（地图制图学与地理信息工程专业论文）基于gis的山区高速公路环境信息系统.pdf

摘要 地理信息系统是集信息科学、空间科学、地球科学和计算机科学为一体的新 兴边缘学科，是推动社会信息化的重要手段之一。近年来，随着计算机技术和网 络通信技术的迅速发展，g i s 技术取得了长足的进步，应用非常普遍。因此，在 地理信息系统的支持下，开发与应用环境地理信息系统，不仅可以方便地获取、 存储、管理和显示各种环境信息，而且可以对环境进行有效的监测、模拟、分析 和评价。 论文探讨了基于c o m 技术的组件式g i s 的二次开发的实现方式，对组件技术 和组件式g i s 的优点与应用进行了充分调研；剖析了a r c g i se n g if i e 的组成、 功能和特点，研究了目前国内、外比较常用的组件式g i s 平台，并结合项目的实 际要求确定了系统的开发环境和开发工具，重点研究了基于g i s 技术的山区高速 公路环境信息系统的开发与实现。对整个系统的设计与开发过程，包括系统的用 户界面，系统的需求，系统的结构设计，系统的开发模式、软硬件的配置等相关 技术进行了探讨。最终利用可视化开发工具c # 与a r c e n g i n e 提供的控件、工具、 对象库相结合的具体丌发模式，较好地实现了系统的图形显示、图形操作、数据 管理、多媒体等功能。该系统的建设使用面向对象开发语言，充分利用了 a r c e n g i n e 提供的基本的图形操作、数据编辑等功能，有效地提高应用型地理信 息系统的开发效率。系统具有良好的通用性、可移植性、安全性、可扩充性、具 有良好的操作简单的用户界面。另外，本系统采用g e o d a t a b a s e 空间数据模型来 进行数据的组织和数据库的建设，该数据模型有效解决空间数据和属性数据的存 储和关联等问题。系统的开发给地理信息系统开发者提供了很好的参考。 关键词：系统开发，组件技术，a r c e n g i n e ，g i s a b s t r a s t t h e g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e mi san e wi n t e r d i s c i p l i n a r yo fs c i e n c ew h i c h i n c o r p o r a t i n gi n f o r m a t i o ns c i e n c e ，t h es p a c es c i e n c e ，g e o s c i e n c e sa n dc o m p u t e r s c i e n c ei n t oa no r g a n i cw h o l e a so n eo ft h ec r u c i a lm e a n s ，i tp r o m o t e st h e i n f o r m a t i o ns o c i e t yd e v e l o p m e n t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f t e c h n o l o g yo ft h ec o m p u t e ra n dn e t w o r kc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , g i st e c h n o l o g y h a sm a d ec o n s i d e r a b l ep r o g r e s s ，a n di ti su s e dg e n e r a l l y t h e r e f o r e ，i ns u p p o r to fg i s ， d e v e l o p i n ga n da p p l y i n ge n v i r o n m e n tg i s n o to n l yc a na c q u i r e ，s t o r e ，m a n a g ea n d d i s p l a y o fv a r i o u se n v i r o n m e n ti n f o r m a t i o n ，b u ta l s oc a na c h i e v ee f f e c t i v e s u p e r v i s i n g ，s i m u l a t i o n ，a n a l y z ea n de v a l u a t i o no fe n v i r o n m e n t t h ep a p e rd i s c u s s e st h ed e v e l o p m e n tm e t h o d so fg i sa n dt h ed e v e l o p m e n t a p p r o a c hw h i c hb a s e do nc o mt e c h n o l o g y t h ep a p e ri n v e s t i g a t e st h ee x c e l l e n ta n d a p p l i c a t i o no ft h ec o m p o n e n tt e c h