组件式GIS开发中的空间数据管理方式探讨_图文

1、杭州师范学院学报(自然科学版V。1.3N。.4第3卷第4期2004年3月。!型!竺!:!:竺!竺竺竺竺!竺!竺竺型!文章编号:10089403(200404一0329一04组件式GIS开发中的空间数据管理方式探讨芮建勋12,祁亨年3,廖红娟2,艾彬2(1.上海师范大学旅游学院,上海200234;2.华东师范大学资源与环境学院,上海200062;3.浙江林学院信息工程学院,浙江临安311300摘要:组件式地理信息系统有三种对空间数据的管理和访问方式,取决于GIS系统的规模和应用需求.Map(bjects是一个功能强大的地理信息系统组件,它支持多种数据访问方法.在基于该组件的校园地下管线地理信息系

2、统开发中,将图形数据和属性数据在管理方式上进行分割,扩展了组件式GlS的数据库访问机制,对建立灵活的小型地理信息系统具有一定的通用性.关键词:Mapobjects;GIs;AD0;空间数据库中图分类号:TN911.73文献标识码:A0引言在组件式地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS开发中,对空间数据的管理和访问方式三种,具体到开发系统时,选择哪种空间数据管理方式,取决于GIS系统的规模和应用需求.在开发校园地下管线地理信息系统(简称CUPGIS时,对空间数据进行了划分,即将管线的属性数据和图形数据分割,通过索引文件连接二者.其中属性数据存储在Ac

3、cess桌面数据库中.CUPGIS采用地理信息系统控件Mapobjects2.2和visual Basic6.o开发,对数据库的访问通过数据库访问控件ADO(ActiveX Data0bjects来实现.这种数据库访问方式较好地解决了组件式地理信息系统中空间数据以纯文件存储的弊端,完善了外部数据库的操作与维护,最大可能实现了MO组件的数据库访问机制;同时,该系统还具有良好的可扩展性,为下一步将所有空间数据纳人大型数据库奠定了基础.因此,CUPGIS对建立灵活的轻量型地理信息系统具有很好的通用性.1组件式GIS系统1.1组件式GIS系统平台概述组件式GIS就是面向对象思想和ActiveX控件在地

4、理信息系统中的应用.在软件的具体开发过程中,在可视化开发环境(如visuaI Basic、Delphi、PowerBuilder等中将能够实现不同功能的控件联系起来,不同的控件之间可以通过接口通讯,这样就大大降低了基于组件的GIS应用的开发难度,提高了开发收稿日期:20040216作者简介:芮建勋(197l一,男,甘肃庆阳人,上海师范大学旅游学院讲师,华东师范大学资源与环境学院博士.主要从事地理信息系统开发方面的研究.Email:gis330杭州师范学院学报(自然科学版2004年效率,并且可以实现无缝集成1I.1.2Mapobject2.2组件模型结构M(是一组供应用开发人员使用的制图与GIS

5、功能组件,由MAP ActiveX控件和一系列可编程的ActiveX对象组成2。.MO包含了35个可编程ActiveX对象. 2基于MO的数据库访问2.1Mo与各种数据库的连接方式通过MO可以使用图形文件、图像文件、属性表,或通过ESRI公司的专用数据库引擎ArcSDE连接大型空间数据库.基于M(的数据库访问与连接方式见图1.其中DAO(Data Access Object属于传统的数据库访问方式,它可以实现对数据库的所有操作;ADO(Activex Data0bject是比较新的数据库访问方式,它图l M0与数据库的连接方式是基于(I。E DB的;ESRI专用的空间数据库访问引擎为ArcSD

6、E,它可以访问Oracle、SQL SERVER等大型数据库.2.2基于ADo技术的组件式GIS平台AD(Activex Data0bjects是一种数据库访问控件,它基于OLE DB和0DBC(pen Database Connectivity,开放式数据库连接技术,在可视化开发环境中能够通过它访问多种不同类型的数据库. AD(作为数据库访问控件,主要由Connection、Command、Recordset、Record等对象组成3.基于ADO的组件式GIS实质上是实现了属性数据和地图数据的分离,将属性数据从图形中分割出来并单独存放在数据库中,以提高数据的安全性,便于数据的维护、管理及扩充

