（课程与教学论专业论文）gis在高速公路费额计算系统中的研究与应用.pdf

摘要 近年来，我国的经济高速发展，高速公路也进入大规模建设时期， 高速公路管理急需运用现代科学技术实现公路管理工作的现代化，以 及g i s 技术在公路管理系统中成功运用，使我们感到要让g i s 技术能 更好地服务于高速公路，服务于交通，我们展开了地理信息系统在高 速公路信息化方面的研究。 在课题的研究过程中，我们通过查阅国内外g i s 技术的相关资料， 充分了解其发展现状、构造方法和实现途径，并在本人参与开发的贵 州省高速公路联网收费费额计算系统的基础上，确定了基于g i s 的计 算系统的功能模型。实现了基于g i s 的电子地图的缩放、漫游、标注 等电子地图功能，同时软件具有较为强大的查询和最优路径计算功 能，以及业主所需要的报表的具体设计过程。 关键词：高速公路，g i s ，m a p x ，最优路径，报表设计 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t hr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n to fc h i n a ，h i g h w a y c o n s t r u c t i o na c c e s st ol a r g e - s c a l e ，h i g h w a ym a n a g e m e n ti nu r g e n tn e e d o ft h eu s eo fm o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g yt oa c h i e v et h em o d e r n i z a t i o n o fr o a dm a n a g e m e n t ，a n dg i st e c h n o l o g yi nt h eh i g h w a ym a n a g e m e n t s y s t e mw a ss u c c e s s f u l l yu s e d ，w ef e e lt h a tg i st e c h n o l o g yc a nm a k e b e t t e rs e r v et ot h eh i g h w a y ，t h et r a f f i c w es t a r t e dag e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e mi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi nh i g h w a yr e s e a r c h i nt h ec o u r s eo ft h er e s e a r c h ，w eh a v ea c c e s sa th o m ea n da b r o a d t h r o u g hi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yo fg i s ，f u l l ya w a r eo ft h es t a t u so fi t s d e v e l o p m e n t ，c o n s t r u c t i o nm e t h o d sa n dw a y s ，a n dia mi n v o l v e di nt h e d e v e l o p m e n to fg u i z h o up r o v i n c i a le x p r e s s w a yt o l l f e et h ea m o u n to f n e t w o r kc o m p u t i n gs y s t e m sb a s e do nt h et od e t e r m i n et h ec a l c u l a t i o n b a s e do nt h eg i ss y s t e mm o d e l t h er e a l i z a t i o no fg i s - b a s e ds c a l i n go f t h ee l e c t r o n i cm a p ，r o a m i n g ，m a r k i n ga n do t h e rf u n c t i o n so fe l e c t r o n i c m a p ，a tt h es a m et i m et h es o f t w a r eh a sam o r ep o w e r f u lq u e r ya n d c o m p u t i n gt h eo p t i m a lp a t h ，a sw e l la st h eo w n e r so ft h es t a t e m e n t s r e q u i r e db yt h es p e c i f i cd e s i g np r o c e s s k e y w o r d s ：h i g h w a y ，g i s ，m a p x ，o p t i m a lp a t h ，r e p o r td e s i g n 3 - 学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 所取得的成果。