n o l o g ya n dc o m p o n e n tg i s t h ep a p e ri n t r o d u c e s t h ec o m p o s i n gf u n c t i o na n dc h a r a c t e r i s t i co fa r c e n g i n e ，s t u d i e st h ec u r r e n td o m e s t i c o ro v e r s e a sc o m p o n e n tg i s ，d e t e r m i n e st h ed e v e l o p i n ge n v i r o n m e n ta n dt o o l s a c c o r d i n gw i t ht h ep r o j e c t 。sr e q u i r e m e n t t h ef o c u so ft h i sp a p e ri st od i s c u s st h e i n f o r m a t i o ns y s t e mo fs p e e d w a ye n v i r o n m e n ti nam o u n t a i n o u sa r e ad e v e l o p m e n ta n d i m p l e m e n tb a s e do ng i s i td i s c u s s e st h ep r o c e s so fd e s i g na n dd e v e l o p m e n tf o rt h e w h o l es y s t e ma n dr e l a t i v et e c h n o l o g y , w h i c hi n c l u d e ss y s t e m a t i cu s e ri n t e r f a c e ， s y s t e m a t i cr e q u i r e m e n t ，s y s t e m a t i cs t r u c t u r ed e s i g n ，s y s t e m a t i cd e v e l o p i n gm o d e ，a n d s o f t w a r ea n dh a r d w a r ec o n f i g u r a t i o na n ds oo n m a k i n gu s eo fd e v e l o p m e n tm o d e t h a ! c o m b i n e so b j e c to r i e n t e dd e v e l o p i n gt 0 _ 0 1 s 饼a n dc o n t r o l s ，t o o l s ，l i b r a r i e s o f f e r e db ya r c e n g i n e ，f u l f i l l st h ef u n c t i o n ss u c ha sm a pd i s p l a y i n g ，m a po p e r a t i o n ， d a t am a n a g e m e n ta n dm u l t i m e d i a c o n s t r u c t i o no ft h es y s t e mu s ev i s u a ld e v e l o p i n g t o o l s ，a n dm a k et h eb e s to ft h ef u n c t i o n so fm a po p e r a t i o n ，d a t ae d i t i n go f f e r e db y a r c e n g i n e ，i tg r e a t l yr a i s e dt h ee f f i c i e n c yo ft h es y s t e md e v e l o p m e n t t h es y s t e mi s u n i v e r s a l ，t r a n s p l a n t a b l e ，s e c u r i t ya n de x t e n s i b l e ，a n di th a sa n i c ei n t e r f a c ew h i c hc a n b eo p e r a t e ds i m p l y o t h e r w i s e ，t h es y s t e m a d o p t e dt h eg e o d a t a b a s es p a t i a ld a t a m o d e lt oo r g a n i z ea n dm a n a g et h es p a t i a ld a t a t h i sd a t am o d e lc a ns o l v et h es t o r a g e a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es p a t i a ld a t aa n dt h ep r o p e r t yd a t a t h ed