（市政工程专业论文）基于GIS城市排水管网系统可视化技术与应用研究.pdf

一 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：左塞蕴 日期：盈2 皇：! ! 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、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沦文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：力主蕴新签名： i。 ，1i_ 一一一 摘耍 摘要 城市排水管网系统是重要的城市基础设施，其作用是及时收集与输送城市污 水和城市降雨、融雪产生的径流，它具有保护环境和城市减灾的双重功能。随着 我国城市化进程加快，城市排水管网系统的建设也得到了快速发展，随之产生的 海量、复杂的管网数据信息需要管理，以往落后的人工管理方法已不能适应当前 排水管网信息管理的需要。随着计算机技术、网络技术和通信技术等信息技术的 飞速发展，给城市排水管网信息化、现代化管理带来了新的机遇。因此、建立一 个满足城市排水管网规划、设计、建设和管理需要的城市排水管网g i s 可视化信 息管理系统对于实现城市排水管网信息化管理具有重要意义。 本文根据排水管网系统规划设计和管理的需要，以排水管网系统可视化技术 为研究内容，研究并建立了基于地理信息系统( g i s ) 的排水管网可视化系统， 系统具有对排水管网查询编辑、双向更新、横纵剖面图显示、三维图显示、专题 图制作等功能，而且还预留了与水力计算模型和s c a d a 系统的接口。 首先，研究了城市排水管网信息管理系统的框架、结构和系统应具备的功能， 以及系统的二次开发平台和方式。其次，研究了可视化系统数据库系统的设计原 则和组织架构，分析了排水管网图形数据和属性数据的特点，研究了排水管网图 形数据和属性数据的来源、获取和转换的方式，介绍了系统数据库的组织模式和 结构。设计了排水管网数据编码，说明了设计原则和方法。并在图形数据和属性 数据之间建立了连接和双向更新机制。介绍了城市排水管网g i s 可视化系统的各 个主要模块的功能和用法，以及预留的与水力模型和s c a d a 的接口。最后介绍了 北川新县城排水管网可视化系统实例。 该系统是十一五科技支撑项目“城市市政管网信息管理系统及可视化动态管 理系统研究”重要组成部分，该可视化信息管理系统已经在北川新县城排水管网 系统管理中得到成功应用，实践证明该系统能用于排水管网的规划设计和运行管 理，为排水管网的信息化、科学化管理提供了一种新的方法。同时也丰富了数字 城市内容，为城市的可持续发展打下了坚实的基础，意义深远。 关键词排水管网；地理信息系统( g i s ) ；可视化( v i s u a l i z a t i o n ) ；信息化； 数据库 a b s t r a c t a b s t r a c t u r b a nd r a i n a g es y s t e mi sa l li m p o r t a n ti n f r a s t r u c t u r et oa c i t y i ti st oc o l l e c ta n d d e l i v e rt h eu r b a nw a s t ew a t e ra n dr u n o f f c a u s e db yr a i n f a l la n ds n o w m e l t ，w h i c hh a s t h ed u a l f u n c t i o n a l i t yo fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n dd i s a s t e rm i t i g a t i o n t h e m u n i c i p a ld r a i n a g es y s t e md e v e l o p e dr a p i d l yd u et o t h ea c c e l e r a t i o no ft h e u r b a n i z a t i o n m e a n w h i l e ，h u g ea m o u n to fe f f o r th a sb e e na d d e dt om a n a g es u c hb ig a n dc o m p ie xd r a i n a g es y s t e m s o l df a s h ；o n e de x p e r i e n c ea n dh a r dc o p yp a p e r d r a w i n gw a yo fm