除文中已经注明引用和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人或集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：娶然 2 0 0 7 年多月力日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵9 - 1 4 1 ) 币范大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅； 本人授权贵州师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编学位论文。同时 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密论文在解密后适用本授权声明) 论文作者签名：吴寺兰纱吵导”荔。月。璺乏j 凌蒸 第1 章绪论 1 1 本文的研究背景及意义 1 1 1 背景 近年来，我国的经济高速发展，高速公路也进入大规模建设时期，高速公路 管理急需运用现代科学技术实现公路管理工作的现代化，以及g i s 技术在公路 管理系统中成功运用，使我们感到要让g l s 技术能更好地服务于高速公路，服 务于交通，我们展开了地理信息系统在高速公路信息化方面的研究。在课题的研 究过程中，本人通过查阅国内外g i s 技术的相关资料，充分了解其发展现状、 构造方法和实现途径，并在本人参与开发的贵州省高速公路联网收费费额计算系 统的基础上，确定了基于g i s 的计算系统的功能模型。实现了基于g i s 的电子 地图的缩放、漫游、标注等电子地图功能，同时软件具有较为强大的查询功能。 联网收费的主要目的是解决因归属不同经营管理单位的路段独立收费，造成 高速公路路网中出现众多不合理主线站等问题，以提高收费路网服务质量、服务 水平和使用效率，降低交通能耗，减少环境污染，最大程度的发挥路网综合效益。 按照贵州省政府办公厅2 0 0 7 年8 月1 0 日( 办第1 8 1 0 号) 文对省交通厅、 省物价局关于设置贵阳东出口高速公路机场匝道收费站的指示的批示，2 0 0 8 年贵阳东出口机场路将择点设置往复式匝道收费站，同时拆除小碧、笋子林主线 收费站，云关站改为封闭式主线收费站，实现贵州省东部及北部高速公路联网收 费。按照省政府、省交通厅的相关部署，贵州省实施联网收费应结合本省高速公 路网的情况，从实际出发，统一规划，一次设计，分期实施，逐步联网。 另外，2 0 0 8 年底贵阳西南环线将建成通车，全省高速公路主线将全部实现 连通，至此路网内包含贵州高速公路开发总公司、云关公路有限公司、金关公路 有限公司等3 家业主单位。随着贵州省高速公路的发展，还将引入贵阳交通局( 贵 阳南环线) 、中国交通建设集团、水盘公司等多家业主，贵州省高速公路路网多 业主运营的格局已经形成。而现有各自独立收费的方式已造成同一条高速公路存 在多个主线收费站的局面，严重影响了高速公路的通行和收费公路对外的形象。 7 因此，联网收费必须进行科学的计算，必须与贵阳西南环线的建设同步，实施全 省高速公路联网收费。 按照贵州省交通厅规划，贵州省2 0 2 0 年骨架公路网规划方案为“三纵三横 八联八支”，简称“3 3 8 8 ”网，总规划约7 4 0 0 公里，其中高速路约2 9 6 0 公里。 整体路网的结构已经开始向网格的方向发展。 1 1 2 意义 按照交通部的规定，目前国内联网收费公路的计费方法，除了极少数省份正 在探索按照实际路径计费外，基本上都是按照最短路径计费。因此，要计算出正 确的费额表，必须先在任意两个结点之间确定一条最短路径，然后按照所选择的 最短路径的里程数，再根据费额计算的计算原则、计算条件、优惠政策等，才能 正确的算出这两个结点之间的应收费额。联网收费费额的计算是在公路里程实测 数据的基础上，完成的对各路段信息的汇总计算，费额的计算需要遵循费额计算 的约束条件和计算规则。 项目的意义在于，对于目前并不复杂的贵州省高速公路路网，人工计算费额 表的工作量虽然比较大，但仍然可以计算。但是，在贵州省整体路网结构向网格 方向发展的同时，人工计算已无法适应贵州省高速公路网的发展和规划，因此， 在以后每新增加一条高速公路的时候，这条公路必然与现有的公路路网发生关 系，其人工计算的工作量极大，已几乎无法完成作业。而在计算机计算过程中， 只需要选择合适的最短路径算法，就可以得到更新后的最短路径路网图，这便减 少了对更新的费额表计算的复杂度。正确的联网收费费额表数据意义重大，其中 主要有以下三个具体的现实意义： 、 ：( 1 )费额表可供政府和物价部门等审批并向社会公示； ( 2 )费额表可供贵州省高速公路开发总公司联网收费中心收费和拆分费额所 用； ( 3 ) 费额表可供消费者查询各条高速公路收费所用。 