基于gis开发一款大学web移动端的社交系统

摘要近年来，随着经济与科技的发展，互联网进入了高速发展阶段。尤其是近几年智能手机等终端设备的日益普及，使用手机上网的用户增幅显著，移动互联网的应用也日渐丰富多彩，这一现象在高校大学生中尤为普遍。大学生们除了在日常生活中正常的互动交流外，很多时候都是在移动终端上进行交流互动。针对这一现象，开发了一大学生为中心，一GIS为原理开发了一款大学WEB移动端的社交应用。本应用主要服务于大学生社交的应用。主要有爱分享、找朋友、HI周末（周末去哪玩）、伴随着经济和科技的飞速发展，一幢幢高楼大厦如雨后春笋般拔地而起。但随之而来的地基沉降，引起了建筑物的沉降，严重威胁着人们的财产和生命安全。建筑的沉降变形情况如何，直接关系建筑物的使用情况。建筑沉降观测不仅是为保证建筑物的正常使用和安全，还为以后的勘测设计及施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，同时也为今后建筑物的结构和地基基础合理设计积累资料。本系统的意义主要是利用实测沉降资料进行基础沉降预测，采用双曲线法、修正双曲线法、指数曲线法等模型预计电厂建筑的沉降情况，保证电厂的正常运作，从而保证经济发展的命脉。本系统以C为开发语言，采用VS2012为开发工具，数据库为ACCESS，ARCENGINE控件呈现地图,SURFER绘制等值线图。实现电厂建筑物沉降的预计，预计各个阶段的累积沉降量、沉降速率以及电厂信息的查询、分布情况。关键词GIS；建筑物沉降；累计沉降量；ARCENGINEADONETABSTRACTACCOMPANYWITHFLYOFECONOMYANDSCIENCEANDTECHNOLOGYTOSOONDEVELOPINRECENTYEARS,AFLOATINGMANYSTORIEDBUILDINGGROWSPROFUSELYANDQUICKLYASORTTORISESTRAIGHTFROMTHEGROUNDBUTTHEFOUNDATIONFOLLOWSINKTODECLINE,CAUSEDSINKOFBUILDINGTODECLINE,SERIOUSLYTHREATENPEOPLESPROPERTYANDLIFESAFETYTHESINKOFBUILDINGDECLINESTOTRANSFORMHOWCIRCUMSTANCEISANDDIRECTLYRELATETOTHEUSAGECIRCUMSTANCEOFBUILDINGTHEBUILDINGSINKSTODECLINETOPROGNOSTICATENOTONLYISFORPROMISEBUILDINGOFNORMALUSAGEANDSAFETY,RETURNISHEREAFTEROFSURVEYDESIGNANDCONSTRUCTIONTOPROVIDEDEPENDABLEDATAANDCORRESPONDOFSINKANDDECLINEPARAMETER,ALSOINTHEMEANTIMEISAFTERTIMESTRUCTUREANDFOUNDATIONFOUNDATIONREASONABLEOFTHEBUILDINGDESIGNBACKLOGDATATHEMEANINGOFTHISSYSTEMISMAINLYTOMAKEUSEOFTOACTUALLYMEASURETOSINKTODECLINEDATATOCARRYONFOUNDATIONTOSINKTODECLINEANESTIMATE,ADOPTIONDOUBLETHECURVEMETHOD,CORRECTIONDOUBLECURVEMETHOD,INDEXNUMBERCURVEMETHODETCTHEMODELANTICIPATEASINKOFPOWERSTATIONBUILDINGTODECLINEACIRCUMSTANCE,PROMISETHENORMALOPERATIONOFPOWERSTATIONANDPROMISETHELIFEVEINOFECONOMICDEVELOPMENTTHUSTHISSYSTEMWITHCISDEVELOPLANGUAGE,ADOPTVS2012INORDERTODEVELOPTOOL,THEDATABASEISANACCESS,THEARCENGINECONTROLSAPIECETOPRESENTMAP,ANDTHESURFERDRAWSEQUIVALENTLINEDIAGRAMCARRYOUTTHEPOWERSTATIONBUILDINGSINKSTODECLINEOFANTICIPATE,THEACCUMULATIONWHICHANTICIPATESEACHSTAGESINKSTODECLINEQUANTITY,SINKSASEARCHOFDECLINETHEVELOCITYANDPOWERSTATIONINFORMATIONANDDISTRIBUTESACIRCUMSTANCEKEYWORDGISBUILDINGSETTLEMENTACCUMULATIVESETTLEMENTADONETARCENGINE目录摘要IABSTRACTII1绪论111课题背景112地理信息系统概述1121地理信息系统简介1122地理信息系统应用2123地理信息系统的发展趋势313国内外研究现状5131国外地理信息系统发展的4个阶段5132国内地理信息系统发展现状6133地理信息系统在行业中的发展现状714本文的主要研究内容815本章小结82系统的分析921系统的数据结构分析9211矢量数据结构9212栅格数据结构10213矢量数据结构与栅格数据结构的比