（系统分析与集成专业论文）基于插件式的人工影响天气应急指挥系统.pdf

南京信息工程大学硕士学位论文 中文摘要 人工影响天气技术以基本气象业务系统为依托，以气象探测和数值模式为基础，采用 先进催化技术和手段，以功能完善的作业指挥系统和布局合理的作业基地为平台，不断提 高作业的社会、经济和生态效益，减少自然灾害天气带给人们生活、生产的损失。 本系统来源于国家发改委三江源自然保护区生态保护和建设工程项目，开发了一个基 于插件式的人工影响天气应急指挥系统，由指挥系统、指令中转服务器程序以及指令接收程 序三部分组成。指挥系统采用插件式框架程序设计方式，使用g i s 技术叠加作业地区的地 理信息，完成了气象资料的实时和非定时读取和分析，图层信息在数据库中以文件路径方 式存放，作业完毕后作业信息实时更新到数据库，以备分析、决策。软件产品安装在气象 局人工影响天气部门的计算机上，实时获取指挥人员确定作业区域和时间后，软件自动为 相关火箭、高炮作业点生成详细作业参数，并将作业指令通过中转服务器发送给一线作业 人员，系统在实现基本工作流程外，还拥有较为完善的气象信息管理功能如系统管理、气 象资料分析、气象参数设置、点名、操作确认、操作日志和数据库记录功能等，指令中转 服务器接收来自指挥中心和作业点的数据包，对其进行数据校验和格式调整，并转发到对 应的目的地，使用智能手机为指令接收终端，在传输过程中收、发短信，并进行基本通话。 指令接收程序通过网络连接到指令中转服务器，接收并显示来自指挥中心的作业指令，并 能够将作业人员输入的回执信息反馈到指挥中心。 系统完成设计，并在青海省气象局推广使用，获得了预期的效果，极大地推动了三江 源地区的人工影响天气工作。系统设计科学合理，目前在江苏省气象局也得到了推广。系 统整体采用应用框架思想进行结构设计，促使当前系统从传统的软件“作坊式”研发演化 到了符合一系列工业标准和规范的程度，在实际运行过程中具有运行稳定可靠、功能强大、 有良好的用户界面等优点，达到了系统实时性和智能性的设计目标。 关键字：人工影响天气，插件式，应用框架，a r c g i se n g i n e 南京信息工程大学硕士学位论文 a b s t r a c t w e a t h e rt e c h n o l o g yb a s e do nm e t e o r o l o g i c a lo p e r a t i o n a ls y s t e m s ，m e t e o r o l o g i c a lo b s e r v a t i o n a n dt o o l st of i l l l yf u n c t i o n a lo p e r a t i n gs y s t e ma n dt h el a y o u to far e a s o n a b l ec o m m a n do p e r a t i n g b a s ea sap l a t f o r mt oc o n t i n u o u s l yi m p r o v i n gt h eo p e r a t i o n so ft h es o c i e t y , t or e d u c en a t l u a l d i s a s t e r s t h es y s t e mo r i g i n a t e st h e r i v e r sn a t u r er e s e r v e ，n a t i o n a ld e v e l o p m e n ta n dr e f o r m e c o l o g i c a lp r o t e c t i o na n dc o n s t r u c t i o np r o j e c t s ，d e v e l o p e dap l u g i nb a s e do nt h ew e a t h e r e m e r g e n c yc o m m a n ds y s t e m , t h ec h a i no fc o m m a n d ，c o m m a n dt r a n s f e rs e l v c rp r o g r a ma n dt h e i n s t r u c t i o n st or e c e i v et h r e e - p a r tp r o c e s s c o m m a n ds y s t e mu s e sp l u g - i nf r a m e w o r ko ft h e p r o g r a m m i n ga p p r o a c h ，u s i n gg i st e c h n o l o g yg i so v e r l a ya r e ao fo p c r a t i o m ，c o m p l e t e d ， r e a l - t i m ew e a t h e rd a t aa n dr e a lt i m et or e a da n da n a l y z el a y e r so fi n f o r m a t i o nt ot h ed a t a b a s ef i l e p a t hi nt h ew a yo fs t o