基于ArcEngine的基礎地理信息系統的設計與實現

朱振華，侯 敏

（中國地質大學 (北京)土地科學技術學院，北京 100083）

基于ArcEngine的基礎地理信息系統的設計與實現

朱振華，侯 敏

（中國地質大學 (北京)土地科學技術學院，北京 100083）

介紹了利用ArcEngine技術開發基礎GIS軟件的特點，重點討論了在GIS軟件中查詢功能、緩沖區功能和注記隨地圖縮放功能的實現。

組件GIS；基礎地理信息系統；第三方控件；ArcEngine；.NET

地理信息系統已經廣泛應用于眾多領域，為各行業提供了高效的空間信息處理能力和強大的決策支持服務[1]。這就需要 GIS開發人員構建專業且易于使用的GIS軟件，不僅要有通用的GIS功能和專業領域功能，還要有友好的交互式操作。從底層開始構建這些專業系統，不僅耗費時間，而且增加軟件的開發成本。組件式GIS把GIS技術同嵌入式技術融合在一起，形成嵌入式地理空間集成平臺，是GIS研究的重要趨勢和GIS產業發展的方向之一[2]。ArcEngine是ArcGISEngine的簡稱，是ESRI公司開發的一組完備且可以打包的嵌入式GIS組件庫。開發人員可以在應用程序中創建或擴展GIS的功能，自定義專業產品。因此在通用的開發平臺下嵌入GIS功能，能很好地滿足廣大GIS用戶的需求。

1 ArcEngine簡介

ArcEngine組件產品發布之前，ESRI公司提供的是ArcObjects公用組件庫（以下簡稱AO），它是基于M icrosoft COM技術開發的一套COM組件對象集，是專門為開發人員提供的二次開發組件。該組件集提供了幾乎全部的底層GIS功能，就連ArcGIS軟件本身都是使用AO的組件開發出來的[3]。但使用AO開發時，需要依附于 ArcGIS平臺，開發人員只有在安裝了ArcGIS產品后，才能利用其提供的組件對象進行開發。

ArcEngine（以下簡稱AE）提取了AO組件庫中的核心功能，對 AO中的大部分接口、類、庫進行封裝所構成嵌入式組件。AE中的組件接口、方法、屬性與AO是相同的。AE是獨立的嵌入式開發平臺，開發人員無須ArcGISDesktop支持；其具備靈活、快速的開發和功能擴展能力，功能完善，穩定性較好。

不論是AE還是AO都具有面向對象的特性，它們都支持類、對象、繼承等面向對象的特性。同時類下面還定義了不同的接口，接口中包含了不同的方法和屬性，接口之間有接口查詢（Query Interface,簡稱QI）和接口繼承（Interface Inheritance）。例如接口查詢（QI）就是從對象的一個接口查詢到另一個接口定義的屬性和方法。而要滿足兩個接口之間可以進行接口查詢，條件是它們要同屬于一個類。本文以全國某一時期采集的基礎地理數據為基礎，采用.NET為開發平臺，實現了GIS基礎信息系統開發，探討了基于AE的基礎地理信息系統的基本原理和系統功能的實現過程。

2 基礎地理信息系統總體設計

2.1 系統目標及功能

系統的目標是開發出一個區域基礎地理信息查詢及制圖的系統，系統的開發采用了C/S模式。.NET平臺下，C#是作為第一語言，集中了所有關于軟件開發和軟件工程的所有最新成果，且與 AE有很好的兼容性，因此本系統選擇C#語言進行基于AE的二次開發。系統具有以下功能：1）地理數據的管理及顯示；2）要素（Feature）與元素（Element）編輯功能；3）在版式視圖（Layout）添加制圖元素，進行制圖以及專題圖；4）要素的空間查詢功能和屬性查詢；5）空間分析功能，主要包括緩沖區分析和疊加分析；6）用戶登陸，添加，操作權限等管理。系統是在.NET平臺下開發的，系統框架圖和主要功能模塊如圖1、2所示。

圖1 系統框架圖

圖2 系統功能模塊圖

2.2 系統的數據庫設計

數據庫是基于GIS的各種應用系統的核心組成部分。本系統采用 GeoDataBase來統一管理空間數據和屬性數據。GeoDataBase是第三代數據庫，其最大的特點就是一個基于面向對象模型的關系數據庫。圖層數據主要是以 FeatureClass（要素類）的形式存儲在 GeoDataBase中，而圖層的分類依據是根據其幾何形狀分為 Point、Polyline、Polygon等類型的要素圖層。各要素的幾何屬性則是 Point、Polyline、Polygon這三種類型；要素的其他屬性信息則由其代表的現實地物的基本信息來確定，這些基本信息是用戶比較關心的信息，如人口、面積等。