较11214系统的数据结构1122系统的需求分析1223系统的实现技术13231C13232ARCGISENGINE14233ADONET技术1624本章小结173系统的总体设计1831系统目标1832系统设计的基本原则1833系统功能设计18331系统功能设计原则18332系统总体功能结构设计19333系统子模块功能设计1934系统数据库设计20341数据库设计概述20342数据库设计原则20343数据库的建立21344数据的采集2135系统运行环境设计2136本章小结214系统的实现2241系统主界面2242系统功能的实现24421工程管理模块24423沉降拟合分析模块28424查看计算结果模块38425地图显示模块4043本章小结44结论与展望4551结论4552展望45谢辞47参考文献481绪论11课题背景随着经济建设的高速发展，城市人口的迅速增长，土地资源利用愈来愈紧张，建筑物向纵深发展。由于荷载及基础等多方面的原因，建筑物沉降及变形愈来愈引起相关人们的关注。为了及时提供高耸建筑物的监测资料，掌握建筑物动态变形，确保建筑物安全使用，必须实施建筑物沉降监测、数据处理、变形分析、总结及预测预报。然而，这是有一定难度且非常复杂的过程。为了建设和发展的需要、提供更好的咨询和服务、提高自动化、现代化程度、设计开发沉降预计监测系统十分必要。GIS技术的快速发展和广泛应用，为各个行业掀起了一场风波。GIS超强的统计分析能力为大量数据存储、采集、管理、检索和分析提供有力的条件；同时GIS在地图绘制、显示方面也是首屈一指。将GIS技术应用于建筑物沉降预计中更能够体现他的价值所在，也能够很好的管理、分析建筑物沉降的情况。INTERNET技术的普及性已给GIS领域带来了一些根本性变化。WEBGIS正作为INTERNET上存取、处理和传播空间信息的新工具而涌现，它较之传统的GIS拥有更为广泛的观众，由此提出了有别于传统台式GIS的许多问题。WEBGIS研究所用的两种主要方法服务器处理与客户处理。服务的方法可较好给用户提供大数据库的方便存取与查询，而客户方法则较好地给用户提供可交互性。WEBGIS技术正在快速发展，因此GIS界监测和把握其发展进程尤为重要。12地理信息系统概述121地理信息系统简介地理信息系统GEOGRAPHICINFORMATIONSYSTEM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及其属性数据的输入、输出、存储、显示以及进行地理空间信息的查询、综合分析和辅助决策。即GIS是在计算机软、硬件支持下，对具有空间位置和拓扑关系的空间数据及其相关属性进行输入、存储、查询、运算、分析、表达的综合性技术系统，是集计算机科学、地理学、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一门新兴边缘学科。GIS属于信息系统的一类，不同在于它能运作和处理地理参照数据。地理参照数据描述地球表面包括大气层和较浅的地表下空间空间要素的位置和属性，在GIS中的两种地理数据成分空间数据，与空间要素几何特性有关属性数据，提供空间要素的信息。地理信息系统由五个主要的元素所构成硬件、软件、数据、人员和模型。1硬件硬件是GIS所操作的计算机以及其它数据采集和数据输出的设备。GIS软件可以在很多类型的硬件上运行，从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。2软件GIS软件提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有输入和处理地理信息的工具，数据库管理系统DBMS，支持地理查询、分析和视觉化的工具，容易使用这些工具的图形化界面GUI等。3数据一个GIS系统中最重要的部件就是数据。地理数据和相关的属性数据可以自己采集，也可以从商业数据提供者处购买。GIS将把空间数据和其它数据源的数据集成在一起，而且可以使用那些被大多数政府和企事业单位用来组织和保存数据的数据库管理系统来管理集成后的数据。4人员GIS技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有任何价值。GIS的用户范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的人员。122地理信息系统应用GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作例如查询和统计分析等集成在一起。这种能力使GIS与其它信息系统相区别，从而使其在公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等方面具有实用价值。国际主流GIS软件包括ARCGIS（包括ARCGIS、MAPOBJECTS、ARCIMS、ARCSDE、ARCENGINE、ARCSERVER等）、MAPINFO、AUTOCAD、MAP3D、PRIDEMAP、GEOMEDIA、MGESMALLWORLD、GRASS、GEOSERVER、MAPGUIDE。归纳起来GIS研究应用可分为两类一是利用GIS系统来处理用户的数据；二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户专用的地理信息系统软件。目前GIS已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了地理信息系统应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。