r a g e d e s i g n e ds o f t w a r ei n s t a l l e do i lt h eb u r e a uo fm e t e o r o l o g yw e a t h e r d e p a r t m e n tc o m p u t e r s ，a u t o m a t i c a l l ya s s o c i a t e dr o c k e t ，a r t i l l e r yo p e r a t i n gp o i n tg e n e r a t i n gm o r e o p e r a t i n gp a r a m e t e r s ，a n do p e r a t i n gi n s t r u c t i o n ss e n tt ot h es e r v e rb yt r a n s i t l i n eo p e r a t i n g p e r s o n n e l ，t h es y s t e mi nt h er e a l i z a t i o no f t h eb a s i cw o r kp r o c e s s e s ，b u ta l s oh a v eb e t t e rw e a t h e r i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tf u n c t i o n ss u c ha ss y s t e m sm a n a g e m e n t , a n a l y s i so fm e t e o r o l o g i c a ld a t a , m e t e o r o l o g i c a lp a r a m e t e r ss e t t i n g s ，o p e r a t i o nl o ga n dd a t a b a s er e c o r d sf u n c t i o m s i n c et h e c o m m a n dc e n t e ra n do p e r a t i o n a lp o 硫o fd a t ap a c k e t s ，u s ct h es m a r tp h o n ef o ri n s t r u c t i o n st o r e c e i v et h et e r m i n a l ，d u r i n gt r a n s m i s s i o nt h es e n d i n ga n dr e c e i v i n gt e x tm e s s a g e s o r d e rt o r e c e i v ep r o g r a mi n s t r u c t i o n sm m s f e rt h r o u g ht h en e t w o r kt oc o n n e c tt ot h es e r v e rt or e c e i v ea n d d i s p l a yt h eo p e r a t i n gi n s t r u c t i o n sf r o mt h ec o m m a n dc e n t e ra n dt h eo p e r a t i n gp e r s o n n e lc a n e n t e rt h er e c e i p ti n f o r m a t i o nb a c kt ot h ec o m m a n dc e n t e r s y s t e mh a sb e e nc o m p l e t e d s c i e n t i f i c a l l ya n dr a t i o n a l l y , a n dp r o m o t e dt h e 墩o f t h eq i n g h a i m e t e o r o l o g i c a lb u r e a u , g r e a t l yp r o m o t e dw e a t h e rm o d i f i c a t i o no ft h et h r e er i v e r sr e g i o n d e s i g n , c u r r e n t l yi nt h ej i a n g s up r o v i n c i a lm e t e o r o l o g i c a lb u r e a uh a sb e e np r o m o t i n g s y s t e m u s i n ga p p l i c a t i o nf r a m e w o r km e e t sas e r i e so fi n d u s t r ys t a n d a r d sa n dn o r i l l so ft h ee x t e n to ft h e a c t u a lr u n n i n gp r o c e s sw i t hs t a b l ea n dr e l i a b l e ，p o w e r f i l l ，g o o du s e ri n t e r f a