校園地理信息系統(tǒng)的設(shè)計及其實現(xiàn)

校園地理信息系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)1引言1.1編寫目標(biāo)伴隨Internet技術(shù)不停發(fā)展和大家對GIS需求,利用Internet在Web上公布和出版空間數(shù)據(jù),為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和分析功效,已經(jīng)成為GIS發(fā)展肯定趨勢。把WebGIS技術(shù)應(yīng)用于校園信息系統(tǒng)建設(shè),將會極大地完善傳統(tǒng)校園信息系統(tǒng)功效。經(jīng)過它能夠?qū)崿F(xiàn)校園信息實時共享,給廣大用戶提供愈加全方面服務(wù),同時也能夠為學(xué)校管理部門進行校園發(fā)展估計、計劃決議和科學(xué)管理提供依據(jù)。同時，基于WebGIS技術(shù)建立校園電子地圖，能將多個校園信息服務(wù)以可視化方法展現(xiàn)，能夠快速、正確對校園各類信息進行查詢和定位，有利于校園信息有序化管理，將校園內(nèi)外生活、學(xué)習(xí)、商業(yè)信息和空間信息相結(jié)合。為管理和設(shè)計計劃提供正確而周詳數(shù)據(jù)，極大方便了師生學(xué)習(xí)和生活。1.2選題背景說明：任務(wù)提出者：老師軟件開發(fā)者：2個人產(chǎn)品使用者：GIS初級用戶文檔編寫者：GIS項目策劃小組預(yù)期產(chǎn)品使用者：GIS學(xué)習(xí)早期用戶1.3專業(yè)名稱定義GIS：地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有時又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源和環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一個特定十分關(guān)鍵空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包含大氣層）空間中相關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述技術(shù)系統(tǒng)。Web：web本意是網(wǎng)意思。現(xiàn)廣泛譯作網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)領(lǐng)域。表現(xiàn)為三種形式，即超文本（hypertext）、超媒體（hypermedia）、超文本傳輸協(xié)議（HTTP）等。WebGIS：WebGIS俗稱萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，又有些人稱它為IntenetGIS，是一個基于Internet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)化地理信息系統(tǒng)。大量應(yīng)用正由傳統(tǒng)Client/Server(用戶機/服務(wù)器)方法向Brower/Server(瀏覽器/服務(wù)器)方法轉(zhuǎn)移，GIS技術(shù)也是如此。GIS技術(shù)和Intemet技術(shù)融合，正逐步形成一個新技術(shù)，我們稱之為WebGIS。XML：XML(ExtensibleMarkupLanguage)即可擴展標(biāo)識語言,它和HTML一樣,全部是SGML(StandardGeneralizedMarkupLanguage,標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)識語言)。數(shù)據(jù)字典：數(shù)據(jù)字典datadictionary軟件系統(tǒng)中使用全部數(shù)據(jù)項名字及和這些數(shù)據(jù)項相關(guān)特征（比如，數(shù)據(jù)項長度、表示等）集合。數(shù)據(jù)流圖：數(shù)據(jù)流圖（dataflowchart）系統(tǒng)一個圖形表示，其中表示出數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)匯、存放和以結(jié)點形式對數(shù)據(jù)實施處理，和結(jié)點間作為連接部分邏輯數(shù)據(jù)流。1.4參考資料列出用得著參考資料，如：1、GB8567-88《計算機軟件產(chǎn)品文件編制規(guī)范》2、GB/T11457-1995《軟件工程術(shù)語》3、GB1526—89信息處理--數(shù)據(jù)步驟圖、程序步驟圖、系統(tǒng)步驟圖、程序網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)資源圖文件編制符號及約定4、GB8566-88《軟件開發(fā)規(guī)范》5、市各類相關(guān)文件、報表等格式和說明6、畢碩本,王橋,徐秀華.