a n a g e m e n tc a nn o tc o p ew i t ht h el e v e lo fn e e d sf o rt h eu pt od a t e m a n a g e m e n to ft h ed r a i n a g es y s t e ma n d i sn o tt h es t a t eo ft h ea r tt e c h n o l o g y w i t ht h e s p e e d yd e v e l o p m e n to f t h ec o m p u t a t i o nt e c h n o l o g y , i n t e m e tt e c h n o l o g y , i n f o r m a t i o n a n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y ( 1 e t ) ，o p p o r t u n i t ya n dc h a l l e n g e sh a db e e ng i v e nt o t h ei n n o v a t i o na n dm o d e r n i z a t i o nf o rt h em a n a g e m e n to ft h ed r a i n a g es y s t e mu s i n g n e wi c t st e c h n o l o g y t oe s t a b l i s ha ni n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ( i m s ) f o rt h e d la i n a g es y s t e mi sav i t a la p p r o a c ht oa c h i e v em a n a g i n gt h ed r a i n a g es y s t e m i n t h i s d i s s e r t a t i o n ，b a s e d o nt h en e e d sf o rt h es p e c i a l t yo ft h ed a i l y m a n a g e m e n to ft h ed r a i n a g es y s t e m ，h a v er e s e a r c h e dt h ev i s u a l i z a t i o nt e c h n o l o g yo f d r a i n a g ep i p e l i n es y s t e m ，r e s e a r c ha n de s t a b l i s h e dd r a i n a g ev i s u a l i z a t i o ns y s t e m b a s e do ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( o l s ) ，s y s t e mo fd r a i n a g ep i p e l i n e sc o n t a i n s i n q u i r i n g a n d e d i t i n g ，t w o - w a yu p d a t i n g ，h c a a g - z o n g p o u m i a nf i g u r es h o w s ， t h r e e - d i m e n s i o n a lg r a p hs h o w s , s p e c i a lc h a r t sd r a w i n ga n ds oo n ，b u ta l s or e s e r v e d a n dh y d r a u l i cc a l c u l a t i o nm o d e la n ds c a d a s y s t e mi n t e r f a c e f i r s t l y , i n v e s t i g a t i o nh a db e e nd o n eo nt h ed r a i n a g en e t w o r ks y s t e m ss t r u c t u r e a n ds y s t e mf u n c t i o n s e c o n d l yi n t r o d u c ed e v e l o p m e n tp l a t t o r ma n dt h ew a y ，t h e v i s u a ls y s t e mr e s e a r c hd a t a b a s es y s t e m ，d e s i g np r i n c i p l ea n ds t r u c t u r e ，a n a l y s e st h e d r a i n a g ep i p e l i n e so fg r a p h i cd a t aa n da t t r i b u t ed a t a , s t u d i e st h ec h a r a c t e r i s t i c so f d r a i n a g ep i p e l i n e so fg r a p h i cd a t aa n da t t r i b u t e d a t a s o u r c e s ，a c q u i s i t i o na n d c o n v e r s i o n ，i n t r o d u c e st h es y s t e ms t r u c t u r ea n do r g a n i z a t i o no ft h ed a t a b a s e t h e d e i g no fd r a i n a g en e t w o r kd a t ac o d i n g , i l l u s t r a t e st h ed e s i g np r i n c i p l ea n dm e t h o d a n di ng r a p h i cd a t aa n da t t r i b u t ed a t ac o n n e c t i o nb e t w e e ne s t a b l i s h e da n dt w o w a y u p d a t em e c h a n i s m si n t r o d u c i n gt h eu r b a nd r a i n a g ep i p e l i n eg i sv i s u a l i z a t i o ns y s t e m o fe a c hm a i nm o d u l ef u n c t i o na n du s a g e ，a n dr e s e r v e da n dh y d r a u l i cm o d e la n d s c a d a i n t e r f a c e f i n a l l y , i n t r o d u c et h eu r b a nd r a i n a g ep i p e l i n ev i s u a l i z a t i o ns y s t e m o fb e i c h u a nn e wc o u n t ya sa ne x a m p l e t h i ss y s t e mi sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to f15 t hp r o g r a m ”c i t ym u n i c i p a ls c i e n c e a n dt e c h n o l o g y s u p p o r tn e t w o r km a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mo fd y n a m i c m a n a g e m e n ts y s t e a na n dv i s u a l i z a t i o n t h ev i s u a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m h a sb e e ns u c c e s s f u l l yu s e di nb e i c h u a nf l e wc o u n t y , w h i c hh a s p r o v e dt h a ti tc a nb e u s e df o rt h ep l a n n i n gd e s i g na n dm a n a g e m e n to fd r a i n a g ep i p e l i n e s a l s oe n r i c h e dt h e c o n t e n t so fd i g i t a lc i t y , f o rt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to ft h ec i t yh a sl a i das o l i d h a b s t r a c t f o u n d a t i o na n df a r - r e a c h i n gs i g n i f i c a n c e