c e ，e t c ，w h i c hh a s a c h i e v e dr e a l - t i m ea n di n t e u i g e n td e s i g ng o a l s k e y w o r d s ：w e a t h e r , p l u g - t , a p p l i c a t i o nf r a m e w o r k , a r c g i se n g i n e 学位论文独创性说明 本人郑重声明： 1 、坚持以搿求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3 、本论文中除了引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本文除了引文和致谢的内容外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研 究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名：麴花作者签名：塑丝 e l 期：趁也厶= q 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定、学校有权保留学位 论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权将学位论文用于非 赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关 数据库进行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用 本规定。 作者签名：龙 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 作者签名：煎 日 期：塑& ：垦：& 靳司哇 导师签名：! e l 期：址：厶：& 南京信息工程大学硕士学位论文 1 1 课题研究背景 第一章前言 人工影响天气以基本气象业务系统为依托，以气象探测和数值模式为基础，采用先进 催化技术和手段，加强作业效果评估，以功能完善的作业指挥系统和布局合理的作业基地 为平台，综合监测、预报，作业协调指挥，催化技术指导服务，作业实施和应急服务，信 息和决策服务，效果评估，信息保障，装备技术保障，逐级业务指导，科技支撑，教育培 训，以及为其他轨道服务等功能，以不断提高作业的社会、经济和生态效益【l 】。 近年来，我国以地方为主的人工影响天气技术业务对监测装备和催化装备的需求很大， 要求也很高，现有的人影装备技术，无论是硬件技术还是应用维护技术都不能很好的满足 实际业务需要。不仅如此，我国的人工影响天气在信息化技术方面还存在一系列的问题： 国家、省级、地市级相协调的业务技术体制还未建立，虽然有的省份由于作业指 挥的必要性已经实现了指挥流程的信息化，但是还没能覆盖基本作业点。 科技支撑能力薄弱，气象作业指挥还滞留在人工控制的阶段，信息化程度太低，不 能跟上目前3 g 技术的新发展，如作业过程中指令的下达，目前多数用电话通知， 而通信网络在边远的山区根本无法覆盖，延误了作业指令的下达。 作业点端现代化程度低，气象资料长期人工分析，浪费大量的人力、物力 气象业务分析处理没有信息化保障 作业指挥不够规范化，缺乏保障机制，有进一步建立健全人工影响天气技术的相 关法规。 为此，需大力发展人工影响天气技术，对提高全国人影作业实效提供技术保障。建成 中国气象局人工影响天气中心，建立国家人工影响天气作业指导、信息服务和重点区域飞 机增雨作业及协调业务，完善地方省、市( 地) 、县三级业务技术系统，形成国家一省一地 一县四级现代化的业务技术体制。加强国家人工影响天气业务建设，提高业务指导、科技 支撑和组织跨区域作业能力；完善省级人影综合业务系统，更新作业催化设施，加强作业 点规范化建设，加强作业效果评估，提高作业科技含量。在此基础上，建立和完善人工影 响天气国家、省、地、县四级业务技术体制。建成后的人影轨道业务系统总体上应具有下 述功能：人工影响天气综合监测、预报功能，作业协调指挥功能，催化技术指导服务功能， 作业实施和应急服务功能，信息和决策服务功能，效果评估功能，信息保障功能，装备技 1 南京信息工程大学硕士学位论文 术保障功能，逐级业务指导功能，科技支撑功能，教育培训功能，以及为其他轨道服务等 功能等脚。 三江源地区位于我国的西部，是世界屋脊一青藏高原的腹地、青海省南部，为孕育中 华民族、中南半岛悠久文明历史的世界著名江河：长江、黄河和澜沧江的源头汇水区。行 政区域涉及包括玉树、果洛、海南、黄南四个藏族自治州的1 6 个县和格尔木市的唐古拉乡， 总面积为3 0 2 5 万km l ，约占青海省总面积的4 3 ，占1 6 县1 乡总面积的9 7 。三江源为 国家级自然保护区，地处青藏高原北部，背靠喜马拉雅山高峻的山势，深居内陆，受海洋 影响微弱，晴日多，蒸发强，大气中水分稀少，决定了气候具有干旱的特性，严重影响了 当地的农业生产，为了积极预防和减轻重大气象灾害造成的损失，青海省人民政府实施了 青海省灾害性天气预警信号发布办法，将基于g i s 的天气应急预警信息系统应用于自然 灾害的应对中，将以前单一化属性管理转变为全面系统的管理提供新的手段【3 】。