e v e l o p m e n t s o fs y s t e mg i v ear e f e r e n c et od e v e l o p e ro fg i s k e yw o r d s ：t h ed e v e l o p m e n t o fs y s t e m 、c o m p o n e n tt e c h n o l o g y 、a r c e n g i n e 、g i s 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包 含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：丞确数2 【7 ，年月细日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属 学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利 等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论 文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：患而茹芨 导师签名： 专张 ( 撕口年只i o 日 乒形年莎月日 第一章绪论 随着经济的快速发展，我国的高等级公路建设在近几年出现了一个高峰期。 由于以前公路环保的短期行为，导致现在防护能力退化，防护效果明显降低。汽 车噪声、尾气污染、边坡水土流失、公路沿线生态遭破坏等愈来愈多的环保问题 摆在了我们的面前。我国的高等级公路建设起步慢，发展快。在快速发展的高等 级公路建设中，面对复杂的生态环境问题，如何利用国内外现有的先进技术，因 地制宜，综合规划成为高速公路生态环境的保护和恢复的重要任务。 环境的保护离不开对环境信息的采集、处理和应用，对于环境信息而言，具 有以下特征： l 、空间性一8 5 以上的环境信息都与空间位置相关。 2 、复杂性一环境信息处理背景复杂、任务繁多、涉及面广。 3 、分析性一环境信息处理需要大量的分析性工作，不仅有定性和静态的分析， 还有定量、定位和动态的综合评价分析。 4 、时效性一环境信息通常是海量的，需要高效、准确、及时地处理，有时也特 别需要实时处理。 5 、多元性环境信息来源多，包括了从监测数据、统计数据、空间数据、遥感 数据等不同数据源的数据。 6 、直观性一环境信息处理结果应具有良好的显示度和较高的可视化程度。 地理信息系统( g i s ) 是由软硬件、地理数据、用户组成，通过对地理数据 的集成、存储、检索和分析，生成并输出各种地理信息的计算机系统。在地理信 息系统的支持下，开发与应用环境地理信息系统，不仅可以方便地获取、存储、 管理和显示各种环境信息，而且可以对环境进行有效的监测、模拟、分析和评价。 通过环境地理信息系统的应用，既可以提供环境保护日常管理的质量和效率，加 快环境保护信息化进程，又可以提升环境监测管理的层次，是环境管理与规划决 策更为科学、快捷与准确。 1 1g i s 在环境领域中的应用与发展方向 l 、强调专业模型与空间信息技术的结合 由于数据库技术和其他相应技术的成熟，制约环境领域g i s 发展的关键已不 在数据管理上，而在对所管理的数据进行深层次的开发利用上。从2 0 世纪9 0 年代中期开始，人们就逐渐重视在( ：i s 框架内建立空间过程数学模型的研究。未 来环境分析模型与空间信息技术的紧密结合必将能直接解决复杂的环境问题，提 高环境管理的水平和层次，推动环境信息系统从“信息管理”型向“决策支持” 和“专家”型更高形式发展。 2 、组件式g i s ( c o m g i s ) 突显重要地位 许多环境研究者从多年的实践中认识到，环境地理信息系统的建设不应该建 立在单个的桌面g i s 平台上，c o m g i s 是当今g i s 发展的重要趋势。如今，著名 的g i s 软件厂商已由原来向用户提供系统转为提供控件o c x 或a c t i v e x ，用户可 以很容易的使用v b ，v c 或d e l p h i 等丌发工具，根据需要选择控件，丌发自己的 应用系统。c o m g i s 能成功解决传统g i s 在软件开发、应用系统集成和用户学习 使用等方面面临的困难，降低成本，具有无限扩展性等特点，由此，g i s 在小型 化、实用化上的突破会很大程度地促进我国环境领域中g i s 应用从政府部门、科 研单位向企业、商用乃至民用发展。 3 、将真正解决三维、四维空间操作和分析 目前的地理信息系统从根本上讲，只是对二维地理事物进行处理，虽能提供 较为简单的三维显示操作功能，但完全的三维模型和时间模型尚未普遍使用。为 了描述三维、四维地理实体，在扩充模型及计算机贮存结构上已有突破，但还没 有完全解决扩充后的数据模型从表示到分析的一系列问题。相信不久的将来，环 境地理信息系统可以把复杂的、动态的环境变化过程模型化，把用户带进生动、 逼真、自由的虚拟世界。 4 、基于w e b 上的g i s 逐渐完善 现在，互联网技术日新月异，基于w e b 的g i s 出现，并得到应用，环境地理 信息系统建设从c s 型开始向b s 型，必将逐渐地完善。