基于组件式GIS的可视化大地控制成果管理信息系统
摘要： 大地控制成果是国家科学研究、国防和经济建设的 基础资料，把GIS技术应用于大地控制成果管理具有科学、高效、直观的特点。本文介绍了GIS组件MapObjects的特点及体系结构，对大地控制成果的数据进行了分析和数据库的设计，说明了用组件式GIS开发可视化大地控制成果管理信息系统的实现。
关键字： 组件式 大地控制成果 GIS 信息系统
一、前言
自从60年代世界上第一个gis诞生以来，地理信息系统正形成完整的技术系统并逐渐建立起独立的理论体系。大地控制成果是国家科学研究、国防和经济建设的基础资料，在基础测绘、国土整治、资源勘察开发、农田水利建设、空间技术等许多领域都发挥着重要的作用。对其采用传统的以手工和纸张为主的建档、保存、查询需耗费大量的人力和物力，对资料的更新尤为困难。随着计算机软、硬件技术和全球信息网络技术的发展，把gis应用于大地控制成果的管理成为必要和可能。大地控制成果的管理随着计算机技术的发展经历了三个阶段：手工和纸张为主的建档、保存、查询阶段；简单关系型数据库为基础的数据管理阶段；现在空间技术与gis的技术的发展将把大地控制成果的管理带入以空间数据库和gis技术为基础的可视化管理阶段。组件式gis技术使可视化管理系统的开发更为便捷，这样的组件常用的有mapobjects、mapx、supermap等，下面以mapobjects为例介绍组件式gis的特点。
二、mapobjects特点及体系结构
mapobjects是全球最大的gis软件供应商esri公司在业界最早推出的gis软件组件，它是一组基于com技术的地图应用组件，它由一个称为map的activex控件（ocx）和约45个自动化对象组成，在标准的windows编程环境下，能够与其他图形、多媒体、数据库开发技术组成完全独立的综合性应用软件，是基于前端应用业务的良好的地图开发环境。
1.mapobjects的体系结构
1）数据结构
从mapobjects对地图数据的组织方式来看，概念清晰，易于理解。它认为一个综合性的地图由多个图层构成，图层数据来源广泛，既可以是gis矢量图层，也可以是cad图层，甚至影像数据。对于gis和cad的矢量图层，其内部统一用记录集（recordset）来表达，这样就抹平了各种不同格式数据之间在内存中的表达鸿沟，简化了程序员的数据观点。记录集正象关系数据库中的二维表，行表示每个要素、列表示每个属性。如果含有名称为“shape”的列，则该记录集表示的是地图要素，否则表示的是普通的数据库表格。这样，在数据结构内部就消除了gis和mis数据之间的差异，方便程序员开发gmis综合应用系统。
shape字段以面向对象的技术封装了要素的图形部分。它把图形划分为三种类型，即点、线、面。这些几何类型既简单又复杂，说它简单，是因为很容易理解，所有的图形归根到底都是由点、线、面构成的；说它复杂，是因为这些点、线、面并不是简单的点、线、面，实际上它引入了一个部件（part）的概念，由点构成部件，部件由复合点构成，线和面则由部件构成。
如果只有一个部件，则它是简单的线或面，如果有两个以上的部件，则构成复合线或面。例如夏威夷群岛，由很多小岛屿构成，但它是一个整体，其中的每个小岛都可以用part来表示，多个part构成的多边形放到一个shape字段中。
至于注记，则被描述为属性字段的自动标注。标注的位置由shape字段中的图形要素决定，它可以是点、线或面，通常是线。标注的内容由普通属性表示，既可以是字符型，也可以是整型或浮点型，通常是字符型。这样，一切要素既可以按图形表示，也可以按其属性内容标注显示，甚至可以两者同时显示，地图显示和制图的方式是极为灵活的。
2）功能接口