目前GIS应用的主要方向有以下几个方面1地理空间数据管理。即运用多种方式录入地理数据，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种方式输出决策所需的地理空间信息。2综合分析评价与模拟预测。GIS不仅可以对地理空间数据进行编码、存储和提取，而且还可以将现实世界各个侧面的思维评价结果作用其上，得到综合分析评价结果；也可以将自然过程、决策和倾向的发展结果以命令、函数和分析模拟程序形式对未来的结果做出定量分析和趋势预测，从而预知自然过程的结果，对比不同决策方案的效果以及特殊倾向可能产生的后果，以做出最优决策，避免和预防不良后果的发生。3空间查询和空间分析。例如在城市规划过程中，对城市中救护车、救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划；在环境保护方面，对水土流失导致土地资源的破坏进行评价；在地学方面，MAPGIS在油气勘探中和在成矿预测中的应用，解决了肉眼所不能看见的深部构造问题和指明矿产的远景区等等。4地图制图。利用GIS建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题。更重要的是由于GIS是一种空间信息系统，它所制作的图也能够反映一种空间关系，可以制作多种立体图形，而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。5建立专题信息系统和区域信息系统。专题信息系统具有有限目标和专业特点，系统数据项的选择和操作功能是为特定的专门目的服务。区域信息系统主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，其特点是数据项多，功能齐全，通常具有较强的开放性。总之，GIS为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化，创造了空前良好的条件和环境。123地理信息系统的发展趋势GIS是为解决资源与环境等全球性问题而发展起来的技术与产业。上世纪60年代中期，加拿大开始研究建立世界上第一个地理信息系统CGIS，随后又出现了美国哈佛大学的SYMAP和GRID等系统。自那时起，GIS开始服务于经济建设和社会生活。在北美、西欧和日本等发达国家，现在已建立了国家级、洲际之间以及各种专题性的地理信息系统。我国GIS的研究与应用始于上世纪80年代，近30年来发展也十分迅速，在计算机辅助绘制地图等方面开展了大量基础性的试验与研究工作，在理论、技术方法和实践经验等方面都有了长足的进步。目前，GIS正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的全球GIS发展。1GIS与其它学科结合更加紧密3S地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS或5S3S加上数字摄影测量系统DPS、专家系统ES的集成，使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合，成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具，使GIS广泛用于交通、环保规划、公安侦破、车船自动驾驶等。不管是在3S还是5S的集成概念中，“3”和“5”已不是一个确切的数字概念，它们是泛指多个系统。3S和5S强调的是“LL2”，有了这个观念，我们就可以将GIS与其它可以结合的任何学科进行集成研究，输出方式更直观，以满足人们生产、生活的各种需求，使人们可以合理利用资源、保护环境，实现人类可持续性发展。事实上，GIS已涉及到社会科学、自然科学的许多领域，因此，我们还可以得出这样的结论，GIS必将发展成为集社会科学、自然科学于一体的全球性、综合性巨型软科学。2基于因特网的WEBGIS是下阶段GIS发展的一个主流从GIS发展的历程来看，GIS每一次大的发展都与计算机发展水平有关，今后仍将是这样。如今计算机网络的兴起和迅速发展，信息高速公路的建设，为GIS的新发展铺设了道路，由于地理信息和大量的空间数据都是以文字、数字、图形和影像方式表示的，将它们数字化，输入计算机，便可方便、快速和及时地将地理信息传送到需要的地方去，以发挥地理信息在国民经济建设、国防建设和文化教育等行业中的应用价值。而GIS工作者则需研制一个万维网上的GIS和GIS浏览器即视窗GIS，使亿万网民随时根据需要来查询GIS。3空间数据基础设施建设“数字地球”被广为提及，但很多人并不理解它的真正含义，仅仅把它理解成全球零散的数字信息在因特网上的流通。按照美国前副总统戈尔在阐述“数字地球”概念时所举的例子不难理解，狭义上讲它就是一个GIS系统。要实现地球数字化必须以数据为基础，数字地球的基础是空间数据基础设施。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、数字地球空间数据框架和空间数据标准体系的建立。4组件式GIS的研究建立一个小型的GIS已不是一两个人所能完成的，数字地球的建立更是一个极为庞大的工程，需要各行各业的参与。因此，把庞大的GIS软件系统分解成可按需要组装成“定做系统”的GIS“元件”，怎样将这些GIS“元件”通过标准的系统环境与其它非GIS的“元件”嵌接，有效地实现系统合成，自然就成了GIS的研究方向。