基于ArcEngine 的校园地理信息系统的设计与开发

张世良

(宁德师范高等专科学校 福建宁德 352100)

摘 要：针对校园管理的信息化、科学化和可视化,本文在分析现有校园信息管理系统特点的基础上,研究了校园系统数据模型的设计方法,并以宁德学院为例,建立了基于ArcEngine 的校园地理信息系统,详细阐述了系统的设计与实现方法,为数字校园建设提供了有益的探索。

关键词： GIS；ArcEngine；数字校园；C#

Design and Implementation of Campus Geographic Information System based on ArcEngine

Shiliang Zhang

(Ningde Institute of teachers ningde fujan 352100)

Abstract :For the informationization,scientific and visualization in campus

management , the paper studies the design method of data model of campus management information system on the basis of the analysis of the characteristics of the current campus information. As an example of Ningde college, campus geographic information system is established based on ArcEngine , and the method of design and development is proposed in detail so as to provide a useful exploration for the construction of the digital campus.

Key words :GIS;ArcEngine;Digital Campus;C#

随着科学技术的发展,地理信息系统(GIS)的应用日趋广泛,不但在资源和环境管理与规划中成功应用,而且成为设施管理和工程建设的重要工具,同时还进入物流配送、商业选址以及大型的企业管理领域中,地理信息也正逐渐应用于校园信息日常管理当中。因此为加快校园信息化步伐,提高工作效率,强化信息管理,有必要建立校园地理信息系统(CGIS)。本文利用组件式开发模式开发了校园地理信息系统，以实现对学校地理信息及其他相关信息的管理与查询，并实现可视化的功能[1 ]。从而服务于校园的建设、规划与管理。

1、 开发工具与开发平台

现有的校园管理信息系统是各部门根据管理目的建立的，并与组织管理的模式相适应的一种人机系统，大多数各自独立、条块分割、往往只注重功能的实现，统一的规范，难 以进行集成，无法适应现代信息系统网络化的要求。为了解决“信息孤岛”问题，本

校园地理信息系统集图形、图像数字信息于一身来表示校园各种空间和属性要素,为用户提供了各种校园信息的查询、检索和必要的空间分析、统计操作以及相应的专题要素输出,为校园的发展预测、规划决策以及科学管理提供了可靠的依据。而现有的校园管理信息系统中缺乏本文以宁德学院为例, 以Microsoft Visual Studio 2005为系统开发平台,采用C#语言和ArcGISEngine开发组件,探讨了校园地理信息系统的构建,并在此基础上设计出宁德学院校园地理信息系统,实现了校园地理信息系统的基本功能[2 ]。

2、系统数据库设计

对于一个良好的GIS管理系统,必须有一个数据库的支持,目前大多数GIS系统通常采用空间数据库和属性数据库并存来管理空间数据和属性数据,系统采用GeoDatabase来统一管理空间数据和属性数据。GeoDatabase是Arc/Info8 引入的一种全新的空间数据模型, 实际上

是建立在DBMS之上的统一的、智能化的空间数据库。GeoDatabase使用了面向对象的方法, 使得要素可以有自己的行为和属性, 并且要素类具有继承性、多态性和封装性。这样, 以更加符合自然的行为和人的思维方式去组织数据, 更精确地模拟真实世界[3] [4]。

以校园建筑物数据为例,根据目前学校已有的和在建的基础实施,结合地理信息系统空间数据抽象分层功能,校园建筑物基础地理数据可划分为教学建筑包括院办公楼、各系办公楼等,辅助教学建筑包括实验楼、图书馆、体育场地等,公共建筑包括学生活动中心、校医院、食堂等,公寓包括大学生公寓、教师公寓等以及其他用途类建筑物。系统中主要的空间数据有校园植被和楼栋层图。其中最为重要的是楼栋图层, 以直观、真实的方式显示各楼栋的外观以及空间分布。楼栋以要素类(FeatureClass)的形式存储在GeoDatabase 中, 要素类型为Multipatch。校园植被则是由存储在GeoDatabase中相关的Point, Polyline 以及Polygon等类型的要素类来综合表现。根据GIS数据分层存放的要求,各种专题信息分层存放并使用不同的颜色显示输出。完全可以在空间数据库中加上这些字段也就是对这些属性绑定在空间数据上统一管理,这也是其他一些GIS系统采用的一个数据库模式。 3、系统功能设计 3.1 系统的设计原则

本系统的开发目标是基于ArcEngine、以一种简单易行的方法、开发出一个实用性较强的地理信息系统，可以在学校这种面积不是特别大，但是人口流动相对较为频繁的校园，能方便地根据不同的需求获取和查询相关的各种信息。为外来人员和新生提供一个信息查询的平台。本系统设计与开发时的原则是系统的实用性、健壮性、可视性、安全性、可靠性、经济性、可扩充性、模块化、易于非专业人员操作性等。 3.1 系统图层的矢量化

系统在矢量化的时候，图层的分层内容主要取决于矢量化图的使用目的和使用的范围，鉴于本次矢量化图主要是用于校园地理信息系统的开发，因此，在这里我们可分为7个图层，各个图层内容如表1 所示。

