基于ArcGISEngine的城市基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)研究

蘇丹丹，劉佳瑋，項(xiàng)晏琳

(長春師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉林長春 130032)

基于ArcGISEngine的城市基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)研究

蘇丹丹，劉佳瑋，項(xiàng)晏琳

(長春師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉林長春 130032)

以“長春市基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)”為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，選用集成二次開發(fā)模式，將AE組件式系統(tǒng)開發(fā)與.Net跨平臺(tái)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)相融合，對空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、總體框架建設(shè)和功能模塊設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)研究，為數(shù)字城市建設(shè)研究提供有力的參考。

空間數(shù)據(jù)庫；空間查詢；緩沖區(qū)分析；疊加分析；網(wǎng)絡(luò)分析

城市基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，是將基于ArcGISEngine的軟件開發(fā)技術(shù)與GIS強(qiáng)大的空間分析功能相融合，服務(wù)于日常生活和政府的內(nèi)部管理，有助于更為廣泛地開展各級政府的電子政務(wù)平臺(tái)建設(shè)，而且為城市或地區(qū)的數(shù)字城市建設(shè)研究提供有力的參考，產(chǎn)生一定的社會(huì)效益。本文以“長春市基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)”為例，對“空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)”、“總體框架建設(shè)”以及“功能模塊設(shè)計(jì)”等方面進(jìn)行詳細(xì)研究。

1 平臺(tái)開發(fā)方式及相關(guān)技術(shù)研究

1.1 平臺(tái)開發(fā)方式

根據(jù)不同平臺(tái)開發(fā)方式的特點(diǎn)，城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)的開發(fā)可以選擇不同的開發(fā)方式。不同開發(fā)方式的系統(tǒng)開發(fā)周期、系統(tǒng)開發(fā)難易程度以及系統(tǒng)效率均是不同的。因此，在進(jìn)行平臺(tái)開發(fā)之前，必須首先考慮選擇何種開發(fā)方式。從整體上看，GIS應(yīng)用平臺(tái)開發(fā)方式有“獨(dú)立開發(fā)方式”、“單純二次開發(fā)方式”和“集成二次開發(fā)方式”。獨(dú)立開發(fā)方式的主要特點(diǎn)是開發(fā)難度較大；單純二次開發(fā)方式主要受到GIS工具提供的編程語言限制，開發(fā)平臺(tái)運(yùn)行效率較低；集成二次開發(fā)方式可以結(jié)合GIS工具軟件和可視化開發(fā)語言進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)周期相對較短，系統(tǒng)開發(fā)難度降低，系統(tǒng)效率較高，是GIS應(yīng)用開發(fā)的主流開發(fā)方式。本次研究選用集成二次開發(fā)方式，進(jìn)行城市基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)的相關(guān)建設(shè)。

1.2 相關(guān)技術(shù)研究

本次研究選定在C#.NET2010開發(fā)語言環(huán)境下，應(yīng)用ArcGIS的ArcGIS Engine10開發(fā)包進(jìn)行獨(dú)立應(yīng)用程序開發(fā)，應(yīng)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫Geodatabase數(shù)據(jù)模型對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，運(yùn)用ArcGIS Objects10組件對象技術(shù)搭建GIS應(yīng)用的各種組件，為用戶搭建自定義應(yīng)用平臺(tái)提供了廣闊的空間，同時(shí)也提高了平臺(tái)的靈活性和共享性。

2 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.1 長春市基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)的整理

根據(jù)1∶7000長春市區(qū)圖的紙圖，采用數(shù)字化采集，可供交通、旅游使用。本次研究需要整理的長春市基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)主要包括行政數(shù)據(jù)(如行政點(diǎn)、行政區(qū)表名、政府機(jī)關(guān)點(diǎn))、水系數(shù)據(jù)(如水系注記、水系線、水系面)、植被數(shù)據(jù)(如綠地面)、交通數(shù)據(jù)(如道路注記、道路中心線、公交站點(diǎn)、公交線)、旅游數(shù)據(jù)(如公園、娛樂場所、旅游景點(diǎn))以及企事業(yè)單位數(shù)據(jù)(如公司、工廠、學(xué)校)等，以英文方式命名數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)集和字段。坐標(biāo)系采用北京五四坐標(biāo)，主要包含行政、水系、植被、交通、旅游、企事業(yè)單位等要素。圖層數(shù)據(jù)主要包括公交站點(diǎn)圖層(BusPoint)、公司圖層(Company)、行政點(diǎn)圖層(DistrictPoint)、工廠圖層(Factory)、政府機(jī)關(guān)圖層(Government)、醫(yī)院圖層(Hospital)、公園圖層(Park)、居民小區(qū)圖層(ResidentialPoint)、學(xué)校圖層(School)、研究機(jī)構(gòu)圖層(ScientificResearch)、公交站名圖層(BusAnno)、行政區(qū)表名圖層(District)、水系注記圖層(WaterAnno)、一級路注記圖層(RoadAnno1)、二級路注記圖層(RoadAnno2)、公交線圖層(BusLine)等。將收集來的空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成.Shp格式。

