（计算机系统结构专业论文）gdss中的空间决策支持技术.pdf

摘要 摘要 决策支持技术于地理信息技术的结合就产生了空间决策支持技术。空f u j 决策 支持技术有着自己显著的特点，能够处理很多半结构化甚至非结构化的决策问 题。能够在通过对空间信息、空间关系、空间分布规律的自动分析、归纳和判断， 利用成熟的模型库、知识库系统智能化地处理问题，给出有价值的决策结果。 空间决策支持技术的使用也可以克服目前较多依赖于人机交互，从而无法充 分发挥计算机处理能力的弊病，还能实现海量数据的智能化处理与决策。源于地 理信息系统的空间决策支持技术，可以为信息管理、过程控制、科学研究等提供 相应的空间知识与决策支持。 本文首先对当前空问决策支持技术的基本概念和进展作了论述，对空间数 据、空间实体、空间决策支持的特点进行了分析，讨论了空间决策支持的实现方 法a 接着讨论了一些可用于空间决策分析的技术，通过对比选定了主要的开发工 具。 然后，着重研究了空间决策支持系统的数据组织方式，通过对空间数据特点 的分析于研究，引入了对空间数据库来对空间数据进行管理。为了能够进行空问 决策，进一步引入了空间分析。 最后，结合上述的研究成果，并针对具体的开发内容实现了空间决策支持中 的一些基本的决簧。例如，最佳路线决策和最佳兵力分布决策。 在本文结束时，根据自己对空间决策支持的研究体会，对自己的开发做出了 进一步的总结，并对今后进一步的研究给出了自己的一些看法。 关键字：空间决策支持、地理信息系统、空间实体、空间索引、最短路线、组件 技术 摘篮 a b s t r a c t s p a t i a l d e c i s i o n s u p p o s i n gt e c h n i q u e c o m e si n t o b e i n g w h e nd e c i s i o n s u p p o r t i n gt e c h n i q u ea n dg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nt e c h n i q u e a r ec o m b i n e d h a v i n g i t so w np r o m i n e n tc h a r a c t e r i s t i c s ，s p a t i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n gt e c h n i q u ec a nd e a l w i t hm a n yd e c i s i o np r o b l e m so fs e m i s t r u c t u r i z a t i o na n de v e nn o n s t r u c t u r i z a t i o n a n dt r e a tw i t h p r o b l e m ss y s t e m i c a l l y a n d i n t e l l i g e n t i z e d l y a n do f f e r r e w a r d i n g d e c i s i o nt h r o u g ha u t o m a t i cj u d g m e n t ，a n a l y s i s ，a n di n d u c t i o no fs p a t i a lm a s s a g e ， s p a t i a lr e l a t i o n s h i p a n ds p a t i a ld i s t r i b u t i o n l a w , m a k i n gu s eo fm a t u r em o d e la n d k n o w l e d g e b a s e s i tc a na l s oo v e r c o m et h ep r e s e n td r a w b a c kt h a ti n t e r a c t i v ei sm u c h d e p e n d e do n a n dt h u st h eh a n d l i n gc a p a c i t yo f c o m p u t e rc a nn o tb eb r o u g h ti n t of u l lp l a y , i tc a n a l s og e tt h ei n t e l l i g e n t i z e dp r o c e s s i n ga n dd e c i s i o nm a k i n go f l a r g ed a t at ob e c o m e t r u e o r i g i n a t e df r o mg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ，s p a t i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n g t e c h n i q u ec a l l o f f e rc o r r e s p o n d i n gs p a t i a l k n o w l e d g ea n dd e c i s i o ns u p p o r t