數(shù)字化技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

馬　媛　閆　菲

摘 要：用來支撐地理信息系統(tǒng)(GIS)的數(shù)字化技術(shù)是計算機軟件高度發(fā)展的產(chǎn)物，這些技術(shù)使得人們可以將數(shù)字化可靠化的管理方式滲透到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，極大地提高了管理效率。在深入研究了GIS中常用數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了組件式地理信息系統(tǒng)(ComGIS)的開發(fā)方式，提出了運用MapX組件進行系統(tǒng)開發(fā)的方法，重點對地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)功能進行了分析和設(shè)計，從而解決了實際應(yīng)用中的一些主要問題。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)(GIS)；數(shù)字化技術(shù)；MapInfo；MapX

中圖分類號：TP315文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2009)05-122-03

Application of Digital Technology in Geographic Information System

MA Yuan1,YAN Fei2

(1.School of Information Engineering,Chang′ an University,Xi′ an,710064,China;

2.Shaanxi Branch,China Unicom,Xi′ an,710075,China)

Abstract：As the robust development of the computer software,the digital technology was born,which is the core factor of Geographic Information System(GIS).This technology makes people work more efficiently.The paper analyses the digital technology in the GIS.Then further analyses the developing method of ComGIS.This paper also introduces how to design and develop the GIS by using MapX technology.The system′s spatial database and function design are stressed,which can solves some important problems faced with in practice.

Keywords：Geographic Information System(GIS);digital technology;MapInfo;MapX

0 引 言

地理信息系統(tǒng)(GIS)是對各種空間信息進行收集、存儲、分析和可視化表達的信息處理和管理系統(tǒng)［1］。GIS提供的信息產(chǎn)品不僅僅是簡單的文字和數(shù)據(jù)，而且還有一幅幅空間圖形或圖象。位置圖往往比文字更能說明空間問題，它給人以直觀完整而深刻的印象［2］。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展而不斷出現(xiàn)的各種數(shù)字化技術(shù)則是實現(xiàn)GIS的基礎(chǔ)和保障。

1 數(shù)字化技術(shù)簡介

地圖數(shù)據(jù)的數(shù)字化是建立地理信息系統(tǒng)的首要任務(wù)，目前使用最廣泛的數(shù)字化工具是美國MapInfo公司推出的桌面地理信息系統(tǒng)MapInfo。系統(tǒng)的操作界面則由面向?qū)ο蟮木幊陶Z言完成，常用的有Visual Basic、Delphi和Visual C。系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫和操作界面建立好之后，就需要使用一個專門的地理信息系統(tǒng)控件MapX或者Map Objects來完成系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的操作。下面我們就來看看這些數(shù)字化技術(shù)。

1.1 數(shù)字化工具MapInfo

系統(tǒng)建立者將紙質(zhì)地圖或電子版的綜合地圖通過數(shù)字化工具建立空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，再通過一個特定控件將數(shù)據(jù)庫連接到系統(tǒng)的操作中［3］。雖然MapInfo其本身也是一個地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品，可以完成地理信息系統(tǒng)的很多功能，但是用戶為了建立符合其自身使用特點的地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品時，常借助它作為地圖的數(shù)字化工具，并將數(shù)字化后得到的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲在MapInfo自帶的類關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中。

MapInfo小巧易用，價位較低，是系統(tǒng)建立者優(yōu)選的數(shù)字化產(chǎn)品。MapInfo的主要技術(shù)特點之一是按圖層組織地圖［4］。也就是說，將一幅綜合地圖加工成多個層層疊加的透明圖層，每個圖層包含了整個地圖的一個不同方面［5］。現(xiàn)以交通管理地理信息系統(tǒng)為例，第一圖層可以是高速公路，第二圖層可以是一級公路，第三圖層是二級公路，第四圖層是由公路連接的城市組成，以此類推，就可以形成一幅完整的公路圖。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)語言Visual Basic

