地理信息系统设计报告

1、土地规划长安大学土地利用规划系统设计学生：景晨博学号：201326050115日起：2016年12月24日1.1 系统目标针对特定条件规划某种农作物适宜的种植区涉及复杂的空间分析，如地形分析、缓冲区分析、空间插值分析、空间叠置分析等。通过开发一个土地利用规划系统有效地解决此类空间选址问题。采用基于ArcGIS Engine开发包的组件开发模式，可以在Visual Studio开发环境下快速搭建一个实用的GIS系统。目标系统需要支持多源数据（包括各类矢量数据、遥感影像、DEM数据和其他非空间数据）的显示、编辑、查询、统计，并提供空间分析及地图制图功能：1）显示主要指地图浏览（包括缩放、漫游和鹰眼

2、导航）、属性查看和几何测量；2）查询指利用多种交互方式实现目标定位、属性获取；3）统计指对某类数据中特定属性的统计特征进行概括或总结；4）编辑指对目标对象空间信息和属性信息的更新；5）空间分析指对空间数据进行各种处理，从中提取有价值的空间信息；6）地图制图指利用各种制图要素进行地图整饰，以清晰表达相关空间信息。进行了土地利用规划系统的总体结构设计，并实现了数据显示和数据查询等基本功能。其他系统功能将在后期逐步实现，从而建立可用的GIS系统。1.2 功能设计针对具体的应用需求，本系统的主要功能可以被划分为数据显示、查询统计、数据编辑、空间分析和地图制图等几个功能模块，如图2.1所示。土地利用规划

3、系统数据编辑地图制图查询统计辅助决策属性编辑图形编辑地图整饰属性查询空间查询数据统计气象分析阳坡分布适宜区生成数据显示视图控制空间测量信息导航图层管理符号化打印输出水文分析图2.1功能模块结构图1、数据显示本模块具体功能应包括：1）视图控制，比如图形的缩放、漫游等；2）几何测量，如距离测量、面积测量；3）图层管理，包括改变图层次序、控制图层可见性、删除图层、打开图层属性表等。2、查询统计本模块具体功能应包括：1）信息导航，弹框显示选中对象的属性信息；2）空间查询，查找目标图层中与参考对象符合特定空间关系的要素集；3）属性查询，查找目标图层中包含特定属性信息的要素集；4）数据统计，获取属性表中特

4、定字段的统计信息。3、数据编辑本模块具体功能应包括：1）图形编辑，对矢量类型图层添加、删除要素，或修改已有要素的形状信息；2）属性编辑，对矢量图层中要素的属性信息进行修改，或对非空间数据图层增加、删除、修改记录。4、辅助决策本模块具体功能应包括：1）气象分析，根据温度和降水量数据进行插值分析得出该地区温度和降水量分布的栅格数据；2）阳坡分析，由DEM数据和光照方向提取出该地区的阳坡面；3）适宜区生成，使用缓冲区得出沟谷的区域，再结合气象分析和阳坡分析的结果，即可提取出该农作物的适宜生长区；4）水文分析，通过对该地区DEM数据进行填平、流向、流量、栅格计算器、栅格水网矢量化等操作得到水网。5、地

5、图制图本模块具体功能应包括：1）符号化，创建新的符号库或利用已有符号库对各类要素配置合适的地图符号；2）地图整饰，通过添加图名、图例、图框、比例尺、指北针、经纬网等辅助要素设计符合规范的地图。1.3 框架结构本系统自下而上可以被划分为数据层、平台层和表现层三个层次，如图2.2所示。1）数据层。包括多种格式的矢量数据、影像数据和非空间数据，构成系统的数据基础。2）平台层。主要包括ArcGIS Engine内的各种控件或组件、.Net Framework资源、以及其他第三方组件，构成系统可用的资源库。3）表现层。使用户方便利用本系统的操控界面对数据层中的各类数据进行访问、编辑、查询、分析、制图等操

6、作。表现层平台层数据层ArcGIS Engine逻辑支持矢量数据影像数据非空间数据数据显示信息查询数据编辑辅助决策用 户地图制图.Net Framework图2.2 系统框架结构图1.4 系统实现根据总体设计方案，本系统已经实现以下功能。1.4.1界面设计系统的主界面共有五个窗体，如图2.3所示。主视图窗口，分为地理视图和布局视图两种模式，分别用于展示地理数据和控制地图布局；鹰眼视图，用于快速改变当前主视图视域，其数据应与主视图保持一致；图层管理器，以列表形式展示当前主视图内的数据图层；菜单栏，将功能分类以便用户查找；工具条，放置常用功能，便于用户快速操作；状态栏，即时向用户反馈信息。鹰眼视图