k e y w o r d sd r a i n a g en e t w o r k s y s t e m ；g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n s y s t e m ( g i s ) ； v i s u a l i z a t i o n ( v i s u a l i z a t i o n ) ；i n f o r m a t i z a t i o n ；d a t a b a s e 只录 目录 摘要i a b s t r a c t - - i i 第1 章绪论1 1 1 课题背景和研究意义l 1 】1 城市排水管网管理的现状和存香的问题1 1 1 2 基于g i s 排水管网可视化研究意义2 1 1 3g i s 在排水管网系统中应用研究现状2 1 2 课题的来源和内容3 1 2 1 本课题的来源3 1 2 2 主要研究内容一4 第2 章可视化系统开发方式和总体架构5 2 1 开发平台和方式5 2 1 1g i s 平台的选择5 2 1 2 二次开发方式7 2 ，2 系统设计原则8 2 3 系统功能需求和总体架构9 2 4 本章小结1 0 第3 章数据库系统1 1 3 1 数据库系统设计1 l 3 1 1 数据库设计原则1 l 3 1 2 排水管网组织设计1 2 3 1 3 排水管网字段设计1 3 3 2 数据分析2 3 3 2 1 数据的来源2 3 3 2 2 数据的处理2 4 3 2 3 数据之间的转换2 5 3 2 4 数据的拓扑检查2 7 3 3 排水管网数据编码2 8 3 3 1 管网图形的抽象化2 8 一i v 目录 曼曼! 曼蔓曼曼暑曼曼鼍曼皇量! 寰皇鼍i i i i 鼍曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼍曼曼曼! 曼曼曼曼! 曼曼曼舅量曼! 曼曼皇 3 3 2 编码原则2 8 3 3 3 编码方法2 9 3 4 图形数据和属性数据的双向更新3 0 3 4 1 图形数据到属性数据的更新31 3 4 2 属性数据到图形数据的更新3 1 3 5 本章小结3 l 第4 章排水管网可视化系统功能实现3 3 4 1 双向查询模块3 3 4 2 编辑模块3 4 4 3 横纵剖面图模块一3 5 4 3 1 横剖面图绘制算法3 5 4 3 2 纵剖面图绘制算法3 7 4 4 三维图显示模块3 9 4 5 专题图制作模块4 0 4 6 本章小结4 l 第5 章与其他系统的数据交互接口4 3 5 1 水力计算模块接口4 3 5 1 1 水力计算模型的选择4 3 5 1 2s w l v l m 模块4 5 5 1 3 水力计算模块接口设计4 6 5 2s o a d a 接口4 7 5 2 1 排水在线监测系统介绍一：4 7 5 2 2s c a d a 系统接口介绍4 8 5 3 本章小结4 9 第6 章应用实b i j - - ：i i ：i i i 县城排水管线g is 可视化信息管理系统5 1 6 1 应用城市概况5l 6 2 项目基础数据5 2 6 3 数据处理和拓扑检查5 3 6 3 1 数据转换5 3 6 3 2 数据拓扑检查5 4 6 4 系统主要功能简介5 5 6 4 3 系统界面5 5 一v 一 北京j i 、j 2 大学t 学6 i 十掌何论文 6 4 4 系统功能介绍5 6 6 5 本章小结5 8 结论5 9 参考文献6 1 附录6 5 攻读硕士学位期间所发表的学术论文6 9 致谢7 1 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题背景和研究意义 城市排水管网系统是重要的城市基础设施，其任务是收集与输送城市污水和 城市降雨、融雪产生的径流，它具有保护环境和城市减灾的双重功能。随着城市 建设步伐的加快，市政排水事业也得到了迅速发展。随之带来了大量、复杂、繁 琐的管理工作，原来仅凭经验、图纸的管理方法已不能适应当前排水管理的需要 【。随着计算机技术、网络技术和通信技术等信息技术的飞速发展，给城市排水 管网信息化、现代化管理带来了新的机遇。很自然，地理信息系统( g e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m g i s ) 就成为市政排水管理工作最有力的工具。通过地理信息 系统平台的帮助，我们不仅可以方便的获取、存储和管理各种市政信息，还可以 进行二次开发，构建出用户需要的可视化信息管理系统，通过该系统的使用，可 以对排水设施进行更好的管理，还可以对城市排水设施进行有效的监测、分析、 评价、模拟j 预测等管理及研究工作，为城市排水设施管理提供全面、及时、准 确和客观的信息服务和技术支持。 