（检测技术与自动化装置专业论文）扎龙gis系统的研究与开发.pdf

摘要 湿地是人类最重要的环境资源之一，在提供水资源、均化洪水、调节气候、保护生 物多样性等方面发挥了重要作用，因而被誉为“自然之肾”。保护湿地，除了建立湿地 保护立法体系，还需要科学的方法建立湿地数据库，利用g i s ( 地理信息系统) 技 术对湿地资源进行系统的研究和分析，从而大大提高工作的效率和数据的精度。本文选 取松嫩平原的湿地之一扎龙湿地作为主要研究对象。 传统的g i s 平台在系统集成、开发复杂度、可移植性等方面均具有缺陷，很大程度 限制了g i s 的功能。由于组件式g i s 在系统的无缝集成和灵活性方面具有巨大的优势， 代表了g i s 的发展方向，因此主要研究工作集中在如何利用组件技术开发g i s ，并应用 于湿地的分析和研究。为解决对湿地定义和映射困难的难题，基于m a p o b j e c t s 组件， 构造了湿地地理信息系统的组件构架，并利用统一建模语言( u m l ) 对系统进行详细分 析和设计，提供了系统的静态结构图。 扎龙湿地地理信息系统分为两大模块：通用g i s 模块和专用g i s 分析模块。在通用 g i s 模块中，主要采用m a p o b j e c t s 组件，细化为地图加载、空间检索、空间分析、遥感 数据分析、图形与交互显示五部分：在专用g i s 分析模块中，主要对湿地的降水量、水 资源、水质和生态信息进行分析及可视化设计。在系统详细分析的基础上，基于c o m 组件技术，开发出一套原型系统，建立研究扎龙湿地水文和生境的基础平台，提供了方 便、快速、可视化的地图操作。系统可以完成一系列通用g i s 的操作，解决了空间量算、 缓冲区分析、叠置分析等难点，同时可以对湿地的水质、降水、水资源以及生态情况进 行分析。 关键词：地理信息系统：湿地：组件；统一建模语言 a b s t r a c t t h ew e t l a n di so n eo ft h em o s ti m p o r t a n te n v i r o n m e n tr e s o u r c e sf o rh u m a n i ti sa b i o l o g ys y s t e mi nn a t u r ef u l lo fv a r i o u sl i f ef o r m sa n dw i t hah i g hp r o d u c t i v ea b i l i t y n l e w e t l a n di sa l s oi m p o r t a n tf o rs u p p l y i n gt h ew a t e rr e s o u r c e ，m e a n i n gt h ef l o o d ，m o d u l a t i n gt h e c l i m a t ea n dp r o t e c t i n gt h ev a r i e t yo fl i f ef o r m s s ot h ew e t l a n di sh o n o r e da s “t h ek i d n e yo f n a t u r e ”，f o rp r o t e c t i n gt h ew e t l a n db e s i d e sc o n s t r u c t i n gt h el e g i s l a t i v es y s t e m ，i ti s n e c e s s a r yt of o r mt h es c i e n t i f i cm e t h o d q o n s t m c t i n gt h ew e t l a n dd a t a b a s ea n du s i n gg i s t e c h n o l o g y t o i n v e s t i g a t ea n da n a l y z et h ew e t l a n dr e s o u r c e t h i sm e t h o dp r o m o t e s t h e e f f i c i e n c ya n dt h ea c c u r a c y ，t h em a i ns t u d yo b j e c ti nt h i sa r t i c l ei sz h a l o n gw e t l a n dt h a ti sa p a r to fs o n g n e np l a i nw e t l a n d n l et r a d i t i o n a lg i sp l a t f o r mh a sp i t f a l l si ns o m ea s p e c t ss u c ha ss y s t e mi n t e g r a t i n g ，t h e e x p l o i t a t i o nc o m p l e x i t ya n dt h et r a n s p l a n t i n ga b i l i t y i tl i m i t st h ec a p a b i l i t yo fg i sg r e a t l y t h