基于唐山市地图为唐山市区的公交站点选址系统毕业论文说明书

1、111学学 号：号：HEBEIUNITED UNIVERSITY毕毕业业设设计计说说明明书书GRADUATEDESIGN 设计题目：设计题目：基于市地图为市区的公交站点选址系统基于市地图为市区的公交站点选址系统学生：学生：专业班级：专业班级：学学 院：院：指导教师：指导教师：20132013 年年 6 6 月月 7 7 日日I / 39摘 要城市公交与人们的日常生活息息相关，它是满足人们日常生活出行需求的一个重要节点，而公交站点是其第一要素。随着生活节奏的日益加快，公交站点的合理化分布也越来越重要。本系统就是在 C# 开发环境下，以 ArcGIS Engine 为二次开发平台开发的市公交站点选

2、址系统。本系统是基于市地图为市区的公交站点选址系统，它实现了缓冲区分析和定位查询等功能，并可以以人口密度的差别实现公交站点的自动生成，可以使公交站点在选址过程中更合理化。这个系统的完成可以使公交站点在原来的基础上扩大更加合理化，给城市管理者以帮助。因此本系统在针对城市公交站点选址需要开发出一种功能适当、界面友好、符合用户操作习惯的公交站点选址系统。关键词：关键词：系统设计；公交站点；选址I / 39AbstractPublic transport in cities is closely related to peoples daily lives and it is an important

3、 part for meeting peoples daily travel needs in which their stations/stops are of essential importance. As the pace of life is accelerating day by day, the rational distribution of public transports stops is becoming more and more important. This system is for selection of sites for public transport

4、 station/stop in TangshanCity using the ArcGIS Engine as the secondary development platform in C# development environment. It is a system for selection of sites for public transport stations/stops in TangshanCity based on the map Tangshanwhich achieves the functions of buffer zone analysis and posit

5、ion checking and the auto-generation of station/stop sites according to the differences in population densities. It can make the selection of station/stop sites more reasonable. The completion of the system will make the expansion of public transport stations/stops more rationalized and provide assi

6、stance to city management. It is therefore necessary to develop the system as that with proper functions and friendly interfaces which meets usersoperation habits in selection of sites for public transport stations.Keywords:The system design ;Bus station;siteIII / 39目 录第 1 章 绪论 11.1 公交站点选址的选题背景11.1.

7、1 国外发展情况11.1.2 国发展情况21.1.3GIS 在公交站点选址方面的应用31.2 本课题的来源31.3 主要研究容、应用价值、改进与创新41.4 应用方法41.5 本文容41.6 本章小结4第 2 章 公交站点选址的研究 62.1 公交站点合理站距选择62.2 影响整个系统通行能力的公交站点设计要素62.3 最佳站位选址公式72.4 本章小结7第 3 章 公交站点选址的需求分析和设计 83.1 系统需求分析83.1.1 需求分析83.1.2 可行性分析83.1.3 系统设计93.1.4 系统设计构架113.2 应用软件介绍123.2.1VS2008123.2.2ARCGIS133.

8、3 详细设计基本原则143.4 系统功能设计143.4.1 通用 GIS 功能模块143.4.2 空间插模块153.5 接口说明163.6 界面设计原则163.7 数据库设计173.7.1 数据库总体设计173.7.2 数据库设计的原则183.7.3 数据库的建立193.8 本章小结19第 4 章 系统实现 214.1 界面实现214.2 系统工具栏与快捷菜单实现214.2.1 工具栏214.2.2 快捷菜单234.3 系统菜单栏实现234.4 系统主要功能实现234.4.1 查询功能234.4.2 分析功能264.5 视图功能264.6 本章小结27第 5 章结论与展望 285.1 结论28

9、5.2 展望28参考文献 30辞 311 / 39第 1 章 绪论1.1 公交站点选址的选题背景随着我国城市经济的迅猛发展与城市化进程的加快，城市人口高度集中并大幅度增长，由此导致城市交通需求量急剧上升。从城市的整体利益看，公共交通是一种耗费少、效能高的交通方式，具有私人交通不可替代的长处。作为公交运行的节点，公交站点承担了满足公交车辆停靠和乘客上下车要求的任务，如果公交站点规划设计不当，不仅不能满足公交车辆停靠和上下客的要求，造成公交车辆停靠混乱，而且会对公交系统外部的交通系统产生不良影响，甚至出现公交停靠站成为路段交通瓶颈的现象。目前我国对公交体系的研究成果多集中在公交线网、客流分配以与智

10、能调度方面，缺乏对公交站点优化设计方面系统、深入的研究，公交站点的设计大多凭经验而定，致使我国许多大中城市公交站点设置和设计十分不规，严重影响了公交运行效率、道路通行能力以与交通安全和城市环境。因此，有必要对公交站点进行优化设计研究，以均衡站点资源，提高站点疏散能力，将公交站点对于城市道路交通正常运营的负面影响降至最低。1.1.1 国外发展情况GIS 是六十年代中期开始发展起来的新技术。它最初为解决地理问题而起，至今已成为一门涉与测绘学科，环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科1。1963 年加拿大测量学家 R.F.Tomlinson 首先提出了地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个 GIS