1 1 1 城市排水管网管理的现状和存在的问题 城市的排水管网是一个纵横交错的树状网络，尤其对于一个人口众多、市 政设施建设项目繁多且城市建设多头管理的大城市，管网的规模和复杂程度是难 以想象的【2 1 。在各个城市的发展过程中，城市排水系统正在经历逐步的改造和完 善过程，城市排水系统建设越来越得到城市管理部门的重视，但当前排水行业管 理信息化的发展又存在许多问题，主要表现在以下几个方面1 3 j ： l 、排水管理部门还没有建立较为全面的数据库系统。由于城市中部分排水 设施年代久远，缺乏准确、全面、系统的运营及施工数据，导致无法对排水系统 进行科学地评价与预测，造成排水系统规划和设计不合理。 2 、没有建立自下而上的应用管理系统。由于运营企业和排水管理部门之间 缺乏信息沟通的渠道和手段，管理部门无法及时掌握和监视排水系统的运行情 况。 3 、没有利用g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m d t i o ns y s t e m ) 技术强大的数据管理与 空间分析功能建立较为全面的设施管理系统，不能为排水运营与管理提供技木支 撑。 4 、虽然在排水系统工程建设中逐步建立了监控系统，但是各个系统没有与 北京- r , l k 大学工学硕十学位论文 管理系统连接，监控系统采集的大量运行信息没有能够充分发挥作用。 5 、由于缺乏市政管理行业信息化管理的相关规范和标准，不利于实现行业 内部的信息共享。 1 1 2 基于g i s 排水管网可视化研究意义 把g i s 和数据库技术引入到城市排水系统管理中，通过建立较为全面的排水 管网数据库系统，借助经过二次开发的g i s 平台的各种可视化显示功能可以对排 水管网设施进行有效管理，还可以在水力学模型的支持下，对现有排水系统能力 进行评价，预测积水的发生，分析污染排放起因，模拟调度方案，最终将模拟结 果再次借助g i s 可视化功能准确形象的显示出来，进而为城市排水管理决策提供 科学的依据和高层次的技术支持。 该课题的系统研究，对我国城市排水系统规划、设计和管理、发展建设、水 资源开发利用和环境保护等，都具有重要的理论意义和实践价值。 1 1 3g i s 在排水管网系统中应用研究现状 近年来，国内外普遍采用计算机技术对排水管网系统进行信息化管理。一些 发达国家还研发了优秀的商业g i s 软件平台，如a r c g i s 和m a p i n f o ，并在许多城市 地下管网管理中得到应用；国内也涌现出一批优秀的商业g i s 软件，例如武汉中 地的m a p g i s ，北京超图软件公司研发f f j s u p e r m a pg i s 等，这些软件也开始在国 内的市政管理部门得到有效应用。国内外研究部门还根据现有的排水数据、水力 学、水文学的知识开发了排水管网水力模型，对排水管网进行科学地评价与预测， 分析排水设施规划和设计中的不足之处；近几年来，国内外将g i s 数据平台与排 水管网水力模型集成结合，已经出现了既能进行排水管网日常管理又能对排水管 网进行科学模拟评价的商业模型，这些模型已经在很多城市中得到成功应用。 许多学者在g i s 与城市水文、水力模型的连接、整合方面进行了研究。g r e e n e 和c r u i s e 将流域的地形、土壤、土地利用、透水或不透水区域、雨水管网、河道 以及街道网络等信息分别数字化为g i s 的图层，并将每_ 二个图层的属性信息创建 成属性数据表【4 1 。m e y e r 等采用光栅式的g i s 软件对科罗拉多州柯林斯的城市区 域进行研究，证实基于g i s 的水文模型优于缺少g i s 支持的水文模型【5 1 。s h a m s i 对g i s 与模拟模型的信息交换形式进行了分析，并认为二者之间的信息交换主要 有三种类型：互换( i n t e r c h a n g e ) 、界面( i n t e r f a c e ) 和整合( i n t e g r a t i o n ) 【6 l 。 v a s a m s e t t i 【7 1 ， b r y a n t 8 1 ， s l a v i c e k t 9 1 ， g i l l e s 1 0 】也研究证实g i s 能够提高水 文建模研究的效率。 镉1 覃绪论 近年来，基于g i s 的城市排水管网模型商业化软件在国内外发展迅速。丹麦 水力研究所( d h i ，d e n m a r kh y d r oi n s t i t u t i o n ) 先后推出了m o u s e 和m i k e u r b a n i l l 】，提供了一个集成化的工作环境，能够方便快捷的对给排水管网的数 据进行管理，提供了给水管网模拟计算的e p a n e t 引擎和雨污水管网模拟计算 的s w m m 引擎。