i n gf o r i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，p r o c e s sc o n t r o la n ds c i e n t i f i cr e s e a r c h ，e t c t h i st h e s i sa d d r e s s e si t s e l f t ot h eb a s i cc o n c e p t i o na n d d e v e l o p m e n t o f t h ec u r r e n t s p a t i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n gt e c h n i q u e , a n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fs p a t i a ld a t a a n d s p a t i a le n t i t ya n ds p a t i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n ga n dd i s c u s s i n gt h er e a l i z i n gm e t h o d s o f s p a t i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n g t h ed i s c u s s i o no fs o m et e c h n i q u e st h a tc a nb ea p p l i e d t os p a t i a ld e c i s i o na n a l y s i sf o l l o w sa n dt h e nt h em a i nd e v e l o p m e n tt o o li sc h o s e nb y c o m p a r i s o n ，n e x td a t am a n a g e m e n to fs p a t i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n gs y s t e mi se x p l o r e d e m p h a t i c a l l ya n ds p a t i a ld a t a b a s ei si n t r o d u c e dt oa d m i n i s t r a t es p a t i a ld a t a i no r d e r t o c a r r yt h r o u g hs p a t i a ld e c i s i o n ，s p a t i a la n a l y s i si sf u r t h e ri n t r o d u c e d i nt h ee n d ，s o m eb a s i cd e c i s i o n si ns p a t i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n g ，s u c ha sb e s tr o u t e d e c i s i o na n db e s tt r o o pd i s t r i b u t ed e c i s i o n ，a r er e a l i z e di na c c o r d a n c ew i t hs p e c i f i c d e v e l o p i n gc o n t e n t s ，t a k i n gi n t oc o n s i d e r a t i o n t h er e s e a r c hr e s u l td i s c u s s e da b o v e i nt h ef i n a lp a r to ft h i st h e s i s ，im a k eaf u r t h e rs u m m a r y c o n c e r n i n gm y w o r ka n d p u tf o r w a r ds o m e o f m y o w n o p i n i o n s f o rt h ef u t u r er e s e a r c h e si nt h i sf i e l d ，a c c o r d i n g t om yr e s e a r c he x p e r i e n c eo f s p a f i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n g k e y w o r d s ：s p a t i a ld e c i s i o ns u p p o r t i n g ，g i s ，s p a t i a le n t i t y ，s p a t i a li n d e x ，s h o r t e s t p a t h ，c o m p o n e n tt e c h n i q u e 2 g d s s 中的宁间决策支持技术 1 1 选题背景 第一章引言 自从2 0 世纪8 0 年代中后期以来，空问决策支持系统( s p a t i a ld e c i s i o n m a k i n g s u p p o r t i n gs y s t e m s d s s ) 作为一个新兴科学技术领域，在原有的地理信息系统 ( g i s ) 和决策支持系统( d s s ) 的基础上应运而生了，并在国内外引起了越来 越广泛的关注和重视。 