在日益强调环境信息公 开和环境管理应加强公众和企业参与的情况下，借助i n t e r n e t i n t r a n e t 和新型 w e b g i s 技术，以及未来网络环境下集群( c l u s t e r ) 、网格( g r i d ) 等新的系统建设 策略，可以极大地缩短环境管理的空间距离，飞快地传递、迅速地获取环境信息， 促进公众了解自己所置身的环境质量情况和环境问题的根源所在，自觉参与到环 境保护中去。 5 、智能化的g i s 研究经久不衰 海量的数据和数据库伴随通讯、互联网技术飞速发展并猛烈袭来，人们对智 能化g i s 的呼声愈来愈高。长期以来，此类研究处于艰苦的摸索阶段，被期望能 解决复杂的专业问题，擅长于不确定知识表示的专家系统( e s ) 虽在环境科学研究 中有所应用，但尚未能达到实用程度；面向对象技术应用对象、对象类结构、对 象间的通讯来描述客观世界，可以直接定义和处理复杂的地物类型而倍受重视； 数据挖掘( d a t am i n i n g ) 从海量数据中发现隐含的、先前不知道的、潜在的有用 信息，可使g i s 查询和分析提高到发现知识的新阶段。 1 2g i s 在国内外公路环境研究现状与发展趋势 地理信息系统研究计算机技术与空间数据相结合，通过一系列空间操作和分 析方法，提供对规划、管理和决策有用的科学信息。g i s 已经成为资源调查、环 境管理和社会经济分析的主要工具，并已取得了重大的应用成果。 许多发达国家已经致力于g i s 在公路环境保护领域中的应用并取得了很大 进展。如瑞典建立了区域道路数据库( 地理信息系统) ：德国哈斯工程咨询公司则 使用地理信息系统和计算机辅助设计( g i s c a d ) 等先进技术手段来完成它所承担 的诸如环境协调性研究等项目。一个新的趋势是将具体的应用模型分析技术( 例 如噪声分析等) 、计算机辅助设计技术( c a d ) 与g i s 方法结合起来。 以“国家基础地理信息系统”为基础，建立省和地区级公路数据库和广域网 络支持的分布式的国道主干线综合地理信息系统，为部、省级行政首脑机关提供 一个进行公路环境管理、评价、决策的辅助决策工具。它具有以下优点： ( 1 ) 可存储公路沿线地理、环境、经济、社会等海量资料，成为融地形地 貌、道路、土地、水文、地质、资源等与体的综合性空间信息系统。 ( 2 ) 能分层存储和显示各种图件( 如公路地理位黄图、环境监测布点图、环 境工程设计图等) ，能将各种环境数据信息与公路线位、环境敏感点的地理位置 之间的关系建立在一张公共的底图上用以显示和分析，通过计算机屏幕在图形上 查询属性信息，如评价区域某个环境敏感点的污染物浓度或噪声级等。 ( 3 ) 增强了资料的质量校正和更新的潜在能力，使得到的信息更加充实、 完善和准确，提高了所收集到的资料的价值，保证了对公路环境数据投资的实用： 性和持久性。 ( 4 ) 便于用户对大型工程项目进行繁琐的文件保存、归档、更新和检索， 并可快速调用有关文件以提高效率。通过g i s 进行文件批阅、环境规划决策、打 印各种地图和报表，实现公路环境管理工作的地图电子化、管理现代化和规划科 学化。 然而，g i s 在公路环境管理方面的应用也面临着发展上的巨大障碍：它不能 为中高级管理者提供直接的决策支持，所取得的效益也往往是间接的、滞后的， 未能得到宏观管理、决策和环境工程设计部门的普遍重视。其根本原因在于g i s 应用模型分析能力和辅助设计能力的薄弱：它通常只能提供辅助分析、决策过程 中的数据级支持，不能提供实质性的决策方案。 1 3 论文研究目的及意义 随着我国公路建设步伐的加快，特别是西部开发对公路建设要求的不断提 高，山区高速公路建设进入高速发展时期。在山区高速公路建设及建成使用过程 中，对自然生态、景观生态和社会人文环境都会造成一定的影响与破坏。同时， 公路周边的环境状况又会对公路的安全产生影响。基于g i s 的山区高速公路环境 信息系统为山区高速公路环境的动态监测和科学管理提供了一个计算机系统平 台，这对于我们提高山区高速公路的管理水平，促进经济发展，保护生态环境， 使公路建设与管理真正起到经济效益、社会效益和生态效益共同实现的作用。所 以研究具有很强的现实意义。 i 4 技术路线 系统分析、设计与开发分为以下几个阶段： ( 1 ) 可行性分析：开展本软件的调研，并制定出任务与具体步骤，进行成本 效益分析，编制软件工程计划。 ( 2 ) 系统分析：更加深入地描述软件的功能和性能，确定软件设计的限制和 软件同其他系统元素的接口细节，定义软件的有效性需求，并且通过需求分析， 逐步细化对软件的要求，描述软件要处理的数据域，并提供可转化为数据设计、 结构设计和过程设计的数据与功能表示。 ( 3 ) 系统总体设计：根据系统的目标来规划系统的规模，确定系统的各个组 成部分，并说明它们在整个系统中的作用与相互关系，以及确定系统的硬件配置， 规定系统采用的合适技术规范，以保证系统总体目标的实现。 ( 4 ) 系统详细设计：在总体设计的基础上，确定每个模块具体执行的过程， 给出适当的算法描述，对数据库进行物理设计。 ( 5 ) 系统编程实施与测试：在以上设计完成的基础上，对系统的程序进行编 制，并用单元测试、集成测试等方法对软件进行测试。 