數(shù)字化建庫完成后，地理信息系統(tǒng)的建立工作就已經(jīng)完成70％了，接下來就是利用可視化編程語言如Visual Basic,Delphi或Visual C，建立符合用戶需求的系統(tǒng)操作界面。由于MapInfo公司與Microsoft公司保持著長期的合作伙伴關(guān)系，它們的產(chǎn)品有著更好的兼容性，所以通常選擇Microsoft公司的Visual Basic語言來建立系統(tǒng)的操作界面。

1.3 基于組件式GIS的MapX

系統(tǒng)界面建立好之后，就是要實現(xiàn)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的操作了。這里用到了組件式地理信息系統(tǒng)的概念。組件式地理信息系統(tǒng)(Components GIS，ComGIS)的基本思想是把地理信息系統(tǒng)的各大功能模塊分為若干個控件，每個控件完成不同的功能［6］。各個GIS控件之間，以及GIS控件與其它非GIS控件之間，可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS應(yīng)用系統(tǒng)［7］。在組件式技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界標準的時代，使用GIS控件就如同使用我們熟悉的Active X控件一樣簡單方便，使非專業(yè)開發(fā)者同樣能得心應(yīng)手地開發(fā)出符合用戶需求的地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品。目前常用的GIS控件有MapX和Map Objects，其中前者比后者的功能略強，又考慮到數(shù)據(jù)格式和經(jīng)濟因素等實際情況，往往使用MapX作為系統(tǒng)開發(fā)時使用的GIS控件。MapX同樣是美國著名的桌面地理信息系統(tǒng)廠商MapInfo公司推出的，那么它將會與數(shù)字化工具MapInfo有更好的融合。使用MapX時，只需在可視化開發(fā)環(huán)境中將MapX控件放入窗體，并對其進行編程，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間可視化、專題分析、數(shù)據(jù)綁定、地圖編輯等地理信息系統(tǒng)功能。

2 地理信息系統(tǒng)的實現(xiàn)

以上簡單介紹了建立地理信息系統(tǒng)時用到的數(shù)字化技術(shù)和工具，概括來說，建立地理信息系統(tǒng)的步驟如下：首先，應(yīng)用MapInfo數(shù)字化各類信息，完成空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)字化建庫工作，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)可以存儲在MapInfo自帶的數(shù)據(jù)庫中，也可以存儲在其它外部數(shù)據(jù)庫中［8］；接著，在可視化編程工具Visual Basic中添加MapX控件，編制符合用戶需求的界面和功能，完成整個地理信息系統(tǒng)的開發(fā)。

下面以本人參與實現(xiàn)的某樓宇管理系統(tǒng)為例，讓大家直觀感受各數(shù)字化技術(shù)和工具是如何相互支持，支撐起整個地理信息系統(tǒng)的。

首先，利用掃描儀掃描圖紙，或者利用現(xiàn)有的電子版圖紙，存為柵格文件；接著，在MapInfo中調(diào)入該文件，設(shè)置投影方式并配準［9］；再次，以得到的柵格圖紙為藍本，新建圖層并覆蓋在該柵格圖紙之上，將其作為編輯矢量地圖圖層的參考［10］；最后，采用手工繪制方法分層繪制相關(guān)地理對象，如樓宇房間圖層。在建立了房間圖層的圖形數(shù)據(jù)后，同時需要建立相應(yīng)的該房間圖層的屬性表。屬性表的建立比較簡單，通過與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)設(shè)計和輸入相類似的方法即可完成，需要注意的是要將圖形數(shù)據(jù)對象和它的屬性數(shù)據(jù)一一對應(yīng)。

一幅圖層的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)建立好之后，該圖層的數(shù)字化工作就完成了。要完成整個綜合地圖的數(shù)字化，就要將構(gòu)成這幅綜合地圖的各個圖層按照同樣的方法分別數(shù)字化，最后將這些包含圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的圖層疊加在一起即可。