特别近年 来，国家投资数十亿建立了青藏高原的气候检测，人工影响天气系统等，以积极应对随时 会对农业生产和人们生活造成影响的天气状况益【4 】。以中国气象局和青海省人民政府合作 建设三江源人工增雨体系建设为契机，建设三江源地区人工增雨外场试验示范区。从目前 的技术层面分析，国家很多省、市逐步开展了气象信息化的进程，将计算机技术应用于气 象作业指挥，充分利用高技术的优点，实现气象作业的信息化，目前的计算机技术，尤其 是信息系统，可高度简化作业指挥的操作流程，使作业指挥更加科学化。 本项目来源于国家发改委三江源自然保护区生态保护和建设工程项目下的人工增雨工 程软件开发与系统集成项目。系统最终实现了与地理信息技术的有机结合，能够获取实时 气象资料，缩短作业指令传递时间，提高作业指挥的科学性。 1 2 课题研究主要内容 气象部门经常开展人工影响天气作业活动，通过高炮、火箭、飞机播撒、地面燃烧等 方式将催化剂播散到云层中，以此来达到人工增雨的目的。为了提高工作效率，需要开发 一套完整的人工影响天气指挥系统。本文详细介绍了基于插件式的g i s 人工影响天气指挥 系统的设计与实现过程。 本系统以三江源人工影响天气应急指挥系统为原型，开发了一个基于插件式的人工影 响天气应急由指挥系统，由指挥系统、指令中转服务器程序以及指令接收程序三部分组成。 其中指挥系统采用插件式框架程序设计方式，使用插件式g i s 技术显示作业地区的地理信 息，指挥系统由火箭应急指挥系统、高炮应急指挥系统、燃烧炉应急指挥系统和飞机应急 指挥系统四部分组成，软件设计产品安装在气象局人工影响天气部门的计算机上，可以实 2 南京信息工程大学硕士学位论文 时获取并显示气象局内部网络中的雷达图、卫星云图、风向图等资料，为作业指挥人员的 决策提供数据支持。指挥人员确定作业区域和时间后，软件自动为相关火箭、高炮作业点 生成详细作业参数，并将作业指令通过中转服务器发送给一线作业人员，系统在实现基本 工作流程外，还拥有较为完善的气象信息管理功能如系统管理、气象资料分析、气象参数 设置、点名、操作确认、操作日志和数据库记录功能等，系统整体采用应用框架( a p p l i c a t i o n f r a m e w o r k ) 思想进行软件结构设计，促使当前系统从传统的软件“作坊式”研发演化到了 当前符合一系列工业标准和规范的程度。指令中转服务器运行在具有独立公网i p 地址的 w i n d o w s2 0 0 0 服务器上，接收来自指挥中心和作业点的数据包，对其进行数据校验和格式 调整，并转发到对应的目的地，程序启动后先进行必要的初始化操作，然后开始对指挥中 心连接端口和手机连接端口进行监听。中转服务器主要由三个部分组成：主界面对话框、 指挥中心连接模块、手机连接模块。此外指令中转服务器还通过心跳包机制实现连接故障 的确认和自动重连功能。系统使用智能手机和笔记本作为指令接收终端，在传输过程中除 了传统的业务如：收、发短信，基本通话外，还能支持视频和多媒体和实时图像传输，指 令接收程序通过网络连接到指令中转服务器，接收并显示来自指挥中心的作业指令，并能 够将作业人员输入的回执信息反馈到指挥中心。 项目的主要工作是设计一个具有实际应用价值的人工影响天气指挥系统。系统设计的 特色是采用了插件式框架结构设计和m v c 设计模式，不仅改善了用户界面的实现效果，设 计结构更加合理化，减少了宿主程序对插件对象的依赖性，有效地降低了功能对象与对象 管理逻辑之间的耦合程度，数据库设计采用文件存储空间数据，避免了静态路径的繁琐， 增加了作业信息的实时录入，为未来作业的科学决策提供了历史资料；指挥系统设计实现 了与地理信息技术的有机结合，实现了气象业务流程智能化操作，能够完成气象参数的实 时获取和修改，实现实时气象资料并分析处理，并提出了一种使用互联网络群发作业指令 的工作模式，通过无线网络技术直接指挥作业点，缩短作业指令传递时间，提高作业指挥 的科学性，设计成果能够满足气象局内部人工影响天气作业的需要。 3 南京信息工程大学硕士学位论文 第二章系统开发技术介绍 2 1 人工影响天气技术简介 人工影响天气技术是涉及多学科、多部门的一项复杂系统工程，是一项发展中的、具 有巨大潜力的科学技术。人工影响天气技术利用有利的自然气候和天气条件，通过科技手 段对大气物理、大气化学过程进行影响，实现增雨、防雹、消雾、防霜等目的，达到避免 或者减轻气象灾害、合理利用气候资源的作用。 数百年前人类就对人工影响天气进行了探索。1 8 3 9 年美国的e s p y 提出了首次有科学 根据的人工降雨建议，此后还有美国的p o w e r s 、荷兰的v e r a r t 等人都提出或实践过有关 人工影响天气的设想。早期云物理学研究集中于实验室，在云室和风洞中对核化、水滴和 冰晶增长的影响因子进行研究，同时开始从云物理研究转向人工对云和降水的催化影响试 验。随着云物理的探测、实验和理论研究的发展以及播云催化剂的发现，2 0 世纪5 0 7 0 年 代初期人工影响天气技术的科学试验和理论研究发展迅速，对各种气象现象发生的原理和 控制方法有了较为深刻的了解。 人工影响天气是以云和降水物理为基础的科学技术减灾手段，它涉及多学科、多部门， 具有时间性强，专业性、安全性突出，技术要求高等特点。作业对象以积云为主，不确定。 因素多，在短时间内必须完成多个技术环节，只有周密、细致、严格地组织，才能保证作 业顺利进行。