图元暴风雨基于MAPGIS的图元列表查询技术及其实现

图元暴风雨基于MAPGIS的图元列表查询技术及其实现

对于gis面（通常称为“区域”）的实体数据，图元重叠和压盖（简称“重叠盖”）是常见现象。这些图元可能完全重叠或部分重叠,小的图元还可能被相对较大的图元盖住。例如,代表1917年森林火灾燃烧区的区域可能与在1930年火灾中被燃烧的另一个区域相互重叠;再如某工厂排放有害物质,受污染的区域由中心向周围扩散,在GIS数据中即表现为逐年的区图元面积不断变大,并且今年的图元可能将过去几年的图元完全盖住。在单个图层内图元可以具有叠盖,工程文件中多个同类型图层的叠加显示,也造成图元在视觉上的叠盖。对于叠盖图元情况下,依据实体的空间位置,进行信息查询的空间索引技术与功能实现,是一个值得探讨的问题。有效地检索空间数据、属性数据及快速响应用户的查询是GIS的重要任务之一。MAPGIS是武汉中地公司自主研制开发的大型基础地理信息系统。该系统已经广泛应用于矿产勘查、矿产资源管理、土地管理、城市规划、水利电力、公安国防等领域。然而,在使用MAPGIS6.x平台系统对叠盖图元进行图元信息(属性信息或图形参数信息)查询时,其效率并不高,操作不友好。由于在指定空间位置处的图元不只一个,数目可能很多,MAPGIS6.x平台系统只能对图元逐个闪烁显示,并弹出消息对话框向用户提问是否对当前图元进行查询,“取消”则结束查询;“否”则继续询问是不是下一个图元。我们在承担的“全国地质工作程度数据库应用服务系统”(GeoWorkMap)和“地质调查工作部署专题图空间数据库管理系统”(GeoTMDBMS)两个软件开发任务中,需要对叠盖图元进行快速查询,于是利用MAPGIS6.x二次开发库、VisualC++6.0,对原有平台系统的查询功能进行了改进,设计和实现了图元列表查询技术。1图元基于目录的制定MAPGIS6.x平台系统在图元叠盖情况下的查询效率较低,且人机交互不友好。主要原因是:(1)系统没有事先告知用户在该空间位置究竟有多少个图元将被提示。(2)系统只能按照特定顺序依次询问用户,用户只能被动地等待。(3)系统对当前图元的询问机会只有一次,如果用户回答“否”,系统便询问下一个了,用户无法后悔,只能重新执行查询操作。(4)用户一旦确定了对某个图元的查询,系统就取消对后续图元的询问,如果空间位置处有多个欲查询的图元,只能多次执行查询操作。(5)系统没有提供当前图元的信息提示,图元之间的相互叠盖使得用户难以确定哪个才是目标图元。要解决图元叠盖情况下的信息查询问题,就必须避免系统频繁的询问,并给用户友好而必要的信息提示。对于一次查询所涉及的众多图元,用户可以任意跳转和重复选择欲查询的图元。因此,作者在MAPGIS二次开发实践中提出了图元列表查询技术。它是在依据图元空间位置进行查询时,先汇总图元基本信息并显示于列表中,同时建立列表各个项目与图元之间的空间索引,再基于列表项目,进行图元个体信息详细查询的一种“目录式”的分步查询技术方案。图元列表查询不是企图一步到位的查询,其技术思路是“总体信息展示于前,个体信息详查于后”;在表现形式上,采用列表来体现“目录式”的查询;在实现步骤上,通过“两步”来达到查询目的,可用由“总”到“分”、先“列”再“查”来概括。在某个空间位置聚集的众多叠盖图元就像“一本没有目录和页码的书”,图元列表查询技术的关键,就是要把这本书的“目录”和“页码”关系建立起来。通过列表,可以很好地展示图元“目录”信息,目录中的每一条与对应图元“页码”关系可通过空间索引技术来实现。于是,用户可由“目录”方便地定位到目标图元,实现快速查询。同时,这种基于列表项目的查询可以任意跳转和反复查询。2网络地理模式为使查询功能更加通用且强大,可对图层范围、实体类型和操作方式进行扩展。只要图层在视图中可见(MAPGIS中规定“打开”状态的图层是“可见的”但是不可编辑、不可查询,这经常引起用户在使用上的混淆),那么都可以被查询。实体类型不仅可以是区,还可以是点和线;对于空间位置的指定模式可以用鼠标点击指定位置,也可以通过鼠标拉框进行相交查询,即指定一个区域,所有与这个区域相交的图元都被查询出来。图元列表查询技术处理流程如图1所示。3重要的执行技术图元列表查询的功能是通过图元列表非模态对话框来体现的,力求界面直观、操作简便、功能实用(见图2)。3.1生成逻辑控制装置考虑到MAPGIS信息表达方面的特点,将“图元闪烁”、“属性浏览”、“属性编辑”、“图形参数”四个方面的信息查询功能,集成在对话框中,做成四个Radio选项,而不是做成四个独立的菜单命令,这样切换更加方便,操作更加简便。“图元闪烁”可以展示当前图元的空间位置,后面三个功能在闪烁当前图元的同时,还能针对图元的属性和图形参数信息进行浏览和编辑,分别弹出属性浏览对话框、属性编辑对话框和图形参数编辑对话框。为减少用户的关闭操作,这些对话框也均被设计成非模态的。3.2结构体提取实体信息精要编排“目录”信息,可以体现图元列表查询的技术特色。列表项目采用四元组来表达。(1)图元的顺序编号(NO)。