在實現(xiàn)了系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫之后，就要在面向?qū)ο蟮木幊陶Z言Visual Basic中添加MapX控件來編制用戶界面和實現(xiàn)系統(tǒng)功能了。

3 系統(tǒng)功能實例

鑒于對具體需求的分析，在上例中，系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)輸入輸出與管理模塊、系統(tǒng)基本功能模塊、空間查詢分析模塊、專題渲染模塊、數(shù)據(jù)綁定模塊和系統(tǒng)實時幫助模塊等地理信息系統(tǒng)較為基本的功能模塊。此外，還根據(jù)用戶在管理中遇到的常見問題，實現(xiàn)了智能檢測模塊、立體效果模塊和宣傳功能模塊，滿足了用戶的需求。

3.1 鷹眼圖

系統(tǒng)基本功能模塊中的鷹眼圖是GIS中一個基本的功能，它是為了方便用戶瀏覽地圖而設(shè)計。鷹眼圖窗口中的矩形代表的是原地圖窗口中的地圖在整幅地圖中的位置。鷹眼圖如圖1所示。這時要通過一個單獨的MapX控件來顯示鷹眼圖，與主地圖的MapX控件相獨立。

3.2 I查詢

空間查詢可以是圖形查詢，可以是屬性查詢，更可以是二者之間的交叉查詢。I查詢是空間查詢中一個最基本的查詢功能，它的特點是鼠標點擊任何一個目標圖元，無論這個圖元在整個地圖集的哪一個圖層上，都能彈出其對應(yīng)的全部屬性信息，如圖2所示。

3.3 上級查找

智能檢測可以在管線出現(xiàn)故障時，相對智能地顯示出可能出現(xiàn)故障的線路或節(jié)點。上級查找是其中一項實用的功能，它利用Search方法以及具有方向性的節(jié)點編碼，通過子節(jié)點向上查父節(jié)點的方式，根據(jù)輸入的節(jié)點號，按流向查找某一管線節(jié)點的上級節(jié)點，在地圖上標注出上級節(jié)點編號，并加亮顯示該管線，如圖3所示。

3.4 立體效果

為了能夠直觀反映樓宇內(nèi)各房間的情況，系統(tǒng)中還設(shè)計實現(xiàn)了房間的三維立體模塊。首先，使用3D Home Architect Deluxe建立立體效果模型，然后利用Flash MX將導(dǎo)出的圖片生成人機互動界面，最后在Visual Basic中加入控件Swflash.ocx與原系統(tǒng)進行整合。以某房間為例，立體效果展示過程如圖4所示。

各個功能模塊是在明確具體需求的基礎(chǔ)上設(shè)計的，每一功能模塊中的每個功能都用以實現(xiàn)一個特定的管理目的，最終形成了一個操作簡單，提供交互式和可視

化環(huán)境，使復(fù)雜模式與數(shù)據(jù)處理對用戶透明的管理系統(tǒng)。不難看出，利用數(shù)字化技術(shù)可以將地理信息系統(tǒng)這一思想滲透到生產(chǎn)生活的各個方面，使得人們對信息的管理更加直觀高效，并為管理中的各種數(shù)據(jù)提供強有力的查詢和分析，從而為管理決策提供了依據(jù)。

參考文獻

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［3］王建鋒.數(shù)字化園區(qū)的設(shè)計與實現(xiàn)——基于GIS的數(shù)字化樓宇管理系統(tǒng)［D］.西安：西安交通大學(xué)，2005.

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［10］Yee Leung.Some Thoughts on Spatial Data and Structure Analysis.Joural of Geographical Systems,2000,2(1):107-110.

作者簡介 馬 媛 女，1981年出生，回族，陜西西安人，西安交通大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)碩士，長安大學(xué)信息工程學(xué)院電子信息與通信工程實驗室助理工程師。主要研究方向為交通信息工程及控制。