总之，正确的费额表是整个联网收费工程的一个关节点，并且在费额表的计 算过程中，还有着许多可供纵深研究的数据为将来所用，例如全路径信息表等等。 项目的另一重要意义在于，利用g i s ( 地理信息系统) 技术的优势，采用 c s 结构的开发模式，提供一个良好易于操作的系统界面。g i s 即地理信息系统， 是在计算机软硬件系统的支持下，对现实世界各类空间数据及描述这些空间数据 特性的属性进行采集、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科学，是地理信息和相关属性信息的有机结合。交通 信息与地理信息的天然关系使得g i s 在交通领域得到开发应用。 本项目采用新一代组件式g i s 软件m a p i n f om a p x5 0 作为二次开发工 具。是一种有强大图分析功能的控件产品，m a p l n f om a p x 可以提供对地图进行 放大、缩小、漫游和要素选取等操作的基本功能。可以很方便地集成到使用标准 可视化编程工具开发的应用中。支持将地图功能添加到任何应用中，提供了一种 高度可视化的方法，来显示和分析基于位置的数据，无须专门的开发语言，系统 集成和开发非常便利。 1 2 论文结构 本文研究的主要内容包括以下几个方面：高速公路电子地图的制作、地理信 息系统与数据库管理系统的集成、高速公路信息数据库的设计与实现和地理信息 系统的设计与实现。 本文的研究目标是以桌面g i s 信息系统为基础，利用g i s 和相关的编程语 言、数据库、网络技术等，结合电子地图，实现对高速公路路网中的结点路段信 息的录入编辑删除，信息查询，路径搜索、报表汇总等各项功能。 本文通过对地理信息系统的发展趋势和技术的探讨，对m a p l n f o 公司的 m a p x 组件做了深入的分析与探讨，提出利用组件技术、空间数据库技术开发 g i s ，分析了g i s 的几种构造方法，然后在所提出方法的基础上，采用c 撑和m a p x 开发了高速公路g i s 应用软件系统，并将其具体应用于贵州省高速公路的信息 管理中，制作了我省高速公路的电子地图，实现了可视化的高速公路信息管理， 最后在此基础上进行二次开发，实现对电子地图上的结点路段信息的管理。 本论文首先提出了高速公路联网收费费额计算的背景和意义，针对贵州省高 速公路存在的特点，指出了开发贵州省高速公路联网收费费额计算系统的必要 性。接着阐述g l s 技术及其二次开发，并根据需求搭建系统的整体架构、设计 9 ， 数据库。以及描述了g i s 应用在本系统中的一些关键技术和最短路径的计算。 最后给出了两张报表设计过程。 具体的内容章节安排如下： 第一章给出了高速公路费额计算系统的背景和意义。 第二章阐述了g i s 和m a p x 组件技术及其二次开发方法。 第三章阐述了我们在实际项目开发中拟定的路段编码方案和费额计算方法、 计算原则，以及数据预处理。 第四章给出了数据库的具体设计，包括基础数据表、视图和e r 图。 第五章详细阐述了g i s 技术在本系统中实现的关键技术，包括数据的绑定、 显示、操作，鹰眼技术，地图输出。 第六章给出了两张报表设计的实例及其设计过程。 附录是高速公路费额计算系统的使用说明书。 第2 章基于m a p x 的g i s 二次开发 2 1 地理信息系统( g i s ) 2 11g i s 概述 各行各业都会用到数据库，例如人事、工资、技术资料管理之类的数据库。 这些数据库其实就是一种二维表。它们的行和列是按一定关系组织的，所以又叫 关系数据库。设想要建立一个地区的矿点数据库，共属性字段可能包括名称、规 模、井型、矿种、品质等，当然还应该有矿点位置。不管用经纬度还是别的方式 来叙述各矿点的位置，始终不如把它们表示在一幅图上那样直观和一目了然。能 够保存图形信息的软件不少，最具有代表性的要数a u t o c a d 。利用它可以把各 个矿点的位置准确地标绘到图上是没有问题的，甚至可以标上它们的名字。但要 把矿种和品质之类的大量属性资料都表示上去就困难了，更不用说进行各种查询 和统计计算了。相当多的对象，例如河流、城镇、建筑物、矿井、采区、工作面、 样品( 采样点) 等是具有地理或空间位置属性的。管理这类对象，用数据库不能直 观地反映具位置关系。用c a d 之类图形软件又不能充分反映出它们的其他诸如 1 - 河流的长度、宽度、深度、水质等等属性内容。 计算机技术发展到今天，出现了一种能把图形管理系统和数据管理系统有机 地结合起来的信息技术，它不但克服了数据库和图形系统各自固有的局限性，而 且使二者的优势强强联合，优势更加突出，功能倍增。g i s 既管理对象的位置又 管理对象的其他属性，而且位置和其他属性是自动关联的。这就是地理信息系统 ( 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 ) 。 