（摄影测量与遥感专业论文）基于组件gis的土地利用建库系统研究与设计.pdf

摘要 摘要 人类社会进入二十一世纪以来，信息技术就以前所未有的速度深入到世界各 地的各行各业。在各行各业实行数字化、信息化的浪潮中，我国的“数字国土” 工程作为国家空间数据基础设施的一部分也得到了长足的发展。在这一大背景 下本文对县级土地利用数据库建设的方法过程进行了研究。全文主要研究内容 如下： ( 1 ) 在本文第一部分前言中，明确了本次工作的背景、目的与意义以及国 内外的研究现状。首先，对数字地球、数字国土和组件式g i s 等相关概念和背 景进行介绍，接下来对国内外数字化地理信息建设和土地信息系统建设的进展 进行了介绍和比较，在此基础上引出了县级土地利用数据库建设的意义和依据。 ( 2 ) 分析介绍c o m 组件对象模型。分别介绍了c 嘣组件的特性、c 伽模型 的实现、c o m 的接口以及组件式g i s ，并论述结合c 伽技术在a r c g i s 框架上构 建一个基于组件式地理信息系统的优势。 ( 3 ) 设计一套基于a r c g i s 的土地利用现状建库系统中的地图符号库。分别 介绍了点状符号、线状符号以及面状符号的设计，最后介绍怎样编写程序调用 建立的符号库。 ( 4 ) 详细介绍矢量数据和属性数据的采集。首先介绍研究区概况，包括自 然地理概况和社会经济条件；然后详细介绍矢量数据和属性数据的采集，包括 遥感影像的配准、矢量数据的采集、属性数据的采集。 ( 5 ) 介绍矢量数据和属性数据的编辑和处理。首先介绍矢量数据的编辑和 检查，在对土地利用数据库数据进行拓扑检查时，作者根据a r c g i s 9 的基于规 则的拓扑关系，使用了一系列的针对不同拓扑的拓扑规则，如权属拐点必须在 线上、构造线不能有悬挂点、构造线不许自重叠、构造线不能自相交。同时根 据基于规则的拓扑关系和数掘质量检查的方法，编写了土地利用数据质量和拓 扑规则验证检查程序，从最大限度上确保了数据的完整性。最后介绍属性数据 的编辑和检查。 最后，总结了本文的主要工作和取得的主要成果并对未来的工作进行了展 望。 摘要 关键词：组件式g i s ，土地利用数据库，矢量数据，拓扑关系 玎 a b s t r a c t a b s t r a c t s i n c et h eh u m a ns o c i e t ye n t e r st h e2 1 0c e n t u r y , t h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yh a s p e r m e a t e di n t oa l lf i e l d so ft h ew o r l da t a l lu n e x a m p l e ds p e e d i nt h et i d eo f d i g i t a l i z a t i o na n di n f o r m a t i o ni na l lt r a d e s ，o u rc o u n t r y s ”d i g i m lt e r r i t o r y ”p r o j e c t h a sr e c e i v e dc o n s i d e r a b l ed e v e l o p m e n ta sap a r to fn a t i o n a ls p a t i a ld a t ai n f r a s t r u c t u r e u n d e rt h eg r e a tb a c k g r o u n d ，t h i sp a p e rc l a r i f i e st h em e t h o dt ob u i l dt h ec o u n t yl e v e l l a n d - u s ed a t a b a s e t h em a i nc o n t e n to ft h ep a p e ri sa sf o l l o w s ： ( 1 ) a m o n gt h es u m m a r y , t h eb a c k g r o u n d , t h ep u r p o s e ，t h em e a n i n g , d o m e s t i c a n di n t e r n a t i o n a lr e s e a r c hd y n a m i cs t a t u so ft h i ss n b j e c ta r ec l a r i f i e d a tf n s t ，t h e r e l e v a n tc o n c e p t sa n dt h eb a c k g r o u n do fd i 【舀t a l e a r t h ，d j i g i t a lt e r r i t o r y a n d c o m g i si si n t r o d u c e d t h e n , t h ep r o g r e s so fl a n di n f o r m a t i o ns y s t