一旦实现了这一步，人人都可以参与GIS的建设，完善数据库，建立丰富的组件库，用户可根据需要拼装调用。这种组件式的GIS的各元件或数据应该是分布式的存贮，通过分布式对象管理系统进行管理。5与多媒体技术的结合多媒体技术正在进入GIS中，以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用。目前，图形图像的立体显示已成功地融入数字摄影测量系统DPS中，DPS与GIS的集成和多媒体技术的应用将把我们感兴趣的东西变成一个虚拟实体，我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。6GIS中面向对象技术研究面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供了一条适合于人类思维模式的方法，面向对象的技术在GIS中的应用，即面向对象的GIS，已成为GIS的发展方向。这是因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐碎，面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法，因而倍受重视。面向对象的GIS较之传统GIS有下列优点1所有的地物以对象形式封装，而不是以复杂的关系形式存储，使系统组织结构良好、清晰；2以对象为基础，消除了分层的概念；3面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型；4根据面向对象后编译的思想，用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法，增强系统的开发性和可扩充性；5基于ICON的面向对象的用户界面，便于用户操作和使用。7GIS将往高维化发展GIS在各个领域的应用受到很大限制的重要原因是其在处理三维问题上的不足。现有的GIS软件虽然可以用数字高程模型来处理空间实体的高程坐标，但是由于他们无法建立空间实体的三维拓扑关系，使得很多真三维操作难以实现，因而人们将现有的GIS称为二维GIS或25维GIS。矿山、地质以及气象、环境、地球物理、水文等众多的应用领域都需要三维GIS平台来支持他们大量的真三维操作。空间可视化技术是指在动态、时空变换、多维的可交互的地图条件下探索视觉效果和提高视觉效果的技术。虚拟现实VR技术，也称虚拟环境和人工现实，已在游戏中成功使用。运用空间可视化技术和虚拟现实技术进行地形环境仿真，真实再现地景，用于交互式观察和分析，提高对地形环境的认知效果，是今后三维GIS可视化发展的一个重点。8四维GIS一般是指在原有的三维GIS基础上加入时间变量而构成的GIS。许多人认为地质特征是不变的，但实际上大部分地质特征是动态的、变化的，不是所有地质情况都是变化缓慢的，水灾、地震、暴风雨以及滑坡都会使局部地质条件发生快速而巨大的变化。地质学家对4D立体3D加上时间第4D的空间时间模型尤感兴趣。但是，增加一维将带来很大的问题。比如数据量的几何级数增长，致使数据的采集、存取、处理都带来一系列的问题。不过，这些问题可以在计算机技术、数据库技术以及相关电子技术的发展而得到解决。因此，如何设计4DGIS并运用它来描述和处理地理对象的时态特征是一个重要的发展领域。13国内外研究现状131国外地理信息系统发展的4个阶段1模拟地理信息系统阶段自19世纪以来就得到广泛应用的地图模拟的图形数据库和描述地理的文献著作模拟的属性数据库相结合，构成了地理信息系统的基本概念模型。但是，这种模拟式的、基于纸张的信息系统和信息过程，使得空间相关数据的存贮、管理、量算与分析、应用极不规范、不方便和效率低下。随着计算机科学的兴起，数字地理信息的管理与使用成为必然。2学术探索阶段上世纪50年代，由于电子技术的发展及其在测量与制图学中的应用，人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据。1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后这一技术被各国广泛应用于土地测绘与地籍管理。1963年，加拿大测量学家首先提出地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个地理信息系统加拿大地理信息系统（CGIS），用于资源与环境的管理和规划。稍后，北美和西欧成立了许多与GIS有关的组织与机构，如美国城市与区域信息系统协会（URISA），国际地理联合会（IGU）地理数据收集和处理委员会（CGDPS）等，极大地促进了地理信息系统知识与技术的传播和推广应用。3飞速发展和推广应用阶段上世纪70年代以后，由于计算机技术的工业化、标准化与实用化，以及大型商用数据库系统的建立与使用，地理信息系统对地理空间数据的处理速度与能力取得突破性进展。其结果是一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统（LIS）和资源与环境信息系统（GIS）；关于GIS软件、硬件和项目开发的商业公司蓬勃发展。到1989年，国际市场上有报价的GIS软件达70多个，并出现一些有代表性的公司和产品。数字地理信息的生产标准化、工业化和商品化。各种通用和专用的地理空间分析模型得到深入研究和广泛使用，GIS的空间分析能力显著增强。有关GIS的具有技术权威和行政权威的行业机构和研究部门在GIS的应用发展中发挥引导和驱动作用。