(2)图元所属图层名称(文件名)。(3)图元实体号(图元号)。(4)图元说明。提示信息精简得当,序号的最大值提示了涉及图元的总数;“文件名”反映了图元的归属,而且相同“文件名”重复出现,说明该图层内有多个图元相互叠盖。“文件名”各不相同反映出图元叠盖是图层的叠加显示造成;“图元号”是详细查询该图元信息必备的索引参数;“图元说明”可告知用户该图元的“来历”。在实现过程中,预定义一个结构体数据类型的缓冲区来记录列表中所显示的图元信息,系统环境选项变量maxNumSrchEnty记录缓冲区空间大小,maxNumSrchEnty的大小可以按用户实际需要来调整。实际获取的图元数用intm_nSrchEnty来记录,每次对指定位置提取图元信息时,不必重新分配缓冲区内存,当m_nSrchEnty大于maxNumSrchEnty时,只取前maxNumSrchEnty条信息。MAPGIS二次开发函数库已经提供了一套函数:PointSelectReg()、PointSelectLin()、PointSelectPnt()和RectSelectReg()、RectSelectLin()、RectSelectPnt()来提取某个点位置处和与矩形相交的某种类型的实体信息。提取光标位置处图元实体信息的关键代码如下switch(type){//dspAi为工作区号数组,dot为光标位置的图形坐标,m_pSrchEnty为缓冲区caseREG:m_nSrchEnty=PointSelectReg(dspAi,t,&dot,m_pSrchEnty,maxNumSrch-Enty);break;caseLIN:m_nSrchEnty=PointSelectLin(dspAi,t,&dot,0.5,m_pSrchEnty,maxNumSrchEnty);break;casePNT:m_nSrchEnty=PointSelectPnt(dspAi,t,&dot,m_pSrchEnty,maxNumSrch-Enty);break;}3.3组合发明法提取图元属性“图元说明”是空间位置叠盖情况下对图元信息的有力提示,简单方法就是默认一个字段,用该图元对应的属性来表达。为使图元说明完整无缺,则需要采用由多个相关字段组合而成的字段名序列(当然也可是单个字段),可用CString变量来记录。从字段名序列字符串中分解出各个字段名,提取图元所在图层的各个属性值,由它们组合起来构成对该图元的一条注解。采用字段名序列而不是单个字段来提取图元说明信息,一方面是因为多个属性的组合可以获得更完整丰富的说明信息,另一方面,还因为它能够“兼容并包”,是对各个图层指定字段名称不统一时的一种兼容方法。例如,图层A中的图元用字段F的属性来说明,而图层B中的图元要用字段G来说明,那么通过指定属性字段名序列为“F,G”,可以使两类图层中的图元都能获得对应的说明信息。4采用图元热图说明“20世纪全国地质工作程度数据库”是由中国地质调查局发展研究中心负责建立的GIS空间数据库,结合地质工作专业种类及其子类、工作比例尺等特点,共划分了近二百个MAPGIS图层,图层中图元实体之间交叉重叠现象严重。在研发“20世纪全国地质工作程度数据库应用服务系统”(GeoWorkMap)的时候,作者采用了图元列表查询技术,实现了对空间任意点位置和矩形框区域相交图元的快速信息查询。图3展示了全国地质工作程度中的部分数据图层,不同的深、浅色代表不同大类的地质工作。在图层之间与图层内部,图元相互叠盖的情况相当复杂,某些位置重叠数量可达到五六十个。为使图面表达相对清晰,图元顺序按面积大小进行重排,部分区图层被关闭,而仅显示与之对应的线框文件。如果采用平台系统的查询功能,由于其缺乏必要的图元说明信息提示,而造成目标图元难以确定,用户只得取消查询,否则系统将连续弹出五十多次的消息对话框,显然用户是无法忍受的。采用图元列表功能,可以列出指定空间位置处的所有叠盖图元的基本信息,其中“图元说明”关联了“PKMC,QDACA”两个属性字段,表示地质工作项目名称和项目开始时间。图3显示了对列表中第59项CHT5QSX.WP文件中的“西秦岭地球化学图编制/198801”条目进行详细查询。在视图3中,单线箭头所指的图元就是欲查询的图元,双线箭头所指的属性对话框显示了它的详细属性信息。列表中图元基本信息一目了然,查询目标图元定位快速,可根据图元说明确定查询需求,任意跳转和反复查询,极大地增强了MAPGIS的查询功能。在GeoWorkMap系统中,用户把感兴趣的图层设为可见状态,然后指定范围,被查询到的图元就会汇总到图元列表对话框中,这样用户可以很方便地对该地区总共开展过哪些地质工作、这些地质工作是何时开展的等信息有个概括性的了解。因此,图元列表如同一本书的“目录”,不仅可为特定图元的信息查询提供便捷的关联通道,而且本身可以作为空间查询的有效信息之一,它从总体上反映了查询的结果。中国地质调查局发展研究中心负责建立的另一个MAPGIS数据库——“地质调查工作部署专题图空间数据库”,图元叠盖的现象也同样出现频繁,图元列表查询技术在