表1 矢量化图层分层说明 中文图层名 教学设施 英文图层名 TeachFacilities 图层内容 教学楼＋图书馆＋⋯ 备注 属性注明：楼编号、名称、楼层数、建筑年代、建筑结构等 后勤设施 公寓宿舍 校园绿化 道路 湖岸 围墙 管网 BackFacilities Dormitories GreenLand Road SeaShore ExtenBuilding PineNetwork 食堂＋ 商场＋公园属性注明建筑名、楼设施＋ 校外店铺＋⋯ 层、使用目的等 教师住宅楼＋学生公寓 建筑物周边绿化+⋯ 道路以及边界 湖岸 围墙及校门 电网与水网 属性注明楼名、楼层等 属性注明绿化植物名称等 属性注明道路宽度、路面材料等 3.2 功能模块设计

针对系统的设计原则，系统的功能设计如图2所示。

图2 系统的功能图

1）GIS 基本功能模块。运用AE的控件和对象实现GIS的功能，如图层加载、图层卸载、图层控制、属性显示、漫游、放大、缩小、选择等。使用者可以任意地对任何图层进行浏览并寻找自己感兴趣的信息。并且可以通过矩形选择，任意多边形选择等选择手段，寻找自己感兴趣的区域。

2）查询模块。查询模块包括两部分，鹰眼图与主窗口的互动查询以及通过鼠标点击实现的属性查询。利用GIS建立图形方式查询，包括点击查询、任意区域查询、特定区域查询。数据查询有属性查询、简单查询、复合查询、模糊查询和缓冲区查询等多种查询方式，具体查询有：

①建筑物的具体位置和相关建筑的详细布局：对地图上的任意一个建筑物能够实现地图的放大、缩小、漫游、选定操作，并提供鸟瞰图和图例以取得对所需图形资料的最佳可视效果；并提供距离、面积计算功能，以便于作规划设计与分析工作。 ②数据的查询与检索：提供空间信息和属性数据的查询功能，并将抽象晦涩的地理位置信息用色彩鲜明、直观明了的图像和表格形式显示出来以供用户方便应用。

③空间、属性互查：系统提供通过相关属性信息定位空间地形要素,通过选择地形要素查询其相关属性数据,对于属性的互查,用户通过在地图上选择某些图型,可以查看其属性,而相对的可以根据已知的一部分属性数据可以闪烁定位到满足这些属性数据的图层,也就是设施定位功能。通过其属性数据可以提供对于相关信息的统计分析,为相关部门提供决策支持。如校区间的最佳路径辅助选择。

3）空间分析模块：具有缓冲区分析与三维分析功能。如在缓冲区分析设置界面中,可使用选择工具设置源图层,在目标图层中,可输入目标图层的名称,在缓冲区半径中可设置缓冲区的半径。点击执行分析,可按要求进行缓冲区的分析。 4) 图形输出模块：实现GIS化管理功能,系统可根据工程需要提供多种形式的数据输出,打印输出、存盘输出、图形裁剪输出图形或专题图，并可添加比例尺，指北针等在制版中输出，都可取得对所需图形资料的最佳可视效果输出，以便于作规划设计与分析工作[5 ]。 4、系统实现

使用ToolbarControl、TOCControl、PageLayoutControl和MapControl来为应用程序

提供用户界面。这些ArcGIS控件与其他ArcObjects和ArcGIS Engine命令被开发者一起使用，用来创建一个GIS视窗应用。系统的主窗口如图3所示，图4为基于点查询

的结果，包括所查物体的属性数据和二维图像。

图3 系统的主窗口

结束语

系统的完成有利于对校园信息的管理，对校园规划、管理部门都有一定的决策帮助。数字校园是现代高校发展的必然趋势,校园地理信息系统是一种能同时处理校园属性信息与空间信息,并实现对空间信息的可视化管理的新兴信息处理系统。基于ArcEngine的校园地理信息系统开发,充分利用了ArcGIS强大的地图功能,不仅缩短了开发周期、降低了开发成本,而且所开发的系统具有可靠性好、便于维护等优点,可以大大提高各类信息管理的能力和效率,在数字校园的建设奠定了基础。 参考文献

[1] 刘光.地理信息系统二次开发教程组件篇[M].北京：清华大学出版社，2003

[2] 刘铁英，宋雨，边小范等. 基于组件式GIS 技术的数字校园模型研究[J]. 河北大学学报·自然科学版，2006，26 (2): 213-218

[3] 宋杨,万幼川. 一种新型空间数据模型GeoDatabase[J]. 测绘通报, 2004( 11) :31- 33.

[4] 张佐帮, 尚颖娟. 基于GeoDatabase 的面向对象空间数据库设计[J]. 地理空间信息, 2005, 3(2) :33- 35. [5]蒋波涛. 插件式GIS应用框架的设计与实现[M ] . 电子工业出版社,2008.10. [

3]朱伟刚，张永彬．Mapinfo 环境下的查询方法[J]．长春工程学院学报（自然科学版），2001，2（3）：37-38.

作者简介：张世良（1973—），男，福建宁德人，讲师，硕士研究生毕业，目前主要从事GIS的科研与教学工作。

基金项目：福建省自然科学基金(2009J01294)，宁德师范高等专科学校资助项目(2008Y00)