11、（加拿理信息系统 CGIS） ，并用于自然资源的管理和规划。不久，美国哈佛大学提出了较完整的系统软件 SYMAP。这可算是 GIS 的起步。进入 70 年代以后，由于计算机软硬件水平的提高，促使 GIS 朝着实用方向迅速发展，一些经济发达国家先后建立了许多专业性的 GIS，在自然资源管理和规划方面发挥了重大的作用。如从 1970 年到 1976 年，美国国家地质调查局就建成 50 多个信息系统。其他国家如加拿大、德国、瑞典和日本等国了相继发展了自己的 GIS。80 年代后兴起的计算机网络技术使地理信息的传输时效得到了极大的提高，它的应用从基础信息管理与规划转向更复杂的实际应用，成为辅助决策的工

12、具，并促进了地理信息产业的形成。到 1995 年，市场上有报价的软件已达上千种，并且涌现出了一些有代表性的 GIS 软件。 地理信息系统的存在与发展已历经 30 余年。用户的需要、技术的进步、应用方法论的提高，以与有关组织机构的建立等因素，深深地影响着地理信息系统的发展2。在公交站点站距优化与选址的研究方面，加拿大的SCWirasinghe(1981 年)在文献中非常系统地讨论了公交停靠站平均站间距的优化确定问题，研究在考虑公交运营成本与乘客的出行费用的基础上，以时间为衡量单位建立了优化模型。AnthonyASaka(2001 年)在文献 3 中提出了基于有公交运营成本限制的平均站间距优化模型

13、3。在公交站点通行能力方面，国外研究的比较成熟。RodrigoFernandez(2001年)在文献 4 中以此为基础。充分考虑了公交的运行特性、上下游交叉口的交通状况等诸多影响因素，改进了计算公交停靠站通行能力的方法4。1.1.2 国发展情况我国 GIS 的发展虽然较晚，经历了四个阶段，即起步（1970-1980） 、准备（1980-1985） 、发展（1985-1995） 、产业化（1996 以后）阶段。GIS 已在许多部门和领域得到应用，并引起了政府部门的高度重视。从应用方面看，地理信息系统已在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查与估产、交通、能源、通讯、地图测绘、林业

14、、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、110 报警系统公共汽车调度等方面得到了具体应用。国外已有城市测绘地理信息系统或测绘数据库正在运行或建设中。一批地理信息系统软件已研制开发成功（如GeoStar，CityStar，MapGIS，SuperMap 等） ，一批高等院校已设立了一些与GIS 有关的专业或学科，一批专门从事 GIS 产业活动的高新技术产业相继成立。些外，还成立了“中国 GIS 协会”和“中国 GPS 技术应用协会”等。2001 年，同济大学的国雄与莫汉康针对目前城市公交停靠站设置的常见问题，根据道路横断面形式与交叉口的交通状况，

15、从减少公交车辆与其他车辆的相互干扰出发，通过定性分析，给出了一些公交站点优化设置的解决方案5。2002 年，工业大学的伍拾煤对公交站点处道路通行能力、公交站点对交叉口通行能力的影响以与公交停靠站的设置问题做了一些初步的研究6。东南大学的王炜、新苗等人在其著作中专门研究了城市公交场站的规划方法，提出了一种基于所有乘客出行时间最小的站间距优化模型，同时还讨论了设置多个同名站点时公交停靠站的通行能力计算方法7。同年，红亮等对实测数据进行分析研究，讨论了公交车在站台的停车情况对路段行驶车速有显著的影响，给出了以交通量和公交停车次数为自变量的二元线性回归公式，并且进行了严格的检验8。2003 年，东南大

16、学的娜、学武通过对中心城区典型公交停靠站的调查，对调查数据进行线性和非线性回归分析，分别建立了计算公交停靠站站长的回归3 / 39模型，并对参数进行了标定9。2004 年周智勇、黄艳君等在文献中考虑交叉口间距和车道宽度的影响，根据在市和市采集的实测数据，对有无公交专用道的路段上非公交车和公交车以与无港湾停靠站区域的非公交车，分别提出车速模型公式；同时研究无港湾停靠站区域的影响围，从时问和空间上反映影响变化规律，得到一些有价值的结论10。2005 年郭中华在文献中基于进站公交车辆到达随机性，考虑不同的公交站点等价载客数与高峰小时公交平均发车数，研究了我国城市道路路段公交站点实际通行能力影响因素，

17、并且分别就不同的道路断面形式研究了公交站点公交停车频率与时问等对交通流的影响11。1.1.3GIS在公交站点选址方面的应用GIS 已经被广泛地应用到多个领域中，并占据着越来越重要的地位。它显示出广阔的应用前景，表现出明显的优越性。目前，尽管直接应用于公交站点选址的还不是很多。根据交通规划通流量、道路状况、人口分布等相关因素和最佳站距公式确的站距，通过 GIS 的缓冲区分析、叠加分析与克里金插值等空间分析方法，形象、易于理解、可视化方式表现出来，从而确定公交线路中公交站点的位置为交通规划提供一种方法。 公交站点是城市基础设施的重要组成部分，合理布局公交站点，对满足公交车辆停靠、乘客出行需求、财政

18、支出等，具有十分重要的现实意义。而在公交站点布局规划时，由于影响因素众多，目前站点的布局一般都是采用人工的方法来实现。但是由于问题的复杂性，得到的结果往往不太客观与合理。地理信息系统（GIS）具有很强的空间数据处理和分析能力，它不仅能处理交通问题的空间和非空间数据，而且还提供了许多空间分析手段。因此，GIS 成为城市交通规划中有力的工具。目前，利用 GIS 在公交站点选址方面的研究还比较少，有相关学者做过基于最优站点数公式和 GIS 的站点选址，但此方法所得站点间距太大，不符合实际情况。1.2 本课题的来源随着我国城市经济的迅猛发展与城市化进程的加快，城市人口高度集中并大幅度增长，由此导致城市