e mc o n s t r u c t i o n a n dd i g i t a l i z a t i o ng e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o na th o m ea n da b r o a di sa n a l y z e d b a s e do n t h e m ，t h i sa r t i c l ee l u c i d a t e st h em e a n i n ga n df o u n d a t i o no ft h ec o u n t yl e v e ll a n d u t i l i z ed a t a b a s e ( 2 ) c o mi sa n a l y z e da n di n t r o d u c e d i nt h i sp a r t c h a r a c t e r i s t i co fc o m ， i m p l e m e n t a t i o no fc o m ，i n t e r f a c eo fc o m ，c o m g i s ，a r ei n t r o d u c e di nd e t a i l ， a d v a n t a g e so fe s t a b l i s h i n g ac o m g i sb a s e do na r c g i sc o m b i n e dw i t hc o m t e c h n o l o g yi si n t r o d u c e d ( 3 ) as y m b o ll i b r a r yo fm a pi nt h el a n d u s ed a t a b a s ei sd e s i g n e d ，t h ed e s i g no f p o i n ts y m b o l ，l i n es y m b o l ，p o l y g o ns y m b o l ，i si n t r o d u c e ds e p a r a t e l y , h o wt oc a l lt h e s y m b o ll i b r a r yw i t hp r o g r a mi si n t r o d u c e di nt h ee n d ( 4 ) a c q u i s i t i o no fv e c t o rd a t aa n da t t r i b u t ed a t ai si n t r o d u c e di nd e t a i l a tf i r s t ， s u r v e yo fs t u d yr e g i o ni si n t r o d u c e d ，i n c l u d i n gp h y s i c a lg e o g r a p h i cs u r v e ya n dt h e s o c i a la n de c o n o m i cc o n d i t i o n s ；t h e na c q u i s i t i o no fv e c t o rd a t aa n da t t r i b u t ed a t ai s i n t r o d u c e di nd e t a i l ，i n c l u d i n gr e g i s t r a t i o no fr e m o t es e n s i n gi m a g e s ，a c q u i s i t i o no f v e c t o rd a t a ，a c q u i s i t i o no fa t t r i b u t ed a t a ( 5 ) e d i t i n ga n dp r o c e s s i n go fv e c t o rd a t aa n da t t r i b u t ed a t ai si n t r o d u c e d f i r s t ， e d i t i n ga n de x a m i n i n go fv e c t o rd a t ai si n t r o d u c e d ，w h e nc a r r i e dt h r o u g ht h et o p o l o g y i i i a b s t r a c t f o r t h el a n d - u s ed a t a b a s e sd a t a , a c c o r d i n gt ot h et o p o l o g y - r e l a t i o nb a s e do nr o l e so f a r c g i s 9 ，t h ea u t h o re m p l o y e das e r i e so ft o p o l o g yr u l e sf o rd i f f e r e n tt o p o l o g yt y p e s 。 