基于 GIS的數字校園地理信息系統的設計與實現

【摘 要】數字校園地理信息系統是GIS技術在校園空間的綜合應用，是高校進行教學管理、決策和提供生活服務的先進工具。本文從當前數字校園的需求出發，首先介紹了高校校園GIS 發展的必要性，然后以山東協和學院遙墻校區為例介紹了數字校園地理信息系統的方案設計，研究了數字校園地理信息系統的構建思路、設計目標以及系統的實現，最后對高校數字校園系統GIS應用進行了展望。

【關鍵詞】數字校園；GIS；ArcGIS Engine；數據庫

【Abstract】The digital campus digital campus geographic information system is comprehensive application of GIS in campus space.Its also an innovative tool for the scientific teaching，decision and providing life service in universities.Its set out for the requirement of digital campus，where the necessity of development is first introduced.Its introduced of the design of the digital campus geographic information system which is based on Shandong Xiehe University.Its studied for the establish of digital campus geographic information system，design goals and the realization of the system.At last，there is an expectation for the GIS in universities.

【Key words】Digital campus；GIS；ArcGIS Engine；Database

數字校園已經成為當今建設校園系統的重要部分[1]。數字校園地理信息系統是建設數字校園內容的核心內容之一，它主要是利用GIS的地理空間信息服務和數據管理技術服務，將學校的各種地理信息資源進行深度的數據細化與整合，最終為校園進行科學管理、決策和提供生活服務提供數據支撐。山東協和學院位于山東省濟南市，國家教育部批準的普通本科高校，也是山東財政支持的本科“特色名校”建設單位。近幾年來，學校發展迅速，現在有郭店和遙墻兩個校區，為了更高效地進行校園規劃以及設施管理，建設數字校園地理信息系統是十分有必要的。

本文以當前數字校園建設的現實需求為出發點，總結了當前關于數字校園地理信息系統的建設方法，研究了構建數字校園地理信息系統數據的構建思路、系統的構建目標、系統的建設內容，針對山東協和學院遙墻校區設計了其數字校園地理信息系統，為建設符合當前的數字校園發展的校園基礎地理信息系統提供了一種新的借鑒模式。

1 系統總體設計思路

數字校園地理信息系統應具備基本的GIS功能。為了能高效、快捷地開發出山東協和學院數字校園地理信息系統，系統采用ArcGIS Engine組件技術，在Microsoft Visual Studio 2010.NET開發平臺下采用C#編程語言對 ArcGIS10.2 平臺的基本控件AO（Arc Objects）基礎函數進行集成和二次開發，最終實現一個能夠獨立運行的應用程序。

2 系統建設

2.1 系統功能

根據系統需求，基于ArcGIS Engine開發的數字校園地理信息系統的基本功能主要包含以下方面：

1）圖形瀏覽操作功能。實現圖層控制顯示，地圖全圖、放大、縮小、漫游、拉框選擇、地圖視圖與布局視圖的交互操作顯示[2]。

2）空間信息查詢功能。可在圖上查詢校園現有道路、建筑物等空間位置信息和屬性信息。也可根據目標要素的非幾何屬性字段通過 SQL語句進行限定查詢并在圖上高亮顯示，或者是通過拉框選擇圖元進行批量瀏覽查詢，實現長度距離和區域面積的動態量算顯示[3]。

3）文件管理功能。包括地圖文檔打開、數據添加、地圖文檔導出、JPEG圖像文件導出、頁面設置及各個專題圖打印輸出等功能。

4）系統管理功能。包括用戶管理和數據庫備份兩個功能。其中，用戶管理功能主要是增加、刪除用戶以及修改用戶密碼等。

5）專題圖及文檔查看功能。 實現了對基礎地理信息圖、基礎設施專題圖、建筑物專題圖等及相應文檔的查看。

2.2 數據來源

該數字校園地理信息系統主要以實地考察和網絡獲取的地圖數據作為數據源。在Google Earth中利用BIGEMAP谷歌地圖下載器，下載山東協和學院遙墻校區衛星地圖。以此為基礎，進行實地考察，得到各個教學樓、宿舍樓、道路等的相關屬性信息。其余描述性信息主要依據學校內部資源進行綜合整理。

2.3 系統建設原則

為確保系統的建設成功與可持續發展，在系統的建設與設計技術方案時主要遵循如下的原則：

1）開放性原則

日后為了使數據庫能夠根據實際進行不斷更新，在設計數據庫時應當保證在插入數據和修改數據時，各個數據的相互關系保持不變，以利于日后數據庫的擴展[4]。

2）先進性原則。借鑒國內外目前成熟的主流信息系統的體系結構設計信息系統，用以達到系統的易擴展性和較長的生命周期。系統的開發采用成熟、具有國內先進水平，并符合國際發展趨勢的技術和軟件產品[5]。