19、交通需求量急剧上升。与此同时，随着经济的增长和人们生活水平的提高，我国汽车保有量在进一步快速增长，在 1978 年我国汽车保有量还不足百万辆，而到了 2001 年已达到了 1610 万辆，以年均 13.5的速度增长。预计今后每年仍将以超过 10的速度增长。城市交通拥挤和由此带来的环境与能源问题已严重影响了我国城市居民的生活，制约了城市经济的发展。从城市的整体利益看，公共交通是一种耗费少、效能高的交通方式，具有私人交通不可替代的长处，而公交站点是其中的第一要素。1.3 主要研究容、应用价值、改进与创新研究容数据的收集和入库：建立数据库。数据的处理：地图的矢量化、栅格化、人口密度图层。以一条线路为

20、列，进行站点的选址分析。应用地理信息系统的缓冲区分析、叠加分析等空间分析方法，根据交通规划通流量、道路状况、人口分布等相关因素，以形象、可视化的方法表现，从而确定公交线路中公交站点的合理位置。 系统价值本系统帮助城市管理者对公交站点的合理分布提供了一个可以实现的平台，帮助城市管理者避免因为人为原因造成的公交站点的分布不科学，从而将公交的利益最大化。1.4 应用方法应用地理信息系统的缓冲区分析、叠加分析等空间分析方法，根据以下几方面主要考虑的因素：道路两侧人口分布、道路状况、两相邻站点间的距离、交通流量、经济繁荣情况、公园或其他公共设施、道路两侧是否有工厂。1.5 本文容第一章绪论，主要讲了系统

21、选题的来源，背景以与应用方法。第二章公交站点选址的研究，站点选址的目标，站点选址的影响要素，以与站点选址公式。第三章系统的需求分析和详细设计，系统的各种功能设计。第四章系统实现，主要介绍系统的各种功能。1.6 本章小结本章主要介绍了，计算机辅助公交站点选址系统在国外的现状，课题来源以与设计要用的方法。借助 GIS，利用它独有的可视化平台，借助强大的分析5 / 39能力，就可以解决以往所无法体现的公交站点选址管理调度，更好的为城市建设贡献力量。第 2 章 公交站点选址的研究2.1 公交站点合理站距选择在设计站距时，必须先制定规划目标，并对乘客进入站点的距离与营运者的营运成本作交互损益分析，以作为

22、选择站距大小的依据。一般来说，规划站距的目标有以下四点：以乘客的观点而言，希望所设计的站距，能够使乘客的总出行时间最小，此总出行时间包括乘客在车外的出行时间与乘客在车的出行时间。以营运者的观点而言，希望所设计的站距，能够使站点的覆盖面积最大，亦即使站点的服务围最大以吸引更多的乘客。以乘客与营运者共同的观点而言，希望所设计的站距，能够使系统社会总成本最小。所谓系统的总成本包括乘客总出行时间成本与营运者公交公司的营运成本。配合其它方面的要求，如配合城市发展，土地使用与其地区的特性等。由以上四个规划目标，可以据此建立数学规划模型，求出最佳公交线路站距设计值，以便满足不同规划目标要求。2.2 影响整个

23、系统通行能力的公交站点设计要素无论是公交站点的位置、形式与其运营管理，都将影响站点和整个道路网络系统的通行能力。因此公交站点的设计应该有利于消除公共汽车进出站点时发生的拥挤，运营管理措施应该使乘客上下车尽量便捷快速。影响整个系统通行能力的公交站点设计要素。公交站点提供的公共汽车泊位数目。公共汽车停靠站的顺序。为避免阻塞，供公共汽车汇入车流与相互超车的交通设施。影响公交站点选选址的重要因素。两相邻站点间的距离，这是制约公交站点选址的最基本条件之一。我国城市道路规划设计规GB50220-1995 中建议市区公共汽车与电车（普通线路）的合理站距为 500 m800 m。道路两侧人口分布。公交站点宜设

24、置在人口密度相对较大的地方。但是，同时从公交引导城市发展（TOD）的角度来说，人口过于密集的地方只需设站以保证现有需求，不宜增设过多；而对于公交线路通过的某些地区，目前人口较7 / 39为稀少，但有发展潜力，则宜设置公交站点以给该地区提供便利的交通条件，吸引人流迁徙。道路状况。主要考虑交叉口和不同路段宽度、车道数对设站的影响。站点越靠近交叉口对乘客越方便，但考虑安全和交通流畅，一般应离开交叉口 30 m 50 m。为减少公交车停驶对其他机动车的影响，道路路段宽度大，车道数多的地点比宽度窄、车道数少的地点更适宜设置公交站点。交通流量。路段上公交流量的分布状况是公交站点选址的重要依据。公交车的停驶