f o re x a m p l e ，p o i n tm u s tb ec o v e r e db yl i n e ，c o n s t r u c t l i n em u s tn o th a v ed a n # e s ， c o n s t m c t l i n em u s tn o ts e l f - o v e r l a p ，c o n s t m c t l i n em u s tn o ts e l f - i n t e r s e c t a tt h e s a m et i m e ，a c c o r d i n gt ot h et o p o l o g y - r e l a t i o nb a s e do nr u l e so fa r c g i s 9a n dt h e m e t h o do fc h e c k i n gt h el a n d - u s ed a t a sq u a l i t y , t h ea u t h o rc o m p i l et h ev a l i d a t i n g p r o g r a ma b o u tl a n d u s ed a t a sq u a l i t ya n dt o p o l o g yr u l e s ，a l lt h e s ei n s u r et h ed a m s i n t e g r i t ya tam a x i m u m i nt h ee n d ，e d i t i n ga n de x a m i n i n go fa t t r i b u t ed a t ai s i n t r o d u c e d i nt h ef i n a l i t y , g e n e r a lr e v i e wa n ds o m ei m p r o v e ds u g g e s t i o na r eg i v e nf o rt h i s d i s s e r t a t i o n k e yw o r d s ：c o m g i s ，l a n d - u s ed a t a b a s e ，v e c t o rd a t a ，t o p o l o g y - r e l a t i o n 】v 个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：王枝军 z 卯7 年f 月i6 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月 日 个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：立 御7 年 被厍 | 只 第1 章前言 1 1 研究背景 1 1 1 数字地球、数字国土 第1 章前言 “数字地球”这一概念最早是由美国副总统戈尔( a lg o r e ) 正式提出的， 1 9 9 8 年1 月3 1 日，他在美国加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球：二十 一世纪认识地球的方式( t h ed i g i t a le a r t h ：u n d e r s t a n d i n go u rp l a n e ti nt h e2 1 s t c e n t u r y ) ”的讲演，正式提出了“数字地球”的概念。并说“我相信我们需要一个 数字地球，一种关于地球的可以嵌入海量地理数据的、多分辨率和三维的表 示。”，并指出“我们对数字地球应用的种种可能性有一个概貌：指导仿真外交、 打击犯罪、保护生态多样性、预报气候变化、提高农业生产率”。此后“数字地 球”引起了我国专家学者极大的关注，陈述彭院士、徐冠华院士、李德仁院士、 孙枢院士、杨崇俊研究员等都多次撰文呼吁全社会都要关注数字地球。形成和 发展“数字地球”必须首先发展国家信息基础设施( n i i ) 和国家空间数据基础 ( n s d l ) ，后者主要包括四个部分：地球空间数据框架，空间数据协调、管理与 分发，空间数据交换标准以及空间数据交换网站等，其中国家空间数据框架包 括：大地控制( 大地测量控制点坐标及其名称、表示码、经纬度和高程) 、数字 正射影像( 分辨率从米到数十米级) 、数字高程模型( 陆地高程数据和水深数据) 、 交通( 各级公路、铁路、水运中心线、机场、港口、桥梁和隧道) 、水系( 河流、 湖泊和海岸线数据) 、行政境界( 国家、省以及乡的行政边境和代码) 、公共地 籍( 土地利用、地籍管理数据) 等空间基础数据，它们的获取、处理和管理工 作都是测绘工作的业务范围，也是当代测绘事业的发展方向。 新一轮国土资源大调查纲要提出了“数字国土”的概念，要求在2 0 1 0 年完 成中国陆地和海域国土资源调查资料的信息化和网络化，进入国家“数字地球” 信息网络。数字国土被认为是“数字地球”的重要组成部分，建设数字国土工 程，对发展精准农业，逐步实现农业现代化；加强国土资源和水资源的监测和 保护，进行合理开发和利用部起着不可或缺的作用，并且对提升我凼的综合国 第1 章前言 力，增强国民经济起着十分重要的作用。