美国奔特力( b e n t l e y ) 公司的s e w e r g e m s 是全动态、多平台 ( g i s 、c a d 和s t a n d a l o n e ) 市政排水系统综合模型1 2 】，可以对雨水系统、污 水系统以及合流制系统进行全面完整的技术分析，并且在执行这些分析时可以选 用美国环境保护署s w m m 水力模型或奔特力公司先进的圣维南方程隐式解水力 模型。英国w a l l i n g f o r d 公司的i n f o w o r k sc s 具有自己的计算引擎i l3 1 ，能够用于 对城市完整水循环的水文模拟，包括城市污水泛溢及污染情况的预测以及水质模 拟和沉积物在管网中的转移情况，最多节点数为1 0 0 0 0 0 。 近些年来，g i s 技术也逐步应用到排水行业的管理当中。国内外一些研究者 认为，利用地理信息系统( g i s ) 技术，建立城市管网信息系统是一条行之有效 的途径【1 4 】。欧美发达国家对城市排水系统的管理工作进行了一些研究，很多城市 已经建立了较为完善的信息管理系统【l 5 】【l 6 1 。 相比国外，我国g i s 起步较晚，始于7 0 年代初期。进入9 0 年代之后，我国 在g i s 的研究和应用方面取得了实质性的进展【l 刀。随着许多国外著名的商业g i s 软件产品进入中国市场，相应的国产软件也不断的被开发利用。近年来，g ! s 技 术在我国部分城市排水管网的信息化管理中得到了应用。2 0 0 6 年，上海市建立 了上海城市排水管线地理信息系统【1 8 】。2 0 0 4 年，郑一江基于m a p k f o 开发了排 水管网地理信息系统p s n e t g i s t l 9 1 。王淑莹等人通过v b 6 0 二次开发t o p m a p 建立了大庆市给水排水管网g i s 系统 2 0 1 。王瑞等人通过v b 6 0 二次开发m a p x ， 结合a c c e s s 2 0 0 2 开发了鞍山市排水地下管网地理信息系统【2 。陈勇民二次开发 m a p l n f o 建立了城市排水管网g i s 系统，并把该系统应用到城市排水管网的规划 与管理中 2 2 2 3 1 。 1 2 课题的来源和内容 1 2 1 本课题的来源 本研究课题来源于“十一五 国家科技支撑计划“城市市政管网规划建设与 运营管理关键技术研究与示范( 2 0 0 6 b a j l 6 8 0 4 ) ”的子课题“城市市政管网信息 管理系统及可视化动态管理系统研究”，本文主要研究基于地理信息系统( g i s ) 市政排水管网可视化系统部分。 北京工q k 寸：学 ：学硕十学付论文 1 2 2 主要研究内容 根据城市排水管网信息化建设与管理的需要，本课题主要研究基于地理信息 系统( g i s ) 平台实现排水管网系统可视化显示关键技术，并将该系统在北川新 县城排水管网的信息化管理中得到成功应用。 本课题主要研究内容包括：研究城市排水管网信息管理系统的应该具备的功 能需求，框架和结构设计；研究排水管网属性数据和图形数据的特点、存储形式、 关联方式；研究排水管网数据库结构和标准化架构；研究了排水管网数据的编码 原则和编码方法。重点介绍了基于g i s 技术实现排水管网查询、编辑、更新，横 纵剖面图显示、三维视图、专题图等可视化功能以及预留的水力计算接口和 s c a d a 系统接口等。 簧2 审己j 说化孑纥7 奠寸j 利0f f ! 杓 第2 章可视化系统开发方式和总体架构 2 1 开发平台和方式 2 1 1g i s 平台的选择 目前国外比较流行的g i s 平台主要有e s r i 公司的a r c l n f od e s k t o p 、 m a p o b j e c t s 、a r c l m s 等，m a p l n f o 公司的m a p l n f o 、m a p x 、m a p x t r e m e 等和 i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i a 、m g e 等。国内主要有中地公司的m a p g i s 、超图公 司的s v p e r m a pg i s 、灵图公司的v r m a p 、吉奥公司的g e o s t a r 等。 在这些g i s 软件平台中，a r c l n f od e s k t o p 、m a p l n f op r o t l - s s i o n a l 和m a p g i s 是目前国内应用最广泛的。以下对这三种软件进行分析和比较： 1 、a r c l n f od e s k t o p a r c g i s9 是美国e s r i 公司2 0 0 4 年最新推出的一组完整的g i s 软件产品集 合，用来组织构建完整的g i s 应用。