ec o m p o n e n t s m a d eg i ss y s t e mh a se n o r m o u sa d v a n t a g e si ns e a m l e s si n t e g r a t i o na n dt h e f l e x i b i l i t yo ft h es y s t e m i ts t a n d sf o rt h ed e v e l o p m e n tt r e n do fg t s t h ea r t i c l ec o n c e n t r a t e s o nh o wt od e v e l o pg i sw i t ht h ec o m p o n e n t st e c h n o l o g ya n da p p l yi tt ot h es t u d ya n da n a l y s i s o ft h ew e t l a n d ，b a s e do nt h em a p o b j e c t sc o m p o n e n t s ，t h ea r t i c l ec o n s t r u c t sac o m p o n e n t f r a m e w o r ko ft h ew e t l a n dg i s ，u s e su m lt om a k ead e t a i la n a l y s i sa n dd e s i g no ft h es y s t e m a n dp r o v i d e sas t a t i cs t r u c t u r ef i g u r eo f t h es y s t e m t h ea r t i c l ed i v i d e st h ew e t l a n dg i si n t ot w om o d u l e s ：t h eg e n e r a lg i sa n dt h es p e c i a l g i sa n a l y s i sm o d u l e s i nt h eg e n e r a lg i sm o d u l e ，t h ea r t i c l em a i n l yu s e sm a p o b j e c t s c o m p o n e n t st od i v i d es p e c i f i c a l l yt h em o d e li n t of i v ep a r t ss u c ha sm a pl o a d i n g ，s p a c e s e a r c h i n g ，s p a c ea n a l y s i s ，r e m o t es e n s i n gd a t aa n a l y s i sa n dt h em u t u a ld i s p l a yo fg r a p h i c i n t h es p e c i a lg i sa n a l y s i sm o d u l e ，t h ea r t i c l em a i n l ya n a l y z e st h er a i n f a l l ，w a t e rr e s o u r c e ，w a t e r q u a l i t ya n db i o l o g yr e s o u r c eo f t h ew e t l a n d t h e nt h ea r t i c l em a k e st h ev i s u a ld e s i g no f t h e m a f t e rt h ed e t a i ls y s t e ma n a l y s i s ，b a s e d0 1 3 t h ec o mt e c h n o l o g y , t h ea r t i c l ed e v e l o p sa p r o t o t y p es y s t e ma n db u i l d su pab a s i cp l a t f o r mf o rs t u d y i n gt h es i t u a t i o na n de n v i r o n m e n to f t h ez h a l o n gw e t l a n d t h ea r t i c l ep r o v i d e sa ne a s y , r a p i da n dv i s u a lm a po p e r a t i o n t h e s y s t e mc a nf u l f i l ias e r i e so fg e n e r a lg i so p e r a t i o nt or e s o l v et l l es p a c em e a s u r e ，b u f f e r a n a l y s i sa n do v e r l a pa n a l y s i se t c a n di ta l s oa n a l y z e st h ew a t e rq u a l i t y , r a i n f a l l ，w a t e r r e s o u r c ea n dt h eb i o l o g ys i t u a t i o no f t h ew e t l a n d k e yw o r d s ：g i s ；w e t l a n d ；c o m p o n e n t ；u m l l 卜一 扎龙g i s 系统的研究5 - 开发 1 绪论 本章阐述了论文的研究背景、研究意义，总结了目前国内外应用g i s 研究湿地以及 组件式地理信息系统的研究进展和存在的问题，最后简要说明了本文研究的实际背景和 主要内容。 