本课题是基于国家“十五”计划中群体决策支持平台( 专题编号： 4 1 3 1 5 0 8 0 1 ) 的项目。由于项目本身具有军方性质，对地图信息的处理有着很大 的需求，因而在面向军事作战的决策支持系统中加入空间决策支持技术部分的研 究，显然符合军事作战中的决策支持要求。研究开发这样一个系统是有着一定价 值的。 空间决策支持系统涉及到地理信息系统，地理信息系统( g i s ) 是以地理信 息空i n 数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空问相关数据进行采集、管 理、操作、分析和模拟显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动 态的地理信息，为地理研究和处理地理信息服务而建立起来的计算机技术系统。 因此，原先的地理信息系统具有以下几个方面的特征： 1 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力； 2 以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有一定的数据分 析、预测能力； 3 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并出计算机程序模拟常规的或专 门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务； 计算机系统的支持是g i s 的重要的特征，使g i s 得到快速、精确、综合地对复 杂的地理系统进行空间定位和动态分析。 一般而言，决策支持系统是综合利用各种数据、信息、知识、人工智能和模 型技术，辅助高级决策者解决半结构化或非结构化决策问题。它是以计算机处理 为基础的人机交互信息系统。在这种系统中，充分应用了管理学、数学、数据库 和计算机等学科的最新成果。 两北t 业大学坝l 学位论文 将宁问数掘引入决策支持系统中最主要的目的是能够进行空问决策支持。而 卒问决策支持是应用空间分析的各种手段对空间数据进行处理变换，以提取出隐 含于空问数据中的某些事实与关系，并以图形和文字的形式直接地加以表达，为 现实世界中的各种应用提供科学、合理的决策支持。由于空间分析的手段直接融 合了数据的空间定位能力，并能充分利用数据的现势性特点。因此，其提供的决 策支持将更加符合客观现实，因而更具有合理性。 空间决策支持系统首先起源于对位置的决策支持。这些研究多集中在对晟优 空间位置和空间格局的搜索过程，例如最优的资源或人口分布等。随着空间决策 支持技术的发展，现在的空间决策支持系统更加强调对整个空间决策全过程的支 持。 这不仅包括空间格局的优化，也同时包含着对时间过程上的最优调控方案的 决定。所以空间决策支持系统不仅需要进行对静态空间格局的优化，而且更加强 凋的是时空的复合特性。 空间决策支持系统是由空间决策支持、空间数据库、属性数据库、模型库、 知识库等许多相互依存、相互作用的元素构成，并且能够完成对空间数据进行处 理、分析和决策的有机整体。它是在常规决策支持系统和地理信息系统相结合的 基础上，发展起来的新型决策支持系统。 空间数据引入后，这样的决策支持系统与一般的决策支持系统相比较，有其 自身显著的特点，如数据具有明显的空间特征，系统中涉及到大量的空间模型与 空问分析、运算。空间问题比较复杂，不确定性程度也更大，因此，这样的决策 支持系统比一般的决策支持系统要复杂很多。而且，这种发展使决策支持系统在 系统功能和技术特点等诸多方面都发生了深刻的变化。原来不占主导地位的模型 库，现在的作用变得更加重要，成为系统驱动的主体。具有一定的处理非结构化 问题的能力。从而使决策支持系统不仅可具有g i s 那样为用户提供各种所需的空 制信息，即数据级支持的能力，而且还可利用决策支持系统中的模型库、数据库 和知识库中的内容来提供某些实质性的决策方案。 由于空间数据其特殊的性质，大多是要处理一些半结构化甚至非结构化的问 题，对处理器处理能力的要求也就增3 n t 很多。随着社会的发展，对于将空间数 据在引入决策支持系统中的要求也变得更加迫切，并且随着计算机处理速度的不 断提高，原来一些停留在理论上的研究现在己可以投入实际应用了，整个系统也 变得更加易于实现了。 另外，我们对于决策支持系统的研究也有定的基础，所有这些都有利丁我 们研究并实现一个较为具体的支持空间数据的决策支持系统。我也希望研究这样 一个系统也可以为以后的研究提供一一些有益的思路与实例。加之本系统是为军队 研发的一个系统，在军事方面对空间数据尤其是地图数据是有着很高的需求的。 如能在这个方而取得一定的突破，做出一个实例出来，我想是对空削决策支持系 统的研究是很有意义的。 根据空间数据与决策支持系统的特性，可以将对现实世界各个例面的决策支 持结果作用在空问数据上，就能够得到综合分析结果，这样用来表示军事信息中 所涉及的地图信息是在合适不过了，以往的军事决策支持系统所缺乏的正是缺乏 这样一种强有力的表达工具。