地理信息系統(tǒng)軟件工程原理和方法.北京：科學(xué)出版社，2GIS項目概述2.1GIS項目目標(biāo)用圖形、圖像數(shù)字信息來表現(xiàn)校園多種空間信息和非空間信息,通Internet為用戶提供多種校園信息查詢和檢索服務(wù)；利用GIS強大空間分析功效,為廣大用戶提供線路查詢、疊加分析、緩沖區(qū)分析、鄰近地物查詢等服務(wù)；依據(jù)用戶不一樣需求能夠輸出對應(yīng)專題圖。經(jīng)過它能夠?qū)崿F(xiàn)校園信息實時共享,給廣大用戶提供愈加全方面服務(wù)，同時也能夠為學(xué)校管理部門進行校園發(fā)展估計、計劃決議和科學(xué)管理提供依據(jù)。2.2GIS運行環(huán)境2.2.1系統(tǒng)開發(fā)軟件環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)需要一系列軟件環(huán)境支持,本系統(tǒng)開發(fā)選擇關(guān)鍵軟件環(huán)境為:（1）操作系統(tǒng)：Windows7旗艦版；（2）數(shù)據(jù)庫選擇：SQLServer；（3）開發(fā)編譯環(huán)境：MicrosoftVisualStudio；（4）WebGIS開發(fā)平臺：SuperMapIS.NET5。2.2.2系統(tǒng)硬件環(huán)境整個校園地理信息系統(tǒng)需要處理大量空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù),同時考慮到要同時為多個不一樣用戶服務(wù),為了使其有很好運行性能和處理速度,本系統(tǒng)硬件環(huán)境配置以下：（1）局域網(wǎng)：10M/100M交換式以太網(wǎng)；（2）中心服務(wù)器：惠普服務(wù)器1～2臺；（3）外設(shè)：掃描儀、打印機；（4）用戶機：系統(tǒng)對用戶機硬件配置沒有特殊要求,常規(guī)配置即可。2.3條件和限制3GIS數(shù)據(jù)描述3.1GIS數(shù)據(jù)系統(tǒng)按專題分層方法進行空間數(shù)據(jù)存放和管理,具體分層情況如表1所表示3.2GIS數(shù)據(jù)流圖3.3GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計包含空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫設(shè)計,所以數(shù)據(jù)采集包含圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩方面內(nèi)容。圖形數(shù)據(jù)采集利用數(shù)字化儀和在R2V軟件中手工數(shù)字化相結(jié)合方法,對已經(jīng)有圖件矢量化來完成。利用基礎(chǔ)地圖有陜西師范大學(xué)雁塔校區(qū)1∶500地形圖、校園總體計劃圖、建筑物分布平面圖、建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、綜合管線圖等。屬性數(shù)據(jù)采集以現(xiàn)場測量調(diào)查為主,和學(xué)校近期多種統(tǒng)計信息相結(jié)合。屬性數(shù)據(jù)庫包含建筑物資料信息、教職員信息、學(xué)生信息、教學(xué)課程安排、科研項目信息、基礎(chǔ)設(shè)施信息等。3.4GIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計3.4.1圖形數(shù)據(jù)庫設(shè)計在設(shè)計圖形數(shù)據(jù)庫時,按專題分層方法劃分了13層。數(shù)據(jù)在各層表現(xiàn)形式有點、線、面三種。(圖2)3.4.2屬性數(shù)據(jù)庫設(shè)計屬性數(shù)據(jù)庫包含兩類屬性表:對應(yīng)于地圖實體屬性表和一般屬性表。前者用于存放地圖實體屬性,關(guān)鍵包含教學(xué)區(qū)屬性表、家眷區(qū)屬性表、宿舍區(qū)屬性表、管線屬性表、綠化區(qū)屬性表等。后者不包含地理信息,是常規(guī)數(shù)據(jù)庫文件,關(guān)鍵包含教職員信息表、學(xué)生信表、教學(xué)課程安排表、多媒體文件索引表等,存放在SQLServer數(shù)據(jù)庫中。采取地理關(guān)系數(shù)據(jù)模型可把空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫由要素ID碼相互關(guān)聯(lián),完成空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、雙向查詢和更新維護。