数字国土建设的主要内容有； 1 ) 数字国土基础数据库，包括土地资源数据库；矿产资源数据库；辅助决 策数据库( 决策模型、决策方法) 和法规标准数据库等。基础数据库是数字国 土工程建设的核心内容，它涵盖了土地管理规划、矿产资源管理规划、地质环 境等应用系统的所有基础数据。 2 ) 数字国土工程数据更新与国土资源动态监测，包括斑块监测、总量监测 和变化报警等。斑块监测主要通过地面调查和遥感调查全国和省、自治区、直 辖市的耕地、林地和草地；而总量监测则主要通过地面及遥感抽样调查。数字 国土工程是国土资源的数字网络系统，其相关业务范围包括国土规划、耕地保 护、地籍管理、土地利用管理、矿产开发管理、矿产资源管理、地质勘探管理、 地质环境管理、法规监察、战略决策、政务办公、综合管理、综合统计等。 南通市地处长江下游三角洲，位于长江出海口北岸，属江苏省东南部沿海 地区。南通市目前正在筹备建设“十一库”，即：( 1 ) 城市规划区范围内的1 ：5 0 0 数字线划图( d l 6 ) 数据库；( 2 ) 城市规划区范围内的1 ：2 0 0 0 数字线划图( d l g ) 数据 库；( 3 ) 城市规划区范围内的1 ：5 0 0 0 数字线划图( d l g ) 数据库；( 4 ) 城市规划区范 围内的1 ：2 0 0 0 彩色( 黑自) 数字正射影像图( d o m ) ；( 5 ) 全市范围内1 ：1 0 0 0 0 基础地 理数据库( d l 6 、d e m ) ：( 6 ) 全市范围内1 ：5 0 0 0 0 基础地理数据库( d l 6 、d e m ) ； ( 7 ) 全市范围内1 ：2 5 0 0 0 0 基础地理数据库( d l g ) ；( 8 ) 南通市地名数据库；( 9 ) 南 通市控制测量成果数据库；( 1 0 ) 南通市部分专题图库；( 1 1 ) 南通市区核心区三维 城市景观数据库。 1 1 2 组件式g l s 简单地说，组件式g i s ( c o m p o n e n t6 i s 即c o m g i s ) 就是采用了面向对象技 术和组件式软件的g i s 系统( 包括基础平台和应用系统) 。c o m g i s 的基本思想是 把g i s 的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个6 i s 组件之日j ，以及g i s 组件与其它非6 i s 组件之问，都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 基础平台以及应用系统。目前大多数 g i s 软件公司都把开发组件式软件作为一个重要的发展战略。组件式g i s 具有许 多传统g i s 工具无法比拟的优点： ( 1 ) 小巧灵活、价格便宜。组件化的g i s 平台集中提供空间数据管理能力， 2 第1 章前言 并疆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，而其价格仅是传统g i s 开发工具的十分之一，甚至更少； ( 2 ) 直接嵌入m i s 开发工具。组件的开发建立在严格的标准之上，因此，凡 符番标准的组件都可在目前流行的各种开发工具上使用； ( 3 ) 强大的g i s 功能。g i s 组件完全能提供拼接、裁剪、叠合、缓冲区等空 国j 处理能力和丰富的空问查询与分析能力； ( 4 ) 开发简捷。由于g i s 组件可以直接嵌入m i s 开发工具中，对于广大开发 尺员来讲，就可以自由选用他们熟悉的开发工具。而且，g i s 组件提供的a p i 形式 = l i i 常接近m i s 工具的模式，开发人员可以像管理数据库表一样熟练地管理地图等 空翻数据，无须对开发人员进行特殊的培训。 f 垃研究目的与意义 ( 1 ) 建立南通市土地利用数据库。从而能够反映南通市土地利用的现实情 况l 满足新形势下国土资源管理的需要。 ( 2 ) 推广全国土地分类、县( 市) 级土地利用数据库标准( 试行) 、县 市) 级土地利用数据库建设技术规范的实施和应用并且完善之。 ( 3 ) 开发能同时管理海量的矢量数据与属性数据的数据管理系统。 ( 4 ) 探索和实践基于组件式g i s 系统的设计与实现。 ( 5 ) 对其它县( 市) 土地利用更新调查数据库的建设具有一定的借鉴作用。 ( 6 ) 早日完成第二次南通市土地利用更新建库任务，建成国家空间数据基础 设施，为实现我国的“数字南通”、“数字国土”、“数字中国”打下峰实的基础，为 解秧我国的人口、资源、环境、灾害等社会可持续发展中的重大问题，以及有 关掴土资源的规划保护利用、工农业发展等推动国家经济发展、生态平衡和人 民，雏活质量提高的实际问题做出极其重要的贡献。进而为实现全世界的“数字地 球彳奠定坚实的基础。 l ：3 国内外研究现状 1 3 1 数字地球、数字国土的研究现状 3 第1 章前言 1 9 9 6 年结束的第一次土地详查距今已有十多年了，虽然每年都进行土地数 据更新调查，但很多资料和数据已经不能适合现实的需要，有必要进行新一轮 的土地调查。