基于GIS的山西古城系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

薛江帆 張會霞 牛俊杰

歷史古城是人類與自然相互交融和發(fā)展的一種體現(xiàn)，反映出我國不同地域不同歷史階段的獨特且合理的文明現(xiàn)象。山西古建筑文化歷史悠久、底蘊深厚、現(xiàn)存古城資源眾多。但山西地勢多山且不便利的交通，給古城遺址的保護和發(fā)展帶了很多不便。并且古城旅游開發(fā)符合山西省經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略，也是其旅游轉(zhuǎn)型的重要方向。所以高效且便捷的山西古城信息管理十分重要。

隨著我國互聯(lián)網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，在古代建筑的保護和信息保存上早就有了多種且有效的手段。但在以往學者的研究中，學者多以單一建筑的保護建立數(shù)字化模型，如王崇恩等對歷史建筑以建立歷史建筑信息模型的方式進行研究，白焱利用REVIT技術(shù)將山西晉祠魚沼飛梁進行了還原。他們的主要研究都是對單個建筑進行具體分析，雖然這些研究詳細并且全面，但只是單一的研究古代建筑的信息，沒有把握建筑之間的關(guān)聯(lián)性和完整性。而地理信息系統(tǒng)的二次開發(fā)就是綜合表達和管理地理信息最常用的方法之一。本文采用SQL Sever2012存儲屬性數(shù)據(jù)，采用C#開發(fā)ArcGIS Engine組件建立山西古城管理系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)設(shè)計

1.系統(tǒng)開發(fā)的目標

本研究以山西為例，搜集和查詢山西古代城市的基本數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析和處理。建立山西古城管理系統(tǒng)。主要是為了方便人們對古城數(shù)據(jù)的管理和保護，使用系統(tǒng)中的功能可以方便人們對山西古城信息查詢及信息保護。

具體來說，就是開發(fā)一個山西古代城市信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，建立山西古城數(shù)據(jù)庫，并搭建山西古城信息系統(tǒng)。最終對山西古城數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行運行和維護，滿足系統(tǒng)開發(fā)的基本需求。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)使用C/S結(jié)構(gòu)。

前端的客戶機，主要完成用戶界面顯示，完成山西古城地圖的瀏覽、屬性查詢、多媒體查詢等應(yīng)用功能。后端的服務(wù)器，主要是運行DBMS，在服務(wù)器中儲存山西古城的數(shù)據(jù)信息，方便對古城信息進行存儲和更新，提供數(shù)據(jù)庫的查詢和管理。

該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)庫連接、地圖瀏覽、屬性查詢和多媒體查詢等功能。

二、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

地理數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)。該數(shù)據(jù)庫主要包含了兩大類數(shù)據(jù)：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。古城位置信息根據(jù)相關(guān)資料標注，屬性信息來源于山西省文物局官網(wǎng)，山西省其他矢量數(shù)據(jù)來源于CSDN官網(wǎng)。

1.空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

使用ArcGIS軟件矢量化山西古城。先矢量化山西行政圖。對山西省一到五級河流、基本道路和基本鐵路等信息相對于地圖進行配準。然后使用ArcCatalog新建點、線、面數(shù)據(jù)圖層，修改地理坐標系和地圖投影，最后在ArcGIS中由底圖添加古城數(shù)據(jù)，繪出山西省行政區(qū)、交通和河流的等信息，完成矢量化?？梢愿又庇^和準確地表達山西古城數(shù)據(jù)的分布范圍和分布密度等信息。

2.屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

屬性數(shù)據(jù)庫的主要信息有山西各個古城的歸屬省、歸屬市、歸屬縣、遺址名稱、遺址朝代、建城朝代等字段以及文字介紹、圖片和視頻信息，并存儲在SQL Sever 2012中。空間數(shù)據(jù)加載前將屬性數(shù)據(jù)庫連接到空間數(shù)據(jù)庫上。

三、系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

1.數(shù)據(jù)庫連接

（1）首先在系統(tǒng)開發(fā)的程序中定義數(shù)據(jù)庫的連接字符串，包括datasource服務(wù)器，Initial Catalog數(shù)據(jù)庫名和身份驗證信息。

（2）定義數(shù)據(jù)庫連接變量并傳入數(shù)據(jù)庫連接字符串參數(shù)。

（3）打開數(shù)據(jù)庫連接。

（4）string SQLstr01 = "Select * from 山西古城信息"，定義查詢語句。

（5）SqlDataAdapter MyAdapter = new SqlDataAdapter(SQLstr01, conn01)。

（6）新建一個空的數(shù)據(jù)集。

（7）執(zhí)行SQL，將結(jié)果給ds01。

（8）打開窗體，填充數(shù)據(jù)。

2.瀏覽功能

主要是對山西古城地圖進行地圖瀏覽的功能的開發(fā)。利用ToolbarControl控件可以使鼠標實現(xiàn)矩形框任意放大縮小功能，還可以點擊“地球”樣式的圖標進行全圖顯示。使用MapControl控件和EagleEyeMapControl控件實現(xiàn)數(shù)據(jù)視圖和鷹眼的功能。再使用PageLayoutControl控件可以實現(xiàn)視圖功能，方便用戶輸出地圖信息，可以用來制作所需的山西古城專題化地圖。也可以在axTOCControl控件中添加contextMenuStrip控件進行屬性表的瀏覽。

3.查詢功能

屬性查詢：基于山西古城的空間數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建SQL查詢語句來進行搜索，首先使用IQueryFilter接口定義屬性查詢的條件，再使用WhereClause方法輸入where的子句，從而得到查詢的結(jié)果，查詢的結(jié)果會顯示在地圖上，如圖1所示。

圖1 屬性查詢

4.多媒體查詢功能

把山西古代城市的信息儲存在數(shù)據(jù)庫中。通過山西古城的名稱進行查詢，系統(tǒng)會彈出窗口并利用richTextBox、pictureBox、WindowsMediaPlayer控件顯示文字介紹和圖片并播放介紹視頻，如圖2所示。信息可以讓使用者從多個方面了解山西古城的過去和現(xiàn)狀，更加直觀地表現(xiàn)出古城信息。

圖2 多媒體查詢

四、結(jié)論

本文以山西古城數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為例，以山西省基礎(chǔ)地理信息、空間地理信息為核心，論述基于ArcGIS Engine二次開發(fā)一個古城信息系統(tǒng)的過程。在開發(fā)的過程中要遵循了科學合理原則，不但滿足山西古城遺址的多樣化查詢，而且建立一個完善山西古城管理的系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)就可以查詢相應(yīng)的山西古城信息，使人們可以更加方便快捷地了解山西現(xiàn)存歷史文化古城，也能幫助人們更好地了解深厚的山西文化，從而對古城加以保護和發(fā)揚。