25、会给其他机动车带来一定的干扰，尤其是在未设置港湾式公交停靠站的路段，易形成交通瓶颈，因此，若路段交通状况原本就比较拥挤，则不宜设置公交停靠站给其“雪上加霜” 。2.3 最佳站位选址公式设置公共交通站点的原则为方便乘客和节省乘客出行时间。国利用乘客步行到站与离站时间、乘车时间之和最短的原理，推得最佳站距公式 2.112为：（2.1）站乘步最佳TLV2dd为站距/m；V步为乘客步行平均速度/m/s；L乘为乘客平均乘距/m；T站为站点停靠时间/s。求出最佳公交站距后，在具体设置站点时，还应根据沿线用地性质进行合理布置。2.4 本章小结本章主要讲了，对公交站点选址的研究，选址的制约因素，以与国站点选址

26、的最佳公式。第 3 章 公交站点选址的需求分析和设计3.1 系统需求分析3.1.1 需求分析随着我国城市经济的迅猛发展与城市化进程的加快，城市人口高度集中并大幅度增长，由此导致城市交通需求量急剧上升。从城市的整体利益看，公共交通是一种耗费少、效能高的交通方式，具有私人交通不可替代的长处。作为公交运行的节点，公交站点承担了满足公交车辆停靠和乘客上下车要求的任务，如果公交站点规划设计不当，不仅不能满足公交车辆停靠和上下客的要求，造成公交车辆停靠混乱，而且会对公交系统外部的交通系统产生不良影响，甚至出现公交停靠站成为路段交通瓶颈的现象。目前我国对公交体系的研究成果多集中在公交线网、客流分配以与智能调

27、度方面，缺乏对公交站点优化设计方面系统、深入的研究，公交站点的设计大多凭经验而定，致使我国许多大中城市公交站点设置和设计十分不规，严重影响了公交运行效率、道路通行能力以与交通安全和城市环境。因此，有必要对公交站点进行优化设计研究，以均衡站点资源，提高站点疏散能力，将公交站点对于城市道路交通正常运营的负面影响降至最低。而基于 GIS 的公交站点选址的出现完成了这一任务，通过可视化语言并结合 GIS 软件、数据库，系统很轻易的将各种图文信息结合起来统一管理分析，城市管理者既可以查找到属性信息和空间信息，又能进行简单的分析，并且还能以可视化的结果显示出来。系统通过将各方面因素分配合适的比例因子实现公

28、交站点的计数机辅助选址。3.1.2 可行性分析公交站点选址系统选用的 ESRI 公司的 ArcGIS9.3 系列软件，辅以 ESRI ArcGIS9.3 的二次开发工具 ArcEngine 组件与微软公司所开发的一种面向对象，且运行于.NET Framework 之上的高级程序设计语言 C#进行设计开发。C#是面向对象的卓越设计，使它成为构建各类组件的理想之选无论是高级的商业对象还是系统级的应用程序。最重要的是，C#使得 C+程序员可以高效的开发程序，而绝不损失 C/C+原有的强大的功能。而 ArcEngine 是随ArcGIS 9 一起推出的一种新的开发者产品，它包含了创建和部署用户 GIS

29、 解决方案应用程序所需的所有容。使用 ArcGIS Engine，开发者能够为现有的应用9 / 39程序添加动态制图和 GIS 功能，或者构建他们自己的专门制图程序。ArcEngine提供了良好定义的、跨语言的对象集，称之为 ArcObjects，它包括了 ArcGIS桌面用户界面之外的所有 ArcGIS 功能。二者结合，本系统在技术上并无问题。3.1.3 系统设计随着计算机技术的飞速发展以与 GIS 理论与技术被广泛应用于公交站点选址中，进行系统开发成为一股热潮。许多站点选址为了进行信息化建设，纷纷着手建设适合需要的、高效的 GIS 应用系统。GIS 开发根据用户的需要有其既定的目标，也有其

30、阶段性，包括系统分析、设计、实施、评价和维护等。GIS设计目标就是通过改进系统设计方法、严格执行开发的阶段划分、进行各阶段质量把关以与做好项目建设的组织管理工作，达到增强系统的实用性、降低系统开发和应用的成本、延长系统生命周期的目的。选用合适的系统设计方法，可大大减少系统设计过程中的错误，这一点在系统设计过程中是十分重要的。1 GIS 设计方法的选择为了保证信息系统的开发质量，降低开发费用与提高系统开发的成功率，必须借助于科学的设计方法。几十年来，人们在大量的系统开发实践中，探索和发展了许多指导系统开发的理论和方法，如结构化生命周期法、原型法和面向对象的开发方法等，这些方法都相对成熟和完善，而

31、且在实践中应用相对广泛。结构化生命周期法规定了软件开发过程中的各项工程活动，一般包括可行性分析、需求分析、总体设计、详细设计、编码与测试六项活动，并规定了它们从上而下，相互衔接的固定次序，前一阶段的成果是后一阶段工作开始的基础。这种开发方法为软件开发提供了一个较为成熟和完善的管理模式，而且直观易学。其最大的不足是缺乏灵活性，尤其是在软件需求不明确或不准确的情况下，问题更为突出；其次还有修改困难、难以维护和软件模块重用性差等缺点。原型法的主要思想是借助原型（即所开发软件的一个早期可运行版本，它反应了最终系统的部分重要特性）来辅助软件开发。在开发初期，开发人员根据自己对用户需求的理解，利用开发工具