目前常见的人工影响天气作业主要有人工增雨和人工防雹两类。人工增雨作 业的主要物理依据是静力催化和动力催化，通过提高云的降雨效率，增加降水量。冷云降 水一般是由冰晶通过凝华过程及随后的凇附或碰并过程形成的f 5 1 。 人们常常通过向云中投放碘化银、干冰、盐粉等催化剂的方式来改变和控制天气现象， 投放催化剂的方法主要有以下几类： ( 1 ) 通过高炮和火箭弹头在高空爆炸形成点源。 ( 2 ) 飞机播撒催化剂、火箭焰弹和施放焰弹或发射焰弹形成线源。 ( 3 ) 地面燃烟或喷射催化剂入云作为点源或面源【6 】。 除人工降水、人工防雹作业以外，常见的人工影响天气作业还包括人工消雾、人工消 云、人工引发或抑制闪电、人工防霜等。虽然目前还很难精确地认定人工影响天气作业的 实际经济效益，但仍能实际感受到人工影响天气活动所带来的益处远远超过实施作业的财 务支出。 4 南京信息工程大学硕士学位论文 2 2g i s 技术简介 g i s 即地理信息系统，是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界( 资源与环境) 各 类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和 描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空 间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。地理信息 系统中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属 性数据以及以此为基础而演义出来的知识【7 1 。 国外不少人认为，1 9 世纪以来普遍应用的地图和专题图就是一种模拟式的地理信息系 统。到本世纪5 0 年代，人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮、处理各种与空间和地 理分布有关的图形和有属性的数据，并通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务， 这才导致了现代意义上的地理信息系统的问世【引。1 9 5 6 年，各国的土地测绘和管理部门都 逐步发展土地信息系统( l i s ) 用于地籍管理。1 9 6 3 年，加拿大测量学家r f t o mi n s o n 首 先提出了地理信息这一术语，并于1 9 7 1 年建立了世界上第一个g i s 加拿大地理信息系 统( c g i s ) ，用于自然资源的管理和规划。由于当时计算机水平的限制，使得g i s 带有更多的 机助制图色彩，地学分析功能极为简单。进入本世纪7 0 年代以后，由于计算机硬件和软件 技术的飞速发展，促使g i s 朝着实用方向迅速发展，一些发达国家先后建立了许多专业性 的土地信息系统和地理信息系统。g i s 软件的研制和开发取得了很大成绩，涌现出一些有 代表性的g i s 软件，如a r c i n f o 、g e n a m a p 、m g e 、c i c a d 、s y s t e m 9 等。g i s 的普及和推广 应用又使得其理论研究不断完善，使g i s 理论、方法和技术趋于成熟，开始有效地解决全 球性的难题，例如全球沙漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象、酸雨、核扩散及核 废料等问题。 我国g i s 的起步较晚，到7 0 年代末才提出开展g i s 研究的倡议。进入8 0 年代后迅速 发展，在理论探索、规范探讨、实验技术、软件开发、系统建立、人才培养和区域性试验 等方面都取得了突破和进展。一些有远见的地方政府也开始投资建立本地的g i s ，在g i s 应 用日益活跃的今天，诸如沙市这样名不见经传的中小城市，由于g i s 起步早而誉冠全国。 8 0 年代末，武汉测绘科技大学在摄影测量与遥感专业的基础上建立了信息工程专业，使我 国g i s 基本人才的培养纳入了正轨。1 9 9 4 年4 月，我国专门成立了。中国g i s 协会”，此 后又成立了“中国g i s 技术应用协会”，加强了国内各种g i s 学术交流，研制推出了 g e o s t a r 、c it y s t a r 、m a p g i s 等具有自主版权的g i s 软件。 g i s 正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的g i s 发展【9 】。 5 南京信息工程大学硕士学位论文 ( 1 ) g i s 与其它学科结合更加紧密，应用更加广泛3 s ( 地理信息系统g i s 、遥感r s 、全 球定位系统g p s ) 或5 s ( 前面3 s 加上数字摄影测量系统d p s 、专家系统e s ) 的集成。 ( 2 ) 基于因特网的w e b g i s 是下阶段g i s 发展的一个主流。将地理信息和大量的空间数 据数字化，送入电子计算机，便可方便、快速和及时地将地理信息传送到需要的地方去。 ( 3 ) 空间数据基础设施建设。空间数据基础设施建设包括空间数据服务体系、空间数据 交换网站、地球空间数据框架和空间数据标准体系的建立。 ( 4 ) 插件式g i s 的研究。