7、切换视图状态栏菜单栏工具条主视图图层管理器图2.3系统界面本系统主要使用了ArcGIS Engine提供的MapControl控件（地理视图和鹰眼视图），PageLayoutControl控件（布局视图），TocControl控件（图层列表）和ToolBarControl控件（工具条）。在这些控件中，图层列表和工具条都可以直接设置其Buddy控件为地理视图控件，它们与地理视图之间的联系由ArcGIS Engine自动生成与维护。工具栏还包括数据加载的功能，支持Shapefile文件、地理数据库、栅格文件、图层文件等，加载后均以图层形式管理。鹰眼视图需要与地理视图在数据上保持一致，主视图的当前视

8、域应在鹰眼视图中即时绘制，如图2.4所示。布局视图提供了地图整饰的操作界面，用于配置相关地图制图要素。当地理视图重绘或者加载了新的地图文档时，布局视图应与地理视图保持一致，如图2.5所示。图2.4 鹰眼视图中的红色矩形框即为主视图当前视域图2.5地理视图与布局视图的一致性1.4.2 图层管理ArcGIS Engine提供的TocControl控件只能控制图层可见性，因此本系统为其扩充更多功能，扩充左键及拖放操作可以改变图层次序，扩充右键菜单可添加删除图层、缩放到图层、控制图层可选择性和打开属性表等功能，如图2.6所示。扩展功能具体描述如下。1）图层次序调整，避免重要信息被压盖。2）删除图层，将

9、图层从当前地图文档中删除。3）缩放到图层，全图显示该图层。4）设为可选/不可选，只适用于矢量图层，可以使某些图层不会被查询功能选中。）打开属性表，以表格形式显示矢量图层的属性信息，如图2.7所示。图2.6图层列表上的右键菜单图2.7 属性表，右上角统计了该图层被选中要素的数目1.4.3 地图交互地图交互功能通过鼠标与主视图之间的交互操作，实现对主视图视域的控制和地图信息的查询，可分为视图控制、空间测量、信息导航三个部分，主要通过ToolBarControl控件和鹰眼视图控件实现。视图控制功能包括对于主视图的放缩、漫游和全图显示功能，可在选定ToolBarControl工具条上相关按钮后直接在主

10、视图上进行操作，也可以在鹰眼视图上采用点击、拖放和拉框的形式进行操作。空间测量功能主要用于获取地图上的距离信息和面积信息，在工具条上选定测量功能后，用户可以在小界面上选择使用距离测量、面积测量或者要素测量。距离测量和面积测量可以测定用户绘制图形的长度或面积，要素测量功能用于测定指定要素的长度或面积，如图2.8所示。信息导航用于直观地查看要素信息，分为查找和识别功能。前者可以搜索并标识目标图层中与输入信息相关的属性；后者利用对话框显示被鼠标捕捉要素的属性信息，如图2.9所示。图2.8测量界面图2.9查找和识别1.4.4 空间查询空间查询分为两种查询方式；1）基于空间位置的查询，在主视图上通过点选

11、、拉框等方式选定要素，如图2.9所示；2）基于空间关系的跨图层查询，主要包括目标图层的要素与源图层的要素相交、目标图层的要素位于源图层要素的一定距离范围内、目标图层的要素包含源图层的要素、目标图层的要素在源图层的要素内、目标图层的要素与源图层要素的边界相接、目标图层的要素被源图层要素的轮廓穿过等形式，如图2.10所示。图2.9 基于位置的查询，图为拉框查询图2.10 基于空间关系进行查询1.4.5 属性查询属性查询通过构造标准查询语句对图层进行查询。通过一个标准的对话框，系统可列出目标图层中所有可查询的字段，并枚举出对应的属性值，方便用户快速生成标准化查询语句。当查询语句确定后，本系统会自动验

12、证该语句。如提交的查询语句格式错误，系统会弹出提示对话框，如图2.11所示。图2.11 属性查询以及错误的查询语句1.4.6 统计功能统计功能仅针对数值型属性字段设计。在对某图层执行统计命令时，系统会弹出一个对话框，如图2.12所示。用户从对话框的列表栏中选择待统计的字段，就可以获取目标图层中该字段的主要统计信息，如最大值、最小值、平均值、标准差等。图2.12 对矢量图层中选定字段的统计1.5 代码组织基于ArcGIS Engine开发的程序集主要包括Properties文件、引用文件、主窗体及其他窗体、Programs文件、bin文件与obj文件共六个部分。现主要介绍引用文件和窗体文件。1）引用文件引用文件主要存放着用于各类功能实现的类库，在本系统中主要分为ArcGIS Engine部分与Net Framework部分，如图2.13所示。图2.13 引用文件2）窗体文件窗体类用于创建各类可视化界面，方便用户操作，如表2.14所示，本系统共有五个六个窗体界面。窗体名称说明功能实现MainForm主窗体用于展示数据、用户