楊 波，車自力，封建民

（咸陽(yáng)師范學(xué)院 旅游與資源環(huán)境學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000)

基于MapX組件技術(shù)的校園地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊 波，車自力，封建民

（咸陽(yáng)師范學(xué)院 旅游與資源環(huán)境學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000)

針對(duì)目前校園空間信息管理的需要,以咸陽(yáng)師范學(xué)院校園地理信息系統(tǒng)為例,對(duì)基于組件式GIS的校園地理信息系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究,對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì),并利用MapX組件結(jié)合Visual Basic平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)踐。結(jié)果表明,利用校園地理信息系統(tǒng)對(duì)校園空間和屬性信息進(jìn)行管理、統(tǒng)計(jì)和分析是非常高效的,對(duì)建設(shè)數(shù)字化校園和數(shù)字化城市具有重要意義。

校園地理信息系統(tǒng)；組件式GIS；MAPX

在我國(guó)，教育信息化日益得到重視。教育部制定了“面向21世紀(jì)教育振興行動(dòng)計(jì)劃”，強(qiáng)調(diào)利用信息技術(shù)推進(jìn)教育改革[1]。數(shù)字校園是高校信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。它是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的信息化手段和工具，實(shí)現(xiàn)從環(huán)境（設(shè)備、教室）、資源（圖書(shū)、講義、課件、信息等）到活動(dòng)（教學(xué)、管理、服務(wù)、辦公）的全部數(shù)字化。在傳統(tǒng)校園的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)數(shù)字空間以拓展顯示校園的時(shí)間和空間維度，從而提升傳統(tǒng)校園管理的效率，擴(kuò)展傳統(tǒng)校園管理的功能，最終實(shí)現(xiàn)教育過(guò)程的全面信息化，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量、科研和管理水平的目的[2]。由于數(shù)字校園是基于 GIS技術(shù)而建立的，因而它具有信息查詢、檢索、空間分析、模擬分析、輸出專題圖等功能，可以為學(xué)校的科學(xué)管理、規(guī)劃決策、發(fā)展預(yù)測(cè)提供可靠的科學(xué)依據(jù)[3]。本文以咸陽(yáng)師范學(xué)院為研究對(duì)象，采用VisualBasic平臺(tái)，結(jié)合MapX控件開(kāi)發(fā)了咸陽(yáng)師范學(xué)院CGIS系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 組件式GIS

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及GIS的發(fā)展,組件式GIS已經(jīng)成為當(dāng)今GIS軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的主流,代表著當(dāng)今GIS發(fā)展的趨勢(shì)。組件式GIS(ComGIS)是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件式軟件在GIS軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。ComGIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)組件,每個(gè)組件完成不同的功能，各個(gè)GIS組件之間以及GIS組件與其他組件之間可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信接口實(shí)現(xiàn)交互、集成,形成最終的GIS基礎(chǔ)平臺(tái)以及應(yīng)用系統(tǒng)[4]。

目前GIS組件二次開(kāi)發(fā)的平臺(tái)較多，如ArcEngine、MapX、MapObjects、GeoMedia、ArcObjects和SuperMap Objects等。MapX是MapInfo公司向用戶提供的具有強(qiáng)大地圖分析功能的ActiveX控件產(chǎn)品，由于它是一種基于Windows操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)控件，因而支持絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境，如Visual C++、Visual Basic、Delphi、PowerBuilder等。編程人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以選用自己最熟悉的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，輕松地將地圖處理功能嵌入到應(yīng)用程序中，并且可以編譯成 exe文件，脫離Mapinfo的軟件平臺(tái)[5]。

1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)

我校CGIS地理空間數(shù)據(jù)量較小,對(duì)軟硬件的要求不高。以實(shí)用為宗旨，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)選擇采用MapX組件和 VisualBasic語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)環(huán)境；間數(shù)據(jù)為 Map Info格式；數(shù)據(jù)庫(kù)采用M iscrosoft Acces。

1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能模塊

目前,大部分高校的管理模式是：校園建筑信息由學(xué)校后勤處管理,而學(xué)生信息由學(xué)生工作處管理。各種校園信息相互獨(dú)立，沒(méi)有進(jìn)行有效的集成管理。這樣的管理模式很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生檔案信息與校園地圖實(shí)體的關(guān)聯(lián)及動(dòng)態(tài)查詢更新。為了提高學(xué)校整體管理效率，CGIS應(yīng)該能夠集中管理多種信息,并且能夠進(jìn)行擴(kuò)充。