32、快速构造出原型软件，用户与开发人员通过对原型软件的试运行、评价、修正和改进，逐步明确对软件的功能需求以进行正式开发或者直接把原型扩充成最终产品。这种开发方法的优点是增进了开发人员和用户对系统功能需求的理解，为用户提供了一种有力的学习手段，能有效的保证最终产品的质量，尤其是可以大大提高用户接受性。但是，采用原型法进行软件开发，软件原型是否具有代表性直接影响到软件开发的成功与否。面向对象技术将客观世界（问题论域）看成是由一些相互联系的事物（对象）组成，每个对象都有自己的运动规律和部状态，对象间的相互作用和相互联系构成了完整的客观世界，问题的解由对象间的通讯来描述。面向对象的开发方法包括分析阶段、高

33、层设计、类的开发、实例的建立、组装测试几个阶段。考虑到本系统是在自己实际需要的基础上开展的，其用户需求易于明确，还有系统的规模容易控制，故系统选用的是结构化生命周期法和原型法相结合进行系统设计。2 总体设计要求为了使系统满足科学化、合理化和经济化的总体设计要求，本系统遵循了以下基本原则。完备性：系统功能齐全完备，具有管理、处理、查询、显示、分析与输出等功能；标准化：系统符合 GIS 的基本要求、标准和行业规；系统性：空间数据和非空间数据要有机地结合为一体，与其他系统可以实现数据共享；实用性：系统数据组织灵活，可以满足不同数据分析的要求，为生产实践、管理、决策服务；可靠性：数据精度和系统安全都要

34、可靠；扩充性：系统采用的是模块化结构设计，模块独立性强，模块的增减与修改对整个系统影响很小，便于系统扩充改进，使该系统随着项目工程进展情况处于不断完善之中。11 / 393 公交站点选址的总体设计流程图唐山市公交站点选址系统 站点选址分析系统数据维护基本功能帮助 信息查询用户管理空间数据维护属性数据维护站点缓存区分析输出站点位置线路选择图 3.1 系统总体设计流程图系统总体设计流程图主要包括：基本功能，站点选址分析，数据维护，和帮助。如图 3.1 所示。3.1.4 系统设计构架系统整体体系结构被分为应用层、分析层、数据管理层、信息源层四个层次,其层次逻辑结构如图 3.2 所示：空间属性数据库信

35、息源层GIS应用平台Arcgis 开发平台系统生成面向对象高级程序设计语言 C#管理层分析层数据输入数据存储与显示数据查询与分析数据输出用户（系统管理员，普通用户）人机交互界面用户（系统管理员，普通用户）应用层图 3.2 系统设计架构图3.2 应用软件介绍3.2.1vs2008Microsoft Visual Studio 2008 是面向 Windows Vista、Office 2007、Web 2.0 的下一代开发工具，代号“Orcas” ，是对 Visual Studio 2005一次与时、全面的升级。VS2008 引入了 250 多个新特性，整合了对象、关系型数据、XML 的访问方式

36、,语言更加简洁。使用 Visual Studio 2008 可以高效开发 Windows 应用。设计器中可以实时反映变更，XAML 中智能感知功能可以提高开发效率。同时 Visual Studio 2008 支持项目模板、调试器和部署程序。Visual Studio 2008 可以高效开发 Web 应用，集成了 AJAX 1.0，包含 AJAX 项目模板，它还可以高效开发 Office 应用和 Mobile 应用。Visual Studio 2008 的设计目标主要有 3 点：提高开发效率、在开发过程生命周期中使团队成员能够更好的协作、能够开发基于微软最新技术的一些应用。Visual Stud

37、io 2008 支持.NET framework 3.5，并且对以前.13 / 39NET framework 版本进行支持。同时，在 VB3.5 和 C#3.5 中加入了对 LINQ 的支持。LINQ 使用户能够使用 VB 和 C#编写出类似于 SQL 语句这样的指令，使得开发语言和数据库语言彼此能够结合起来。以前的 SQL 语言检索能力很强，但是并不擅长进行复杂的运算。现在 VB 和 C#能够获取数据，并且能够对数据进行复杂的运算。这也是在 Visual Studio 2008 中引入 LINQ 技术的原因。3.2.2ArcGISArcGIS Desktop 是一个集成了众多高级 GIS

38、应用的软件套件，它包含了一套带有用户界面组件的 Windows 桌面应用（例如，ArcMap，ArcCatalogTM，ArcTooboxTM 以与 ArcGlobe） 。ArcGIS Desktop 具有三种功能级别ArcReader，ArcView，ArcEditorTM 和 ArcInfoTM，都可以使用各自软件包中包含的 ArcGIS Desktop 开发包进行客户化和扩展。 GIS 用户通过部署一个集中式的 GIS 服务器在大型组织之以与 Internet 的用户之间发布和共享地理信息。服务端的 GIS 软件适用于任何集中执行 GIS 计算，并计划扩展支持 GIS 数据管理和空间处理

39、的场合。除了为客户端提供地图和数据服务，GIS 服务器还在一个共享的中心服务器上支持 GIS 工作站的所有功能，包括制图，空间分析，复杂空间查询，高级数据编辑，分布式数据管理，批量空间处理，空间几何完整性规则的实施等等。ArcGIS 服务器产品符合信息技术的标准规，可以和其它企业级的软件完美的合作，例如 Web 服务器，数据库管理系统（DBMS）以与企业级的应用开发框架包括.NET 和 JAVA2 企业级平台（J2EE） 。这促使了 GIS 和其它大量的信息系统技术的整合。ArcGIS 9.3 所包含的三种服务端产品：ArcSDE一个在多种关系型数据库管理系统中管理地理信息的高级空间数据服务器