新一轮国土资源大调查于1 9 9 9 年9 月在数字国土工程中立项，1 9 9 9 军l o 月正式启动，将在2 0 1 0 年结束，历时1 2 年，是一项跨世纪的基础性、公 益性、战略性的宏伟工程。新一轮国土资源大调查包括数字国土工程中全国1 ： l 万主比例尺土地利用数据库建设项目。县( 市) 级土地利用数据库建设以统一 豹信息化标准和规范的建库设计方案为前提，按照统一组织、合理安排、精心 策划、稳步实施的原则，与数字国土工程的总体部署同步。主要任务是在1 9 9 9 年度1 0 0 个示范县土地利用数据库建设的基础上，总结经验，完成2 0 0 0 年度2 0 0 个示范县的建设，带动全国，到2 0 1 0 年逐步实现全国经济发达地区和重点农业 区近2 0 0 0 个县的土地利用数据库的系统建设，为各级土地管理部门的土地利用 更新、综合统计、耕地保护、建设项目用地管理等日常土地管理业务提供基础 数据支持和技术服务。 该项目已在全国3 1 个省( 自治区、直辖市) 部署了9 0 0 余个县( 市) 的建库示范 工作。其中大部分县( 市) 在完成土地利用现状详查和变更调查的基础上，完成了 数据采集和建库工作，并通过预检、验收，基本符合项目成果要求。 在国家基础地理信息系统数据库建设方面：国家测绘局1 9 9 4 年建成了全国 l ：1 0 0 万地形数据库、数字高程模型数据库，l ：4 0 0 万地形数据库等；1 9 9 8 年完 成全国1 ：2 5 万地形数据库、数字高程模型和地名数据库建设；1 9 9 9 年建设七大 江河重点防范区l ：1 万数字高程模型( d e m ) 数据库和正射影像数据库；2 0 0 0 年建 成全国1 ：5 万数字栅格地图数据库；2 0 0 2 年建成全国1 ：5 万数字高程模型( d e i ) 数据库，并更新了全国l ：1 0 0 万和1 ：2 5 万地形数据库；2 0 0 3 年建成1 ：5 万地 名数据库、土地覆盖数据库、t m 卫星影像数据库。现正在建立全国l ：5 万矢量 要素数据库、正射影像数据库等。各省正在建立本辖区1 ：1 万地形数掘库、数 字高程模型( d e m ) 数据库、正射影像数据库、数字栅格地图数据库等，并正在进 行省、市级基础地理信息系统及其数据库的设计和试验研究。 1 9 9 1 年韩国开始进行地图数字化工作，原计划到2 0 0 1 年完成全国范围l ： 5 0 0 0 地形图数字化1 7 0 0 0 幅，到1 9 9 6 年完成1 ：2 5 万地形图数字化7 6 8 幅。 由于韩国政府逐步认识到发展g i s 的重要性，故对地图数字化加大投入，因此， 韩国全国1 ：5 0 0 0 地形图的数字化已于1 9 9 7 年完成。捷克全国地籍数掘库已经 建立，比例尺为l ：2 0 0 0 。在英国，数字高程数掘有一一1 ：5 0 ，0 0 0 、l ：1 0 ，0 0 0 。 4 第1 章前言 这一类高程数据产品可单独使用，也可与大比例尺类及小比例尺类数据联合使 用，具有许多应用价值；小比例尺数字地图数据有一一l ：6 2 5 ，0 0 0 、1 ：2 5 0 ，0 0 0 、 地名辞典，可用于多种覆盖范围较大的县或国家范围的项目；矢量( 点和线) 数据有一一1 ：1 2 5 0 、l ：2 5 0 0 、l ：1 0 0 0 0 ，覆盖地表范围如下：l ：1 2 5 0 比例尺 ( 5 0 0 m x 5 0 0 m ) ，1 ：2 5 0 0 比例尺( i k m i k m ) ，l ：1 0 0 0 0 比例尺( 5 k i n 5 k m ) 。再 来看一下最先提出“数字地球”的美国情况：它已经获取和存储了数以亿兆字节有 关全球的卫星数据，l ：2 4 ，0 0 0 和1 ：1 0 0 ，0 0 0 比例尺的全美数字化地形图的 编制工作已经完成，美国国防部早已制成全世界的l ：5 0 0 ，0 0 0 ，1 ：1 ，0 0 0 ， 0 0 0 数字化比例尺地形图，美国各州早在9 0 年代末就已经建立了地籍管理信息 系统，现在美国也已经建立了城乡一体化的地籍管理系统，以先进的技术管理 城乡地籍工作。 德国是世界上地籍管理历史最悠久的国家，早在1 7 0 多年前就己经有建立在 数学基础上相当准确的地籍图，1 9 7 2 年就开始建造统一采用1 8 4 1 年白塞尔椭球 的高斯一克吕格投影3 0 带投影直角坐标系的全国地籍控制网，目前各种地籍资料 已广泛应用于国民经济的各个领域。德国也是世界上对地籍信息系统研究最早、 取得成就最大的国家。早在2 0 多年前，就有科学家提出利用计算机管理地籍资 料、建立地籍信息系统的建议，并得到了政府的大力支持，使他们在地籍信息 系统方面居世界领先地位。德国各州的土地都实行城乡一体化管理，目前，其 应用的地籍管理信息系统叫自动化地籍系统。即将地籍册上的数据储存于电子 计算机中，每逢用户查询或需要时可调用打印出来，地籍资料如有变化，也可 以进行修改或更新，称之为“自动化地籍”。地籍原图可以缩小摄影为各种不 同规格的胶片，既省空间又省费用，又便于用户使用，必要时还可以放大阅读 或复印。 德国内务部测量局子1 9 8 9 年决定建立全国官方的地形和制图信息系统，称 为a t k l s 。