4地理信息产业的形成和社会化地理信息系统的出现上世纪90年代以来，随着互联网络的发展及国民经济信息化的推进，地理信息系统作为大的地理信息中心，进入日常办公室和千家万户之中，从面向专业领域的项目开发到综合性城市与区域的可持续发展研究，从政府行为、学术行为发展到公民行为和信息民主，成为信息社会的重要技术基础。132国内地理信息系统发展现状我国对GIS的研究起步较晚，但是近30年来，在各级政府和有关人士的大力呼吁和促动下，我国的地理信息系统事业突飞猛进，成绩巨大。我国GIS的发展可以划分为3个阶段。1起步准备阶段（19781985年）主要在概念和理论体系的引入与建立，关于遥感分析、制图和数字地面模型的试验研究，以及软、硬件的引进，相应规范的研究，局部系统或试验系统的开发研究，为GIS的全面发展奠定基础。2加速发展阶段（19851995年）GIS作为一个全国性的研究与应用领域，进行了有计划、有目标、有组织的科学试验与工程建设，取得一定的社会经济效益。主要表现在GIS教育与知识传播的热浪此起彼伏，GIS成为空间相关领域的热门话题；GIS建设引起各级政府高度重视，其发展机制由学术推动演变为政府推动；部分城市和沿海地区GIS建设率先进入实施阶段，并取得阶段性成果；出现商品化的国产GIS软件、硬件品牌；出现专门的GIS的管理中心、研究机构与公司；出现专门的GIS协会，涌现一批GIS专门人才；出现专门的刊物与展示会；初步形成全国性的GIS市场。在应用模式、行业模式和管理方面作了有益的探索。3地理信息产业化阶段（1995）目前，我国GIS的发展正处于向产业化阶段过渡的转折点。能否借助国际大气候的东风，倚重国内经济高速发展的大好形势，搭乘全球信息高速公路的快车，实现地理信息产业化和国民经济信息化，这是国内地理信息界人士面临的严重挑战和千载难逢的机遇。而在这一过程中，一方面需要探索建立一套政府宏观调控与市场机制相结合的地理信息产业模式。另一方面，则要充分总结和借鉴国内外地理信息系统项目建设的经验和教训，掌握地理信息系统的发展动向，建立起行之有效的地理信息系统工程学的理论、方法与管理模式。133地理信息系统在行业中的发展现状1GIS在地面沉降预计中的应用地面沉降的监控工作,需要整理与分析大量的测绘、水文地质以及地面沉降相关资料。利用GIS建立地面沉降监测所需要的地理信息模型,将空间信息和地面沉降相关资料信息建立有机的连接,实现地理信息与地面沉降监测的资料信息互查。通过GIS数据库将数据转化为沉降水准等值线,建立三维地层模型。方便地面沉降监测资料信息的采集,统计与分析,从而更准确地实现地面沉降监测的辅助决策。GIS是采集、存储、分析、再现空间信息的信息系统，它不仅利用属性数据，更重要的是利用空间数据。GIS通过将地理空间模型化存储在计算机中，便于对地理信息的快速查询、空间分析，以达到对研究对象进行描述、模拟和预测的目的。相对于常规意义上的信息系统，因其能进行空间分析而更能全面、直观、动态地采集和利用信息，因此更加完备、更加成熟、更加有用的信息系统。GIS应用与地面建筑物沉降监测管理中是用来辅助地面建筑物沉降监测管理的，决策者通过GIS系统可以得到大量的有条理的分析结果，通过更好的利用这些结果可以辅助决策者做出更好的决策。GIS系统本身就需要很强的现势性，系统的分析结果都是通过数据组织与运算来完成的，地理信息数据本身更需要不断的更新。因此数据是否更新的及时对系统的结果和现有的环境是否吻合有很大的影响。GIS在应用与地面建筑物沉降监测时，系统的建设除了要解决好关键技术问题外，必须注意采用协调式系统建设的方法，制定阶段目标逐步完善的方法，特别是分析模型的应用要有必备的数据支持，充分强调系统的实用性。14本文的主要研究内容本文着重研究基于GIS的电厂沉降预计系统的开发。本文围绕WINDOWS平台下开发电厂沉降预计系统为主线。建立一个电厂沉降信息的管理、维护、查询的灵活、实时、实用的总汇系统，为宏观管理提供决策依据。为此作者充分利用计算机以及信息处理方面成熟的技术，解决了系统实现的关键技术问题。本文主要从以下几个方面进行研究（1）预测软件可根据观测数据的时间长短推荐拟合方法，进行短期预测和中长期预测。（2）软件可根据火力发电厂建（构）筑物的建筑特点、施工阶段，加荷特点，分阶段考虑优选预测方法。（3）根据观测数据，本系统可以自动判断最优拟合方法，给出各方法拟合预测曲线的相关系数和方差，显示相关曲线。（4）软件可以动态显示预测曲线类型，进行拟合曲线对比分析。（5）软件可自动显示及绘制出沉降过程曲线、时间速率曲线。（6）可进行沉降量统计分析和沉降差统计分析。（7）加一个利用差分法判别曲线的方法。15本章小结本章首先提出了本论文的选题背景及其研究意义，然后阐述了GIS的定义、构成和研究内容、特点及发展趋势，以及设计所需要的相关技术的简单阐述，概括的总结地理信息系统发展的轨迹和未来发展的方向，彰显了地理信息系统广阔的应用前景，最后给出了本文的主要研究内容。2系统的分析21系统的数据结构分析数据结构是指数据的组织形式，在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。在GIS发展之前，提供类似功能的工具是地图，与GIS相比，地图提供的服务总是有限的，其局限性在于仅仅只能能表达地球表面固定不变的静态地理实体，且一经完成就不能改变；二维信息是非现实的，所以地球上的实体必须投影到平面来表达；描述是非常严格的甚至是苛刻的系统制图技术；相关信息是不能综合的，例如人口分布，经济指标不能与地图数字化结合；相邻信息处理困难，如一条河流分布在若干幅地图上；无法动态更新，图上某些地理实体变化只能重测重绘。GIS就是在地图存在以上的缺陷条件下发展起来的。