2 1 2m a p l n f o 简介 m a p l n f o 是美国m a p l n f o 公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、 信息地图化的桌面解决方案。它依据地图及其应用的概念、采用办公自动化的操 作、集成多种数据库数据、融合计算机地图方法、使用地理数据库技术、加入了 地理信息系统分析功能，形成了极具实用价值的、可以为各行各业所用的大众化 小型软件系统。m a p l n f o 含义是“m a p p i n g + i n f o r m a t i o n ( 地图+ 信息) ”，即“地 图对象+ 属性数据”。 m a p l n f op r o f e s s i o n a l 是一套强大的基于w i n d o w s 平台的地图化解决方案， 可以方便地将数据和地理信息的关系直观的展现，其复杂而详细的数据分析能力 可帮助用户从地理的角度更好地理解各种信息；可以增强报表和数据表现能力， 找出以前无法看到的模式和趋势，创建高质量的地图以便做出高效的决策；凭借 其新特性和增强功能，m a p l n f op r o f e s s i o n a l 使得桌面地图化和分析功能更快和 更容易，并可延伸至整个企业。 m a p l n f op r o f e s s i o n a l 提供一整套功能强大的工具来进行复杂的商业地图 化、数据可视化和g i s 功能。通过m a p l n f op r o f e s s i o n a l 可连接本地及服务器端 的数据库，创建地图和图表以揭示数据行列背后的真正含义。也可以定制 m a p l n f op r o f e s s i o n a l 以满足用户的特定需要。支持o r a c l e 9 i 的完全读写，通过 o c i 对o r a c l e 9 i 及通过o d b c 对其它数据源的实时访问。 经历了近2 0 年时间，m a p l n f o 公司成为全球最大的1 0 0 家软件公司之一。 产品行销5 8 个国家和地区，有2 2 种语言的版本，超过3 0 万个正式用户。该产 品在19 9 0 后进入我国，经过十几年的发展，已经在诸多领域得到广泛应用。有 些时候，用户最初可能并不了解区位知识在他们领域的重要性，不管是转变他们 组织运作的模式、解决复杂的问题、还是做关键性的决策等方面。在另外一些情 况下，m a p l n f o 的客户或是合作伙伴可能使用创新的方法去使用区位来提高他们 的组织运作效能。m a p b a s i c 是m a p l n f o 自带的二次开发语言，它是一种类似 b a s i c 的解释性语言，利用m a p b a s i c 编程生成的m b x 文件能在m a p l n f o 软件平 台上运行，早期的m a p l n f o 二次开发都是基于m a p b a s i c 进行的。 2 1 3m a p x 简介 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n e t 、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。编程人员在开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系统中，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 l n f op 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 易使用的。 运用g i s 技术，使高速公路管理系统进入智能化已成为当前研究的热点。 本章将介绍g i s 中的m a p x 控件，以及如何在n e t 环境下采用c 撑语言实现基 于m a p x 的g i s 的二次开发。 2 2 基于g i s 的研究开发 由于g i s 软件具有专业性强的特点，它们不能解决所有的问题。因此，针 对某些具体问题，还必须由用户进行二次开发才能解决。对从事地理信息系统研 究和应用而言，开发和设计地理信息系统具有两方面的含义：一是从底层独立开 发的一个通用的地理信息系统，即通用平台的开发：二是在商业化地理信息系统 的基础上进行二次开发，完成专用地理信息系统的开发任务，二次开发可分为单 纯的二次开发和集成的二次开发。因此，g i s 通常有3 种开发模式：独立开发、 单纯二次开发和集成二次开发。 1 2 2 2 1 独立开发 独立开发是指不依赖于任何g i s 工具软件，从空间数据的采集、编辑到数 据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序 设计语言，如c 撑n e t 、v i s u a lc + + 、d e l p h i 等，在一定的操作系统平台上编程 实现。 这种方式可以节省一定软件购置费用，但要求开发者要有很强的程序设计和 编程能力，且需要的工作量大、软件开发周期长，重复劳动多，消耗的财力大， 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。