系统开发的技术路线流程如图卜1 所示： 图卜l 系统开发的技术路线流程 4 第二章系统开发涉及的软件和技术 2 1g i s 二次开发的实现方式 l 、独立开发 独立开发指不依赖于任何g i s 工具软件，从空间数据的采集、编辑到处理分 析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言( 如 v i s u a c + + ，c # 等) ，在一定的操作系统平台上编程实现。这种开发方式难度很 大，不但要求开发者要有很扎实的g i s 理论知识而且还有很强的软件开发能力。 这种方式的好处在于：无须依赖任何g i s 工具软件，可减少开发成本。但对于大 多数开发者来说，能力、时间、财力方面的限制使其开发出来的产品很难在功能 上与商业化的g i s 工具软件相比，而且在g i s 工具软件上省下的钱可能还抵不上 开发者在开发过程中绞尽脑汁所花的代价。 2 、单纯二次开发 单纯二次开发指完全借助于g i s 工具软件提供的开发语言进行应用系统开 发。g i s 工具软件大多提供了可供用户进行二次开发的宏语言，如e s r i 公司的 a r c v i e w 提供了a v e n u e ，a r c i n f o 提供的a r cm a c r ol a n g u a g e ( a m l ) 语言，m a p l n f o 公司的m a p l n f op r o f e s s i o n a l 提供了m a p b a s i c 语言等。用户可以利用这些宏语 言，以原g i s 工具软件为开发平台，开发出针对不同应用对象的应用程序。这种 方式省时省心，也可以利用平台提供的基本的g i s 功能，但这种二次开发有明显 的不足： ( 1 ) 开发功能弱，综合处理能力不强 进行二次开发的宏语言作为编程语言，功能极弱，用它们来开发应用程序仍 然不尽如人意。 ( 2 ) 解释执行，效率不高 这种方式开发的系统不能脱离g i s 平台软件，是解释执行的，效率不高。 ( 3 ) 语言规则千差万别，增加学习开发语言的负担 每种g i s 软件都按自己的习惯和自定义的语法规则提供二次开发环境，对于 己熟悉一种开发环境的人来说，要重新学习新的开发语言，这增加了开发人员的 学习负担。 3 、集成二次开发 集成二次开发是指利用专业的g i s 工具软件( 如a r c v i e w ，m a p l n f o 等) 实现 g i s 的基本功能，以通用软件_ 丌发工具尤其是可视化开发工具，如v i s u a lb a s i c ， d e l p h i 等为开发平台，进行二者的集成开发。集成二次开发目前主要有如下两 种方式： ( 1 ) o l e d d e 采用o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ，对象链接与嵌入) 自动化技术 或d d e 技术，用软件开发工具开发前台可执行应用程序，以o l e 自动化方式或 d d e 方式启动6 1 s 工具软件在后台执行，利用回调( c a 】b a c k ) 技术动态获取其 返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。 ( 2 ) 6 1 s 组件 利用g i s 工具软件生产厂家提供的建立在o c x 技术基础上的g i s 功能组件 ( 如e s r i 的m a p o b j e c t s 、m a p l n f o 公司的m a p x 等) ，在d e l p h i 、v i s u a l b a s i c 、n e t 等编程工具编制的应用程序中，直接将g i s 功能嵌入其中，实现地 理信息系统的各种功能。 2 2 组件式地理信息系统的开发 2 2 i 组件技术 组件技术的出现是近年来面向对象技术进入到成熟实用化阶段的具体表现。 在组件技术的概念模式下，一个软件系统可以被视为由若干个相互协同工作的对 象集合而成，其中每个对象都能提供特定的服务和功能，并且以标准、开放的形 式公布出来，以便和其他对象通信和被调用。 由于组件技术的出现，软件产业的形式也将会有所改变。大量组件生产商会 涌现出来，并推出各具特色的组件产品：软件集成商则利用适当的组件快速生产 出用户需要的某些应用系统；大而全的通用产品将逐步减少；很多相对较为专业， 但用途广泛的软件，都将以组件的形式组装和扩散到一般的软件产品中。 组件技术的基本思想是：将大而复杂的软件应用分成一系列的可独立实现、 易于开发、理解和调整的软件单元，也就是组件，每一个组件保持一定的功能独 立性，在协同工作时，它们通过相互之间的接口完成实际的任务。 l 、组件对象模型( c o m ) 组件式对象模型( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，简称c o m ) 是组件之间相互接口 的规范，是o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ) 和a c t i v e x 共同的基础，其作 用是使各种软件构件和应用软件能够用一种统一的标准方式进行交互。c o m 不是 一种面向对象的语言，而是一种与源代码无关的二进制标准。c o m 所建立的是一 个软件模块与另一个软件模块之间的链接，当这种链接建立之后，模块之间就可 以通过被称之为“接口”的机制来进行通信。