4GIS功效需求4.1功效劃分系統(tǒng)整體功效結(jié)構(gòu)圖3所表示,依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)和需求分析,其關(guān)鍵功效包含以下多個部分:圖3系統(tǒng)整體功效結(jié)構(gòu)圖4.2功效描述4.2.1系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理部分面向系統(tǒng)管理員,系統(tǒng)管理員擁有最高管理權(quán)限,能夠在當(dāng)?shù)鼗蜻h程進行系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)置,添加和刪除系統(tǒng)服務(wù)項目等,極大方便了系統(tǒng)實時維護和更新。4.2.2空間分析功效。（1）緩沖區(qū)分析:緩沖區(qū)分析是圍繞某地物要素畫出定寬地域,用以建立“影響地帶”。比如,學(xué)校管理決議部門假如想拓寬校園現(xiàn)有道路,而且要估計道路拓寬以后對道路周圍設(shè)施(道路綠化帶等)影響,這時就能夠利用系統(tǒng)緩沖區(qū)分析功效,它能夠依據(jù)設(shè)定范圍繪制出緩沖區(qū)輪廓,并將緩沖區(qū)地物空間信息和屬性信息及相關(guān)統(tǒng)計信息顯示出來。管理決議部門可據(jù)此確定所需擴建道路寬度和道路兩邊需要美化面積。（2）最好路徑分析:伴隨校園規(guī)模不停擴大,校園內(nèi)道路縱橫,兩點之間道路往往不止一條,借助于最好路徑分析功效能夠確定兩點之間最短路徑,也能夠作為計劃人員參考。4.2.3地圖瀏覽功效。該模塊關(guān)鍵包含GIS常見多種功效,系統(tǒng)采取分層管理模式,對建筑物、道路、校園水系、通信線路等不一樣種類地圖要素分別進行管理。地圖能夠進行放大、縮小、漫游、全幅顯示,同時系統(tǒng)提供了地圖打印、鷹眼和距離量測等功效。采取分層管理,能夠突出關(guān)鍵,分層瀏覽和查詢。比如,能夠?qū)⒕G化區(qū)和辦公教學(xué)樓進行疊加分析,來分析校園綠化率。4.2.4數(shù)據(jù)管理功效。該模塊關(guān)鍵面向管理員,管理員能夠在自己權(quán)限內(nèi)管理和維護地圖分類和對應(yīng)屬性數(shù)據(jù),添加和驗證對應(yīng)數(shù)據(jù)。4.2.5查詢功效。信息查詢和檢索是系統(tǒng)最關(guān)鍵功效,本系統(tǒng)提供了靈活多樣化空間查詢功效。用戶能夠依據(jù)需要選擇合適方法查詢地物空間信息、屬性信息或其它多媒體信息。系統(tǒng)提供查詢方法關(guān)鍵有:（1）簡單直觀交互方法(點選、框選、多邊形和圓形選擇查詢)。在不一樣圖層上選擇地物或依據(jù)用戶指定范圍查詢選中地物屬性信息;（2）條件查詢和模糊查詢。系統(tǒng)可依據(jù)用戶指定條件進行綜合查詢,并把結(jié)果在地圖上定位和顯示;（3）高級查詢。緩沖半徑查詢可根據(jù)用戶指定地點和搜索半徑等條件,經(jīng)過GIS空間分析功效,自動探測搜索點周圍信息;（4）圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)雙向查詢。雙向互查是GIS一個突出特點,即經(jīng)過屬性數(shù)據(jù)能夠查詢圖形數(shù)據(jù),反之,經(jīng)過選定地圖要素能夠取得其屬性數(shù)據(jù)。如輸入教學(xué)樓名稱就可查詢其在地圖中空間位置,在地圖上選中某棟教學(xué)樓就能夠取得其相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。5GIS性能需求5.1時間特征a．響應(yīng)時間：0.01ms；b．更新處理時間：0.01ms；c．?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳送時間：0.01ms；d．解題時間：0.1ms5.2適應(yīng)性a．操作方法上改變：關(guān)鍵是采取點擊菜單模式，b．運行環(huán)境改變：在Windows7旗艦版和家庭一般版操作系統(tǒng)上運行。c．同其它軟件接口改變：在盡可能確保接口不出現(xiàn)變動情況下，許可接口重載和再定義，但接口命名規(guī)則是統(tǒng)一。d．精度和有效時限改變：工作時間安排會存在肯定浮動，這部分要協(xié)同分詞工具包課題設(shè)計組其它組員一同來進行約定，前期計劃能夠稍微有些變動，后期安排盡可能根據(jù)計劃實施。e．計劃改變或改善：工作時間安排會存在肯定浮動，這部分要協(xié)同分詞工具包課題設(shè)計組其它組員一同來進行約定，前期計劃能夠稍微有些變動，后期安排盡可能根據(jù)計劃實施。6GIS運行需求6.1用戶界面6.2軟件接口用戶和主程序調(diào)用接口。這個接口采取封裝API形式和函數(shù)調(diào)用形式，分別以外部調(diào)用和內(nèi)部調(diào)用方法為不一樣用戶提供使用本機械分詞工具入口。6.3故障處理a．軟件壓力：數(shù)據(jù)庫壓力超出想象。b．內(nèi)存不足：不停存放數(shù)據(jù)，不停讀取數(shù)據(jù)。7質(zhì)量確保8其它需求a．預(yù)期擴展：數(shù)據(jù)庫擴展。b．OS更換：在Windows7旗艦版和家庭一般版能夠兼容，期望在Linux、xp和vista能夠使用，不過數(shù)據(jù)庫在linux上又是另一回事情。