地理信息系统发展的初期 一般采用这种方式，目前，除了一些新起的地理信息系统企业，地理信息系统的 开发很少采用这种方案。 2 2 2 单纯二次开发 单纯二次开发指完全借助于地理信息系统工具软件提供的二次开发语言进 行应用系统开发。目前，商业化的地理信息系统已经相当成熟，它们大多提供了 可供用户进行二次开发的宏语言，如e s r i 的a r c v i e w 提供了a v e n u e 语言， m a p l n f o 公司研制的m a p l 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。用户可以 利用这些宏语言，以原g i s 工具软件为开发平台，针对不同的应用对象，开发 出自己的应用程序。 具体开发时，可首先采用可视化开发平台开发动态链接库d l l ，以实现地理 信息系统工具软件未提供或难以实现的功能，然后在二次开发宏语言中调用此动 态链接库，从而充分利用二次开发语言操纵地图对象的强大功能，又避免了二次 开发语言功能上的不足。这种方式省时省心，但进行二次开发的宏语言，作为编 程语言只能算二流，功能极弱，用它们来开发应用程序的界面不美观，仍然不尽 如人意。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进行开发往往受到限制，难以处理复杂的问题。 2 2 3 集成二次开发 集成二次开发是指利用专业g i s 工具软件或其提供的组件来实现g i s 的基 本功能，同时，采用通用软件开发工具尤其是可视化开发工具，如n e t 、v i s u a l c + + 、v i s u a lb a s i c 、p o w e r b u i l d e r 等作为开发平台，进行二者的集成开发。 当前流行的c o m 技术就是一种流行的集成开发技术。c o m ( c o m p o n e n t o b j e c tm o d e l ) 是组件之间相互接口的规范，其作用是使各种组件和应用软件能 够用一种统一的标准方式进行交互。c o mg i s 的基本思想把g i s 的各功能二次 开发模块做成控件，利用软件开发工具以搭积木形式集成起来构成g i s 平台和 应用系统。一些g i s 软件供应商为用户提供控件o c x 或a c t i v e x ，如e s r i 公 司的m a po b j e c t 、m a p l n f o 公司提供的m a p x 等，以供用户进行集成二次开发， 由于从底层开发难度大，单纯二次开发受二次开发语言的限制而不尽人意，集成 二次开发既可以充分利用l s 工具软件完备的空间数据管理分析功能，又可用一 种开发者熟悉的面向对象可视化开发语言的高效、实用、方便等特性，所以g i s 工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发己成为g i s 应用开发的主流。 2 2 4 三种开发方式的分析与比较 由于独立开发难度太大，单纯二次开发受g i s 工具提供的编程语言的限制 差强人意，因此，结合g i s 工具软件和可视化开发语言的集成二次开发也就成 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 工具软件完备的空间 数据库管理、分析功能，又可以利用其他面向对象开发语言具有的高效、方便等 编程优点，集二者之所长，不仅能大大的提供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界面效果，更强大的数据库功 能，可靠性好，易于移植，便于维护，尤其是利用g i s 组件进行集成开发，更 能表现出这些优势。 当然，在进行g i s 系统设计时，具体选用哪种方法，则需要考虑系统本身 的性质和特点，以及设计者自身的具体情况来确定。一般来说，对于一些大型的 g i s 系统开发项目，如一个地区的综合信息管理系统等，因为其图形平台、容量、 可靠性等各方面的要求，一般宜于选择已经成熟的g i s 系统开发工具来组织开 发。而对于一些小型的g i s 系统，特别是一些以数据管理、决策研究、辅助设 计等具体应用为主的系统，或者在某个行业中需要推广使用的实用系统，因为这 些系统对矢量图形平台的要求不是抬高，开发的重点在于g i s 技术的实际功能， 因此可考虑采用v i s u a lc + + 等开发语言来组织系统的开发，进而开发出具有自主 版权的软件产品。 2 3 基于m a p x 的g i s 基础开发 m a p x 是m a p l n f o 公司提供的具有强大地图分析功能的3 2 位o c x 控件产 品，它是一种基于w i n d o w s 的标准控件，能支持绝大多数标准的可视化环境， 血口v i s u a lb a s i c ，v i s u a lc + + ，j a v a ，d e l p h i ，p o w e r b u i l d e r ，c 撑n e t 等。