组件间的接口通过一种与平台无关 的语言i d l ( i n t e r f a c ed e f i n el a n g u a g e ) 来定义，而且是二进制兼容的，使用 者可以直接调用执行模块来获得对象提供的服务和功能。c o m 标准增加了保障系 统和组件完整的安全机制，并扩展到分布式环境。 组件之间的接口是组件软件的关键，同一软件中的组件必须使用同样的接口 标准才能保证组件之间可以进行通信。c o m 不仅提供了组件之间的接口标准，还 引入了面向对象的思想。组件模块为c o m 对象提供了活动的空间，c o m 对象以接 口的方式提供服务，这种接口被称为c o m 接口。c o m 接口有两个含义：它是一 组可以调用的函数；接口是组件及其客户程序之间的协议。当使用c o m 对象开 发时，开发人员不能直接使用c o m 对象，而是通过接口访问对象。一个组件程序 可以包含多个c o m 对象，并且每个c o m 对象可以实现多个接口。 c o m 组件、c o m 对象和c o m 接口之间的关系如图2 1 所示： c o m 组件 对象1对象2 接口1接口2 接口3 图2 - 1c o m 组件、c o m 对象和c o m 接口的相互关系 2 2 2 组件式地理信息系统 组件式6 i s 是软件组件技术在g i s 软件开发中的应用，是指基于组件对象平 台，以一组具有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组件提供的g i s 。 组件式g i s 的思想是把g i s 的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完 成不同的功能。各个g i s 控件之间，以及g i s 控件与其它非g i s 控件之间，可 以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的g i s 应用。 l 、组件式g i s 的优点 ( 1 ) 小巧灵活、价格便宜 在组件模型下，各组件都集中地实现与自己最紧密相关的系统功能，用 户可以根据实际需要选择所需控件，最大限度地降低了用户的经济负担。组 件化的g i s 平台集中提供空间数据管理能力，并且能以灵活的方式与数据库 系统连接。在保证功能的前提下，系统表现得小巧灵活。 ( 2 ) 易于集成 组件式g i s 建立在严格的标准之上，不需要额外的g i s 二次开发语言， 只需实现g i s 的基本功能函数，按照m i c r o s o f t 的a c t i v e x 控件标准开发接口。 这有利于减轻g i s 软件开发者的负担，而且增强了g i s 软件的可扩展性。g i s 应用开发者，只需熟悉基于w i n d o w s 平台的通用集成开发环境，以及g i s 各 个控件的属性、方法和事件，就可以完成应用系统的开发和集成。这样v i s u a l b a s i c ，v i s u a lc + + ，d e l p h i 等都可直接成为g i s 的优秀开发工具，它们各自 的优点都能得至4 充分发挥。 ( 3 ) 强大的g i s 功能 g i s 组件完全能提供拼接、裁剪、缓冲区等空间处理功能和丰富的控件 查询与分析能力。 ( 4 ) 伸缩性好，可扩展性强。 由于传统g i s 结构的封装性，软件变得越来越庞大，系统的开发难度很 大。组件式g i s 提供空间数据的采集、存储、管理、分析和模拟等功能，至 于其它非g i s 功能则可以使用专业厂商提供的专门组件( 如关系数据库管理、 统计图表制作等) 。在组件式软件技术背后，有一个十分庞大的组件资源库， 用户可以从不计其数的组件中挑选需要的组件和组件g i s 一起集成应用系 统，极大地扩展了g i s 的功能。 ( 5 ) 更加大众化 用户可以像使用其它a c t i v e x 控件一样使用g i s 控件，使非专业的普通 用户也能开发和集成g i s 应用系统，推动了g i s 大众化进程。组件式g s 的 出现使g i s 不仅是专家们的专业分析工具，同时也成为普通用户对地理相关 数据进行管理的可视化工具。 2 、组件式g i s 开发平台结构 ( 1 ) 基础组件 面向空问数据管理，提供基本的交互过程，并能以灵活的方式与数据库 系统连接。 ( 2 ) 高级通用组件 它由基础组件构成，面向通用功能，简化用户开发过程，如显示工具组 件、选择工具组件、编辑工具组件等，它们之间的协同控制消息都被封装起 来。这级组件经过封装后，使二次开发更为简单。 ( 3 ) 行业性组件 抽出行业应用的特定算法，固化到组件中，进一步加速开发过程。 2 3 国内外常用的组件式g i s 软件 a r c o b j e c t s 是e s r i 公司开发的面向对象的地理数据模型和高度集成的软件 组件库，是一套完全符合c 0 m 标准的大型软件构架。a r c g s 系列产品完全是基 于a r c o b j e c t s 构建起来的( 如图2 2 ) 。有了a r c o b j e c t s ，a r c g i s 中的各个不 同的产品就有了共同的基础部件和工业标准的接口，这对于a r c g i s 自身的定制 和扩展以及a r c g i s 与其它系统和平台之间的连接或融合起到了至关重要的作 用。