它在全世界范围内诸多领域得到了广泛的应 用。a r c g i sd e s k t o p 是一个集成了众多高级g i s 应用的软件套件，它包含了一套 带有用户界面组件的w i n d o w s 桌面应用( 例如，a r c m a p 、a r e c a t a l o g 、a r c t o o l b o x ) 和具有三种功能级另1 - - a r c v i e w 、a r c e d i t o r 和a r c l n f o p 4 1 。其中a r c l n f o 是一个全 功能旗舰式g i s 桌面产品，它扩展了a r c v i e w 和a r c e d i t o r 的高级空间处理功能。 a r c g i s9 重新设计之后，a r c i n f o 操作更容易，速度更快，并能利用流行的软件 工程和g i s 理论的概念来进行二次开发和扩展应用。 基于g i s 平台实现城市排水管网可视化，一般是从基础空间管理、专题应用 开始，逐步深化到综合应用、辅助决策，是一个循序渐进、逐步扩展的过程，因 此在选择g i s 平台时还需要考虑以下几个因素：( 1 ) 体系结构的伸缩性；( 2 ) 系 统功能强度；( 3 ) 系统开放性；( 4 ) 系统成熟性【2 5 1 。 g e o d a t a b a s e 是一个全新的空间数据模型，是建立在d b m s 之上的统一的、 智能化的空间数据库。o e o d a t a b a s e 可以在同一个数据模型下对点、线、面等空 间图形数据和对应的属性数据做到统一存储。相对于其他的空间数据模型而 g e o d a t a b a s e 有其明显的优势州： 1 、在同一数据库中统一管理各种类型的空间数据； 2 、空间数据的录入和编辑更加准确，这得益于空间要素的合法性规则检查； 3 、空间数据更面向实际的应用领域，不再是无意义的点、线、面，而代之以 检查井、管道和汇水面积等； 北京 业一欠字工宁坝士掌位论文 鼍曼曼! 曼曼曼曼曼! 曼皇量曼寰曼曼曼! i i i 一；i i 曼葛 4 、可以表达空间数据之间的相互关系，如拓扑关系，空间关系，一般关联等； 5 、可以直接在a x c i n f o 的图形窗口a r c m a p 中制作含丰富信息的图形，对特 殊的专业化绘图，还可以通过编写代码开发定义不同的“绘制”方法； 6 、地图显示中的要素是动态的，a r c l n f o 中处理要素时可根据相邻要素的变 化做出响应，也可将要素与自定义查询和分析功能关联在一起； 7 、空间数据的表示更为精确。除了可用折线方式以外，还可用圆弧、椭圆弧 和b e z i e r 曲线描述空间数据的空间几何特征； 8 、可管理连续的空间数据，无需分幅、分块； 9 、支持空间数据的版本管理和多用户并发操作； 2 、 m a p l n f op r o f e s s i o n a l m a p l n f op r o f e s s i o n a l 是m a p l n f o 公司的基于矢量数据结构的标准桌面地理信 息系统软件，它采用混合型空间数据库，分别使用不同的模块存储空间数据和属 性数据，具有强大的地图编辑、数字化及专题分析等数据可视化功能。 支持c l i e n t s e r v e r 体系结构及无缝图层，可直接访问和更新数据源而不需要 下载大量文件，对于本地存储的数据类型可提供直接读写功能，如d b a s e 、 m i c r o s o f t a c c e s s 、m i c r o s o f t e x c e l 等，同时也提供对于远程数据库的实时访问， 如o r a c l e 9 i 、s y b a s e 、i b md b 2 、s q ls e r v e r 等。 m a p l n f op r o f e s s i o n a l 可嵌入己存在的应用系统内或完整地集成到商业系统 中，o l ea u t o m a t i o n 技术使开发者能够将其集成到普通编程语言开发的应用系 统中，如v c + + 、v b 、p b 等。另外软件提供m a p b a s i c 语言，可创建特定应用 的用户界面、添加菜单和选项、增强特性和功能、实现过程的自动调用和把 m a f ! n f o 集成到其他应用中。它还提供了i n t e r n e t 、栅格图像的支持、视图关联等 功能。 m a p l n f op r o f e s s i o n a l 数据采集功能的简单使数据精度受到限制，软件对连接 的外部数据库处理功能和三维功能也较弱，缺乏拓扑关系表达，数据编辑功能少。 但与a r c l n f o 相比，它使用简单、价格便宜、容易进行二次开发，性价比较高。 