1 1 课题研究背景 11 1 湿地研究的重要性 根据湿地公约定义：“湿地系指，不问其为天然或人工，长久或暂时性的沼泽、 湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸或咸的水体，包括退潮 时水深不超过6 米的海域”u 】。湿地是自然界最富生物多样性的生态景观和人类社会赖 以生存和发展的环境之一，是地球上具有多种功能的独特生态系统。湿地一方面向人类 提供水资源，阻止和延缓洪水、蓄水抗旱、控制水土流失；另一方面，在保持生物多样 性和珍稀物种资源、降解环境污染、维持地球表面生态平衡起着极为重要的作用。因而 湿地被人们誉为“自然之肾”。 中国是世界上湿地资源最丰富的国家之一，湿地面积居世界第四，亚洲之首。在我 国人多地少、农产品供应紧张的情况下，合理开发湿地资源是十分重要的。随着工业的 发展，大量污水涌入湿地，远远超过湿地自身的净化能力，结果富营化问题严重，大量 植被和水生生物死亡。伴随湿地破坏，水生态失去平衡，江河湖泊调、蓄水能力降低， 一方面加剧了江河断流和湖泊干涸，加剧了水资源短缺，另一方面又加重了早涝灾害。 五、六十年代，中国平均每年因洪涝受灾的面积为7 0 0 万公顷，八十年代起超过1 0 0 0 万公顷，九十年代以来，每年因干旱受灾面积达2 0 0 0 3 0 0 0 万公顷，受灾和承灾面积 都比五十年代成倍增长。 松嫩平原湿地面积大、类型多，是我国湿地的主要分布区。据统计，松嫩平原地区 1 9 4 9 年至1 9 6 9 年的2 1 年间，旱灾发生频率为2 3 8 ，涝灾的发生频率为3 3 _ 3 ；而 1 9 7 0 年至1 9 9 0 年的2 0 年间，旱灾发生频率为3 3 3 ，涝灾为4 7 6 ，并且灾害的强度 明显加大1 2 j 。2 0 世纪8 0 年代以来，嫩江流域两三年就会发生一次洪水，尤其是1 9 9 8 年 嫩江、松花江特大洪水不仅洪峰次数多，而且持续时间长，灾情严重；与洪水灾害相对 应，该地区常常发生春季干旱、低洼地带土壤贫瘠、盐碱化严重，生态环境非常脆弱， 其主要原因就是在保护湿地方面没有采耿有效的措施，使湿地面积减少，缺乏充足的调 蓄空间，导致抗灾能力减弱。 松嫩平原扎龙、向海、莫莫格、查干泡四个湿地保护区的自然条件和水文状况基本 相似p j ，本文主要选取己列入国际重要湿地名录的扎龙湿地进行研究。扎龙湿地位于松 嫩平原西北部、乌裕尔河下游齐齐哈尔市东南闭流地处，是国家级自然保护区，占地 2 1 0 0 k m 2 。扎龙湿地是具有多种环境功能、生物多样性十分丰富的生态系统，研究本区 扎龙g i s 系统的研究j 开发 湿地的生态功能、生产潜力及合理开发利用对进一步探讨松嫩流域湿地可持续管理以及 旱涝灾害防治提供决策依据具有重要意义。必须完善湿地保护立法体系，制定湿地保护 行动计划，建立扎龙平原湿地数据库，对其进行系统的研究和分析。 1 12 应用g i s 研究湿地 利用3 s ( 地理信息系统g e o g r a p h i ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ；遥感r e m o t e s e n s i n g ，简称r s ：全球定位系统g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ，简称g p s ) 技术进行的湿 地资源调查具有客观、准确、经济、高效等特点，大大提高了工作的效率和数据的精度， 促进了湿地的研究1 4 】。目前对湿地的水文过程、生态系统结构及功能等缺乏系统的了解， 有关的科研文献比较匮乏，准确地获取总体数据存在很大的困难。利用3 s 技术对湿地 资源调查能够克服历史文献不足，从而较客观、准确地获取湿地资源各种信息，包括各 种湿地类型如水田、沟渠、湖泊、草甸、沼泽、灌丛、疏林地、河流等面积及各种类型 湿地的空间结构关系，从而建立湿地数据库，并进行属性编码，在地理信息系统平台下 集成，建立湿地地理信息系统。 利用g i s 强大的空间分折功能，对湿地进行时空分析，建立预测模型和指标模型， 通过预定模型实施信息的运转，逐步修正和完善，可大大提高工作效率和数据精度，正 确指导湿地的持续开发利用，促进社会经济与环境的协调发展嶂j 。 1 2 国内外研究现状及分析 1 2 1 国内外湿地研究现状 湿地研究是当前地理科学、环境科学与生态科学等多种学科交汇研究的一个热门领 域。美国和加拿大在上个世纪8 0 年代完成本国湿地调查、编目的基础上，研究重点转 向湿地分类、湿地生态系统及其形成过程的研究，尤其重视湿地环境保护的人工控制 6 1 fj 。