再从mapobjects所提供的功能接口来看，常用的地图应用基本上都能实现，例如：
* 创建新的shape文件
* 更新属性或图形数据
* 绘制点、线、椭圆、矩形和多边形等图形要素
* 绘制描述性的文本注记
* 地图简单点取查询、空间查询、相对位置查询、sql逻辑条件查询等
* 空间统计
* 地图缩放和漫游
* 丰富的绘图方式，如按值润色、分类显示、绘制密度图、产生含各类图表的专题图等。
* 属性自动标注
* 显示航空和卫星遥感影像
* 动态显示实时或顺时数据，如gps动态监测
* 地址匹配
* 投影变换
* buffer、union、intersect等空间分析算子
通过调用这些接口，能够开发从简单的电子地图应用，至复杂的基于gis/gps/rs的3s应用。利用空间分析算子，甚至可以构造出具有一定复杂度的空间分析模型。由于提供了数据更新接口，用户能够扩展出自己的编辑工具。
2.mapobjects的开发过程
mapobjects的使用和开发过程与其他的activex控件没有两样，在visual basic、delphi、visual c++等能够支持控件开发的编程环境下，把mapobjects控件插入编程项目，就可以通过接口使用其所提供的添加删除图层、放大缩小等等各种方法。
三、大地控制成果数据分析
大地测量数据具有很强地空间特性，从数据来源可分为：原始观测值，如方向、边长、高差、重力等：平差值，如在原始观测值基础上经数据处理得到的坐标、高程等；再生数据，如用平面直角坐标转化得到的经、纬度等；总结资料及文字说明等属性信息。从数据表现形式来分，有表格数据，如各种坐标表、记录表等；图形数据，如构网图、水准路线图、点之记等；图像数据，如点位照片等。从控制点类型分又可分为三角控制成果、水准成果、gps控制成果等。所有这些数据具有如下特性：
1.准确性。
大地测量数据具有很高的精度，其原始观测值不能含有粗差，数据处理模型应当严密，文字说明资料应当完整可靠。准确性是建立大地测量数据库的首要条件，必须采取一定的手段保证入库数据的正确可靠。
2.长期性与实时性共存。
大地测量控制点是永久性的埋设点，所有的控制点资料将被长期保存和使用，同时对控制点的当前状态又要求准确反映出来，如点位的完好情况，是否可用，是否变动等，因而又具有实时性。这就要求数据库具有更新功能，同时尽量保存已有的历史资料，不要轻易删除。
3.周期性与累积性。
大地测量工作需隔一定时期进行重复观测，如国家水准网的复测等，因而具有周期性。随着研究工作和国家经济建设的不断发展，大地测量工作是不断扩展的，其数据量不断累积扩大，这就要求设计的数据库系统具有较好的存档对照和扩展性。
四、系统设计
1.系统功能模块
* 数据管理：数据的导入导出、修改删除等，同时自动维护点位分布图、索引表等。
* 数据查询：按条件查询、sql组合条件查询、图上直接点查等形式进行查询。查询到控制点后，再从控制点查询其点之记、点位照片、相关技术文档等等。
* 统计分析：进行库存统计和分发统计，可按行政区域统计并输出点位分布图，便于县市进行测绘管理。
* 图形管理：成果分布图、构网图的检索、打印输出。
* 投影转换：根据用户的需求进行投影转换，转换到用户所要的坐标系统和分带。
* 用户管理：对用户权限进行设置，如普通用户，可查询不可修改；高级用户可导入修改数据等等。
2.数据库设计
数据库分为原始观测值数据库、成果数据库、图形库和文档库。
1） 原始观测值库
主要提供查询和下载再利用，所以其存储采用索引表＋数据文件的方式。
其索引表结构参考下表：
字段名 字段内容 字段内容生成
序号 唯一值，标志记录 自动生成
测区名/路线名 按测区或路线进行索引 填写