他们区分数字景观模型d l m 和数字制图模型d k m 。数字景观模型是具 有拓扑关系的三维空间信息系统，包括数字地物模型和数字高程模型，只有采 样分辨率，并无地图比例尺概念，这便于各种专业信息系统的需要。而数字制 图模型是二维、多层片结构，有矢量和栅格两种形式。d k m 是由d l m 导出，并考 虑了符号化和图面上的容量和目视化需要，有地图综合取舍的过程，它具有比 例尺概念，实际上相当于符号化的数字地图，主要用于制作地形图和专题图， 或作为背景在屏幕上显示。各州测奄局要完成d l m 2 5 和d k m 2 5 ( 即全国l ：2 5 0 0 0 第1 章前言 晓例尺国土基础信息系统) ，主要地物要求精度为士3 m ，次要地物精度可放宽到 l o m ( 相当于图上0 1 2 o 4 0 m ) 。i f a g 的主要任务是完成全国的d l m 2 0 0 和 n t m l 0 0 0 ，即1 ：2 0 万和l ：1 0 0 万两种比例尺全国地形数据库。 目前德国已建成全国1 ：2 5 0 0 0 基础地理信息数据库，并利用遥感影像对数 据库进行了更新。德国大多数地方都在将1 ：1 0 0 0 的地籍图连同g p s 测定的界 址点转换成基于地块的信息系统，到2 0 0 7 年全德国将利用这些基于地块的数据 进行地籍管理、城乡规划等。 南通市已于1 9 9 7 年建成1 ：1 0 0 0 0 土地利用现状调查图，省测绘局于2 0 0 1 年 编制了1 ：1 0 0 0 0 地形图，南通市已于2 0 0 4 年完成了1 ：1 0 0 0 0 土地利用变更调查 圈的编制，现有各类专题图，如交通局的公路图、水利局的航道图等，市国土 资源局于2 0 0 5 年7 8 月委托江苏省测绘工程院实施，覆盖南通市全市域范围 的d 级g p s 控制网点共1 5 4 7 个( 其中包括利用原有旧点9 7 7 个，重新布设点5 7 0 个) 。近年来随着南通市经济建设的迅猛发展，农业生产结构的调整，沿海滩涂 弛形的不断变化，原有1 ：1 0 0 0 0 土地利用调查成果已不能完全反映南通市土地利 用的现实情况，满足新形势下国土资源管理的需要。经市政府批准，现决定在 全市范围内开展新一轮的土地利用更新调查。为早日实现我国的“数字南通”、“数 字国土”、“数字中国”打下坚实的基础。 1 3 2 组件式g i s 的研究现状 i n t e r g r a p h 公司声称已经进入组件式g i s 的时代，它推出的g e o m e d i a 组件 式g i s 软件是其庞大的j u p i t e r 计划中的一部分。e s r i 以前推出的m a p o b j e c t s 以及现在推出的a r c o b j e c t s 。m a p i n f o 也推出了m a p x 。我国中科院地理所也研 制出国产的组件式g i s 软件- - s u p e r m a p ( 其旧版本为a c t i v e m a p ) ，已经在“香 港综合地理信息系统”、“南宁市土地信息系统”、“香港之窗”等系统中成功应 用并得到实践检验。c o m g i s 给国内g i s 基础软件的开发提供了一个良好的机遇， 因为它打破了g i s 基础软件由几个厂商垄断的格局，开辟了以提供专业组件来 钶入g i s 市场的新途径。 为适应国民经济建设和社会发展，加快信息化建没的步伐，南通市人民政 府决定丌展基础地理信息系统建设，该项目的实施将为全市提供一个空日j 信息 基础设施，实现基础地理信息资源共享，为“数字南通”的建设奠定基础。南 第1 章前言 通市基础地理信息系统是利用先进的计算机技术、网络技术、g i s 技术，建立全 市范围内准确、动态、高效的共享型基础地理空问数据，使之成为南通市各行 各业信息系统的空间定位基础，全面实现空问数据共享。正是基于南通市基础 地理信息系统建设中的基础地理信息数据共享服务这一重要目标考虑，市国土 局准备以e s r i 的组件式g i s - - a r c o b j e c t s 为平台，建设土地利用建库系统。 1 4 本文研究的主要内容 本文拟在n e t 环境下结合，采用c o m 组建对象模型在a r c g i s 平台上构建 一个基于组件式地理信息系统。在开发应用系统的基础上，研究构建一个基于 组件式地理信息系统的关键技术。主要内容： ( 1 ) 分析介绍c o m 组建对象模型，并论述结合c o m 技术在a r c g i s 框架 上构建一个基于组件式地理信息系统的优势。 ( 2 ) 设计一套基于a r c g i s 的土地利用现状建库系统中的地图符号库。 ( 3 ) 实现对遥感影图中矢量数据和属性数据的采集，即数字化一幅遥感影 像图，介绍一种基于a r c g i s 采集矢量数据和属性数据的方法。 ( 4 ) 分析介绍a r c g i s 中拓扑检查的原理，对矢量数据中的点、线、面空 间实体进行拓扑检查分析，对检查出来的错误的矢量数据和属性数据进行编辑 和处理，保证结果数据符合质量检查的要求。 