俄国、芬兰在湿地演化与泥炭利用方面一直走在世界前列，当前也大力开展生态 保护和环境变化的研究。我国湿地研究也已经走过了半个世纪的历程，在2 0 世纪8 0 年 代以前，我国湿地研究停留在宏观植被生态学水平，8 0 年代后则进入湿地生态系统研究。 同时，在湿地环境变化的现代过程、湿地资源的合理利用、湿地生态系统的管理、立法 与保护等方面的研究非常活跃，方法手段也从定性走向定性与定量相结合、常规调查与 “3 s ”技术相结合，生物过程与物理、化学过程相结合。 3 s 技术在湿地研究领域中的应用起始于8 0 年代，美国”、荷兰等发达国家在遥 感技术和计算机技术方面比较先进，而且境内湿地资源丰富，湿地研究开展的广泛丽深 入，利用3 s 技术对湿地的动态、功能、景观分析及保护等方面进行了研究。近年来， 我国随着计算机和g i s 技术水平的不断提高，3 s 技术在资源、环境和可持续发展决策 等研究领域的应用也越来越广泛，在湿地的研究方面也有所突破，如中国科学院长春地 理研究所刘振乾等将空间信息技术、遥感技术和地理信息技术融为一体，研究黄河三角 扎龙g i s 系统的研宄1 订十发 洲和辽河三角洲湿地资源状况并建成中国沼泽湿地数据库【l “；华南师范大学黄惠萍【i 驯 和中山大学遥感应用中心何执兼等1 1 4 1 分别利用遥感和地理信息系统对广东省海岸湿地 进行湿地现状分析及资源评价；中国科学院测量与地球物理研究所的黄进良【j 圳利用遥感 与地理信息系统技术对多时相的遥感卫星影像进行处理，研究1 9 4 9 年以后洞庭湖湿地 面积的季节变化与年际变化；上海师范大学的方全兴，孙振华【l6 j 应用遥感图像进行湿地 资源调查，核查湿地和珍稀鸟类分布等。 从总体上来说，目前利用g i s 对湿地进行研究基本上偏重于调查湿地土地分布、利 用、演替情况，而对湿地的水资源利用方面研究较少。本论文的目的是建立基础平台， 为生态环境用水优先策略下的水资源利用和管理打下理论和技术基础。 12 2 国内9 1 、g i s 研究现状 地理信息系统涉及软件和硬件、地理空间数据以及建立在遥感、全球定位系统一体 化基础上的系统集成、应用服务、企业和市场等诸多方面。作为面向2 1 世纪的支柱产 业信息产业的重要组成部分，g i s 技术的发展已成为世界各国激烈竞争的高科技热 点之一。我国政府、各部门和社会各界高度重视，国家科委已将其列入“九五”计划重 中之重科技攻关项目”7 1 。 g i s 的灵魂是软件。自从6 0 年代世界上第一个g i s 平台( 1 9 6 4 年产生于加拿大) 问世以来，建立的g i s 平台己达4 0 0 多种，国外著名的公司有a r c l n f o 、m a p l n f o 、g e o m e d i a 等；国内起步晚，但起点高，发展十分迅速，目前已推出m a p g i s 、s p a c e m a n 、s u p e r m a p 等优秀软件产品，并已成功地应用到些传统的领域，取得了显著的效益。然而应用传 统的g i s 平台开发应用系统时，往往遇到这种情况：我们要开发的系统，往往只需要采 用g i s 平台提供的一部分功能，就可以实现应用系统的大部分功能，而剩余的功能很难 用g i s 平台丌发完成，甚至根本无法实现。造成这种情况的原因是：g i s 平台从总体上 既是一个“黑匣子”，用户很难甚至不可能知道和控制“黑匣子”内的功能。在实际应 用中，要开发的往往不是单纯的g i s 系统，而是将g i s 技术与管理信息系统( m i s ) 、 决策支持系统( d s s ) 和办公自动化系统( o a ) 等集成的系统在这种情况下，应用g i s 平台很难实现与这些实用系统的无缝集成。总之，对于g i s 平台来说，它已经实现并提 供的功能，g i s 实用系统开发者可以非常容易地使用，而g i s 平台没有提供的功能，则 很难甚至根本无法用g i s 平台去实现。近年来出现的组件式( d i s 就是为了克服这些困难 而做的改进，它在系统的无缝集成和灵活性方面具有优势，因此从一定意义上讲，组件 式g i s 代表了g i s 的发展方向。 近几年我匡i 在组件式地理信息系统方面的研究已取得初步进展，如福州大学地球信 息科学与技术研究所邬群勇等【l ”，浙江工业大学的郝平等 1 9 】基于m a p o b j e c t s 分别开发 了海洋功能区划管理信息系统和环境地理信息系统；中国科学院南京地理与湖泊研究所 的江南等基于m a p x 开发太湖流域洪涝灾害评估系统【20 】；华中科技大学涂轶昀等利用 m a p x 与电力网设备管理系统相结合，实现无缝的系统集成【2 i i ；陕西煤航地理信息公司 张培宏利用g e o m e d i ao b j e c t s 开发控件，开发了具有自主版权的水土保持行业组件式 g t s 平台p 2 j ：中山市地理信息系统中心采用s u p e r m a p 与o b j e c t a r x 联合开发，扩充原 扎龙g s 系统的研究与开发 有的利用i n t e r g r a p h 公司的m g e 组件开发的中山市国土专题信息管理系统功能【2 3 1 等。 