40、。ArcSDE 是一个位于 ArcGIS 其它软件产品和关系型数据库之间的数据服务器，其广泛的应用使得在跨任何网络的多个用户群体中共享空间数据库以与在任意大小的数据级别中伸缩成为可能。ArcIMS是一个可伸缩的，通过开放的 Internet 协议进行 GIS 地图，数据和元数据发布的地图服务器。ArcIMS 已经在成千上万的应用中部署了，主要是为 Web 上的用户提供数据分发服务和地图服务。ArcGIS Server是一个应用服务器，包含了一套在企业和 Web 框架上建设服务端 GIS 应用的共享 GIS 软件对象库。ArcGIS Server 是一个新产品，用于构建集中式的企业 GIS 应用

41、，基于 SOAP 的 Web services 和 Web 应用。3.3 详细设计基本原则GIS的开发建设和应用是一项系统工程，涉与到系统的最优设计、最优控制运行、最优管理，以与人、财、物资源的合理投入、配置和组织等诸多复杂问题。需要运用系统工程、软件工程等的原理和方法，结合空间信息系统的特点进行实施建设。地理信息系统设计要满足三个基本要求，即加强系统实用性、降低系统开发和应用的成本、提高系统的生命周期。地理信息系统设计的基本原则是首先进行调查研究，掌握必要的数据，否则就不可能进行系统分析。只有设计出合理的逻辑模型，才有可能很好地进行物理设计。事实上地理信息系统的开发是一个连续有序、循环往复、

42、不断提高的过程，每一个循环就是个生命周期，要严格划分工作阶段，保证每个阶段任务很好地完成。地理信息系统的开发是一个连续有序、循环往复不断提高的过程，每一个循环就是一个生命周期，要严格划分工作阶段，保证阶段任务的完成。没有调查研究和掌握必要的数据，就不可能很好地进行系统分析。没有设计出合理的逻辑模型，就不可能有很好的物理设计等等。这是系统设计的基本原则。设计人员开发地理信息系统时须遵循正确的步骤：第一步：根据用户需要，确定系统要做哪些工作，形成系统的逻辑模型；第二步：将系统分解为一组模块，各个模块分别满足所提出的需求；第三步：将分解出来的模块，按照是否能满足正常的需求进行分类。对不能满足正常需求

43、的模块需要进一步调查研究，以确定是否能有效地进行开发；第四步：制定工作计划，开发有关的模决，并对各个模块进行一致性的测试，以与系统的最后执行。3.4 系统功能设计3.4.1 通用 GIS 功能模块通用 GIS 功能模块包括图形操作，视图模块，信息查询，空间分析，专题图制作，输出功能等。图形操作即主要是提供给用户对地图的操作功能，该信息系统提供的图形操作功能15 / 39包括图形的放大、缩小、自由缩放、漫游、全幅显示、刷新、选择。放大：为了方便使用者对地图进行放大操作，系统提供了简单方便的操作方式，进行地图的局部放大功能：即拉框放大所希望看到的区域。缩小：为了方便使用者对地图进行缩小操作，系统提

44、供了简单方便的操作方式，进行地图的局部缩小功能：即拉框缩小显示所希望看到的区域。漫游：利用系统提供的地图功能，用户可以实现在地图中任意地点的漫游。可以随心所欲地拖动地图使之移动到所希望的地点。全幅显示；用户通过地图放大、地图缩小、漫游等操作后，地图的显示区域和显示比例将发生很大的变化，若用户想查看全貌时，只需简单地选择显示全图的功能，即可达到目的。视图模块任何一个 GIS 系统都会由很多的窗口组成，用于更详细的从多个角度让客户了解信息，所以需要对视图窗口进行控制，为此制作了视图模块。本系统的窗口有鹰眼、图例窗口、状态栏窗口组成，视图模块实现了鹰眼、图例窗口、状态栏窗口的动态显示与否。信息查询即

45、主要是空间数据与属性数据之间双向查询，用户可通过用鼠标单击地图要素的方式得到它的属性信息，该系统提供点选、圆选、多边形选择等实现查询所有地图要素的基本属性，并直接在主界面下方显示，这种查询是在用户参与下交互完成。空间分析即空间分析功能是 GIS 系统区别于计算机辅助制图系统的重要特征，是GIS 所特有的功能，市公交站点选址系统提供针对 GIS 图层的地理位置的定位分析等空间分析功能。 专题图制作即不同用户对地理要素有不同的需求，且其需求往往是针对某一专题的，因此系统必须具备制作专题图的功能。输出功能即输出功能也是城市建筑物震害预测信息系统的重要功能之一，具备对地图打印输出功能以与将地图输出为多

46、种图片格式的能力。3.4.2 空间插模块空间插是利用周围已知样点数据计算未采样位置点数据的过程，并将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面。插值的理论假设是空间位置上越靠近的点，越可能具有相似的特征值；而距离越远的点，其特征值相似的可能性越小。插值方法可以分为整体插值和局部插值方法两种。整体插值方法用研究区域所有采样点的数据进行全区域特征拟合，例如简单的全局插值和趋势面分析：局部插值方法是仅仅用邻近的数据点来估计未知点的值，例如移动平均法、距离反比法、样条插值法利克里格方法。整体插值方法将小尺度的、局部的变化看作随机的和非结构的噪声，从而失去一部分局部变化信息。局部插值方法恰好能弥补整体插值方法