在地理信息系统中，地理空间数据包括矢量数据结构、栅格数据结构、混合数据结构、一体化数据结构、超图数据结构等。其中，常用的数据结构是矢量（VECTOR）数据结构和栅格RASTER数据结构。211矢量数据结构1矢量数据的概念从几何上来说，空间目标可以划分为点、线、面、体四种基本类型。在图面上的点、线、面的实体，可以采用点X，Y坐标来表示。1）点是像地址那样的物体，采用一对X，Y的形式来表示地理实体的位置。这对X，Y坐标既可以是地表的经纬度坐标，也可以是数字化输入过程中的平面坐标系提供的相对位置。其表达式为X，Y。2）线表示道路等这一类的线状地物。它采用一组有序的X，Y坐标对来表示这类实体的位置，或者说，线是用一组有序的点来描述的，这些点是在一条光滑的曲线上间隔采样获取的。它具有起始点和终止点，因此它是有方向性的，称矢量数据。其表达式为X1，YL，X2，Y2，XN，YN。3）面是指地图上有边界和面积的区域。例如市区，校园等。它采用一组有序的线段来表示地理实体的边界位置。即，面是由一组有序线段包括所构成的区域。这组有序的线段首尾位置必须重合。其表达式为X1，YL，X2，Y2，XN，YN。最末一点与第一点的坐标是相等的，即XL，YLXN，YN。对于一个数字制图系统，矢量数据结构直接采用点坐标为记录，再适当增加目标的注记名称、输出线型和符号等，在输出设备上就可获得较精确的地图。对于地理信息系统，除记录空间目标的几何图形数据外，还记录与这个空间目标有关的属性信息和空间目标之间的相互关系。在GIS中，同一种类型的地物，一般具有相同的属性项目，属性数据通常以表格的方式存储。如果只是点状的地物，可以将空间目标的几何数据与属性数据结合在一起，将点的坐标对直接作为目标的两个属性项，与点状地物的属性信息一起用表的方式存储。线状和面状地物就不可能将坐标作为属性，因为他们的坐标点的个数是变化的，无法建立结构一致的表。办法是先将几何图形数据建立一个或几个文件，并对每一个目标设置一个唯一的标识号，然后属性数据单独建立一个表结构文件，用标识号将两者联接起来，它们的联接如表21所示。表21GIS中几何数据与属性数据的联接属性数据的表结构比较简单，一般采用关系数据库管理系统，图形数据由于涉及空间拓扑关系，比较复杂。2矢量拓扑结构在GIS中用不同的几何术语来描述空间目标及它们之间的关系。在几何形态方面，常用解析几何方法来描述，涉及的术语有坐标、角度、方向、距离、周长、面积等。在空间关系方面，采用拓扑来描述，涉及的术语有“邻接”、“关联”、“包含”等。由此，对几何结构相差很大的图形，拓扑结构可能相同，重视的是点、线、面之间的联接关系，不重视构成图形的形状。矢量数据结构的特点能完全表达面域、弧段、结点之间的关系。212栅格数据结构栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格结构的显著特点属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或数据本几何图形数据ID属性数据身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标。栅格数据的编码方法直接栅格编码，就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行或逐列逐个记录代码，当扫描输入时，一般从左上角开始，逐行逐列进行。如果是存到磁带上，其顺序是AAAAABBBAABBAAAB，读到内存便是一个44阶的矩阵；压缩编码，包括链码弗里曼链码比较适合存储图形数据；游程长度编码通过记录行或列上相邻若干属性相同点的代码来实现；块码是有成长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域为记录单元；四叉树编码是最有效的栅格数据压缩编码方法之一，它根据栅格数据三维空间分布的特点，将空间区域按四个象限进行递归分剖2N2N，且NL，直到子象限的值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒树，既提高图形操作效率，又具有可变的分辨率。影像矩阵的四叉树结构，如图22所示。图22四叉树结构213矢量数据结构与栅格数据结构的比较矢量数据结构和栅格数据结构的比较，如表23所示。表23矢量数据结构与栅格数据结构214系统的数据结构考虑到一种模式对特定目的的应用比另一种模式更为有效，所以需要在两种数据模式之间做出选择。本系统要求数据精度较高、图形数据与属性数据互查、以及进行空间指标量算和空间分析，而矢量数据结构处理这类问题时更方便、简洁，所以采用矢量化后的邯郸市区图，作为系统的空间数据。因此，基于GIS的电厂建筑物沉降预计系统的数据结构主要是矢量数据结构。22系统的需求分析在设计软件系统之前，首先需要明确用户的需求是什么，要实现哪些功能，以及现有基础数据情况。要研究发电厂的烟囱、主厂房、锅炉、汽轮发电机顶、电除尘支架、集中控制楼、水塔等设备的沉降量、沉降速率、以及沉降预计曲线。结合实际生活考虑到的需求，描述如下（1）工程管理包括新建工程、打开工程、另存工程、退出。矢量数据结构栅格数据结构优点表示地理数据的精度较高；严密的数据结构，数据量小；用网络连接法能完整地描述拓扑关系；图形输出精确美观；图形数据和属性数据更新、综合都能实现；它是面向目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体属性描述信息。数据结构简单；易于进行空间分析；空间数据的叠置和组合十分容易方便；数学模拟方便。