目前组件式g i s 以其灵活、小巧、开发便捷的优点脱颖而出，在防洪、抗震、国土 管理、电力系统、交通系统、办公自动化、公路施工、房产管理、水土保持等方面都有 应用，已经成为目前最流行的开发方式。与此同时，运用现代化的手段研究和保护湿地 刻不容缓，但在建立湿地地理信息系统方面，目前国内都是依靠已有的国外或国内成型 软件进行分析，尚没有组件开发的先例。m a p o b j e c t s 是目前较为成熟的组件之一，本文 采用v i s u a lb a s i c 开发环境，在其上建立扎龙湿地地理信息系统。 1 3 本文主要研究内容 本文源于国家自然科学基金重点资助项目，为探讨松嫩平原湿地洪水资源利用与湿 地生态环境管理的研究，建立扎龙湿地地理信息系统基础平台。采用目前流行的开发方 式基于c o m 的设计丌发方法，系统设计采用u m l 方法，设计建立一个基于组件 m a p o b j e c t s 的g i s 应用系统的框架，提出开发该框架的设计方法，并实现对扎龙湿地地 理信息数据库的访问、多维查询、图层处理、空削分析等功能。 本文主要分为六部分： l 绪论：概括介绍课题背景与国内外研究现状； 2基于组件技术的地理信息系统：详细介绍c o m 技术以及m a p o b j e c t s 组件： 3使用u m l 对扎龙湿地g i s 系统分析和设计：介绍u m l 建模语言，并给出采 用u m l 进行系统建模的结果； 4基于c o m 的扎龙湿地g i s 系统开发：详细介绍地理信息系统各功能模块的具 体实现过程； 5扎龙湿地g i s 原型系统：展示本文所完成的各功能咀及界面； 6结论与展望：对本文主要研究的内容及取得的成果进行概要的总结，对需进一 步研究的问题进行讨论。 一d 一 扎龙g i s 系统的研究与开发 2 基于组件技术的地理信息系统 本章从地理信息系统软件体系的发展着眼，介绍了不同时期g i s 软件技术体系的特 点，通过比较其功能特点，阐明了组件式地理信息系统在无缝集成、开发难度、可移植 性等方面均优于其它形式的地理信息系统。并介绍了所应用的组件m a p o b j e c t s 的功能， 解译其对象结构图，证明了本文技术背景的可行性。 2 1g i s 软件技术体系的发展 从g i s 的发展历史看，g i s 软件技术体系可以划分为6 个阶段，即g i s 模块、集成 式g i s 、模块化g t s 、核心式g i s 、组件式g i s 和基于w e b 的g i s t 2 ”，如图2 1 所示。 例2lg i s 软件发腱过程 f i g2 1h i s t o wo f g i sd e v e l o p m e n t g i s 模块 在g i s 发展的早期阶段，由于技术限制，g i s 软件往往是只能满足于某些功能要求 的模块，没有形成完整的系统，各个模块之间不具备协同工作的能力。 集成式g i s 随着理论和技术的发展，各种g i s 模块走向集成，形成大型g i s 软件包，称之为集 成式g i s ( i n t e g r a t e dg i s ) 。它集成了g i s 各项功能，形成独立完整的系统，但系统复杂、 庞大，难以与其它应用或系统集成，并且由于价格昂贵，只有那些需要进行空间数据处 理的部门才应用。 扎龙g i s 系统的研究与开发 模块化g i s 随后出现了模块化g i s ( m o d u l a rg i s ) ，它把g i s 按照功能划分为一系列模块，运 行于统一的基础环境之上，具有较大的工程针对性a 核心式g i s 为解决系统集成问题，提出了核心式g i s ( c o r eg i s ) 的概念。它是操作系统的基 本扩展，开发时可以通过应用程序接口( a p i ) 访闯内核所提供的g i s 功能，这样给用 户提供了更大的灵活性。但是，由于它提供的组件过于底层，也给应用开发带来一定难 度。 - 组件式g i s 随着计算机软件技术的发展，出现了组件式g i s ( c o m p o n e n t sg i s ，即c e mg i s ) 。 它基于标准的组件式平台，各个组件之间不仅可以灵活地重组，而且具有可视化界面和 方便的标准接口。 同时出现的还有万维网g i s ( w e bg i s ) 。它是i m e m e t 技术与g i s 相结合的产物， 从w w w 的任意一个节点，用户可以迸行各种g t s 操作，从而使g i s 进入干家万户。 由于g 1 s 模块技术不够成熟且功能单一，目前已基本淘汰；核心式g i s 尽管在理论 上是g i s 软件技术体系发展的重要阶段，但是缺乏完整、成熟的商业软件。目前g i s 界广泛使用的是以a r c i n f o 为代表的集成式g i s 软件和以m g e 为代表的模块化g i s 软 件【2 ”。但无论是集成式g i s 还是模块化g i s ，其缺点都是无法实现与m i s ( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ，管理信息系统) 、o a ( o p e r a t i o n a la n a l y s i s ，办公自动化) 以及专 业模型的无缝集成，在开发方式上，主要是基于软件本身所带的二次开发语言，使功能 及应用受到限制。 