2.2 長春市基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

按大小等級組成各要素的點(diǎn)、線、面、注記，在ArcCatalog10中新建一個(gè)Geodatabase數(shù)據(jù)庫，將其命名為changchun.gdb。將.Shp格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入配準(zhǔn)，逐一生成各要素集。路網(wǎng)數(shù)據(jù)創(chuàng)建為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，將阻力字段設(shè)為長度，并設(shè)計(jì)合適的地圖模板輸出保存。

圖1 總體框架設(shè)計(jì)

3 總體框架設(shè)計(jì)

本次研究以長春市基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立長春市基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)庫；運(yùn)用系統(tǒng)分析法，結(jié)合“集成二次開發(fā)”的軟件開發(fā)模式，建立長春市基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)總體框架，在該框架下共設(shè)有“空間查詢”、“緩沖區(qū)分析”、“疊置分析”和“道路交通網(wǎng)分析”四個(gè)模塊。長春市基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺(tái)的總體框架設(shè)計(jì)，如圖1所示。

4 功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 空間查詢模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

屬性條件查詢是根據(jù)屬性條件，針對某個(gè)要素圖層，查詢滿足條件的地理要素。對于擴(kuò)展ArcGIS桌面，使用SQLQueryDialog來構(gòu)造屬性查詢條件；對于ArcGIS Engine開發(fā)，需要自定義設(shè)計(jì)界面來構(gòu)造屬性查詢條件。

空間位置、空間關(guān)系查詢是根據(jù)查詢的幾何形狀和空間關(guān)系，針對所選擇的要素圖層進(jìn)行查詢。

以長春市的道路圖層為例，將Shape_Length設(shè)為關(guān)鍵屬性，查詢路長超過50米的道路高亮顯示，如圖2所示。

圖2 空間查詢模塊的實(shí)現(xiàn)

4.2 緩沖區(qū)分析模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

緩沖區(qū)查詢是根據(jù)選擇或繪制的幾何形狀建立緩沖區(qū)，再根據(jù)選擇的空間關(guān)系，查找要素圖層滿足條件的記錄。模塊設(shè)計(jì)界面上的主要內(nèi)容包括：選擇緩沖區(qū)圖層或疊置圖層，創(chuàng)建緩沖參數(shù)，輸入緩沖距離或選擇緩沖字段，選擇線緩沖方向(兩邊、左邊或右邊)，選擇線緩沖末端封閉類型(圓弧型或平直型)，選擇緩沖區(qū)融合類型(不融合、融合所有緩沖區(qū)或根據(jù)字段屬性融合)，設(shè)置疊置分析參數(shù)(如容差、坐標(biāo)精度等級、屬性輸出類型、要素輸出類型。

緩沖區(qū)分析的實(shí)現(xiàn)主要包括“緩沖區(qū)的創(chuàng)建”和“疊置分析”兩個(gè)步驟。以長春市數(shù)據(jù)為例，將距離學(xué)校附近50米的范圍進(jìn)行緩沖區(qū)分析并顯示，如圖3所示。

圖3 緩沖區(qū)分析模塊的實(shí)現(xiàn)

4.3 疊置分析模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

疊置分析是將同一地區(qū)的兩組或兩組以上的要素進(jìn)行疊加，產(chǎn)生新的聯(lián)合要素的分析方法。ArcGIS提供了六種疊置操作：求交疊置(Intersect)、求和疊置(Union)、擦除疊置(Erase)、同一性疊置(Identity)、更新疊置(Update)和異或疊置(SymDiff)。求交疊置，先計(jì)算兩個(gè)要素的交集，保留公共部分；求和疊置，計(jì)算兩個(gè)多邊形要素的集合交集，兩個(gè)要素的所有圖形要素和屬性數(shù)據(jù)都予以保留；擦除疊置，擦除要素可以是點(diǎn)﹑線或面，只要輸入要素等級與之相同或較低；同一性疊置，指通過計(jì)算機(jī)輸入要素于Identity要素的幾何交集，將覆蓋在輸入要素范圍內(nèi)的要素保留下來；更新疊置，先計(jì)算兩個(gè)多邊形要素的交集，然后利用Update要素更新它所覆蓋的輸入要素；異或疊置，先計(jì)算兩個(gè)多邊形要素的交集，刪除兩個(gè)多邊形要素的公共部分，保留其余部分，輸入和更新要素類或要素圖層必須具有相同的幾何類型。不同類型的疊置分析對輸入圖層、疊置圖層有不同的要求。以長春市數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行了疊置分析并顯示，如圖4所示。