a r c o b j e c t s 组件对象库中定义并实现了1 8 0 0 多个在g i s 应用中涉及到的空 间数据对象，供用户和开发商客户化定制、扩展或构造不同应用领域的g s 应用。 图2 - 2 桌面g i s ( a r c g i sd e s k t o p ) ，嵌入式g i s ( a r c g i se n g i n e ) 以及服务端g i s ( a r c g i ss e r v e r ) 共同构成一个全面的g i s 开发平台( 如图2 3 ) ，使得我们可 以在任何地方部署g i s 功能。 图2 3 由于使用a r c o b j e c t s 开发的程序必须安装桌面版软件，这使得它的开发成 本大大增加。处于产品策略上的考虑，e s r i 将h r c o b j e c t s 中的某些组件集单独 封装出来，起名为a r c e n g i n e ，使用a r c e n g i n e 开发的软件需要在一个r u n t i m e 下运行，而不需要安装a r c g i s 软件。a r c e n g i n e 只是a r c o b j e c t s 的一个子集， 使用a r c e n g i n e 开发的软件，在a r c o b j e c t s 环境中使用没有问题，但是 h r c o b j e c t s 开发的程序，如果使用的组件库不被包含在h r c e n g if i e 中，就无法 弋 ；u 。：一 ；警：一 。o 忙。 a 毋 嬲嗡 使用，比如i i d e n t i f y d i a l o g 对象，就是只有在a r c o b j e c t s 中才能使用。除此 以外，a r c o b j e c t s 版本的控件只有m a p c o n t r o l 和p 8 9 e l a y o u t c o n t r o l 两个，而 a r c e n g i n e 的控件就丰富的多。 2 3 2a r c g i se n g i n e l 、概述 a r c g i se n g i n e 由一组核心a r c o b j e c t s 包组成，提供开发者建立自订g i s 及 地图制作的应用程序。所有的h r c g i s9 应用程序都在a r c g i se n g i n e 的架构下 执行。 a r c g i se n g i n e 是一个基于a r c o b j e c t s 构建的可编程的嵌入式g i s 工具 包。基于a r c g i se n g i n e 开发出的g i s 应用系统最大的特点就是能够完全脱离 a r c g i s 软件系统( 如a r c m a p ，a r c c a t a l o g ) ，而功能却可以完全不逊于a r c g i s 软件。a r c g i se n g i n e 开发包包括三个关键部分： 控件 控件是a r c g i s 用户界面的组成部分，你可以嵌入并在你的应用程序中使 用。控件主要包括地图控件( m a p c o n t r o ) 、内容表控件( t o c c o n t r 0 1 ) 和布局 控件( p a g e l a y o u t c o n t r 0 1 ) 、工具条控件( t o o l b a r c o n t r 0 1 ) 等。例如：一个地 图控件和一个内容表控件可以加在应用中来展示和交互式运用地图。 工具条和工具 工具条是g i s 工具的集合，在应用程序中用它来和地图和地理信息交互。 如，工具包括：平移、缩放、点击查询和与地图交互的各种选择工具。工具在应 用界面上用工具条的方式展现。通过调用一套丰富的常规的工具和工具条，建立 定制应用的过程被简化了。开发者可以很容易的将选择的工具拖放到定制应用中 或创建自己定制的工具来实现与地图的交互。图2 - 4 所示是a r c g i se n g i n e 提 供的地图浏览工具条。 qq ：聊o - 图2 - 4 地图浏览工具条包含一组用于放大，平移，全屏等交互式工具 对象库 对象库是可编程a r c o b j e c t s 组件的集合，包括几何图形到制图、g i s 数据 源和g e o d a t a b a s e 等一系列库。在w i n d o w s ，u n i x ，和l i n u x 平台的丌发环境 下使用这些库，程序员可以丌发出从低级到高级的各种定制的应用。相同的g i s 库也是构成a r c g i s 桌面软件和a r c g i ss e r v e r 软件的基础。 对开发者来说这些a r c o b j e c t s 库支持所有的a r c g i s 功能，并且可以通过 大多数通用的开发环境来访问( 例如：v is u a b a s i c6 ，d e l p h i ，c + + ，j a v a ， 1 0 v i s u a l b a s i c n e t ，和c # ) ，a r c g se n g i n e 提供了二十多个对象库，每个库都 包括着不同的功能。 