尽管本系统属于军用的一个预研项目，但是其中对 于空恻数据应用方面的研究在国家社会、经济生活中的应用也十分广泛，如应用 于城市用地选址、最佳路径选取、定位分析、资源分配和机场净空分析等经常与 空唰数据发生关系的领域。最近很热的“数字城市”也是空间数掘概念的一个应 用。 同时，空间数据是数字地球的基础信息，数字地球功能的绝大部分将以空间数 据为基础。现在空间数据已广泛应用于社会各行业、各部门，如城市规划、交通、 银行、航空航天等。随着科学和社会的发展，人们已经越来越认识到空间数据 对于社会经济的发展、人们生活水平提高的重要性，这也加快了人们获取和应用 空间数据的步伐。 1 2 论文研究重点与结构 论文重点研究了空间决策支持系统的结构体系，根据空间实体的特点，通过 比较各种实用的空间实体的表达、存储、管理的工具，并且结合所要开发的系统 特点选定开发工具。最后根据这些空间数据以及系统功能的特点开发了一个基本 的系统，并且实现了一些具体的空间决策支持实例。 本文最主要的研究重点主要是将空间决策支持系统的研究成果引入军事决 策过程之中，并且根于军事决策中的特点，实现了最佳运输路线和最佳兵力分析 两个能够对军事决策的效率与准确性有所促进的决策模型。 论文的结构如下： 第一章 引言。通过对决策支持系统的发展引出了空间决策支持系统的概 两北i 业大学坝i 。学位论文g d s s 中的卒问敏策支持技术 况。并对论文的研究内容进行了一定的简述，最后给出了论文的总体结构。 第二章空间决策支持系统综述。概略地介绍空间决策支持系统的体系结 构、理论基础、功能、现状以及所具有的最主要功：能空间分析。 第三章空间决策支持系统的数据组织方式。主要介绍了以下空俐决策支 持系统中的重要数据类型空间数据的特点以及对应于这些特点所使用的空 间数据的组织、存储与管理方法 第四章空间决策中的最佳路线问题。在介绍经典的d i j k s t r a 最短路径 算法的基础上，从节省存贮空间、提高运算速度节省运费等角度出发，采用邻接 点算法来求两点之间的最佳路径。 第五章 最佳兵力分布问题的提出与实现。主要由最佳路线问题引出，结 合兰彻斯特的作战模型试着提出了一个基本的最佳兵力分布的模型并予以初步 的实现。 第六章 系统功能描述。主要的介绍了研制系统的主要功能以及系统特 点，并在最后指出了需要改进之处以及仍需解决的问题。 第七章 结论与建议。主要的对整个研究的内容进行了一番总结，对系 统的进一步完善提出了自己的看法。最后，试着对空间决策支持系统今后进- 步 的研究方向做出了一些预计。 川北1 二业人学坝卜学位论文 第二章空间决策支持系统概述 2 1 空间决策支持系统的定义与体系结构 2 1 1 空间决策支持系统的发展及定义 所谓空间决策支持系统( s d s s ) 是指通过反映人们赖以生存的现实世界( 资 源和环境) 的现势和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特征的属性，在计 算机软件和硬件支持下，以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用 的技术系统。它强调的是空间的数据结构和对各种空间数据的分析，根据已有的 结合了数据库、模型库、知识库的决策技术，并最终给出相应的决策结果。 空l f i j 决策支持系统是随着计算机的发展，在决策支持系统、地理信息系统等 基础上，交叉处派生出来的一种新兴的系统。它是用来处理和分析空间数据的 门综合信息技术，它是介于信息科学、空间科学和地球科学之间的交叉学科。它 的发展同计算机技术、遥感技术、信息工程及现代地理学息息相关。目前，同地 球资源与环境有关的各学科中的地理信息系统的结合应用也极为广泛。 空间决策支持系统源于本世纪6 0 年代的地理信息系统( g i s ) 。地理信息系 统的任务是采集、存储、管理、分析和显示地球空浏信息。它是以数字化的形式 反映人类社会赖以生存的地球空间的现势和变迁的各种空间数据以及描述这些 空间数据特征的属性，以模型化的方法来模拟地球空间对象的行为，在计算机软、 硬件的支持下，以特定的格式支持输入输出、存贮、显示以及进行地理空间信 息查询、综合分析、辅助决策的有效工具。 地理信息系统在作为有关空间数据管理、空间信息分析及传播的计算机系统 在其3 0 多年的发展历程中已经取得了很大的成就，并广泛地应用于土地利用、 资源管理、环境监测、交通运输、城市规划、经济建设以及政府各职能部门。但 与此同时也体现出了一定的局限性，仅仅依靠地理信息系统所提供的信息难以满 足分析与决策所要求的数据质量。同时，决策支持系统的发展也使人门对决策支 持系统应用范围提出了更多要求，这就成为了空间决策支持技术的发展契机。 空闷决策支持系统所依赖的基础是数字地图，这种地图是指以数字形式存贮 在计算机外存贮器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图。使用数字地图的 主要优势在于： 两北t 业人学坝i 学位沦文 1 数字地图数掘库可包括图形、图像、文档、统计数据等多种形式，也可以与 视频、旨频信号相连，数掘类型与数据量的町扩展性比较强。 2 查询检索和分析功能：能够支持从地图图形到属性数据和从属性数据到图形 的双向检索。 3 图形动态变化功能：从开窗缩放、浏览阅读等基本功能到地图动商功能、多 维动画图形模拟等。 1 具有良好的用户界面：便于用户介入读地图的生成过程。 