衛(wèi)啟云，張學(xué)全，王　偉

(1. 太原市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)中心，山西 太原 030009； 2. 中國電子科技集團(tuán)第二十八

研究所，江蘇 南京 210007； 3 . 武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079)

WEI Qiyun,ZHANG Xuequan,WANG Wei

.NET平臺下二維地圖控件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

衛(wèi)啟云1，張學(xué)全2，王偉3

(1. 太原市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)中心，山西 太原 030009； 2. 中國電子科技集團(tuán)第二十八

研究所，江蘇 南京 210007； 3 . 武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079)

Design and Realization of Two-dimensional Map Controls Based on .NET

WEI Qiyun,ZHANG Xuequan,WANG Wei

摘要：在專題地理信息系統(tǒng)中采用自制的地圖控件，具有針對性強(qiáng)、體積小和擁有自主產(chǎn)權(quán)等優(yōu)點(diǎn)。本文從控件結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)繪制、圖層渲染和地圖操作4個方面研究了二維地圖控件的設(shè)計，并加以實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：地圖控件；數(shù)據(jù)繪制；圖層渲染；地圖操作

中圖分類號：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)09-0107-02

收稿日期：2015-06-19

作者簡介：衛(wèi)啟云(1966—)，男，高級工程師，研究方向?yàn)閿?shù)字城市地理空間框架及智慧城市時空信息云平臺。E-mail: wqy8504@163.com

abstractGDAL(geospatial data ion library)是一個在X/MIT許可協(xié)議下的開源柵格空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換庫，它利用抽象數(shù)據(jù)模型來表達(dá)所支持的各種文件格式，此外，還有一系列命令行工具來進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理。

一、引言

組件式GIS開發(fā)是當(dāng)前GIS開發(fā)的主流方式，即通過購買ArcObjects、MapX、SuperMap Objects等組件，供用戶進(jìn)行二次開發(fā)。這種利用組件工具進(jìn)行GIS平臺開發(fā)的方式，具有系統(tǒng)穩(wěn)定、資源豐富、開發(fā)效率高且難度低等優(yōu)點(diǎn)。然而，在專題地理信息系統(tǒng)中，這種方式存在著極大的缺點(diǎn)：購買價格昂貴，而資源使用率很低；功能太泛，不適合于某一專業(yè)GIS系統(tǒng)；沒有自主產(chǎn)權(quán)，在很大程度上受制于生產(chǎn)廠商。本文將介紹基于.NET的自定義二維地圖控件，并在某氣象信息系統(tǒng)中加以實(shí)現(xiàn)。

二、地圖控件的總體設(shè)計

1. 控件簡介

二維地圖控件包含一些基本的功能：對矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的加載；對地圖圖層進(jìn)行特定的渲染；支持對地圖的縮放、漫游等基本操作。

2. 控件結(jié)構(gòu)

控件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

地圖控件MapControl的主要類是Map類，它封裝了地圖投影(Spatial Reference)、視圖范圍(Extent)等屬性。Map包含若干個圖層(Layer)。Layer基類又派生為3種類，即矢量圖層(FeatureLayer)、柵格圖層(RasterLayer)和氣象圖層(MeterLayer)。

Layer中主要封裝了DataSource和Renderer屬性。DataSource封裝了Layer的數(shù)據(jù)，即由若干Geometry組成。Geometry的組織結(jié)構(gòu)參考OpenGIS定義的Geometry Object Model。Renderer封裝了對Layer數(shù)據(jù)的渲染方式。

圖1　控件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

三、地圖控件的具體實(shí)現(xiàn)

1. 數(shù)據(jù)繪制

(1) GDI+

GDI+是微軟在Windows 2000以后操作系統(tǒng)中提供的新的圖形設(shè)備接口，其通過一套部署為托管代碼的類來展現(xiàn)，這套類被稱為GDI+的托管類接口。GDI+主要提供了3類服務(wù):二維矢量圖形、圖像處理和文字顯示。

基于.NET平臺使用GDI+繪圖，使得應(yīng)用程序開發(fā)人員在輸出屏幕和打印機(jī)信息時無須考慮具體顯示設(shè)備的細(xì)節(jié),只需調(diào)用GDI+庫輸出的類的一些方法即可完成圖形操作,真正的繪圖工作由這些方法交給特定的設(shè)備驅(qū)動程序來完成,GDI+使得圖形硬件和應(yīng)用程序相互隔離，從而使開發(fā)人員編寫設(shè)備無關(guān)的應(yīng)用程序變得非常容易。

(2) GDAL/OGR

OGR是GDAL項(xiàng)目的一個分支，功能與GDAL類似，只不過它提供對矢量數(shù)據(jù)的支持。很多著名的GIS類產(chǎn)品都使用了GDAL/OGR庫，包括Esri的ArcGIS、Google Earth和跨平臺的GRASS GIS系統(tǒng)。