目前以组件开发方式为代表的新一代g i s 软件正得到广泛应用，它的主要特点是将 g i s 功能封装成组件，以组件方式提供给用户，并可方便地嵌入到任何一种开发语言当 中，这样的好处是可以很好地调用任意一种开发语言的资源，同时使g i s 功能在系统集 成中得到表达，很好地实现了g i s 与m i s 及其它专业模型的无缝集成，它代表了未来 技术发展的主要方向。几个著名的g i s 软件公司把c o m 技术应用于g i s 开发，纷纷推 出由一系列a c t i v e x 组件组成的c o m g i s 软件，其代表作当属全球最大g i s 厂商e s r i 推出的m a p o b j e c t s 和著名的桌面g i s 厂商美国m a p l n f o 公司推出的m a p x 等。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1 2 “。 2 2 基于c o m 的组件开发技术 2 。2 1c o m g i s 概述 组件式软件是新一代g i s 的重要基础，c o m g i s 是面向对象技术和组件式软件技术 在g i s 软件开发中的应用。认识c o m g i s ，首先需要了解所依赖的技术基础组件式 对象模型和a c t i v ex 组件【2 7 1 。 c o m 是组件式对象模型( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 的英文缩写，是o l e ( o b j e c t 扎此g i s 系统的研究1 i 开发 l i n k i n g e m b e d d i n g ，对象链接和嵌入) 和a c t i v e x ( 网络化多媒体对象技术) 共同的基 础。c o m 不是一种面向对象的语言，而是一种二迸制标准。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称之为 “接口”的机制来进行通信。c o m 标准增加了保障系统和组件完整的安全机制，扩展 到分布式环境，基于分布式环境下的c o m 被称作d c o m ( d i s l r i b u t e dc o m ) 。d c o m 可 以实现c o m 对象与远程计算机上的另一个对象之间直接进行交互瞄“。 a c t i v e x 是一套基于c o m 的可以使软件组件在网络环境中进行互操作而不管该组 件是用何种语言创建的技术，a c t i v e x 是当今得到广泛支持的面向对象的软件集成技术。 作为a c t i v e x 技术的重要内容，a c t i v e x 组件是一种可编程、可重用的基于c o m 的对 象，可以将许多其它a c t i v e x 对象包装在一个包中。这个包可以反映某些特定的功能， 如统计图和多媒体等，并可以直接嵌入支持a c t i v e x 的应用中。a c t i v e x 组件通过属性、 事件、方法等接口与应用程序进行交互。一些软件公司专门生产各种用途的a c t i v e x 组 件，如：数据库访问、数据监视、数据显示、图形显示、图象处理，甚至三维动画等等。 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多个组件，每个组件完成不同 的功能【2 。各个g i s 组件之间，以及g i s 组件与其它非g i s 组件之间，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。组件如同一堆各式各样的 积木，它们分别实现不同的功能( 包括g i s 和非g i s 功能) ，根据需要把实现各种功能 的“积木”搭建起来，就构成地理信息系统基础平台和应用系统。 2 2 2c o m g i s 的特点 c o m g s 的发展符合当今软件技术的发展潮流，同时也极大地方便了应用和系统集 成。同传统的g i s 比较，这一技术具有以下几方面特点： 1 )开发高效，无缝集成 一个系统的建立往往需要将g i s 数据、基本空间处理功能与各种应用模型进行集 成。而系统集成方案在很大程度上决定了系统的适用性和效率，不同的应用领域、不同 的应用开发者所采用的系统集成方案往往不同。基于传统的g i s 基础软件的集成方案主 要有4 种模式( 见宋关福组件式地理信息系统研究与开发) 【3 0 】，分别采用： 通过文件存取方式建立数据交换通道。 直接使用g i s 软件提供的二次开发语言编制应用分析模型。 利用专业程序设计语言开发应用模型，并直接访问g i s 软件的内部数据结构。 通过动态数据交换( d d e ) 建立g i s 与应用模型之间的快速通信。 但不论采用何种系统集成模式，传统的g i s 软件在系统集成上都存在缺陷，无法进 行无缝集成，并且在开发方面难度较大。而c o m g i s 提供了解决此问题的理想方案。 c o m g i s 不依赖于某一种开发语言，可以嵌入通用的开发环境中实现g i s 功能，专业模 型则可以使用这些通用丌发环境柬实现，也可以插入其它的专业性模型分析组件。因此， 使用c o m g i s 可以实现高效、无缝的系统集成，如图2 2 所示。 