对于开发人员来说，你能够通过e n g i n e 开发包实现以下的功能： 读取所有支持e s r i 数据格式包括g e o d a t a b a s e 数据 地图制作( 创建和编辑m x d ) 查询和分析 地理编码 简单编辑 a r c g i se n g i n e 即适合构建基本的制图应用，也可以构建高级的g i s 应用。 2 、a r c g i se n g ih e 的主要特点 ( 1 ) 标准g i s 构架： a r c g i se n g i n e 提供一个标准构架来开发g i s 应用程序。世界上最热门的 g i s 应用程序( a r c m a p 及a r c c a t a l o g ) 都是使用相同的软件组件组建立的。 a r c g i se n g i n e 背后的构架非常完整并且可以延伸，它的强大功能使得开发者集 中精力解决组织的问题，而不必从头建立g i s 的基础功能， ( 2 ) 开发者控件： a r c g i se n g i n e 提供一组通用开发者控件，让使用者轻松地就能编写出功能 齐全的通用应用程序。 a r c g i se n g ib e 提供的控件有： m a p c o n t r o l 、p a g e l a y o u t c o n t r 0 1 、 a r c r e a d e r c o n t r o l 、t o c c o n t r o l及t o o l b a r c o n t r o l ，并具有数个预建的工具 及指令。a r c e n g i n e 控件以a c t i v e x 、n e ta s s e m b l i e s 、v i s u a lj a v ab e a n s 及 m o t i fw i d g e t s 传递。 ( 3 ) 跨平台支持： a r c g i se n g i n e 以及它所有相关的组件及控件都可适用于多种平台。所支持 的平台有：m i c r o s o f tw i n d o w s ( n t4 ，2 0 0 0 ，x p ，及2 0 0 3 ) ，s o i a r i s ( 2 8 ，2 9 ) ， l i n u x ( r e d h a t7 3 ) ，h p u x ( 1 1 1 1 ) ，及i b ma i x ( 5 1 ) 。 ( 4 ) 支持多种开发语言： a r c g i s 支持多种开发语言，包括c o m ，n e t ，j a v a ，及c + + 。开发者可以使 用多种不同的工具编写组件，诸如整合的m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o 环境，或 u n i x 上的c + + 程式编辑软件。 ( 5 ) 开发者资源： a r c g i se n g i n e 丌发工具包提供一套帮助系统，它整合支持不同的a p i ( j a v a ，c o m ，n e t ，c + + ) ，另外还有组件模型图以及程序码样本，帮助丌发者开 始编写。组件中还包括了数个丌发工具及工具软件，配合在e n g i n e 环境下编写 程序。 3 、a r c g i se n g i n e 开发包 a r c g i se n g i n e 包含一个构建定制应用的开发包。程序设计者可以在自己的 计算机上安装a r c g i se n g i n e 开发工具包，工作于自己熟悉的编程语言和开发环 境中。a r c g i se n g i n e 通过在开发环境中添加控件、工具、菜单条和对象库，在 应用中嵌入g i s 功能。例如：一个程序员可以建立一个应用程序，里面包含一个 a r c m a p 的专题地图、一些来自a r c g i se n g i n e 的地图工具和其他定制的功能。 a r c g i se n g i n e 的开发包中也包括协助开发的开发资源。一个集成的开发帮 助系统中提供了各种a p i ( c o m ，j a v a ，n e t 和c + + ) 、对象模型图和各种示例 代码。 a r c g i se n g i n e 开发包不是针对最终用户的，只能给开发应用的开发人员使 用。开发人员能够通过a r c g i se n g i n e 开发应用，然后提供给最终用户使用。 a r c g i se n g i n e 的一个重要的特色是：地图可以是你程序中的一个偶然的或中心 化的元素。这个特色使得a r c g i se n g i n e 能够很好地适应纵向市场应用。例如， 如果你的应用定位于商业信息数据库，e n g i n e 能够将从数据库中查询到的感兴 趣商业位置在表格中显示的同时，在地图上高亮显示出来。 a r c g i se n g i n e 开发包不仅提供了a r c o b j e c t s 集合包，也提供了几个开发 控件，用来创建高质量的地图用户界面。e n g i n e 开发包中包括下面这些可视化 的组件： m a p c o n t r o l ：类似于a r c m a p 桌面应用软件的数据视图界面，用于容纳各种 地图对象。 p a g e l a y o u t ：类似于a r c m a p 桌面应用软件的地图编