j 多级比例尺之间的相互转换；由于计算机屏幕幅面的限制和计算机潜在的计 算功能和巨大的存贮能力，要求具有多级比例尺不同程度的制图综合功能。 6 数字地图的各个属性数据可以存储于通用数据库中，这样便可以利用成熟的 数据库技术便于空间决策的实施。 总的柬讲，空间决策支持技术是指综合利用各种数据、信息以及成熟的地理 信息系统开发技术实现各类空间信息的查询、检索、数据维护、统计分析、空间 预测与模拟、可视化表达，满足人们对于空间数据的分析和决策的要求。这种技 术使得决策支持系统具备了对复杂的结构性较差( 如半结构化或非结构化) 的空 间问题的求解和决策能力。而且由于决策支持系统本身源于地理信息系统，因而 不但具有了像地理信息系统那样为用户提供各种所需的空问信息，即数据级支 持，而且还可提供实质性的决策方案。 2 1 2 空间决策支持技术的体系结构 空间决策支持系统的一般结构如图2 1 。 图2 1 空间次策支持系统的结构 同一般的决策支持系统相类似，空间决策支持系统同样具有数据库、模型库 以及知识库三个重要的组成部分。此外，楣应的有空j 1 j 数据库，以及管理空扫j 数 据库的空间信息管理模块。通过空间信息管理模块可以将空间数据库于普通数掘 库联系起来，并目给系统界面的操作提供接口，使用户对空删数据库可以进行方 便快捷的管理。最后要指出的是，大部分时候，空间数据库是不需要直接进行管 理操作的。正如图2 1 所示，一般用户只是对普通数据进行修改操作，系统通过 空间信息管理就可以实现的对其相应的空间数据进行自动修改的操作。 2 2 空间决策支持系统的主要功能 空间决策支持系统的基本功能如下： 1 数据采集、检验与编辑。主要用于获取数据，保证空恻数据库中的数据在内 容与空间上的完整性、数据值逻辑一致、无错等。 2 数据格式化、转换，通常称为数据操作。 3 数据的存贮与组织。这是一个数据集成的过程，也是建立空间数据库的关键 步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。 4 查询、检索、统计、计算功能。查询、统计、计算是地理信息系统以及许多 其他自动化地理数据处理系统应具备的最基本分析功能。 5 空间分析是空间决策系统的核心功能，也是地理信息系统与其他计算机系统 的根本区别。模型分析意指在地理信息系统支持下，分析和解决问题的方法体现， 它是地理信息系统应用深化的标志。 6 显示。主要指的是原有的地理信息系统中，许多为用户提供的用于显示地理 数据的工具，其表达形式既可以是计算机屏幕显示，也可以是诸如报表、表格、 地图等硬拷贝图件，比较重要的是其中的的地图输出功能。如今，每一个好的地 理信息系统应都能提供一种良好的、交互式的制图环境。以供系统的使用者设计 和制作出具有相当品质的地图。 7 空间数据库、知识库、模型库以及数据库的维护： 2 3 空间分析的内容与意义 空间分析主要是指空问数据分析这也是空间决策支持技术中的核心部分，是 空问决策支持技术有别于一般决策支持系统的关键所在。在早期的地理信息系统 基础上发展起来的空间决策技术，它不仅着重提高地图的表现力，而且强调地图 的分析和应用功能。是基于地理信息系统，并能够为用户提供相应的解决闯题的 g d s s 中的空问决策支持技术 方法。空间数据分析的目的是为用户提供一套空间数据的分析方法。空间数据的 查询再榆索只是空问分析的基本功能，空蚓分析的更深层次的内容涉及各种空问 模型分析，包含内容广泛，通常，它不仅包括对一个目标的空间位置信息和属性 信息的分析，还包括对多个目标的分析。 下面所列举了空间数据分析的主要部分功能： 查询检索拓扑查询，位置查询，属性查询，区域查询等。 形态分析面积量算，距离量算，质心计算，周长量算等。 地形分析等值线分析，坡度坡向分析，分水岭分析，视域分析，剖面分析等。 叠置分析视觉信息复合，条件叠置，无条件叠置等。 邻域分析缓冲区分析，泰森多边形分析，拟合分析等。 网络分析最短或最佳路径分析，空间规划等。 图像分析图像增强，图像分割，图像细化等。 应用模型分析数学模型，统计模型，逻辑模型等。 网络分析作为空间分析的一种，在空间决策支持系统中有着广泛的应用领 域。例如在城市规划中，通信线路的铺设，交通管理线路的确定，以及旅游工作 新线路的开辟等。对地理网络( 如交通网络) ，城市基础设施网络( 如各种网线、 电力线、电话线、供排水管线等) 进行地理分析和模型化，是空间决策支持系统 中，网络分析功能的主要作用。网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，它的 根本目的是研究、筹划项网络工程如何安排，并使其运行效果最好，如一定资 源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等。起基本思想则在于人类活动 总是趋向于按定目标选择达到最佳效果的空间位置。这类问题在生产、社会经 济活动中不胜枚举，因此研究此类问题具有重大意义。 2 4 开发工具的选择 由于空间决策支持系统是源于地理信息系统的，地理信息系统中的开发工具 同样适合空间决策支持系统的开发。这样选择一些好的地理信息系统开发工具就 成了一个很重要的工作了。 