空間數(shù)據(jù)訪問機(jī)制3.4.2數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計表

12、l電信管線的shape文件屬性結(jié)構(gòu)CUPGIS負(fù)責(zé)管理22個管線圖層.考慮到管線分布十分復(fù)雜、屬性繁多這一特點,為了提高系統(tǒng)運行的速度,并且便于維護(hù)管理,比較理想的辦法就是將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分割,其中圖形數(shù)據(jù)以“.shp”的文件形式存在,而管線的所有屬性用ACCESS數(shù)據(jù)庫(適用于單機(jī)運行的GIs系統(tǒng)pipe.mdb進(jìn)行維護(hù)和管理.以電信管線為例,圖形文件為“電信管線.shp”,屬性文件為“電信管線.dbf”(該文件只有ToFld這一個字段,僅用于連接,見表1.電信管線的屬性數(shù)據(jù)存放在ACCESS數(shù)據(jù)庫中,它的屬性表結(jié)構(gòu)如表2所示,包括FromFld、Start Point(起點、End

13、Point(止點、StartDeep、EndDeep(起止點埋身、電纜類型、電壓、所屬單位等屬性項.其中字段FromFld為索引字段,它的值等于管線記錄的id號,且具唯一性,主要用于和“. dbf”中的ToFld字段連接.其它管線的屬性信息與電信管線的相似.332杭州師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版2004年注:這里只顯不一條記錄.電信管線共184條記錄.3.4.3空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫連接的實現(xiàn)系統(tǒng)通過ADo連接數(shù)據(jù)庫獲取屬性信息.ADo連接數(shù)據(jù)分為兩步,第一步:連接數(shù)據(jù)庫,第二步:連接到某類管線的數(shù)據(jù)表,并將屬性數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)到該類管線的圖形文件(形文件上來.系統(tǒng)啟動時,總有一個圖層是當(dāng)前層.基于空間數(shù)

14、據(jù)的雙向查詢(即從圖形數(shù)據(jù)到屬性數(shù)據(jù)、從屬性數(shù)據(jù)到圖形數(shù)據(jù)的查詢操作以及對空間數(shù)據(jù)的編輯修改都是在系統(tǒng)啟動時通過這種方式自動連接后實現(xiàn)的,并且隨著當(dāng)前層的變換,每一類管線的圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)都會自動連接.4結(jié)語CUPGIS校園管線系統(tǒng)是為校園后勤管理服務(wù)的,由于所涉及的業(yè)務(wù)范圍和地理范圍較小,該系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)比較規(guī)整,數(shù)據(jù)量較小,業(yè)務(wù)操作相對簡單,所以該系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制和數(shù)據(jù)分割方法具有很強(qiáng)的靈活性,比較適合于構(gòu)造小型的GIS系統(tǒng).隨著后勤業(yè)務(wù)的拓展和校園信息化程度的提高,數(shù)據(jù)量將會迅速膨脹.這時候,就可以比較方便地從基于桌面數(shù)據(jù)庫(ACCESS向大型數(shù)據(jù)庫(如SQI。sERVER、0R

15、ACLE、MYSQL、DB2等移植,并且可以和校園其它管理系統(tǒng)實現(xiàn)無縫整合,而且隨著管理業(yè)務(wù)的深入和數(shù)據(jù)安全級別的提高,所有的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)將完全納入大型數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行管理,數(shù)據(jù)之間的訪問機(jī)制更加合理,使得GIS應(yīng)用中的數(shù)據(jù)訪問速度更快、系統(tǒng)更穩(wěn)定,支持并發(fā)性和多用戶,如果有必要,還可以架構(gòu)WebGIs管理系統(tǒng).在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中,該系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)管理方式具有較好的可擴(kuò)展性,完全適用于大型企業(yè)、廠礦、作業(yè)場址、物流運輸業(yè)等小區(qū)域、小范圍的地下、地上各種管線、物質(zhì)流、信息流的日常管理及維護(hù),能夠很容易地拓展到以上這些領(lǐng)域.參考文獻(xiàn):1宋關(guān)福,鐘耳順.組件式地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)J.中國圖像圖形學(xué)

16、報,1998,3(4:313318.3王偉長.地理信息系統(tǒng)控件(ActivexMapobject培訓(xùn)教程M.北京:科學(xué)出版社,2000:342David sceppa.AIO編程技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2002:911.A study On spatial data management in the developmentof component GISRUI Jianxunl,QI Hengnian3,LIAO Hongjuan2,AI Bin2(1.College of Tourism,Shanghai Teachers University.Shanghai,Z00234;of

17、Resource&EnVironment,East China Normal University。Shanghai,2000622.Coll89e3.Sch00I of Information Engineering,ZheJiang Forestry Coll。ge,I。inan,311300Abstract:There are three optional ways of spatial data management and itsaccess in component GIS,which are decided by the scale and application needs of the system.Mapobjects,which supports data access with AD0(ActiveX Data(bjects,is a powerful components of GIS.During the deveIopment of the underground