47、的缺陷，可用于局部异常值，而且不受插值表面上其它点的插值影响。数据采集所得的主要是离散的采样点数据，无法反映出各种信息在整个样区分布趋势。因此，必须对采样所得数据进行空间插，得到各要素在样区的空间分布图。整个插值过程可描述为判断各要素的空间分布规律，并依此选取合适的插值方法。通过该插值方法进行空间插，生成反映要素空间分布情况的栅格图；由栅格图生成要素空间分布的等值面图，根据不同要素在空间上的分布规律不同，因此需要根据实际情况选取合适的插值方法，使插值所得拟合值尽可能接近真实分布情况。并将插值结果与 ArcMap 中的插值结查进行检验。另系统生成处方的数据结构是矢量结构，同时具有栅格结构的某些特

48、点，主要考虑施肥机的数据结构要求和易于实现模型的计算。因此，基于栅格的概念，将参与分析的多个图层数据建立具有一样地理位置和网格大小相等的矢量处理单元，在进行空间分析时，即可如栅格数据那样在地理位置一样的网格单元实现模型计算以与相对比较简单的分析，从而简化了矢量空间分析的复杂过程。3.5 接口说明部接口：图层接口 Ilayer；图层要素接口 Ifeaturelayer； 要素接口 Ifeature；游标接口 Ifeaturecursor；工具接口 Icommand；文件过滤器接口Iqueryfilter；图层数据集接口 IDataset 等。外部接口：本系统通过 ArcEngine 集成好的 T

49、oolbarControl, Toccontrol和 Mapcontrol 控件加载并对地图进行图层的控制和管理操作。3.6 界面设计原则用户界面的友好性是衡量一个软件优劣的重要标志之一。用户界面是用户和系统交流的窗口，是系统的外观表现和具体操作平台，而系统的用户是多层次的，许多终端用户并不熟悉地理信息系统的专业知识和理论，他们更注重和关心如何使用系统以与系统的可操作性、正确性和直观性等，这些都必须通过17 / 39用户界面来加以体现。因此，友好的用户界面是该系统成功应用的关键之一。为方便用户使用，用户界面要符合 Windows 界面准则。界面设计在充分满足用户需求的基础上，还要考虑界面的构图

50、或布局，界面元素的位置、界面元素的一致性等问题来美化界面，提高应用程序界面的可用性和美感。其界面设计应遵循一般信息系统软件界面设计的要求：第一简洁美观，主次分明：尽量减少不必要的花俏成份，界面做得太复杂，往往会使得用户无所适从；第二提供简单的错误处理：在出现错误时，系统应该能检测出错误，并且提供简单的错误处理功能；第三提供信息反馈：对不常用操作和至关重要的操作，系统应该提供信息反馈；第四操作可逆：对于不具备专门知识的操作人员相当有用；第五良好的联机帮助：对于大多数不熟练用户来说，联机帮助具有非常重要的作用。3.7 数据库设计3.7.1 数据库总体设计对任何系统而言，其核心模块都是面向不同服务对

51、象的数据库，数据库质量的优劣，直接影响着系统目标的成败。精准农业系统的开发需要数据库系统的强有力的支持。考虑到定量的统计或观测数值数据的与空间地理特征信息的不同性质，将数据的存储与管理分为属性数据库和空间数据库，并采用一个共同的关联项，即 GPS 测得得坐标将它们关联起来。数据库支持过程如图 3.3。数据库GIS子系统数据库管理查询子系统公交站点选址系统图 3.3 数据库支持过程图地理空间数据库的支持如图 3.4 所示。图 3.4 地理数据库模块示意图3.7.2 数据库设计的原则包括空间数学基础、命名规、编码标准、分层分幅标准以与属性表的设计等。数据是信息系统的血液，数据库是以一定的组织方式存

52、储在一起的相互关联的数据集合，能以最佳方式，最少重复为多种目的服务。数据库设计时，必须满足数据库建设的要求，无论是业务数据库还是辅助数据库，都要满足精准农业的要求。具体而言，数据库的设计要遵循如下一些原则：数据库安全稳定数据库是系统良好运行的关键，因此，必须从软硬件平台选型、数据库结19 / 39构等方面进行优化设计，确保数据库的稳定运行。采用严格的用户身份认证措施防止非法用户的攻击，做好数据的备份，防止数据库的崩溃。数据库设计必须规合理数据库设计必须符合数据完整性和数据最小处理单元的原则，进一步完善数据操作的安全性、完整性、一致性、并发性、性等。空间属性数据的存储管理为了实现对该系统数据业务

53、的高效访问和操作，便于数据更新维护，必须考虑将空间数据和属性数据进行统一的设计，实现空间和属性的综合查询和管理。能够适应数据的实时更新数据库必须要做到随时可以更新，便于使用者的操作。系统的空间数据库与空间数据结构都是采用 ArcEngine 自带的数据格式与数据存储方式。由于系统中用到的属性数据数据量不是特别大，所以才用把属性数据加载到空间数据的属性上，这样大大的节省了程序的编写也提高了程序的运行速度，并能实现地图数据与属性数据的同步更新，更加方便管理。3.7.3 数据库的建立空间数据库在地理信息系统中，为了便于数据的组织管理、查询与共享，就必须采用一定的标准来划分空间数据，使其从逻辑上组织为