圖4 疊加分析模塊的實(shí)現(xiàn)

4.4 道路交通網(wǎng)絡(luò)分析模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

ArcObjects的Controls類庫中提供內(nèi)置命令、工具和菜單用于網(wǎng)絡(luò)分析模塊的開發(fā)。本次研究將這些命令、工具和菜單直接添加到自定義的工具條上，在應(yīng)用程序上實(shí)現(xiàn)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)分析功能。

以長春市道路圖層為例，查詢了兩點(diǎn)之間的路徑并顯示，如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡(luò)分析模塊的實(shí)現(xiàn)

4.5 其他功能

其他基本功能，如距離量測、鼠標(biāo)點(diǎn)擊查詢、地圖編輯等功能，都是通過工具欄上的按鈕直接調(diào)用ArcObjects提供的控件來實(shí)現(xiàn)的，如圖6所示。

圖6 其他功能的實(shí)現(xiàn)

5 結(jié)語

本次研究以長春市公共基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)建設(shè)為例，利用多元數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將土地的空間信息、道路的空間信息、單位屬性的空間信息、人口數(shù)量等輸入數(shù)據(jù)庫；運(yùn)用數(shù)據(jù)接口技術(shù)，將數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)化成可用的工作空間數(shù)據(jù)；利用SQL技術(shù)，建立檢索查詢模塊；利用ArcEngine插件，實(shí)現(xiàn)電子地圖模塊；結(jié)合運(yùn)籌學(xué)和網(wǎng)絡(luò)分析，建立路徑分析模塊；應(yīng)用數(shù)據(jù)庫管理機(jī)制，創(chuàng)建地籍管理模塊；利用緩沖區(qū)分析和統(tǒng)計(jì)功能，建立突發(fā)事件應(yīng)急評估模塊和數(shù)據(jù)更新模塊。本次研究將AE組件式系統(tǒng)開發(fā)與.Net跨平臺(tái)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)相融合，有利于提升平臺(tái)的安全性，從而使平臺(tái)運(yùn)行得更為高效。

通過對“基于ArcEngine的城市基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)”的建設(shè)研究，能夠基本實(shí)現(xiàn)查看整體區(qū)域電子地圖功能，實(shí)現(xiàn)區(qū)域查詢、城市交通導(dǎo)航、市政設(shè)施選址規(guī)劃、土地地籍屬性查詢、突發(fā)事件評價(jià)等功能；同時(shí)，盡可能地完善了個(gè)性化風(fēng)格的視覺效果，解決了一些實(shí)際生活中的信息服務(wù)問題，為用戶提供幫助和決策建議。

[1]何建國,呂從,劉偉.基于ArcGIS Engine的城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)研究[J].測繪科學(xué),2007(7):144-146.

[2]龍卓群,張國麗.基于C#的ArcGIS Engine的應(yīng)用研究與開發(fā)[J].設(shè)計(jì)參考,2009(9):61-66.

[3]張會(huì)霞.基于ArcGIS Engine旅游信息系統(tǒng)的研究[J].測繪與空間地理信息,2014(1):19-21.

[4]鄭力,吳曉洋,胡健.基于ArcGIS Engin的專題圖自動(dòng)化制作法研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代,2015(9):39-44.

[5]趙躍.基于ArcGIS Engine的景區(qū)地理信息系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息,2015(4):128-132.

Urban Basic Geographic Information Service Platform Construction Research Based on ArcGISEngine

SU Dan-dan, LIU Jia-wei, XIANG Yan-lin

(Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

Based on the basic geographic information spatial data of Changchun city, secondary development mode is selected, and the AE component system development is blended into the.Net cross-platform application development technology. In the study, three aspects are researched in detail, such as the design of the space database, overall frame work constraction and the function module design. The research results provide powerful references for digital city construction.

spatial database; spatial query; buffer analysis; overlay analysis; network analysis

2015-06-29

吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(吉教科合字2014第267號)。

蘇丹丹(1980- )，女，吉林長春人，長春師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院高級實(shí)驗(yàn)師，博士，從事地球信息科學(xué)研究。

K909

A

2095-7602(2015)12-0054-04