缺点数据结构复杂；矢量多边形的叠置算法较为复杂；数学模拟比较困难；技术复杂，特别是要求高的硬、软件。图形数据量大；用大像元减少数据量时，精度和信息量受损失；地图输出不精美；难以建立网络拓扑关系；投影变换花的时间多。（2）沉降拟合分析包括同一界面查看曲线、一元线性拟合、双曲线法拟合、指数曲线法拟合、指数曲线法拟合、修正指数曲线法拟合、三点法拟合、星野法拟合、ASAOCA（浅岗）法拟合、灰色预测（等时距灰色GM（1，1）模型、等时距灰色VERHULST预测模型）、S型成长曲线法拟合（等时距皮尔曲线、非等时距皮尔曲线、GOMPERTZ龚帕兹预测模型）。（3）等值线图包括任意时刻等值线图、最终沉降等值线图（双曲线法、指数曲线法、三点法、浅岗法、等时距VERHULST法）（4）查看计算结果对沉降结果数值查看（5）地图显示对电厂的分布以及电厂建筑环境的查看，其中可以进行放大、缩小、漫游等等。（6）庞大的数据量管理大量的的沉降信息和电厂基本信息等等都是构成系统的必不可少的基础数据，因此很好的管理这些大量的数据就显得尤为重要。（7）简单易学的操作界面对于大多数用户来说，他们对于专业的数据库知识和编程语言毕竟知之较少，因此，如果一个软件的界面很陌生或者有着繁杂的菜单，这将会使他们望而却步。这样的软件不仅不会提高工作效率，反而会降低工作效率，同时也使得用户白白损失了在软件开发上所花费的费用，这种情况是用户非常不愿意看到的。8灵活开放的软件环境一个软件如果具有开放式的风格，使得用户能够很容易融入到开发者的行列，根据自己的需要对软件进行适当改造，从而适应现代技术的发展，这也是非常必要的。23系统的实现技术231CC是微软公司发布的一种面向对象的、运行于NETFRAMEWORK之上的高级程序设计语言。并定于在微软职业开发者论坛PDC上登台亮相。它是微软公司研究员ANDERSHEJLSBERG的最新成果。看起来与JAVA有着惊人的相似；它包括了诸如单一继承、接口、与JAVA几乎同样的语法和编译成中间代码再运行的过程。但是C与JAVA有着明显的不同，它借鉴了DELPHI的一个特点，与COM（组件对象模型）是直接集成的，而且它是微软公司NETWINDOWS网络框架的主角。（1）C包含几个方面的内容1）C是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的，由C和C衍生出来的面向对象的编程语言。它在继承C和C强大功能的同时去掉了一些它们的复杂特性。C综合了VB简单的可视化操作和C的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为NET开发的首选语言。2）C是面向对象的编程语言。它使得程序员可以快速地编写各种基于MICROSOFTNET平台的应用程序，MICROSOFTNET提供了一系列的工具和服务来最大程度地开发利用计算与通讯领域。3）C使得C程序员可以高效的开发程序，且因可调用由C/C编写的本机原生函数，因此绝不损失C/C原有的强大的功能。因为这种继承关系，C与C/C具有极大的相似性，熟悉类似语言的开发者可以很快的转向C（2）类和接口C中类的声明与C和JAVA很相似。但是，不象C，C结构体与类是不支持继承。但是，与JAVA相同的是，一个结构体可以实现接口INTERFACE。JAVA的关键字IMPORT已经被替换成USING，它起到了同样的作用。类可以是抽象的和不可继承的，一个被申明成ABSTRACT的类不能被实例化，它只能被用做一个基类，C关键字LOCK就像JAVA关键字FINAL，它申明一个类不是抽象的，但是它也不能被用做另一个类的基类界面就象在JAVA中一样，一个界面是一组方法集合的抽象定义。当一个类或结构体实现一个界面的时候，它必须实现这个界面中定义的所有方法。一个单一的类可以实现几个界面，也许以后会出现一些微妙的差别，但是这个特点看起来与JAVA相比没有变化。接口是一组方法集合的抽象定义，当一个类或结构体实现一个接口的时候,它必须实现这个接口中定义的所有方法一个单一的类可以实现几个接口也许以后会出现一些微妙的差别,但是这个特点看起来与JAVA相比没有变化。布尔运算条件表达式的结果是布尔数据类型,布尔数据类型是这种语言中独立的一种数据类型从布尔类型到其他类型没有直接的转换过程布尔常量TRUE和FALSE是C中的关键字错误处理如JAVA中那样,通过抛出和捕捉异常对象来管理错误处理过程232ARCGISENGINE（1）ARCGISENGINE的体系结构ARCGISENGINE是一个简单的、独立的应用程序的ARCOBJECT编程环境，开发人员用于建立自定义应用程序的嵌入式GIS组件的一个完整类库。ARCGISENGINE由一个软件开发包和一个可以重新分发的为ARCGIS应用程序提供平台的运行时（RUNTIME）组成。ARCGISENGINE功能层次由以下5个部分组成。1）基础服务由GIS核心ARCOBJECT构成，如要素几何和显示。2）数据存取ARCGISENGINE可以对许多的栅格和矢量格式进行存取，包括强大而灵活的地理数据库。3）地图表达包括用于创建和显示带有符号体系和标注功能的地图的ARCOBJECT，以及包括创建自定义应用程序的专题图功能的ARCOBJECT。4）开发组件用于快速应用程序开发的高级用户接口和高效开发的一个综合帮助系统。5）运行时选项ARCENGINE运行时可以与标准功能或其他高级功能一起部署。（2）ARCGISENGINE的类库1）SYSTEM类库是ENGINE中最底层的类库。包含给构成ARCGIS的其他类库提供服务的组件。