扎龙g i s 系统的研究，开发 2 ) 与开发语言无关 图2 2c o m g i s 与应用程序之间的无缝集成 f i g2 2s e a m l e s si n t e g r a t i o no f c o m g i s 传统g i s 往往具有独立的二次开发语言，如a r c l n f o 的a m l 、m g e 的m d l 、 m a p i n f o 的m a p b a s i c 等。对g i s 基础软件开发者而言，设计一套二次开发语言是不小 的负担，同时二次开发语言对用户和应用开发者而言也存在学习上的负担。而且使用系 统所提供的二次开发语言，开发往往受到限制，难以处理复杂问题。用c o m 技术开发 软件时，各组件集中实现某一特定的系统功能，组件的生产建立在严格标准之上，每个 组件提供的a p i 形式接口较之专业的g i s 开发语言更易于学习，凡符合标准的组件都可 以在目前流行的各种开发工具上使用，这些语言就可以直接成为g i s 的开发工具，减轻 了g i s 软件开发者的负担，同时也增强了g i s 软件的可扩展性。g i s 应用开发者不必掌 握额外的g i s 开发语言，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 c o m g i s 各个组件的属性、方法和事件，就可以完美地完成应用系统的开发和集成，如 图2 3 所示。目前，可供选择的集成开发环境( d e ) 很多，如v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 、 c + + b u i l d e r 以及p o w e rb u i l d e r 等等。 。舞然黧薯j ：鬻囊囊嘲 l i 攀 集成开发环境 ( a c t i v e x 容器) 与其它c o m 组件 驴 图2 3c o m g i s 与集成环境及其它组件之间的交互 f i g 2 3t h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e nc o m g i sa n do t h e rc o m p o n e n t so ri d e 3 ) g i s 的功能强大 c o m g i s 组件都是基于3 2 位系统平台的，采用i n p r o c ( 进程内) 直接调用的形式【3 蓄霉 扎龙g i s 系统的研究与开发 所以无论是数据管理的能力还是处理速度方面均不比传统的集中式g i s 软件逊色。g i s 组件完全能充分利用各种编程语言的优点，完成传统g i s 的拼接、裁剪、叠合、缓冲区 等空间处理能力和丰富的空间查询与分析能力。 而且，由于组件本身封装程度高，系统的升级可以做到较为透明，使可扩展性大大 增强。在需要改变g i s 基础软件和应用软件的时候，c o m g i s 的机制也使得程序员不必 从源代码一步步地修改，只需用新组件替代f e l 组件即可。 4 ) 易于开发移植，成本低 组件式技术已经成为业界标准，用户可以象使用其它a c t i v e x 控件一样使用 c o m g i s 组件，使非专业的普通用户也能够开发和集成g i s 应用系统。组件化的g i s 平台集中提供空间数据管理能力，如数据的采集、存储、管理、分析和模拟等功能，并 且能以灵活的方式与数据库系统连接，至于其它非g i s 功能f 如关系数据库管理、统计 图表制作等) 则可以使用专业厂商提供的专门组件。 另一方面，c o m g i s 本身又可以划分为多个组件，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组件，最大限度地降低了用户的经 济负担。在保证功能的酊提下，系统小巧灵活，其价格仅是传统g i s 开发工具的十分之 一，甚至更少。c o m g i 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 。3 组件开发工具一m a p o b j e c t s 2 3 1m a p o b j e c t s 简述 m a p o b j e c t s 是由美国环境系统研究所( e n v i r o n m e n t a ls y s t e mr e s e a r c hi n s t i t u t e ，简 称e s r i ) 丌发的一组供应用开发人员使用的制图与g i s 功能组件，由一个a c t i v e x 控件 和一系列可编程o l e 对象组成【3 2 1 。 m a p o b j e c t s 建立在c o m 基础上，把g i s 功能分解为可互操作的、可管理的软件构 件a 它提供了3 5 个o l e 对象类，利用这些对象，可以很方便地在程序中实现制图和 g i s 的功能。开发人员可以使用任何支持a c t i v e x 的程序开发环境，如v i s u a lc + + 、 v i s u a lb a s i c 、d e l p h i 等，开发嵌入式g i s 应用系统。 