2 4 1g i s 的开发方式 一般的地理信息系统开发有三种方式： 1 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、编辑到数据的处理分析 g d s s 中的中旬决策支持技术 及结果输出，所有的算法都由丌发者独立设计，然后选用某种程序没计语言，如 v i s t l a lc + + 、d e l r ) h i 等，在一定的操作系统平台上编程实现。这种方式的好处在 于无须依赖任何商业g i s 工具软件，减少了开发成本，但一方面对于大多数开发 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g i s 工具软件相比，而且在购买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。 主要指，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丌发的宏语言，如e s r i 的a t c v i e w 提供 了a v e n u e 语言，m a p n f o 公司研制的m a p i 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 等等。用户可以利用这些基本的宏语言，以原g 1 s 工具软件为开发平台，开发出 自己的针对不同应用对象的应用程序。这种方式省时省心，但进行二次开发的宏 语言，作为编程语言只能算是二流，功能较弱，用它们开发出来的应用程序在功 能上面仍然不尽如人意。 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 i n t o 等，实 现g i s 的基本功能，以通用软件开发工具尤其是可视化开发工具，如d e l p h i 、 v i s u a l c + + 、v i s u a l b a s i c 、p o w e r b u i l d e r 等为开发平台，进行二二者的集成开发。 而集成二次开发目前也主要有两种方式： 1 ) o l e d d e 采用o l e a u t o m a t i o n 技术或利用d d e 技术，用软件开发工具开发静台可执 行应用程序，以o l e 自动化方式或d d e 方式启动g i s 工具软件在后台执行，利 用回调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 ) g i s 控件 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 功能控件， 在d e l p h i 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。 纵观这几种方式，由于独立开发难度太大，单纯二次开发受g 1 s 工具提供的 编程语言的限制差强人意，因此结合g i s 工具软件与当今可视化开发语言的集成 二次开发方式就成为g i s 应用开发的主流。它的优点是既可以充分利用g i s 工 具软件对空问数据库的管理、分析功能，又可以利用其它可视化开发语言具有的 高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高应用系统的开发效率 而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果，更强大 的数据库功能，而且可靠性好、易于移植、便于维护。尤其是使用o c x 技术利 用g i s 功能组件进行集成开发，更能表现出这些优势。 堕：! ：些叁兰塑! ：兰! ! 堡兰 堂! ! ! ! 堕! 旦! 堕皇堑! ! 苎 由于上述优点，集成二次开发已经成为应用g i s 丌发的主流方向。而且，目 前许多软件公司都开发了很多a c t i v e x 控件，合理选择和运用现成的控件，减少 了丌发者的编程工作量，使丌发者避丌某些应用的具体编程，直接调用控件，实 现这些具体应用，不仅可以缩短程序开发周期，使编程过程更简洁，用户界面更 友好，可以使程序更加灵活、简便。 2 4 2 组件技术与g i s 的发展 组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一，为了适应这种技术潮 流，g i s 软件也像其他软件一样，已经或正在发生着革命性的变化，即由过去厂 家提供了全部系统或者具有二次丌发功能的软件，过渡到提供组件由用户自己再 丌发的方向上来。无疑，组件式g i s 技术将给整个g i s 技术体系和应用模式带 来巨大影响。 g i s 技术的发展，在软件模式上经历了功能模块、包式软件、核心式软件， 从而发展到组件式g i s 和w e b g i s 的过程。传统g i s 虽然在功能上已经比较成 熟，但是由于这些系统多是基于十多年前的软件技术开发的，属于独立封闭的系 统。同时，g i s 软件变得日益庞大，用户难以掌握，费用昂贵，阻碍了g i s 的普 及和应用。组件式g i s 的出现为传统g i s 面临的多种问题提供了全新的解决思 路。 组件式g i s 的基本思想是将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丌发工具集成起来，形成最终的g i s 应用系统。各 种各样的控件就如同一堆各式各样的积木，它们分别实现不同的功能f 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，就构成了实用 的应用系统。 