它 定义了一个类体系，能有效地组织图形元素、图层、属性数据等对象，其主要功 能包括：显示m a p l n f o 格式的地图；对地图进行放大、缩小、漫游、选择等操作； 可进行6 种专题地图的分析统计工作；图层控制；多种数据绑定；生成和编辑地 图对象；简单的地理查询( 边界查询和地址查询) 。主要有如下特点： 1 、图层控制功能。允许用户管理多个图层的地理信息，例如图层对象模式的缩 放位置、填充和可视性动态图层数据存储数据并自动重绘移动的对象，支持开发 者创建实时的g p s 跟踪应用。 2 、地图显示功能。能显示任何m a p l n f o 格式的地图，包括m i c r o s o f te x c e l 地图 数据、栅格数据、专题图以及无缝地图等有关的多种地图用户利用面向对象可视 化编程语言将地图的显示功能( 漫游、放大、缩小、全图显示) 集成到新的或己有 ， 的应用中去。还支持卫星和扫描图像的显示。 3 、空间选取。允许用户利用点选取、矩形范围、圆形等多种方法进行地图目标 的选取。 4 、对象处理和编辑。支持地图对象合并、对象的修改、删除等图形编辑功能。 节点编辑功能允许用户通过增加、删除和移动单个节点来编辑几何图形。 5 、查询功能。能快速地在地图上定位和显示一个特定发点位和地图对象，如城 市、水系、客户、街道、邮编、旅游景点。 ，1 量 2 3 1m a p x 的空间数据结构 空间数据结构是g i s 的基石，g i s 就是通过这种地理空间拓扑结构建立地 理图形的空间数据模型并定义各空间数据之间的关系，从而实现地理图形和数据 库的结合。在m a p x 中采取的空间数据结构是基于空间实体和空间索引相结合的 一种结构。空间实体是地理图形的抽象模型，主要包括点、线、面三种类型。任 何点、线、面实体都可以用直角坐标点x ，y 来表示，如图2 - 1 所示。 鼢姻母 阴压7 一 眼2 厶罗一 空间实体 对应的空间数据表 对应的空间数据表 图2 1m a p x 的空间数据结构 点可以表示成一组坐标( ，y ) ，对于线和面，则均被表示成多组坐标( 1 ，y 1 ；x 2 ， y 2 = ：x n ，y n ) 。空间索引是查询空间实体的一种机制，通过空间索引，就能够以 尽量快的速度查询到给定坐标范围内的空间实体及其所对应的数据。同时m a p x 的空间数据结构也是一种分层存放的结构。用户可以通过图形分层技术，根据自 己的需求或一定的标准对各种空间实体进行分层组合，将一张地图分成不同图 层。采用这种分层存放的结构，可以提高图形的搜索速度，便于各种不同数据的 灵活调用、更新和管理。 & 2 3 2m a p x 的对象体系结构 图2 1m a p x 的对象体系结构 m a p x 是按照图层( l a y e r ) 来组织地图的。用图层描述地理空间上的一类地理 元素，图层又以图元( f e a t u r e ) 作为手段来表达地理空间实体。图元的类型可以分 为点、线、面( 区域) 、文本对象四种。通过对多个表达不同地理要素的图层叠加， 可构成整个或部分地图。图层叠加效果见图2 2 。 图2 - 2 图层叠加效果图 如图2 2 所示，局部的看点图层本身并不是非常有用，但当把这样的由点类 型构成的地图覆盖在线状地图和区域地图上时，就得到了一幅非常有用的地图。 每一幅单独的地图是一个图层，m a p x 把地图存储为图层的集合。 一幅完整的电子地图一般由一到多个图层组成，这些图层的集合被称为 l a y e r s 。每个l a y e r s 的图层属性信息，诸如图层顺序、坐标系、图层状态等， 都有一个与之对应的地理集( g e o s e t ) 对象负责这些信息的管理和存储。若基于 m a p x 的g i s 的二次开发系统中存在多个地图，则会有多个g e o s e t 对象，这些 g e o s e t 对象构成了g e o s e t s 集合对象。通过g e o s e t s 可检索、存取系统中的多 个电子地图。 2 33 利用m a p x 实现步骤 第一步要建立地图视图。在m a p x 中，开发者可以通过l a y e r sc o l l e c t i o n 提供的a d d 或a d d g e o s e t l a y e r s 方法建立地图视图。 第二步运用地图控制工具。在m a p x 中，工具分为两类，一类为系统工具， 他们主要包括做大、缩小、漫游、标注等g i s 经常使用的工具，对这类工具系 统使用固定的事件响应程序：另一类为用户自定义工具，开发人员可以根据需要 编写专门的事件响应程序。 1 & 2 4 在n e t 平台上使用c # 进行m a p x 开发 2 41 在n e t 平台上绑定m a p x 控件 在不同的开发语言和环境下，m a p x 的调用和编程方法有所不同，在酣n e t 中对m a p x 编程并不是很复杂，与v b 一样，可以不写一句代码就在c # n e t 中 使用m a p x 。如果没有在c # n e t 中添加控件，首先在嘣n e t 中添加。方法如 下： 1 在v i s u a ls t u d i on e t 中新建一个工程，选择“项目”一 “添加引用”菜单。 如图2 3 所示。 