把庞大的g i s 软件系统分解成可按应用需要组装成“定做系 统”的g i s “元件”，有效地实现系统合成，成了g i s 的方向。 ( 5 ) 与多媒体技术的结合。多媒体技术正在进入g i s 中，以改善g i s 的数据采集、数据 处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体应用。 2 3a r c g i se n g i n e 技术 2 3 1g i s 开发插件一a r c g i se n g i n e 在a r c g i se n g i n e 产品出现之前，使用a r c g i s 开发自定义g i s 功能有3 种方法：在 a r c g i sd e s k t o p 软件的v b a 环境中编写代码；使用支持c o m 技术的编程语言，通过实现 a r c o b j e c t s 开放的特定接口编写能够嵌入a r c g l sd e s k t o p 的d l l 文件；使用a r c o b j e c t s 包含的可视化控件m a p c o n t r o l 和p a g e l a y o u t c o n t r 0 1 控件开发具有独立界面的g i s 应用程 序。这3 种开发方式都要求客户端必须安装一定级别的a r c g i sd e s k t o p 产品，因此产品的 部署成本非常高引1 0 1 。 a r c g i se n g i n e 是e s r i 在a r c g i s 9 版本才开始推出的新产品，它是一套完备的嵌入式 g i s 插件库和工具库，使用a r c g i se n g i n e 开发的g i s 应用程序可以脱离a r c g i sd e s k t o p 而运行。a r c g i se n g i n e 面向的用户并不是最终使用者，而是g i s 项目程序开发员【1 1 1 。对 开发人员而言，a r c g i se n g i n e 不再是一个终端应用，不再包括a r c g i s 桌面的用户界面， 它只是一个用于开发新应用程序的二次开发功能插件包。 a r c g i se n g i n e 之前普遍使用的二次开发插件包括e s r i 的m a p o b j e c t s 和m a p l n f o 公 司的m a p x 等产品，它们也可以让程序员们使用不同的程序语言和开发环境，建构具有独立 界面的g i s 程序。由于m a p o b j e c t s 本身只是个a c t i v e x 控件，与e s r ia r c g i s 的核心库 a r c o b j e c t s 不存在任何联系，因此，a r c g i s 中的许多高级g i s 功能无法在i a p o b j e c t s 中 实现【1 2 1 。为了改变这种情况，e s r i 将a r c o b j e c t s 中的一部分插件重新包装后命名为a r c g i s 6 南京信息工程大学硕士学位论文 e n g i n e 发布，这个产品取代m a p o b j e c t s 进入嵌入式g i s 开发领域，同时，m a p o b j e c t s 在 3 2 版后已经退出了市场，e s r i 不会再为这个产品开发下一个版本。 a r c g i se n g i n e 插件库中的插件在逻辑上可以分为5 个部分，这个划分如下图： b a s es e r v i c e s 包含了a r c g i se n g i n e 中最核心的a r c o b j e c t s 插件，几乎所有的g i s 插件都需要调用它们，如g e o m e t r y 和d is p l a y 等。 d a t aa c c e s s 包含了访问包含矢量或栅格数据的g e o d a t a b a s e 所有的接口和类插件。 m a pp r e s e n t a t i o n 包含了g i s 应用程序用于数据显示、数据符号化、要素标注和专题 图制作等需要的插件。 d e v e l o p e rc o m p o n e n t s 包含了进行快速开发所需要的全部可视化控件，如 s y m b o l o g y c o n t r o l ，g l o b e c o n t r o l ，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 o l ，s c e n e c o n t r o l ， t o c c o n t r o l 、t o o l b a r c o n t r o l 和l i c e n s e c o n t r o l 控件等。 e x t e n s i o n s 包含了许多高级功能，如g e o d a t a b a s eu p d a t e 、空间分析、三维分析、网 络分析和数据互操作等。a r c g i se n g i n e 标准版l i c e n s e 并不包含这些a r c o b j e c t s 插 件的许可，它们只是作为一个扩展而存在，需要特定的l i c e n s e 才能运行。 