并且完全能够满足小型和中型专业地理信息系统建设的需要。而且和a r c l n f o 一 样，成为了事实上的g i s 标准数据格式，几乎所有的g i s 软件都可以接受m a p i n f o 格式的数据，同时输出成为m a p l n f o 格式的数据。 3 、m a p g i s m a p g i s 是优秀的国产g i s 软件，可对数字、文本、地图、遥感图像、航 片等多源地理数据进行有效采集、一体化管理、综合空间分析及可视化分析。 m a p g i s 具有扫描矢量化和数字化输入等手段，具有误差校正功能。采用矢 量和栅格数据混合结构，两种结构的信息可以互相转换，准确套合，并且具有多 源图像分析和处理功能，可制作具有出版精度的复杂地质图，能进行海量无缝地 图数据库管理以及高效的空间分析。 第2 争n j 视化糸气f 。奠一氏邗0 1 1 = 第： ：j m a p g i s 支持v c + + 、v b 、d e l p h i 、a c t i v e x 等集成开发环境，提供开发函 数库，具有三维绘制功能，处理大型数据库及分布式能力较强，数据冗余较小， 电子沙盘系统提供了强大三维交互地形可视化环境，利用d e m 数据与专业图像 数据，可以生成近实时的二维和三维透视景观。另外，m a p g i s 还推出来w e b g i s 解方案m a p w e b 、基于a s p 的w e b g i s 、基于i s a p i a c t i v e x 的w e b g i s 。但该 软件性能不够稳定，在对内存空间的释放方面还有所欠缺，不能脱离硬件平台运 行，从而限制了其开发应用领域的推广。 e s r i 的a r c g i s 软件具有强大的数据管理和分析功能：因此可视化系统采用 a r c g i s 作为系统的基础g i s 平台，采用g e o d a t a b a s e 作为基础数据库系统。 2 1 2 二次开发方式 a r c g i se n g i n e 是基于 a r c o b j e c t s 构建起来的，并提供了c + + 组件技术框架， 支持所有标准开发环境，包括n e t 、c o m ( 组件对象模型) 、c + + 和j a v a 以及所 有主流操作系统，如w i n d o w s ，u n i x 和l i n u x 。此外，开发人员还可以嵌入部分 a r e g i s 扩展模块中提供的功能，因此，它是为针对每个用户g i s 功能实现的特定 需求的基础。很多时候不是一个完整功能的桌面g i s ，而只需要简单的数据编辑 器。a r c g i se n g i n e 提供的工具可以满足以上需求，它提供了嵌入式的g i s 组件库， 能用来在一个组织内建立应用，在构建应用时为用户提供常规的g i s 功能【2 。7 1 。 a r c g i se n g i n e 作为嵌入式g i s ，能用来在一个组织内建立应用，此应用能为 用户提供有针对性的g i s 功能。进行g i s 应用开发时彻底地摆脱了a r c g i s 桌面平 台。a r c g i se n g i n e 开发包的三个关键部分是：控件，工具条和工具，刘象库。 控件是a r c g i s 用户界面的组成部分，你可盼嵌入你的应用程序中使用团】。工具 包括：平移、缩放、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工具和工具条，建立应用程序的过程 就简化了。开发者可以很容易的将选择的工具拖放到定制应用中或为实现与地图 的交互而创建自己定制的工具。对象库是可编程a r c o b j e c t s 经 件的集合，包括几 何图形、g i s 数据源和g e o d a t a b a s e 等一系列库。程序员在w i n d o w s ，u n i x ，和l i n u x 平台的开发环境下使用这些库，可以开发出从低级到高级的各种应用程序。构成 a r c g l s 桌面软件和a r c g i ss e r v e r 软件的基础就是相同的g i s 库。 a r c g i se n g i n ed e v e l o p e r 鼬t 是一套地图制图组件和开发资源库，可以让编 程人员为现有的应用程序添加动态制图和g i s 功能，或者创建新的定制的制图和 g i s 解决方案。使用a r c g i se n g i n ed e v e l o p e rk i t ，开发人员在为地图创建定制界 面时有了前所未有的灵活性。 本可视化系统基于a r c g i se n g i n e 组件和d e v e l o p e rk i t 动态开发包，在 北京工业大学工学硕士学位论文 一一一一 一一一 ；i