3 系統主要功能的實現

系統采用了用戶熟悉的Windows界面風格，運用對話框、工具條等操作方式，利用.Net的圖形用戶界面設置成適合專業使用的用戶界面。在工具條的設計方面，使用了第三方控件軟件 Infragistics NetAdvantage2006，在本系統中主要使用了浮動工具條，以增強界面的美觀，系統的主界面如圖3所示。

圖3 系統主界面

3.1 查詢功能的實現

查詢功能包括屬性查詢和空間查詢。屬性查詢是通過設置屬性字段的條件，獲得符合條件的要素，并在圖層中閃爍、高亮顯示；該查詢主要用到IQueryFilter等接口。而空間查詢分為點擊查詢、拉框查詢、鄰域查詢。這些都是基于空間位置的查詢，對于查詢到的要素會閃爍顯示，其詳細的屬性信息會顯示在TreeView控件所在的窗體中。空間查詢所用的接口主要有ItopologicalOperator、ISpatialFilter。需說明的是，只有圖層是可選的情況下，才能選中該圖層中的要素。圖 4是屬性查詢的圖例，圖5是拉框查詢的圖例。

圖4 屬性查詢

圖5 拉框（多邊形）查詢

3.2 緩沖區功能的實現

緩沖區功能是根據點、線、面的實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內的緩沖區多邊形實體。在緩沖區內，可選圖層上的要素將被選中。該功能的實現主要用到的接口是ItopologicalOperator和ISpatialFilter，但在實現的過程中要考慮如何顯示要素的問題，因為不同類型的要素顯示時所用的接口也不同，如點要素的顯示使用IMarkerSymbol；線要素的顯示使用的是ILineSymbol；面要素的顯示要使用IFillSymbol。因此需要循環判斷每個要素的幾何類型，再使用正確的顯示符號（Symbol）。選中的要素還能顯示其主要信息，并在地圖上定位（見圖6）。

3.3 注記隨地圖縮放的實現

地圖的標注是讓用戶能夠一目了然地獲取地圖的信息。如果使用AE中提供的TextElement對象來添加標注，需要對注記的顯示位置，顯示樣式進行控制，過程較為繁瑣。在AE中提供了專門用于標注操作的對象供程序員使用，這種方式比標注方法要復雜，但該過程是自動進行的，不需用戶干預，注記內容會保存到地理數據庫中。本系統使用了這種自動化的方法，所用的接口主要是 IannotateLayerPropertiesCollection和IAnnotationProperties。但是以上兩種方法都不能實現標注文字隨視圖縮放而自動縮放，需要在MapControl的OnExtentUpdated視圖更新事件中添加改變字體大小的參數代碼。字體的大小值則根據當前視圖的大小按一定比例計算決定（見圖7）。

圖7 注記隨地圖縮放

4 結 語

基于基礎地理信息系統的設計與開發實例，探討了GIS以及AE組件技術在基礎地理信息管理應用的實現方法。AE作為基于AO構建的嵌入式開發產品，攜帶有很多控件，可以完全脫離ArcGIS環境，簡化了開發難度，同時將AE組件技術同第三方控件結合進行系統開發，也使得系統界面美觀，符合Windows界面風格，方便用戶使用。相對于底層開發而言，基于AE組件技術和第三方控件的開發技術大大提高了開發效率，降低了成本；提高了系統的可擴展性、靈活性，顯示了組件GIS開發的優勢。

[1] 韓鵬，徐冠華．地理信息系統開發[M].武漢：武漢大學出版社，2005

[2] 蘭小機，王飛，彭濤．基于ArcEngine的查詢信息系統的設計與實現[J]．金屬礦山，2008，2(02):112-114

[3] 蔣波濤．ArcObjects開發基礎與技巧--基于VisualBasic.NET [M].武漢：武漢大學出版社，2006

[4] 張偉光，宮輝力，李曉娟，等．基于ArcEngine的北京房屋普查信息系統設計與實現 [J]．首都師范大學學報：自然科學版，2007，6(03):95-98

[5] 朱仕杰，南卓銅．基于ArcEngine的GIS軟件框架建設 [J]．遙感技術與應用，2006，2(14):385-390

[6] 王志恒，楊國東，吳瓊，等．基于ArcEngine的虛擬校園信息管理系統設計與實現[J]．地理信息世界，2008，6(03):81-84

[7] 謝曉慧，向南平．基于ArcGISEngine的開發原理和方法探討[J]．城市勘測，2006(02):46-48

Design and Implementation of the Fundamental Geographic In formation System Based on ArcEngine

by Zhu Zhenhua

This paper described features of Arc Engine technology for developing fundamental GIS softwares which focused on the realizations of some specific functions,including query,buffer analysis and annotation varying with the zoom of the map.

com GIS,fundamental geographic information system,the third control Arc Engine,.NET （Page:88）

P208

B

1672-4623(2011)01-0088-03

2009-08-07

朱振華，碩士，研究方向為GIS開發與應用。