口口口a = 口口z ，鳗目g 端：”- _ 一j ! l - _ ：j 一粗：f 口1 ，一一jj j二t q “ j ”r = 二，4 j 、一， 4 强! ! ! ! _ = j ：墨：二一；。鼍受蓼蹦班 篷搿嚣露墟二：淼= 一i ：萼” “。 ? 一， ! 一j 墨冒一 ：= = 篙：。：! 嚣 r “0 0 。 i j ”t 0 n 【 j 目t c 0 u ”l 50c p 1 。o u 口kn p 一 r 。日t - 口。u b m 。 。e 、- c 口。v _ _ l ，o h 一 m 。d = m 。d + c * n 1 。n t nn d n u r 十。nr ms 口；。c o j ：- 口。 j ! ：j 埘t i 二l 曙挫竺二u ：j “ 图2 3 在n e t 平台上绑定m a p x 控件 2 在弹出的“添加引用”对话框中，选择“m a p l n f o m a p x v 5 ”，添加成功后会 在工具箱单出现一个m a n n f o m a p x v 5 的新控件，这样就能在n e t 环境中实用 m a p x 控件了。如图2 4 所示。 f e t c o hi 瑷目l 淞l 最近 m a 日o h k r a r t i n yt y l i b r 日y m a g v i e w1 0 t v d el i b r a r y m a i l m e s s a g e i0t y p el i b r a r y m a p m a p l n f o70 0 l ea u t o m a t 日nt y p e l i b r r ) m a p l n f od a t a s e t 【r t e r r a c el i b r a r y m a p l n f o m x 4 5 m a p l r e o m a p xv 5s t a t et v o el i b r a w m a p l r # o o od a t a ；e e n g i n el i b r a r y 屿 m a p l r # o o d b cd a t a , e te l i h ar y m a p i r m 。o5 a l e a r r a y d a l a s e te n g i n el i b l a r y m a r xr d o d rj v e 10t y p el i b r a g y h a o x a d o d s l0t y p el i b r “y m 芦x d a o d 5 10 t v o el i b r a r y i i c ：k p l 擞 c ：i p , ：温- j d ：、p | 螂 d ：p r 搬 堡f 塑i 图2 - 4 添加引用 3 单击“m a p l n f om a p xv 5 ”控件，直接拖放至在窗体上就自动生成了地图控 件。如图2 5 所示。 图2 5 主地图视图 犷 9 1 1 6 1 i 5 l 51111 二42 数据组织与数据绑定 地图是分层显示的，每层对应一个袁，即m a p l n f o 的t a b 文件，城市各 种属性信息经过输入存储在相应的数据库文件中。基本的图层操作有： 图层控制：m a p ll a y e r sl a y e r a d l g ； 加入图层：m a p ll a y e r sa d d ( 路径及文件名) ； 移除图层：m a p ll a y e r sr e m o v e ( 图层索引号) ， 全部关闭：m a p ll a y e r sr e m o v e a i i ； 在组织数据时应该考虑到，除了个别用户根据自己的需要打丌相应的表进行 相关操作外，大部分用广是希望进入系统时就可以查询整个城市的信息，这就需 要预先将所有的地图图层集中在一起，连同每一层的设置一并存储到一个工作空 间中提供给用户。 在m a p x 中提供了一个应用程序g e o s e t m a n a g e r ，可以利用此管理工具实 现更改图层设置、修改图屡、管理缩放等级以及标注等功能，并将满意的地图数 扼集( g s t 文件) 保存下来，供电子地图系统使用。如图2 6 所示。 墨2 雹露蠢慧警：”i刿型 旦| 壁l 旦l 里【亟i 垒l 童j 一5 5 0 面j 甄面丽j 菇而丽 圈2 - 6g e o s e t m a n a g e r t 1 - 使用m a p x 之前，需要将来自m a p l n f o 的记录和地图文件包含进来。m a p x 将其所有基础信息以m a p l n f o 表的形式组织起来，每一张表都是一组m a p l n f o 文件，用来在地图中建立一个图层。 m a p l n f o 表的文件格式： ( 1 ) t a b ：该文件描述m a p l n f o 表的结构。它是描述包含数据的文件的格式的 小文本文件。 ( 2 ) d a t ( 或m d b ，a i d ，d b f ) 这些文件包含表格的数据。 m a p ：改文件描述图形对象( 如果该表没有任何地图对象，则该文件将不存在) 。 ( 3 ) i d ：改文件是将数据与对象相链接的交叉引用文件( 如果该表没有任何地 图对象，则该文件将不存在) 。 ( 4 ) i n d ：它是索引文件。通过该索引文件，可以使用f i n d 对象搜索地图对象。 为了方便使用地图，g e o s e t 保留了地图图层及其设置的集合。g e o s e t 是由 同一地理区域的标准m a p l n f o 格式地图文件( t a b ) 组成的数据集，因此命名为 g e o s e t 。g e o s e t 可以帮助我们避免在每次要作为示例地图处理图层时要分别打 开和显示这些图层的耗时工作。简单的说，就是将各个图层的m a p l n f o 文件组合 在一起。g e o s e t 的扩展名为g s t 。g s t 是包含若干元数据关键字的文本文件，告 诉m a p x 显示哪些表以及如何显示它们。 在打开一个g e o s e t 文件时，它自动向默认显示打开在g e o s e t 中包括的所 有文件。开发人员可以更改该默认显示以满足自身的要求。g e o s e t 的设置包括 投影：默认缩放、对象的自动加标签、缩放图层以及在打开初始化时，表是否可 见。m a p x 也将打开开发人员指定的任何单个( t a b ) 地图文件。 数据绑定是将属性数据与空间数据的关联，它是实现属性信息查询的重要环 节。m a p x 根据数据源的不同提供了多种绑定数据的方法，常用的可分为两类： 绑定图层属性数据和绑定数据库中的属性数据。一般在g i s 应用系统中，丰富 的属性数据都是存放在数据库中的，因此可以用常用的o d b c 或a d o 来绑定数 据。t m a p x 基类里封装了绑定各种数据源的方法。数据绑定通常用d a t a s e t a d d 方法实现，使用它来确定所绑定数据的类型、绑定到地图的哪一层以及地图之间 关联的字段。d a t a s e t a d d 方法原型如下： d a t a s e t s a d d i t y p e ，s o u r c e d a t a ， n a m e ， g e o f i e l d ， s e c o n d a r y g e o f i e l d ， b i n d l a y e r ，i f - 2 2 - i e l d s ， d y n a m i c ) 说明：【】中的参数是可选的。 t y p e 参数：该参数是添加的数据集类型。该参数接收d a t a s e t t y p e c o n s t a n t s 的值。 s o u r c e d a t a 参数：该参数引用数据，不同数据集类型会有所不同。对于大 多数类型的数据绑定，d a t a s o u r c e 实际上是o l e 接1 3 。m a p x 使用该接口 直接从数据源中访问数据。数据实际上不传递给d a t a s e t s a d d 。 n a m e 参数：该参数是唯一标识数据集的字符串。该参数是可选参数，如果 未指定，将使用d a t a s e t n 格式的名称，其中n 是唯一编号。 g e o f i e l d 参数：该参数是数据源中包含地理信息的列的名称或索引。 s e c o n d a r yg e o f i e l d 参数：只有数据集绑定到的图层包含的关键字列不唯一 时，才需要该参数。 b i n d l a y e r 参数：该参数指定要将数据连接到的地图图层( 如果要绑定属性 数据) 或b i n d l a y e r 对象( 如果点参考文件要地理引用导入数据( 例如邮政 编码) 或包含l o n g l a t 值) 。该参数是可选参数，如果未指定，m a p x 将在 g e o d i c t i o n a r y 中搜索要连接到的图层。 f i e l d s 参数：该参数是属于f i e l d 对象集合的f i e l d 对象。f i e l d 对象用于 描述数据源中要导入的字段，以及在数据源的多个记录与特定的地图图元匹 配时，要使用的合计函数。 d y n a m i c 参数：该参数是控制数据绑定是否为动态的布尔值。该参数是可 选参数；如果省略，则默认值为f a l s e ，表示绑定是静态的。 第3 章高速公路基本概念 3 1 路段编码方案 3 1 1 基本概念 ( 1 ) 路段：道路的一个组成部分，可以是一段道路，也可以是一座桥梁或者一 个隧道。 ( 2 ) 码段：编码一般由几个部分构成，每个部分具体说明编码的一个属性，这 些组成编码的部分称为码段。 ( 3 ) 属性位：专门用于描述具体路段性质的码段，该码段只有一位，所以称为 属性位。 3 1 2 编码规则 本编码规则采用十进制整数进行编码，分为四个码段，每个码段由1 - - - 2 位 数字构成，共有七位，具体如图3 1 所示： 码段1 码段2码段3码段4 视属性位确定 视属性位确定 属性位 道路编码 图3 1 编码规则 ( 1 ) 码段1 ：道路编码 道路编码采用两位十进制整数，具体规则如下： 纵向路线从北向南编码，道路编码取奇数，编码区间为1 1 - 7 9 ： 横向路线从东向西编码，道路编码取偶数，编码区间为1 0