1 5 本文的组织 本论文共分五章，其具体组织如下： 第一章：前言； 第二章：组件对象模型( c o m ) 与组件式g i s ( c o m g i s ) ； 第三章：基于a r c g i s 的地图符号库的建立； 第四章：矢量数据和属性数据的采集： 第五章：矢量数据和属性数据的编辑和处理 1 6 本章小结 7 第1 章前言 ( 1 ) 首先介绍。数字地球”的概念和内涵，为了实现“数字地球”，我国 在新一轮国土资源大调查纲要中提出了“数字国土”的概念，“数字国土”被认 为是“数字地球”的重要组成部分，介绍了建设“数字国土”的主要内容： ( 2 ) 然后介绍组件式g i s 的基本思想以及与传统g i s 相比组件式g i s 具有 的无法比拟的优点； ( 3 ) 最后介绍了本文研究的目的和意义，国内外在此方面研究的现状，本 文研究的主要内容和本文组织结构。 8 第2 章组件对象模犁( c o m ) 与组件式g i s ( c o m g i s ) 第2 章组件对象模型( c o m ) 与组件式g i s ( c o m g i s ) 组件，即组件对象模型c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) ，是由微软公司开发 的基于二进制标准与编程语言无关的一种新的开发软件的方法。组件实际上是 一些可重用的二进制可执行程序，是关于对象之间相互作用的一个二进制标准。 通过这种标准将可以在任意两个组件之间进行通信而不用考虑其所处的操作环 境是否相同、使用的开发语言是否一致以及是否运行于同一台计算机。微软的 许多其他的技术如：h c t i v e x ，d i r e c t x ，o l e 等都是基于c o m 建立的。 显然，在c o m 规范下将能够以高度灵活的编程手段来开发、维护应用程序。 可以将一个单独的复杂程序划分为多个独立的模块进行开发，这里的每一个独 立模块都是一个自给自足的组件，可以采取不同的开发语言去设计每一个组件。 在运行时将这些组件通过接口组装起来以形成所需要的应用程序。构成应用程 序的每一个组件都可以在不影响其他组件的前提下被升级。这里所说的组件是 特指在二进制级别上进行集成和重用而能够被独立生产获得和配置的软件单 元。c o m 规范所描述的即是如何编写组件，遵循c o m 标准的任何一个组件都是可 以被用来组合成应用程序的。至于对组件采取的是何种编程语言则是无关紧要 的，可以自由选取。 一个c 删组件可以包含多个c o m 对象，并且每个c o m 对象可以实现多个接 口( 图2 1 ) 。c o m 通过接口机制与外部程序联系，它是建立在二进制代码级上的 规范，不依赖于特定的计算机语言。 图2 1c o m 组例、c o m 对象和c o m 接口的关系 9 第2 章组什对象模型( c o m ) 与组件式g i s ( c o m g i s ) c o m 的发布形式是：以w i n 3 2 动态链接库( d l l ) 或者以可执行文件( e x e ) 的 形式发布的可执行代码组成。其中以d l l 形式发布的方式实现的组件程序，在 客户调用时会把组件程序和客户程序运行在同一个进程中，所以被称为进程内 的组件。以e x e 的形式发布，在客户调用时，它有自己的独立的进程空间。故 称为进程外的组件。 2 l1 o , o m 组件的特性 组件具有与编程语言无关性、版本升级的鲁棒性、位置的透明性和面向对 象的特性。 c o m 组件具有与编程语言无关性。对于客户程序( 或用户) 而言，基于c o m 的 组件是使用哪一种语言实现的，以及是怎样实现的并不重要，它们只关心组件 本身的功能。c o m 的一个最重要的特征在于它为你提供了一种编写面向对象的程 序的新技术，使得你在编程中可以选用任何一种语言，而用户可以在另外一种 语言环境里调用该组件的功能。 c o m 组件具有版本升级的鲁棒性。c 0 m 可以支持组建版本的升级( c o m p o n e n t v e r s i o n i n g ) 。在传递软件模块时，尤其是在多个提供商应用程序的环境中共享 资源时，一个困难之处是在己发布的软件模块里对功能进行升级。c o m 通过使用 一种基于组件接口、具有鲁棒性的版本升级技术来解决的。 c o m 组件具有位置的透明性。该特性意味着组件的用户客户机并不需要 明确了解组件所处的位置。一个客户机应用程序使用相同的c o m 服务来创建组 件的实例并使用它，而无须考虑组件所在的位置。不管组件位于哪个位置，客 户机同基于c o m 的组件都将以相同的方式进行交互，而客户机接口不会改变。 位置的透明性允许程序开发员建立具有可升级分布式多层次的应用程序，而无 须更改客户机应用程序所使用的编程模型。 c o m 组件具有面向对象的特性。c o m 允许软件模块以面向对象的方式传递其 功能。c o m 提供的三种基本的面向对象的特征，它们分别是封装 ( e n c a p s u l a t i o n ) 、继承( i n h e r i t a n c e ) 、多态( p o l y m o r p h i s m ) ，并且c o m 是以 一种与语言无关的方式对这三种特征提供支持。 