以下為調(diào)用OGR庫讀取shapefile文件部分代碼：

OSGeo.OGR.Ogr.RegisterAll(); ∥注冊所有格式的驅(qū)動

OSGeo.OGR.Driverdr=OSGeo.OGR.Ogr.GetDriverByName("ESRI shapefile");∥獲取ESRI shapefile驅(qū)動

OSGeo.OGR.DataSource ds=dr.Open(path,0); ∥打開數(shù)據(jù)源

intlayerCount=ds.GetLayerCount();∥獲取圖層數(shù)

OSGeo.OGR.Layer layer=ds.GetLayerByIndex(0); ∥獲取第一層

OSGeo.OGR.FeatureDefnogrFDefn=layer.GetLayerDefn();∥獲取圖層信息

2. 圖層渲染

一個圖層包括圖層名、范圍、投影信息等屬性，此外，還應(yīng)定義一個渲染(Renderer)屬性。

Renderer的組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從Renderer派生3種渲染類型，即矢量渲染(FeatureRenderer)、柵格渲染(RasterRenderer)和氣象渲染(MeterRenderer)。

圖2　Renderer類的結(jié)構(gòu)

Renderer的符號(Symbol)屬性是用于修飾要素的對象，它派生為3種符號類型，即點(diǎn)符號(PointSymbol)、線符號(PolylineSymbol)和面符號(PolygonSymbol)。如對于面要素，PolygonSymbol可以設(shè)置面的邊框線型、邊框顏色和填充顏色等屬性。

3. 地圖基本操作

(1) 縮　放

地圖的縮放操作實(shí)際上是對Map的Extent進(jìn)行操作。放大地圖時，即將Extent范圍縮小，使其顯示在屏幕上處于放大狀態(tài)；縮小地圖時，即將Extent范圍變大，使其顯示在屏幕上處于縮小狀態(tài)。

一般在縮放過程中，并不是所有的圖形都能夠顯示在屏幕上。而一般的繪圖機(jī)制則是把所有圖形元素，不管是屏幕內(nèi)的還是屏幕外的都進(jìn)行繪制，嚴(yán)重地影響了顯示或繪制的速度，同時放大比例越大，影響就越大。因此，應(yīng)當(dāng)在繪圖前首先判斷這一圖形元素是否顯示在視圖屏幕上：如果在，則繪制；否則不予處理。

(2) 漫　游

地圖的漫游操作即對當(dāng)前的視圖范圍進(jìn)行移動操作。當(dāng)鼠標(biāo)左擊進(jìn)行移動時，計算鼠標(biāo)的移動距離，并轉(zhuǎn)換為Extent的變化。當(dāng)松開鼠標(biāo)時，刷新Extent內(nèi)的要素，就達(dá)到了漫游的效果。

考慮到地圖的數(shù)據(jù)量較大，在進(jìn)行移動時，不應(yīng)該實(shí)時刷新要素，因?yàn)檫@樣會影響顯示速度。因此，在鼠標(biāo)移動時應(yīng)該只移動圖像而不刷新要素，只在最后松開鼠標(biāo)時刷新要素并顯示。

四、利用地圖控件開發(fā)的GIS平臺實(shí)例

在數(shù)字城市GIS平臺中，通過引用該二維地圖控件，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的加載、渲染和縮放漫游等功能，如圖3所示。

以下為加載矢量數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的部分代碼：

圖3　數(shù)字城市GIS平臺

FeatureLayerlayer1=Algorithms.ReadShpFile(dataPath+@"世界地圖.shp"); ∥初始化矢量圖層，讀取shapefile文件

layer1.Renderer=renderer1; ∥圖層渲染

MapControl.AddLayer(layer1); ∥加載矢量圖層

MeterLayer layer2=new MeterLayer(); ∥氣象圖層初始化

MeterLayer.DataSource=geometries; ∥設(shè)置氣象圖層數(shù)據(jù)源

layer2.Renderer=renderer2; ∥圖層渲染

MapControl.AddLayer(layer2); ∥加載氣象圖層

MapControl.Refresh(gaeaViewDrawPhase.gaeaViewAll, null, null); ∥刷新

五、結(jié)束語

本文基于 .NET自定義的二維地圖控件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的加載、 圖層的渲染及縮放漫游等操作。在專

題地理信息系統(tǒng)中，采用自制的地圖控件，有針對性強(qiáng)、體積小和擁有自主產(chǎn)權(quán)等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，自定義二維地圖控件需要開發(fā)者掌握GIS底層技術(shù)和方法，這也增加了系統(tǒng)的開發(fā)難度。

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