7、,并且能够设置分级用户对数据的访问权限等等.3CUPGIS系统的设计与实现3.1系统功能CUPGIS系统是为了便于校园各种地下管线的管理,保证学校各种日常工作的正常进行而开发的.归纳起来,系统主要有以下功能:3.1.1能够提供管网入库的统一接口.校园地下管线类型繁多,包括给水、污水、雨水、雨污、电力、电信、广播、燃气、路灯、电铃、热力共11个类别,这些管线遍布于校园各处,且空间分布错综复杂,为了提高管理效率,本系统提供了新增管网的自动人库功能.3.1.2能提供各类管线及其接口的直观、清楚、快捷的图形和属性显示,而且各类管线图层可以相互叠加.3.1.3提供方便的属性信息和空间信息的双向查询功能,

8、不仅可以快速查询各种管线的属性信息(如管径、埋深、电压和空间分布位置(包括基本位置、管线纵断面等,还可以显示附近其他管线的分布和位置.3.1.4具备对管线信息的编辑功能.如管线挪位、新增、移除等,同时能够对管线的属性信息进行更新. 3.2平台选择目前有许多符合工业标准的面向对象的可视化集成开发环境(IDE,考虑到系统的开发周期和开发效率,笔者选择了VB6.o作为集成开发工具.对于地理信息系统控件,选择了美国EsRI公司的MapObjects2.2(以下简称M(,它功能强大,简单易用,比较适合系统的需要.即CUPGIS是在VB6.o环境中结合M(组件开发而成的轻量型GIS系统.3.3数据准备与空

9、间数据管理方式校园管线原始数据来自于测绘勘察而来的CAD文件(格式是dwg,考虑到目前shape文件比较通第4期芮建勋,等:组件式GIs开发中的空间数据管理方式探讨331用,很多软件提供了对该文件的支持,而且在此选用了同一系列的GIs组件MO来构建系统,因此首先要将CAD文件转换为shape格式,地图坐标系统采用地方坐标.cUPGIS系统空间数据比较规范,数据量小,只有几兆.空间数据主要包括11类地下管线,每类包含一个管线层和一个节点层(如阀门、接头等,相应的就有22个图层,如给水管线、给水接点、污水管线、污水接点等等.每个图层包含图形数据和属性数据两部分,其中图形数据以目前流行的形文件的数据

10、格式存放,属性数据并没有采用传统的存储方式(即形文件的数据存储方式,将属性存储在dbf文件中,而是将它们存储在Microsoft Access2000桌面数据库中,通过dbf文件和图形数据进行连接.系统模型参考图2.3.4数据库设计3.4.1数据库访问机制为了便于系统改进和优化系统结构,对地下管线的图形操作与属性操作在逻辑上进行了相对分离,使二者彼此独立而又相互依赖.如对管线的移动、删除、增加等操作可以利用MO的图形操作功能,而属性的更新、维护全部通过对管线数据库的操作来完成,并且在图形操作过程中不会对属性数据产生影响;同样,对数据库的操作、维护也可以相对独立于管线而进行.基于属性查询时,直接

11、访问的是ACCESS数据库,即在数据库中找到符合查询条件的所有记录,然后根据这些记录的id号到管线的“.dbf”文件中找到相同id号的记录集,通过这种关联就能够找到所有满足查询条件的属性所对应的图形要素.按照相反的过程,基于图形要素(如标识某条管线时的查询是基于属性查询的逆过程,它通过“.dbf”文件为媒介(见表1电信管线的dbf文件,有184条记录,然后到ACCESS中查找它们所对应的属性(见表2,并将之显示在数据控件(DataGrid或DbGrid等或表单(下拉列表或文本框数组中.CUPG1S的数据库访问机制如图2所示.图2基于AD0的组件式GIS空间数据访问机制3.4.2数据库结构设计表