通過(guò)研究調(diào)查學(xué)校相關(guān)職能部門(mén)后，系統(tǒng)的主要功能需求為（如圖1所示）：

1）實(shí)現(xiàn)電子地圖功能并實(shí)現(xiàn)各種 GIS基本操作,能夠詳細(xì)直觀地表達(dá)校園各項(xiàng)空間信息和屬性信息；

2）實(shí)現(xiàn)地圖導(dǎo)航、測(cè)距、鷹眼功能；

3）實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息、空間信息和學(xué)院職能部門(mén)管理信息的查詢。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

CGIS的數(shù)據(jù)由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩部分組成。我?？臻g數(shù)據(jù)來(lái)源于兩部分：一部分是用GoogleEarth軟件免費(fèi)下載高清晰遙感影像，在ERDAS中校正、拼接成一幅咸陽(yáng)師范學(xué)院校園柵格地形圖，再用Map Info軟件數(shù)字化成矢量格式數(shù)據(jù)；另一部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于咸陽(yáng)師范學(xué)院旅游與資源環(huán)境學(xué)院師生通過(guò)全站儀、GPS手持儀等儀器進(jìn)行實(shí)地測(cè)量得到的矢量圖形數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括校園信息 (占地總面積、綠化面積、建筑面積、教職工人數(shù)、學(xué)生人數(shù))、建筑物屬性信息、樓房名稱、性質(zhì)、樓層數(shù)、占地面積等。咸陽(yáng)師范學(xué)院影像圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能模塊

圖2 咸陽(yáng)師范學(xué)院影像

2.2 空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13923-2006，將基礎(chǔ)地理信息要素按照從屬關(guān)系分為大類、中類、小類和子類。具體的分類代碼由6位十進(jìn)制數(shù)字碼組成，分別為按數(shù)字順序排列的大類、中類、小類和子類碼[6]。據(jù)此，本系統(tǒng)涉及的大類為居民地和建筑物類，代碼為 3；中類為公共服務(wù)設(shè)施，代碼為 4；小類為學(xué)校，代碼為0101；其完整代碼即34010XX。其中，XX表示的子類代碼，根據(jù)具體不同的地物后綴不同的代碼，表1中的圖層代碼為省略了相同部分的代碼。

根據(jù)校內(nèi)各空間信息的特點(diǎn)，將校園空間信息分為 4個(gè)基礎(chǔ)類別：主要建筑、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地、校內(nèi)道路和綠化用地。在各個(gè)基礎(chǔ)類別之下，又分出多個(gè)地物專題，如主要建筑設(shè)施包括教學(xué)、科研、公寓、醫(yī)療、飲食、禮堂和超市7個(gè)專題。根據(jù)GIS中數(shù)據(jù)分層存放的要求，各種專題信息分層存放并使用不同的顏色顯示輸出。地圖分層技術(shù)一方面可以將復(fù)雜的地圖簡(jiǎn)單化，從而大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)模型的處理過(guò)程；另一方面，以單一的圖層作為處理單位，使系統(tǒng)具有很大的靈活性?？臻g數(shù)組成如表1所示。

表1 空間數(shù)據(jù)組成

2.3 屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)中，空間信息的屬性數(shù)據(jù)可以直接保存在 Map Info格式文件中，另一部分屬性信息則保存在Access數(shù)據(jù)庫(kù)中，表2為在Access數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)計(jì)的教學(xué)樓信息結(jié)構(gòu)。

表2 教學(xué)樓屬性信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

屬性數(shù)據(jù)表還包括宿舍樓信息屬性表、教師信息表、院系信息表、學(xué)生信息表（見(jiàn)表3）等。在查詢學(xué)生信息時(shí)，是按照“所在宿舍樓號(hào)+層號(hào)+房間號(hào)”的形式輸出。

2.4 空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，用 ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)教師、學(xué)生和教學(xué)等相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，大部分都與空間信息無(wú)關(guān)。在此，為了提高系統(tǒng)的整體性能，并兼顧數(shù)據(jù)的共享性，系統(tǒng)選擇基于空間數(shù)據(jù)文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的混合管理類型。該類型由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(RDBMS)管理屬性數(shù)據(jù)，地理空間數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)，由空間數(shù)據(jù)管理軟件包進(jìn)行空間操作[7]，原理如圖3所示。