2 4 3 组件的选择 组件技术又给了我新的思路，使我对一些常用的g i s 组件开发工具进行了一 番了解。 g i s 组件的代表作应首推m a p o b j e c t s 以及m a p ) ( 等。其中，m a p o b j e c t s 由 全球最大的g i s 厂商e s r i ( 美国环境研究所) 推出；m a p x 由著名的桌面g i s 厂商 美国m a p l n f o 公司推出。另外还有加拿大阿波罗科技集团的t i t a n 等。下面的 表2 1 就是m a p o b j e c t s 和m a p x 的主要功能对比。 ! ! ! ! ! ! 三些查兰塑兰兰些堡塞 坌里! ! ! 堕! l 兰! ! ! ! 墼兰堑丝查 表21m a p o b j e c t s 和m a p x 的主要功能对比 功能g a p o b j e c t sm a p x ! a r c vj e w 的s h p 、a r c i n f o 的 显示的地剀数据格式 n a p i n f o 的数据格式 ! c o v e r a g e 、s d e 图屡 替加栅格图像 有 对地图的常用操作 。 放大、缩小、漫游等 们 放大、缩小、漫游等 图层控审j增加、移走、设置当前层增加、移走、设置当前层 属性数据绑定 、 有有 j 1 通过鼠标选取特征1 通过鼠标选_ 皈特征 地图信息轰询方式 ； 2 通过s q l 奄找特征2 通过s q l 查找特征 专题地幽 g p s 集成 ： 3 通过空间操作选取特征 较弱 有 3 通过空间操作选取特征 较强 有 朋户绘幽尉层 无有 生成编辑地剀对象较弱较弱 地图标注 ? 有 有 地图符号化 较弱 ! 较强 一。 一一，+ - + “ 、 一、 分析功能 ： 无有 地理编码 ： 有有 一 ，y c 、v b 、p o w e r b u i i d e r 、d e i p h i 、j v c 、v b 、p o w e r b u i l d e r 、d e i p h i 、 可使用的开发语言 j iaccess等lotusn o t e s 簿 通过上面的比较，我们不难发现m a p x 在专题图上面的优势，m a p x 是 m a p l n f o 公司向用户提供的具有强大地图分析功能的a c t i v e x 控件产品。由于它 是一种基于w i n d o w s 操作系统的标准控件，因而能支持绝大多数标准的可视化 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 、p o w e r b u i l d e r 等。编程人员在丌 发过程中可以选用自己最熟悉的开发语言，轻松地将地图功能嵌入到应用中，并 且可以脱离m a p l n f o 的软件平台运行。利用m a p x ，能够简单快速地在企业应用 中嵌入地图化功能，增强企业应用的空间分析能力，实现企业应用的增值。m a p x 采用基于m a p l n f op r o f e s s i o n a l 的相同的地图化技术，可以实现m a p i n f o p r o f e s s i o n a l 具有的绝大部分地图编辑和空间分析功能。而且，m a p x 提供了各种 工具、属性和方法，实现这些功能是非常容易的。 两北刖2 火学坝j 学位沧义g d s s 中的，i 间挟策支持技术 m a p x 组件的基本组成单元是o b j e c t ( 单个对象) 和c o l l e c t i o n ( 集合) 。其 中集合包括对象，是多个对象的组合。每种对象和集合负责处理地图某一方面的 功能。位于最顶层的是m a p 对象本身，其它均由m a p 对象继承。l a y e r s 、d a t a s e t s 、 a i m o t a t i o n s 是m a p 对象下厩的三个重要的分支。其中l a y e r 主要用于操作地图 的图层，d a t a s e t 用于访问空间数据表，a n n o t a t i o n 用于在地图上增加文本或者 符号。主要的结构如图2 2 。 幽2 ，2 m a p x 的结构体系 同时，m a p x 有以下的显著特征： 1 专题地图。 将数据库表中的特定值赋给地图对象的颜色、图案或符号从而创建不同的专 题地图；可创建范围值、等级符号、点密度、独立值、直方图和饼图等6 种方式 的专题地图： 2 可深入的地图。 通过简单的点击方式就可以浏览与地图对象相连的数据信息： 3 数据绑定。 地图可通过嵌入o c x 的容器与数据库相连，并提供了几种不同的数据绑定 方式包括z i pc o d e 1 e v e l 地理编码法： 1 j q 北_ r 业大学坝l ：学位诧殳 4 ，注解。 可提供方向、加亮显示特殊数据，还可加入文本、 加丰富直观； 5 ，图层。 符号、表格使地图信息更 显示和控制图层的缩放、使用或创建无缝地图、还可支持些特殊的应用， 比如用于实时跟踪的活动图层，也可以绘制特殊图形的用户自定义的图层( 如 l o g o 图案) ； 6 栅格图像。 采用栅格图像作为地图的基础图层可以使整个图层有一个更细致的背景： 7 自动标记。 自动在地图上加入标记，同时标记属性和显示； 8 选择。 可在地图上拖动鼠标以在圆、矩形或特定的点上选择一个或多个对象或记录 以供分析： 9 对象库。 