图1a r c g i se n g i n e 插件库划分 在9 0 以前的a e 开发中，n e t 还没有出现，是只存在c o m 控件的，在9 x 以后的产品 中，e s r i 建立了基于n e t 的开发包，所以e s r i 中的d e v e l o p e rc o m p o n e n t s 都是基于c o m 的接口，如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 ，而a x m a p c o n t r o l 、a x p a g e l a y o u t c o n t r 0 1 是n e t 中我们所使用的开发a c t i v e x 控件，这个控件也是继承于e s r im a p c o n t r o l 、 7 南京信息工程大学硕士学位论文 p a g e l a y o u t c o n t r 0 1 接口而实现的，是c o m 插件经过n e t 的c c w ( c o m 可调用包装) 包装 后的控件，它是在全局程序集中加载的( 缺省目录在c ：w i n d o w s a s s e m b l y ) ，a x m a p c o n t r o l 和v s 2 0 0 5 中自带的m a p c o n t r o l 功能类似，区别是一个要注册到注册表( c o m 的) ，另一个 不需要注册到注册表( n e t 的，可直接在g a c 中加载，这也是n e t 新技术的特点所在) u 3 。 2 3 2a r c g i se n g i n e9 2 产品类型 本系统采用的a r c g i se n g i n e 9 2 ，包含一个软件开发工具包( s o f t w a r ed e v e l o p e rk i t ) 和一个用于所有a r c g i s 程序的可分发运行时( r u n t i m e ) 两套产品。a r c g i se n g i n e 开发 工具包是一个基于a r c o b j e c t s 插件的软件开发产品，用于构建自定义g i s 和制图应用软 件，它并不是一个可以直接运行的终端产品，而是安装在开发人员电脑上用于开发的软件 插件库。a r c g i se n g i n e 提供了基于c o m 、n e t 、j a v a 和c + + 的a p i s ，它支持4 种开发环 境( c + + 、c o m 、n e t 和j a v a ) ，能够实现跨平台部署( w i n d o w s 、u n i x 和l i n u x ) u 4 。 g i s 程序员可以根据最终用户的业务需求，使用a r c g i se n g i n es o f t w a r ed e v e l o p e rk i t 开发出不同的应用软件产品。 为了让使用a r c g i se n g i n e 开发的应用软件能够正常分发，最终用户还需要将a r c g i s e n g i n er u n t i m e 安装在每一台终端上。a r c g i se n g i n er u n t i m e 分为标准版本和扩展模 块版本两种类型。如果使用a r c g i se n g i n e 开发的程序包含了任何类型扩展功能，如三维 分析、空间分析等，还必须安装相应的a r c g i se n g i n er u n t i m ee x t e n s i o n s 才能正常运行。 在a r c g i se n g i n e9 2 中，如果要安装开发工具包，必须首先安装a r c g i se n g i n er u n t i m e 或a r c g i sd e s k t o p 产品，这是a r c g i se n g i n e 9 2 产品安装策略的一个重要变化。 a r c g i se n g i n e 9 2 中的程序集有3 种形式的变化：a r c g i se n g i n er u n ti m e 中添加了 新程序集；许多过去只在a r c g i sd e s k t o p 开发中才能使用的程序集现在被添加到a r c g i s e n g i n e 中；a r c g i se n g i n e 已经存在的程序集发生了重要的改变。 2 3 3a r c g i se n g i n e 9 2 的新特性 a r c g i se n g i n e9 2 相比以前的版本发生了许多重要的变化，这些改进和更新使开发 人员的工作更加便利和简单，如果只是开发一个简单的g i s 应用程序，开发者甚至可以无 需编写一行代码，仅通过拖曳可视化控件的形式便可以完成【1 5 】。 新加入的程序集 a p p l i c a t i o nd e v e l o p e rf r a m e w o r k ( a d f ) ：该程序集包含了n e t 基础类、插件类型 8 南京信息工程大学硕士学位论文 唯一标识符c a t i d s 和一些工具类( e s r i a r c g i s u t i l i t y 的功能也被放入此程序集中) 。 