库中包含了大量可供开发者调用的接口。2）SYSTEMUI类库主要定义了ARCGIS系统中所使用的用户界面组件类型。开发者可利用接口来扩展UI组件。3）GEOMETRY类库包含了核心的几何对象，所有的几何对象都支持BUFFER、CLIP等几何操作，几何子要素不可以扩展。4）DISPLAY类库包含了支持向输出装置绘制符号体系的组件，除了负责实际输出图像的主要显示对象外，还包含表示符号和颜色的对象，他们用来控制在显示上绘制实体的属性。还可以包含了在与显示交互时提供给用户的可视化反馈的对象。5）SERVER类库包含了用于获取到ARCGISSERVER的连接对象，使用GISSERVERCONNECTION对象来访问ARCGISSERVER。通过此对象来获取SERVEROBJECTSMANAGER对象，开发人员可以操作SERVERCONTEXT对象，用于处理运行于服务器上的ARCOBJECTS6）OUTPUT类库包含了生成输出所必须的对象，通常是从地图或页面布局输出到打印机、绘图仪或导出到文件中。7）GEODATABASE类库包含了所有与数据库访问相关的定义类型。为地理数据库提供了编程API，是建立在标准工业关系型和对象关系数据库技术之上的地理数据库。GEODATABASE类库提供了比ARCOBJECTS架构中更高级的数据源提供者实现的接口，可以通过扩展地理数据库以支持特定类型的数据对象。8）DATASOURCESFILE类库包含了适用于地理数据库应用程序接口（APIS）所支持的矢量数据格式的工作和工作空间。开发者不能扩展DATASOURCESFILE类库。9）CARTO类库支持地图的创建和显示；这些地图可以在一幅地图或由许多地图及其地图元素组成的页面中包含数据。PAGELAYOUT对象是驻留一幅或多幅地图及其底土元素的容器。地图元素包括指北针、图例、比例尺等。MAP对象包括地图上所有图层都有的属性空间参考、地图比例尺等，以及操作地图图层的方法。可以将许多不同类型的图层加载到地图中。10）LOCATION类库包含支持地理编码和操作路径事件的对象。地理编码功能可以通过细粒度对象来完全控制访问，或通过GEOCODESERVER对象提供的简化API来访问。开发者可以创建自己的地理编码对象。线性参考功能提供对象用于向线性要素添加事件，用各种绘制方法来绘制这些事件。开发者可以扩展线性参考功能。11）NETWORKANALYSIS类库提供用于在地理数据库中加载网络数据的对象并提供对象用于分析加载到地理数据库中的网络。开发者开以扩展NETWORKANALYSIS类库以便支持自定义网络追踪。这个类库目的在于操作公共网络供气管线、电力供应线网等。12）CONTROLS类库构建或扩展具有ARCGIS功能的应用程序。ARCGISCONTROLS通过封装ARCOBJECTS并提供粗粒度的API简化了开发过程。尽管这些控件封装了细粒度的ARCOBJECTS，但是并不限制对这些细粒度的ARCOBJECTS的访问。MAPCONTROL和PAGELAYOUTCONTROL分别封装了CARTO类库的的MAP和PAGELAYOUT对象。READERCONTROL同时封装了MAP和PAGELAYOUT对象，且在操作控件时提供了简化的API。如果授权了地图发布程序，开发者可以以访问MAP和PAGELAYOUT控件类似的方式访问内部对象。CONTROLS类库还包含实现一个目录表的TOCCONTROL及驻留操作合适控件的命令和工具的TOOLBARCONTROL。开发者通过创建自己的用于操作控件的命令和工具来扩展CONTROLS类库。为此CONTROLS类库提供HOOKHELPER对象。这个对象使得创建一个操作任何控件及操作诸如ARCMAP这样的ARCGIS应用程序的命令变得非常简单。13）3DANALYST类库包含操作3D场景的对象，其方式与CARTO类库包含操作2D地图的对象类似。SCENE对象是3DANALYST类库中主要对象之一，因为该对象与MAP对象一样，是数据的容器。CAMERA和TARGET对象规定在考虑要素位置与观察者关系时场景如何浏览。一个场景由一个和多个图层组成；这些图层规定了场景中包含的数据及这些数据如何显示。开发者很少扩展3DANALYST类库。为使用这个类库中的对象，需要ARCGIS3DANALYST扩展模块许可或ARCGISENGINE运行时3D分析选项许可。233ADONET技术1ADONET概述ADONET是一组公开数据访问服务的类，是ADOACTIVEXDATAOBJECTS的重大改进，由于它们是在NET编程环境下使用的，因而称为ADONET。ADONET是NETCOMPACTFRAMEWORK的组成部分，包括创建应用程序、工具、语言或INTERNET浏览器使用的数据库客户端应用程序和中间层业务对象。2数据库访问技术的发展历程专用于特定数据库系统的函数组ODBC，ADO，ADONET。3ADONET常用类和对象如图24所示提供者对象专用于某一种类型的数据源，完成数据源中实际的读取和写入工作；用户对象则将数据库中的数据读入到内存中的某个对象中，通过该内存对象实现数据的访问和操纵。用户对象DATASETDATATABLEDATAROWDATATABLEDATARELATION提供者对象CONECTIONCOMANDCOMANDBUILDERDATAREADERDATAADAPTER图24ADONET常用类和对象ADONET类定义在SYSTEMDATA命名空间中，如果要在应用程序中使用ADONET类和对象，就必须使用USING语句对该命名空间进行引用。然后