12、l电信管线的shape文件属性结构CUPGIS负责管理22个管线图层.考虑到管线分布十分复杂、属性繁多这一特点,为了提高系统运行的速度,并且便于维护管理,比较理想的办法就是将图形数据和属性数据进行分割,其中图形数据以“.shp”的文件形式存在,而管线的所有属性用ACCESS数据库(适用于单机运行的GIs系统pipe.mdb进行维护和管理.以电信管线为例,图形文件为“电信管线.shp”,属性文件为“电信管线.dbf”(该文件只有ToFld这一个字段,仅用于连接,见表1.电信管线的属性数据存放在ACCESS数据库中,它的属性表结构如表2所示,包括FromFld、Start Point(起点、End

13、Point(止点、StartDeep、EndDeep(起止点埋身、电缆类型、电压、所属单位等属性项.其中字段FromFld为索引字段,它的值等于管线记录的id号,且具唯一性,主要用于和“. dbf”中的ToFld字段连接.其它管线的属性信息与电信管线的相似.332杭州师范学院学报(自然科学版2004年注:这里只显不一条记录.电信管线共184条记录.3.4.3空间数据和属性数据库连接的实现系统通过ADo连接数据库获取属性信息.ADo连接数据分为两步,第一步:连接数据库,第二步:连接到某类管线的数据表,并将属性数据表关联到该类管线的图形文件(形文件上来.系统启动时,总有一个图层是当前层.基于空间数

14、据的双向查询(即从图形数据到属性数据、从属性数据到图形数据的查询操作以及对空间数据的编辑修改都是在系统启动时通过这种方式自动连接后实现的,并且随着当前层的变换,每一类管线的图形数据与属性数据都会自动连接.4结语CUPGIS校园管线系统是为校园后勤管理服务的,由于所涉及的业务范围和地理范围较小,该系统的空间数据比较规整,数据量较小,业务操作相对简单,所以该系统设计的数据访问机制和数据分割方法具有很强的灵活性,比较适合于构造小型的GIS系统.随着后勤业务的拓展和校园信息化程度的提高,数据量将会迅速膨胀.这时候,就可以比较方便地从基于桌面数据库(ACCESS向大型数据库(如SQI。sERVER、0R

15、ACLE、MYSQL、DB2等移植,并且可以和校园其它管理系统实现无缝整合,而且随着管理业务的深入和数据安全级别的提高,所有的图形数据和属性数据将完全纳入大型数据库中进行管理,数据之间的访问机制更加合理,使得GIS应用中的数据访问速度更快、系统更稳定,支持并发性和多用户,如果有必要,还可以架构WebGIs管理系统.在行业应用领域中,该系统的空间数据管理方式具有较好的可扩展性,完全适用于大型企业、厂矿、作业场址、物流运输业等小区域、小范围的地下、地上各种管线、物质流、信息流的日常管理及维护,能够很容易地拓展到以上这些领域.参考文献:1宋关福,钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发J.中国图像图形学

16、报,1998,3(4:313318.3王伟长.地理信息系统控件(ActivexMapobject培训教程M.北京:科学出版社,2000:342David sceppa.AIO编程技术M.北京:清华大学出版社,2002:911.A study On spatial data management in the developmentof component GISRUI Jianxunl,QI Hengnian3,LIAO Hongjuan2,AI Bin2(1.College of Tourism,Shanghai Teachers University.Shanghai,Z00234;of

17、Resource&EnVironment,East China Normal University。Shanghai,2000622.Coll89e3.Sch00I of Information Engineering,ZheJiang Forestry Coll。ge,I。inan,311300Abstract:There are three optional ways of spatial data management and itsaccess in component GIS,which are decided by the scale and application needs of the system.Mapobjects,which supports data access with AD0(ActiveX Data(bjects,is a powerful components of GIS.During the deveIopment of the underground