除此以外，a d f 中还添加了几个新的抽象基础类，如b a s e c o m m a n d b a r 、b a s e m e n u 、 b a s e t o o l b a r 、c u s t o m l a y e r b a s e 和g l o b e c u s t o m l a y e r b a s e 等，它们能简化自定义功能的 开发过程。 被移除的程序集 u t i l i t y 程序集和r e a d e r c o n t r o l 控件在a r c g i se n g i n e9 2 中被移除， e s r i a r c g i s u t i l i t y 的功能被转移到a d f 程序集中。 功能改进的程序集 c a r t o 库支持a r c g i s 9 2 中全新的地图制图、显示和基于o p e n g l 技术的动态显 示功能。 d a t a s o u r c e r a s t e r 库新增了一套执行栅格数据转换的对象，除此以外， d a t a s o u r c e r a s t e r 库的插件还可以为所有可用的栅格数据源添加属性表并拥有 将栅格数据存储为p n g 、b m p 、j p g 、p c r a s t e r 、b i l 、b s q 和f il eg e o d a t a b a s e 的能力。 d is p l a y 库提供了用于实现要素类r e p r e s e n t a t i o n 功能的插件，r e p r e s e n t a t i o n 是a r c g i s9 2 在制图上的一个重要改进，它可以为单独的要素进行符号化。 g e o d a t a b a s e 库添加了新的用于产生和管理要素类r e p r e s e n t a t i o n s 的插件， r e p r e s e n t a t i o n s 是存储在g e o d a t a b a s e 每个要素中的符号对象，每一个新要素 类产生r e p r e s e n t a t i o n s 会自动在要素类中添加r u l e i d 和o v e r r i d e 两个字段。 g e o a n a l y s t 库添加了两个新接口一一i i n t e r p o l a t i o n o p 3 和 i r a s t e r n eig h b o r h o o d 2 。 s p a t i a l a n a l y s t 库也增加了两个新接口一一i h y d r o l o g y o p 2 和 i l o g i c a l o p e r a t o r o p 2 。 g e o m e t r y 库中的a r c g i s9 2 得到了很大的改进，要素类能够使用更高的数据精 度来存储地理数据。 增强已有控件的功能 t o o l b a r c o n t r o l ：支持改变背景颜色、阴影、透明等界面属性；支持w i n d o w sx p 样式；如果控件没有足够空间显示所有的项目，将自动隐藏某些菜单项；在 t o o l b a r m e n u s 中支持多项对象；提供以快捷方式显示的工具；支持动态改变 b u d d y 控件；支持定制t o o l b a r m e n u s 和t o o l b a r p a l e t t e s 等【1 6 1 。 t o c c o n t r o l ：可以访问和设置被选择图层的属性；支持从a r c m a p 拖曳图层；支 持地图图层的拖放操作；支持图层复制功能。 9 南京信息工程大学硕士学位论文 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 o l ：支持通过鼠标滚轮和键盘按键进行地图显示 导航 l i c e n s e c o n t r o l ：l i c e n s e 控件支持新的a r c g i se n g i n er u n t i m e 扩展。 新的l i c e n s e 许可机制 a r c g i se n g i n e9 2 中，所有应用程序都必须在启动时执行l i n c e n s e 初始化，这个过 程可以使用l i c e n s e c o n t r o l 或a o l n i t i a l i z e 对象来实现。如果省略该操作，程序将无法 启动运行。 l i c e n s e 检测的初始化最简单的方式是使用l i c e n s e c o n t r 0 1 ，如果在u i 层上没有拖放 这个控件，所有其他的地图控件都会显示相应的警告信息。 与v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 5 紧密结合 a r c g i se n g i n e9 2 提供了多个i d e 插件与v is u a ls t u d i o n e t2 0 0 5 紧密结合，它使 开发人员基于v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 5 编写a r c g i se n g i n e 程序变得更加容易。这些插件 有以下几个1 7 】： 代码转换器：协助开发者将9 2 以前版本的a r c g i se n g i n e 应用程序转为使用 a r c g i