数据文件 数据文件存贮的绝对路径及文件名 自动生成
入库时间 自动生成
生命期 决定数据何时可以删除 填写
…… … …
2） 成果数据库
存贮大地控制数据的平差成果，每次平差成果分别建索引和自动生成点位分布图。
成果表结构参考下表：
字段名 字段内容
点名 点之记、点位照片用此项关联
外业标志名 与不同时间平差成果间用此项关联
坐标/高程
测区名/路线名 与索引表间用此项关联
…… …
说明 成果说明（如：1992年万康区54系平差成果）
索引表结构参考下表：
字段名 字段内容 字段内容生成
序号 唯一值，标志记录 自动生成
测区名/路线名 按网区或路线进行索引 填写
平差时间 数据文件存贮的绝对路径及文件名 填写
坐标系统 填写
高程系统 填写
分带情况 填写
点位分布图 自动生成
构网图 自动生成
在线提供 是否当前首选提供成果 填写
…… … …
* 成果表与索引表间通过网区名/路线名关联
3） 图形库
数据供查询和打印输出用，存贮采用索引表＋数据文件的方式
其索引表结构参考下表
字段名 字段内容 字段内容生成
序号 唯一值，标志记录 自动生成
测区名/路线名 按网区或路线进行索引 填写
数据文件 数据文件存贮的绝对路径及文件名 自动生成
入库时间 自动生成
生命期 决定数据何时可以删除 填写
…… … …
4） 文档库
数据供查询和打印输出用，存贮采用索引表＋数据文件的方式
* 点位信息的索引表通过点名与成果库关联。
* 相关文档的索引表通过测区名或者路线名与成果表关联。
字段名 字段内容 字段内容生成
序号 唯一值，标志记录 自动生成
点名/测区名/路线名 按点名、测区名或者路线名进行索引 填写
数据文件 数据文件存贮的绝对路径及文件名 自动生成
入库时间 自动生成
生命期 决定数据何时可以删除 填写
…… … …
3.系统结构
系统从逻辑上划分为表示层、应用层和数据存贮层。表示层用vb等开发语言＋mapobjects 实现其界面和功能，所有用户的操作都在此层进行。应用层是中间层，复杂表示层和数据存贮层的交互。数据存贮层选用大型的数据库进行数据的存贮管理。
4.应用实例
开发采用vb6.0 + mapobejcts
数据库采用oracle8i
运行界面如下：
系统用mapobjects实现了大地控制成果的可视化管理，具有数据管理、查询、分发管理、统计分析等功能，具有如下特点：
1） 该系统通过mapobjects实现了大地数据的可视化管理，更直观地表达了数据模型，改变了数据管理的模式，大大提高了工作效率。
2） 该系统把gis与mis相结合，将大地成果的分发信息汇总、统计分析、价格计算和成果表打印等测绘业务功能结合到成果管理中，实现了从成果管理到数据分发一条龙服务。
3） 该系统除了能够实现地图的缩放、漫游、信息查询等常规功能外，还能实现控制点分布图自动生成及更新，做到图库统一。
五、结束语
近年来，随着地理信息系统（gis）、全球卫星定位系统（gps）、遥感（rs）等技术的发展，以及数字地球观念的深入与普及，许多行业已开始大规模的构建空间数据共享平台，与之相关的计算机技术，如分布式数据库、网络技术、数据仓库、多媒体技术、海量数据处理等技术的突飞猛进，也为gis技术的广泛应用展示了更加光明的前景。融合了空间数据库技术、gis技术和网络技术的大地控制成果管理信息系统，无疑将改变传统的数据管理模式，提高测量成果的共享程度和使用效率，使大地控制成果的管理进入更加科学、高效的阶段。另，本文设计思路来源于作者在广西基础地理信息中心工作期间所参与项目，在此对中心及项目人员一并致谢。
【参考文献】
[1] 孔祥元、郭际明、刘宗泉，大地测量学基础，武汉大学出版社：2001
[2] 苏乐平，mapobjects开发技术
