基于ArcGIS的賀州某開發(fā)區(qū)地理信息系統設計與實現

摘 要：文以賀州某開發(fā)區(qū)園區(qū)地理信息系統開發(fā)為研究背景，對GIS技術在園區(qū)信息管理中的應用進行了研究，闡述系統總體結構、功能模塊和數據庫設計，基于ArcGIS Engine開發(fā)平臺，結合可視化開發(fā)語言Visual C#進行集成二次開發(fā)，實現了顯示、查詢、編輯等GIS常用功能以及三維顯示和三維分析功能，為開發(fā)區(qū)管理部門提供多層次園區(qū)地理數據與決策依據。

關鍵詞：園區(qū)地理信息系統 ArcGIS Engine 三維分析

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0017-01

本文結合賀州某開發(fā)區(qū)地理信息系統的設計和開發(fā)實踐，對采用ArcGIS Engine作為GIS開發(fā)平臺建立園區(qū)地理信息系統進行了較深入的研究。

1 需求分析

從開發(fā)區(qū)園區(qū)信息管理的實際需要出發(fā)，系統能夠對新園區(qū)地形、建筑物、管線等數據進行統籌管理，記錄新園區(qū)從規(guī)劃初期到竣工建成的整個建設過程；提高園區(qū)設施管理的效率，便于查詢和分析，對今后日常維護、資產管理、各種資料的保存及新園區(qū)改造提供依據，并可直觀地展現三維立體的園區(qū)景觀。

2 系統設計

2.1 系統總體結構

系統采用客戶機/服務器（Client/Server）的體系結構。服務器端存儲系統空間數據庫，應客戶端請求發(fā)送不同用途的數據，由系統維護人員負責空間數據庫的管理和維護，客戶端只需要安裝ArcGIS Engine Runtime（運行時）即可。

系統以目前在世界上占主流地位的開放型GIS軟件—— ArcGIS地理信息處理平臺為基礎，采用關系數據庫SQL Server 2000和ArcSDE 9.2相結合的技術統一管理空間數據和屬性數據，確保空間和非空間數據的一體化存儲，實現數據的存儲、管理、查詢、檢c68f0df4089e1529f21cb699bf8cb3547198371aa06a2da738baea0ea03a2c29索及數據的深層次挖掘問題，為前端GIS應用功能的開發(fā)提供強有力的支持。

2.2 系統功能模塊

根據需求分析，將系統設計為10個功能模塊來實現，分別為數據加載模塊、數據編輯模塊、地圖瀏覽模塊、影像播放模塊、查詢檢索模塊、三維顯示模塊、空間量算模塊、三維分析模塊、系統管理模塊和地圖打印模塊。

3 數據庫設計

3.1 數據庫構成

本系統的數據庫建設是一項長期、重要和基礎性的工作，數據庫中包括地形、規(guī)劃和工程勘察數據以及系統配置數據，構成能夠提供豐富的信息資源和服務能力的園區(qū)空間數據中心。

3.2 基于Geodatabase的空間數據組織模式

本系統需要對園區(qū)建筑物、地下管線、運動場等多種地理要素的空間數據和屬性數據進行管理，涉及的數據種類多，數據量大，且各類數據之間存在一定的關系。因此，為了實現統一管理，采用新型的面向對象數據模型Geodatabase來設計和管理系統的地理數據庫。系統Geodatabase中的矢量數據包含要素數據集（Feature Dataset）和要素類（Feature Class）兩種數據結構，要素數據集是具有相同空間參考系統的要素類的集合，如基礎地形要素數據集；要素類是存儲相同幾何類型和屬性的要素的集合，要素類是各要素數據集中具有點、線或面幾何特征的地理實體，如道路線要素類。柵格數據集包含表達連續(xù)地理對象的柵格數據，柵格數據集能夠表示一副影像圖、一個表面、一個以格網采樣的環(huán)境屬性，或者有關特征的對象圖片，開發(fā)區(qū)園區(qū)用地的遙感影像圖（QuikBird衛(wèi)星數據）是采用柵格數據集管理。關系表中的表文件是記錄的集合，本系統地理數據庫中的關系表為項目設計方案信息表。

4 系統開發(fā)與實現

4.1 系統開發(fā)環(huán)境

采用Visual studio 2005+ArcGIS Engine 9.2作為系統的開發(fā)平臺，用面向對象的方法進行程序設計，通過Visual C#開發(fā)語言調用ArcGIS Engine組件庫的組件，利用相關接口和函數開發(fā)系統功能，實現了數據加載、數據編輯、地圖瀏覽、影像播放、查詢檢索、三維顯示、空間量算、三維分析、系統管理和地圖打印功能。

4.2 主要功能實現

以地圖瀏覽、三維顯示和三維分析為例進行說明。

（1）地圖瀏覽。

地圖瀏覽界面主要由地圖顯示區(qū)、圖層控制區(qū)、菜單欄和工具欄組成。地圖瀏覽功能可進行視圖控制和圖層控制操作，主要是利用ArcGIS Engine中己封裝的工具條控件（ToolbarControl）和目錄樹控件（TOCControl）實現，使用工具按鈕對地圖進行放大、縮小、移動等操作，方便用戶觀察目標和快速定位。圖層控制窗口用來顯示地圖的圖層，可以控制圖層的顯隱以及圖層在上層或下層的控制，便于用戶選擇感興趣的圖層和顯示方式進行地圖瀏覽和查詢分析，提高查找效率。

（2）三維顯示。

通過顯示園區(qū)三維地形模型和地物模型，可以為開發(fā)區(qū)管理人員提供對園區(qū)布局和資源的可視化預覽，提供可視化的分析和決策環(huán)境，以地形表面模型建立為例進行說明。

①創(chuàng)建TIN（不規(guī)則三角網）。

從1∶500園區(qū)用地現狀地形圖中提取出測量點，測量點數據含有高程信息，使用測量點創(chuàng)建TIN。TIN用不規(guī)則三角網表達地形表面，三角形的網點存儲Z值（高程值），從而建立了園區(qū)用地現狀的地形表面模型。

②在TIN上疊加建筑物的高度。

在TIN上分別疊加用地現狀地形圖上的居民地和規(guī)劃園區(qū)單體建筑的建筑高度，從而得到疊加居民地的地形表面模型和疊加園區(qū)單體建筑的地形表面模型，按照不同的高程段用不同的顏色顯示，展示了園區(qū)不同時期的三維地形景觀，如（圖1）。

（3）三維分析。

三維分析是在創(chuàng)建了表面模型數據基礎上的分析，基于ArcEngine的接口和函數二次開發(fā)實現，三維分析功能可以為用地規(guī)劃和建筑選址提供決策依據。

5 結語

本文結合賀州某開發(fā)區(qū)園區(qū)地理信息系統的開發(fā)實踐，探討了ArcGIS Engine組件技術在園區(qū)信息化管理中的應用和實現方法，在開發(fā)過程中得出以下結論：（1）為了便于設計開發(fā)和維護管理，需要采用合理的GIS空間數據與屬性數據的組織結構，建立比較完善的空間數據和屬性數據關聯的GIS數據庫，這是實現GIS功能的前提條件和系統開發(fā)成敗的關鍵。（2）選擇ArcGIS Engine作為系統的GIS開發(fā)平臺，能夠滿足新園區(qū)信息管理對GIS功能的需要，較好地實現系統集成。利用可視化開發(fā)語言Visual C#進行開發(fā)集成，能夠方便靈活地實現GIS大部分功能。

參考文獻

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