1 0 第2 章组件对象模型( c 侧) 与组件式g i s ( c o m g i s ) 2 2c o m 模型的实现 2 2 ，1 客户程序和服务器程序 服务器( s e r v e r ) ：为其他软件实体提供一些功能的c o m 组件，或实现某一接 口的软件模块。客户机( c l i e n t ) ；使用组件功能的软件实体，或使用接1 ：3 的软件 模块。在多数情况下，一个组件既可以是一定数量的c o m 接口的实现者，也可以 是一个使用者。客户机和服务器之间的关系如图2 2 所示。 o 嬲燃嬲獭獭缀嬲嬲辫拶 i ! 匪件( c o m p o n e 婀a 。l o必 一 一 客户机( c h e n t )服务器( s e r v e r ) o 一 燃渤瀚黝黝黼 。扭7 学( c o m p o n e n 0 b o 2 2 2o l e 和a c t i v e x 图2 2 客户机和服务器之间的关系 c o m 是一个系统级别( s y s t e m - l e v e l ) 的标准，它提供了基本的对象模型服务， 通过使用该服务可以建立其他高级别的功能，它是一个软件交互操作标准。o l e 和a c t i v e x 是高级别服务的范例，是建立在软件交互操作标准之上的高级别服 务。o l e 和a c t i v e x 提供了应用级别( a p p l i c a t i o n l e v e l ) 的特性，它们是通过 使用c o m 的服务建立起来的。 自从w i n d o w s 操作系统流行以来，“剪贴板”( e l i p b o a r d ) 首先解决了不 同程序l 丑j 的通信问题( 由剪贴板作为数据交换中心，进行复制、粘贴的操作) ， 但是剪贴板传递的都是“死”数据，应用程序丌发者自行编写、解析数据格式 的代码，于是动态数据交换( d y n a m i cd a t ae x c h a n g e ，d d e ) 的通信协定应运 而生，它可以让应用程序之日j 自动获取彼此的最新数据，但是，解决彼此之f b j 的“数据格式”转换仍然是程序员沉重的负担。对象的链接与嵌入( o b j e c t 第2 章组什对象模型( c 伽) 与组件式g i s ( c o m g i s ) l i n k i n ga n de m b e d d e d ，o l e ) 的诞生把原来应用程序的数据交换提高到“对象 交换”，这样程序问不但获得数据也同样获得彼此的应用程序对象，并且可以 直接使用彼此的数据内容，其实o l e 是m i c r o s o f t 的复合文档技术，它的最初 版本只是瞄准复合文档，但在后续版本o l e 2 中，导入了c o m 。由此可见，c o m 是应o l e 的需求而诞生的，所以虽然c o m 是o l e 的基础，但o l e 的产生却在c o m 之前。 c o m 的基本出发点是，让某个软件通过一个通用的机构为另一个软件提供服 务。c o m 是应o l e 的需求而诞生，但它的第一个使用者却是o l e 2 ，所以c o m 与 复合文档问并没有多大的关系，实际上，后来c o m 就作为与复合文档完全无关 的技术，开始被广泛应用。这样一来，m i c r o s o f t 就开始“染指”通用平台技术。 但是c o m 并不是产品，它需要一个商标名称。而那时m i c r o s o f t 的市场专家们 已经选用了o l e 作为商标名称，所以使用c o m 技术的都开始贴上了o l e 的标签。 虽然这些技术中的绝大多数与复合文档没有关系。m i c r o s o f t 的这一做法让人产 生这样一个误解o l e 是仅指复合文档呢? 还是不单单指复合文档? 其实o l e 是 c o m 的商标名称，自然不仅仅指复合文档。 于是，随着i n t e r n e t 的发展，1 9 9 6 年春，m i c r o s o f t 改变了主意，选择 a c t i v e x 作为新的商标名称。a c t i v e x 是指宽松定义的、基于c o m 的技术集合， 而o l e 仍然仅指复合文档。当然，a c t i v e x 最核心的技术还是c o m 。a c t i v e x 和 o l e 的最大不同在于：o l e 针对的是桌面上应用软件和文件之间的集成，而 a c t i v e x 则以提供进一步的网络应用与用户交互为主。 2 2 3m ic r o s o f tt r a n s a c t i o ns e r v e r ( m t s ) m i c r o s o f t 事物处理服务器( m i c r o s o f tt r a n s a c t i o ns e r v e r ，m t s ) 是 w i n d o w sn t 4 0 的一个附加功能，它提供了应用程序基础结构，用于创建可扩展 的、健壮的企业应用程序，它是一个基于组件的事务处理系统，用于创建、部 署以及管理服务器应用程序。 m t s 在安全性控制方面主要采用基于角色的安全模型，该模型以m t s 服务进 程为安全单元，不单