3）可擴展性原則。要考慮到未來業務發展的需要，盡可能地將系統設計得簡單明了，降低系統各功能模塊的耦合度，并充分考慮系統的兼容性。系統能夠支持對多種格式數據的存儲[6]。

2.4 系統菜單設計

根據需求分析和系統開發的目標，將系統設計為6個功能菜單來實現，有文件管理菜單、地圖工具菜單、基礎地理信息菜單、基礎設施菜單、建筑物菜單、系統管理菜單。

2.5 系統建設流程

3 數據庫建設

數字校園地理信息系統數據庫應當緊緊圍繞學校的業務管理對象和業務管理流程，以打造學校的數據資源中心為目標，為學校的信息化平臺和管理決策提供數據支撐和數據保障，數據庫內容包含如下內容：

1）數字校園地理信息系統基礎空間數據庫。基礎空間數據是對現實世界空間現狀的數字化描述，是地理信息系統的核心，它是整個數據庫的基礎數據資源[7]。

2）數字校園地理信息系統專題數據庫。專題數據主要包括基礎設施、建筑物等專題的地圖文檔。

3）專題文檔數據庫，指對各個專題地圖文檔的介紹和說明。

4）系統管理員數據庫。只有在系統管理員數據庫內的用戶才能進入數字校園地理信息系統，可在此數據庫中添加用戶、刪除用戶及修改用戶密碼等。

4 數字校園地理信息系統的實現

4.1 開發平臺選擇

結合系統的設計要求、設計特點和設計目標，本系統選用采用Microsoft Visio Studio2010平臺（C#）語言和ESRI公司的ArcGIS Engine產品進行二次開發。

4.2 數據處理

對應系統的數據庫建設，數據處理主要包括以下幾個方面：

1）基礎空間數據。首先啟動軟件BIGEMAP谷歌地圖下載器，找到山東協和學院遙墻校區截圖。然后通過實地考察，得到各個教學樓、宿舍樓、道路的相關屬性信息。最后在ArcGIS10.2加載得到的衛星圖，修改坐標系、空間配準等一系列操作，將得到的地圖進行數據矢量化，并添加屬性信息。

2）專題數據。利用基礎空間數據庫的內容和劃分的專題菜單，制作各個專題圖。例如，校園道路專題圖，將以校園邊界數據為主的基礎地理信息作為基礎圖層，然后加載道路圖層，最后選擇合適的符號進行渲染。為了方便以后對地圖進行打印輸出，在頁面視圖下，添加地圖標題、圖例、比例尺、指北針等信息。

3）專題文檔數據。對專題圖進行文字性的描述，介紹專題圖的數據及一些其他的基本情況。

4）系統管理員數據。有管理權限才可以進入此系統，該系統預設兩個賬戶，根據以后實際使用情況，再增加其他管理員賬號。

4.3 系統實現

經過編寫代碼，實現了山東協和學院數字校園地理信息系統。主界面如圖2所示。

5 結語

數字校園地理信息系統是數字校園系統的基礎，是數字校園系統的一部分。它的建立是學校各項資源管理信息圖示化、分析功能空間化的前提。在數字校園系統中應用GIS 技術可以大大提高各類信息管理的能力和效率。隨著我國高校改革的深入進行，如高校合并、后勤社會化，高校招生規模的擴大等，這些因素對高校校園管理提出了更高的要求，這將加速高校校園GIS的發展[8]。因此，應用GIS 技術要比單純的基于屬性數據庫的管理信息系統有著更直觀、信息容量更大的優點。隨著認識的改革和注重程度的加深，相信不久適合各個高校的、靈活方便的、功能強大的校園管理GIS 系統軟件能很快地發展建設起來。

【參考文獻】

[1]劉振.數字校園基礎地理信息平臺構建方法研究[J].中國高新技術企業，2016（19）：18-19.

[2]呂家騏.企業級燃氣管網地理信息系統建設方案研究[J].測繪與空間地理信息，2015（6）：121-124.

[3]許曉宏.基于GIS的數字校園系統的設計[J].地理空間信息，2008（2）：62-64.

[4]張文華.城市抗震防災規劃信息管理系統的開發[D].青島：中國海洋大學，2014.

[5]呂杰.基于ArcGIS Engine的校園安全系統設計與實現[J].湖北農業科學，2015（4）：1731-1734.

[6]李明.基于GIS的智能小區信息管理系統設計與實現[D].天津大學，2013.

[7]黃偉.車艙廠制造信息管理系統的設計與實現[D].廈門大學，2013.

[8]鄧九生，陳亞李.GIS在高校校園管理中的應用[J].武漢工程職業技術學院學報，2003（9）：55-59.

[責任編輯：田吉捷]