2 3 2m a p o b j e c t s 对象 m a po b j e c t s 的3 5 个o l e 对象按不同的标准可以进行分类i s 3 ： ( 一) 按照o l e 对象父类的不同 这3 5 个o l e 对象是基于m i c r o s o r 基类( m f c ) 的，于是按m f c 的不同可划分为两 类：1 个基类为c w n d 的窗口控制类，3 4 个基类为c o l ed i s p a t c hd r i v e r 的客户对象类； m 塾垄璺! ! 至竺塑塑壅! ! 茎茎 ( 二) 按照o l e 对象功能的不同 m a p o b j e c t s 的对象分为5 大类：地图显示对象( m a pd i s p l a yo b j e c t s ) 、数据访问对 ( d a t aa c c e s so b j e c t s ) 、几何图形对象( g e o m e t r i co b j e c t s ) 、投影对象( p r o j e c t i o no b j e c t s ) 以及地址匹配对象( a d d r e s s m a t c h i n g o b j e c t s ) ，根据e s r i 公司提供的m a p o b j c t s 对象图 进行整理，其关系可如图2 4 所示。 数据访问对象卜 地图显示 对象 一 投影对象 地图控制 地址匹配对豫 中心 几何图形对象 1 ) 地图显示对象 图24m a p o b j e c t s 框架图 f i g 2 4t h ef r a m e w o r ko f m a p o b j e c t s 图2 5 地图显示对象 f i g2 5t h em a pd i s p l a yo b j e c t s 扎龙g i s 系统的研究与开发 是地图控制的核心，如图2 5 所示。该类对象在以下几方面进行定义： 组件视图窗口的环境，如当前图层、前景颜色、背景颜色、滚动条、鼠标指针等 属性，并定义了视图刷新、视图窗口图形的放大、缩小、漫游等成员函数： 组件视图窗口的消息响应函数，如各类鼠标事件，可以实现热区查询、坐标显示 等软件功能： 组件视图窗口的空间图形数据是分层组织的，它们可以是a r c l n f oc o v e r a g e 、s d e 、 s h a p e 等图形数据层，也可以是e r d a s 、t i f f 、b m p 等图像数据层，分层组织的方法使 空间数据叠加成为可能； 符号对象定义了空间数据对象的符号、线型、颜色、标注的字体、尺寸等属性， 使得空间数据对象能以规定的属性在组件视图窗口显示出来； 制图对象是核心对象，通过对属性字段的信息提取、统计及简单分类，生成各类 专题地图； 用一个事件跟踪层来动态显示实时数据。 2 ) 数据访问对象 数据连接对象 l l 地理数据集合 i i 地理数据对象 图2 6 数据访问对象 f i g 2 6t h ed a t a a c c e s so b j e c t s 空间数据库访问对象提供了对a r c l n f o 、a r c s d e 、a r c v i e ws h a p e 等空间图形数 据以及多种图像数据的访问支持，借助空间数据库访问对象，用户程序可成为客户端的 空间数据浏览器； 外部数据库连结访问对象支持通过微软o d b c 规范进行的外部数据库连结访问， 这使得基于m a p o b j e c t s 的应用程序成为关系数据库的前端应用工具： 该对象提供对所选择的特征进行基本的统计，可查询和更新选择特征的属性数据 ( s h a p e 格式) ，用标准s q l 表达式进行特征选择和查询。 扎龙g i s 系统的研究与开发 3 ) 几何图形对象 m a p o b j e c t s 中提供了点、线、 面三类空间数据对象，如图2 8 所示。 其中面状对象又分r e c t a n g l e ( 矩形) 、 e l l i p s e ( 椭圆) 、p o l y g o n ( 多边形) 三 类； 支持用多片段形状表示地理特 征。 4 ) 投影对象 图27 几何图形对象 f i g2 7t h eg e o m e t r i co b j e c t s 图2 8 投影对象 f i g 2 8t h ep r o j e c t i o no b j e c t s 投影对象提供了识别不同单位、不同投影并依据其实现显示、查询等等功能。 5 ) 地址匹配对象 地址匹配对象提供了对地址的模糊查找、图形定位、地址匹配等功能，利用这些对 象能创建交通道路管理一类的应用系统。 扎龙g i s 系统的研究与开发 图2 9 地址匹配对象 f i g 2 9t h ea d d r e s sm a t c h i n go b j e c t s 总而言之，m a p o b j e c t s 提供了丰富的二次开发功能，可满足大多数对地图操作、数 据库属性查询和专题制图的要求，且所开发的应用系统拥有完全自主版权，大大减少了 系统推广应用的费用。基于以上优点考虑，本文采用m a p o b j e c t s 为组件开发湿地地理 信息系统。同时，由于v i s u a lb a s i c 与m a p o b j e c t s 兼容性好、内存使用效率高、数据访 问便捷，并且由于e s r i 公司其它产品内嵌二次开发工具为v i s u a l b a s i