使用f e a t u r e f a c t o r y 对象，创建，联接或删除点、线、区域图形对象： 1 0 工具。 使用m a p x 的标准工具，也可以根据需要创建自定义工具，用户可通过点击 或拖拽对地图直接进行操作： 1 1 地图编辑。 允许用户添加、修改、删除地图上的文本、编辑区域、点等特殊对象； 1 2 投影与坐标系。 m a p x 允许用户调整地图的显示、用本地坐标系处理x y 坐标数据： 1 3 远程空间数据服务器。 可以访问存储在o r a c l e 8 i 和m a p l n f os p a t i a l w a r e 中的远程地图数据。空间数 据服务器如s p a f i a l w a r e 和o r a c l e 8 i 等都提供了先进的查询处理能力，提高了空 间数据组织的性能。将空间数据存储到关系型数据库中，可以增加应用程序的灵 活性，同时也要求在地图编辑和大数据集方面做更多的工作。 最值的借鉴的就是上面所说的m a p x 里的数据绑定的功能，这也是我选择 m a p x 的主要原因之一。在m a p x 里，所有的空间数据是通过数据绑定和属性数 据联系到一起的。例如，有一个关于城市销售情况的m s a c c e s s 数据库和一张该 城市的地图，就可以将二者绑定，在地图上形象地显示出各城市销售业绩的趋势， 这一点是表格数据无法做到的。在m a p x 里可以进行数据绑定的主要数据类型见 表2 2 。 g d s s 中的窄问决策立持技术 表2 2m a p x 的数据绑定种类 类型 描述 a d o使1 4a d o ( a c t i v ed a t ao b j e c t s ) d a od a o 对象，可以是v b 中的d a t ac o n t r o l 、a c c e s s 表格等 d e l p h i使用b o r l a j l db d e 数据源 g l o b a lh a n d l el e t sy o up a s si nab l o c ko f t a b - d e l i m i t e dd a t a l a y e r 创建一个d a t a s e t ，使) 4 tm a p l n f o 表字段 n o t e sv i e w n o t e s q u e r y 专门心于l o t u sn o t e s o d b c 可以使用o d b c 从任何o d b c 数据源中获取数据 o l e d a t a 用于c o n t a i n e r s ，如p o w e r b u i l d e r r d om sr e m o t ed a t ao b j e c t s 和r d o 结果集对象 s a f b a r r a c o m 数据集，与s a f e a r r a y 中的数据进行静态绑定 u n b o u n d 兼容其它 数据绑定主要有两个作用。 1 以地图中的图形对象来显示数据。 通过数据绑定，可以将b i n d l a y e r 对象作为一个参数，使用d a t a s e t s a d d 方法将自己的表转变为个d a t a s e t 。这将在地图中创建一个新的图层，并且将 表巾的数据以点等图形对象表示。一旦将数据引入地图，就可以很容易地使用 m a p x 创建应用程序，并实现多种地图功能。 2 将属性数据绑定到地图中，并创建专题图。 如果地图对象中包含相应的属性信息，也可以使用d a t a s e t s a d d 方法将某 个属性字段添j j n 至f j 地图中，进而就可以按照需要创建相关的专题图。 通过以上几方面的比较，我最终选定了使用m a p x 作为主要的开发工具进行 空问决策支持系统的开发工作 两北丁业犬学坝卜笋位论文 g d s s 中的审问决策止持投术 第三章空间决策支持系统的数据组织方式 无论任何的计算机系统，信息都是最为基础的资源，空间决策支持系统更 是需要依赖信息的。空间决策支持系统是基于地理信息系统的，意味着空问决策 支持系统不但能够管理地理空间数据而且能够对所得到的信息进行分析与统计， 并且能够根掘模型库、知识库中的相关模型与知识得出结论。由于地理信息的特 殊形式，需要地理空间数据能够表示一个类型繁多、多层嵌套、无限延展和异常 复杂的地理信息空间，其表示和管理一直都是地理信息系统研究的核心课题，这 也成为空间决策支持系统实现的关键技术。甚至可以说空间决策支持系统中的核 心技术问题，均是由于地理空间数据的组织与管理要求而引发的，地理空间数据 即是地理信息系统的基础，也是空间决策支持系统中的关键技术。对于地理空问 数据的组织和管理的研究主要是通过地理空间数据模型的研究来完成的。所谓地 理空间数据模型，是对地理现实世界进行的抽象，是地理空间数据库中用于提供 信息表示和操作手段的途径。 3 1 空间数据的特征： 3 i 1 普通数据的特性 空间数据首先具有如下一般数据的特征： 1 选择性： 指的是所有的数据都是从某个侧面表示事物本身，而不是能够完全表示陔 事物； 2 可靠性： 主要是指数据在获取、存储、 主要是保证这一风险的最小化： 3 h ? i b j 性： 事物是动态的、不断发展的， 的特点； 管理、传播的过程中出现差错的风险。可靠性 这就使数据只能反映出事物在某个时间状态下 4 完备性： 指保证为了分