地理空間數(shù)據(jù)文件和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之間以指針或關(guān)鍵字建立聯(lián)系，圖形矢量數(shù)據(jù)以 MapInfo標(biāo)準(zhǔn)文件格式存儲(chǔ)在特定目錄下，圖形中每個(gè)地物均有其對(duì)應(yīng)的唯一的標(biāo)識(shí)（ID號(hào)），系統(tǒng)以此為索引建立該地物的圖形數(shù)據(jù)文件[8]。

表3 學(xué)生信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

圖3 數(shù)據(jù)模型圖

3 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了CGIS以下的主要功能：

1）建設(shè)校園電子地圖。本系統(tǒng)采用的Map Info的數(shù)據(jù)格式，按照分層組織方法，將校園信息分為教學(xué)樓、科研樓、公寓樓、食堂、醫(yī)院、禮堂、超市、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、道路、綠地等層，每層為一種類型，對(duì)應(yīng)一個(gè)類型編號(hào)。為了使校園圖方便利用和校園各功能要素直觀明顯，每一層設(shè)計(jì)使用不同的顏色顯示輸出。

2）數(shù)據(jù)管理功能,包括數(shù)據(jù)輸入/輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、圖形屬性數(shù)據(jù)的編輯和更新等。

3）地圖的基本操作功能，包括放大、縮小、漫游等基本操作。對(duì)圖數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，如標(biāo)注、距離量算、面積量算。

4）鷹眼的功能。鷹眼圖是一個(gè)快速瀏覽全圖的工具，可以指示當(dāng)前地圖顯示的區(qū)域，并可以快速定位到指定區(qū)域。鷹眼圖中有紅色矩形框,通過(guò)鼠標(biāo)可以重繪鷹眼圖中的矩形框,并能實(shí)現(xiàn)在地圖窗口中的快速定位。

5）多媒體功能，運(yùn)用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)校園信息的豐富展現(xiàn)，如查詢校園 1號(hào)主教學(xué)樓的時(shí)候，按下視頻播放按鈕，對(duì)應(yīng)窗口用Windowsmedia播放1號(hào)主教學(xué)樓的外觀視頻。

6）院系信息查詢和學(xué)生信息查詢。院系信息的查詢，可查看學(xué)校簡(jiǎn)介和各個(gè)學(xué)院的基本信息；學(xué)生信息的查詢，可查看每棟宿舍樓的層數(shù)以及該棟宿舍樓的學(xué)生數(shù)量等信息。系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖4所示。

圖4 咸陽(yáng)師范CGIS系統(tǒng)主界面

4 結(jié)語(yǔ)

CGIS是高等學(xué)校管理自動(dòng)化、科學(xué)化、數(shù)字化的趨勢(shì)。本系統(tǒng)基于學(xué)校的基本需求,應(yīng)用組件 GIS技術(shù),利用MapX和VisualBasic6.0進(jìn)行了CGIS的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的互查、空間分析、信息的統(tǒng)計(jì)和分析以及最終成果的打印輸出等功能,基本能滿足校園信息管理的需要。通過(guò)測(cè)試,系統(tǒng)可以進(jìn)行校園信息的空間管理,提高了學(xué)校的管理水平和工作效率,為學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)決策分析提供了幫助。

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Design of Campus Geographic Information System Basedon Com-GIS-MapX

by YANG Bo

In order to resolve the problems of the campus space information management,this paper took the case of the Xianyang normal university Campus Geographic Information Systems,made a study of the CGIS based on the ComGIS,designed the system structure and system functions in detail and made use of the MapX Objects to develop system.The result shows that the CGIS can manage and statistics analyze the space information and attribute data efficiently,and hasan important significance on building of the digital campus and digital city.

CGIS，ComGIS，MapX

2011-09-07

項(xiàng)目來(lái)源：咸陽(yáng)師范學(xué)院引進(jìn)人才資助項(xiàng)目（08XSYK340）；歷史地理學(xué)陜西省重點(diǎn)扶持學(xué)科資助項(xiàng)目（10722）。

P208

B

1672-4623(2012)03-0108-03

楊波，主要研究方向?yàn)镚IS設(shè)計(jì)及應(yīng)用。