54、不同的信息层，并用一种易于被计算机存贮和人识别的符号系统表示出来，以便使具有不同属性或特征的要素易于区别开来，这便是空间数据的分层分类与编码。它通常采用国家规和标准，但有时由于系统功能需求或是为了简便，也可以针对具体的情况来制定分类与编码体系。空间数据类型包括地图中的点，线，面等空间实体的图形表达。如表 3-1。表表 3-13-1 图层说明图层说明编号图层名类型描述01点要素Point居民点等02线要素Line河流、道路、市县边界03面要素Polygon市县区域、建筑物区域等属性数据库设计属性数据库设计时，应按照便于信息利用与提高信息管理效率的原则科学的规划数据库的整体结构。对于较为简单的、不

55、具有空间相对位置的属性数据，如种植制度、农药施用量等，可直接作为空间信息图层的扩展属性项存在。如表 3-2。表表 3-23-2 图层属性数据图层属性数据表名字段数据类型政府驻地表OBJECTID，SHAPE，Name自动编号，OLE 对象，char学校表OBJECTID，SHAPE，Name，自动编号，OLE 对象，char道路信息表OBJECTID，SHAPE，SHAPE_Length，Name，width自动编号，OLE 对象，float， char，float属性数据与空间数据的关联属性数据与空间数据是任何 GIS 系统不可分割的两个部分，它们之间的关联是任何 GIS 功能得以实现的关键

56、所在，因此，本系统通过空间坐标位置关联属性数据和空间数据。3.8 本章小结本章总结了加强系统实用性、降低开发成本、提高系统生命周期的详细设计原则，数据是信息系统的血液，数据库是以一定的组织方式存储在一起的数据集合，遵循数据库设计原则的前提下采用超图中的 sdb 数据格式设计空间数据库中数据并存储。21 / 39第 4 章系统实现4.1 界面实现界面是系统与用户实现交互的部分，它体现了系统的整体感觉，一个系统是否拥有好的界面是用户能否接受该系统的基本前提。而一个拥有了舒适美观、简洁明了又通俗易懂的界面的系统则具有了最起码的市场魅力，从而也为其赢得更高的使用率。系统主界面如图 4.1 所示。图 4

57、.1 系统主界面4.2 系统工具栏与快捷菜单实现4.2.1 工具栏1）文件管理工具：包括数据的加载、打开新的工作空间与保存系统。2）地图浏览工具：用户可以在工具栏上选择不同工具对地图作任意操作，如图 4.2，对电子地图实施放大、缩小、漫游、全幅显示等操作。这一部分主要是在地图显示的子系统中体现的，在进行地图的操作时，选择不同的功能如放大，缩小，漫游等等操作，这些都是 ArcEngine 自带的功能，用户可以直接用语言调用采用以鼠标定位点在哪里或者拉一个矩形框对地图进行区域放大，这部分和鹰眼导航联系起来，用户可以任意的浏览地图的每一处如图 4.2。图 4.2 地图浏览工具栏3）专题图工具条：此项

58、功能是调用 ArcEngine 封装好的符号库，添加指北针、边框形状、比例尺等。同时利用 ArcEngine 符号渲染类，根据保存在图层中的数据制作出专题图。并且对于完成的专题图，还可以输出成各种格式的栅格图像。如图 4.3 和图 4.4 所示。图 4.3 专题图制作工具条图 4.4 专题图制作效果图4.2.2 快捷菜单本系统主要提供图层控制菜单与地图操作窗口的快捷菜单。图层控制的右键菜单根据右键的位置不同而不同（如图 4.5 所示） ，提供了图层控制的常用的操作，如属性表的查询。而地图窗口的右键菜单则提供了对地图的常用的如放23 / 39大、缩小、全副显示、要素选择等快捷工具（如图 4.5

59、所示） 。图 4.5 快捷菜单4.3 系统菜单栏实现一级菜单包括文件、查询、分析、专题图等 4 项。整个系统控制中，力求能够在菜单中全部包含进去，也就是说用户可以在菜单里选择任何系统功能操作。如图 4.6 所示。图 4.6 一级菜单文件：包括数据的加载，打开，保存，退出。查询：学校查询，道路查询，属性查询，周边设施查询。分析：公交站点选址。专题图：指南针，格网，比例尺，地图输出，加载 CAD 文件。4.4 系统主要功能实现4.4.1 查询功能本系统提供了四种基本查询功能，可以方便用户快速在地图上定位，方便按用户所感兴趣的不同属性数据进行查询选择，以与空间查询可以提供给用户查询某一点、线、面的不

60、同距离的空间覆盖要素查询。1)学校查询：是一种简单的地图查询方便用户查找自己感兴趣的学校区域。如图 4.7 所示。图 4.7 学校查询2)道路查询：是一种简单的地图查询方便用户查找自己感兴趣的道路区域。如图 4.8 所示。图 4.8 道路查询3)按属性选择查询： 该模块除了之前提到的几种接口，还用到了IEnumlayer 接口，该接口只有 Next 和 Reset 的两种方法，第一种方法用于遍历图层，后一种方法初始化为第一个图层为默认项。按属性选择查询可以使用25 / 39户按自己的感兴趣的围进行查询，如图 4.9 所示高亮的点是符合筛选的条件的查询结果。图 4.9 属性查询4)空间查询：本系