空間數據庫批量投影系統的設計與實現

黃金玉，姜月華，蘇晶文，張泰麗

（1. 南京地質調查中心，江蘇 南京 210016）

空間數據庫投影是地理信息研究的基礎操作之一。然而，在使用GIS軟件進行空間數據投影時，或多或少都存在操作上的困難，尤其是重復相同操作，無法實現一次操作、批量投影的功能。空間數據庫投影系統（CSData）的開發目標就是簡化這些軟件繁瑣的操作步驟，并合理補充原有GIS軟件欠缺的相關功能。為此，空間數據庫投影系統（CSData）設計出操作數據和投影成果圖件雙可視化界面，實現了空間數據與投影圖件的雙重管理功能。整個投影過程只需用戶選擇操作目標，系統自動獲取各類參數、讀取空間數據以及存儲投影成果圖件。

1 投影系統開發設計

系統基于MapGIS二次開發實現[1]。MapGIS二次開發庫主要提供API函數、MFC類庫、ActiveX 控件3種方式，CSData系統選擇基于MFC類庫開發，是由于MapGIS類庫提供了多個可重用基類，調用內部開發函數更靈活。原有的GIS空間數據投影過程是很復雜的人工交互操作，需要將人工設置轉換為系統自動獲取，補足相關功能，使投影更完善、靈活。

投影系統開發實現了3大功能：數據庫管理、數據庫投影以及GIS圖件管理。整體框架如圖1。

1.1 數據庫管理功能模塊

原始的GIS軟件沒有數據庫管理功能，而用戶可能需要對原始數據進行分類投影。為此，投影系統設計了數據庫查詢檢索功能，提供需查詢的數據項，進行查詢條件語句編寫，可實現各類條件查詢選項，如大于、小于、等于、并且、或者、不等于等。

用戶也可以根據需要，通過雙擊相應編輯數據框對投影數據進行編輯修改。在實現這個功能時，程序上采用了特殊處理，在列表中使用編輯控件，修改編輯控件隱藏，在用戶雙擊激活修改功能時，編輯控件獲得所處行列號，置于修改數據所處框內，完成編輯修改工作。

1.2 數據庫投影功能模塊

用戶選定需要投影的數據后， 即可以進行投影。系統設計了自動讀取投影參數的功能，無需人工輸入操作，大大簡化了原始GIS軟件的步驟。根據投影需求，系統將數據單位分為度、度分秒和公里網，每一個數據單位都有對應的操作菜單，數據庫中各項數據都會作為屬性自動賦予圖元，投影結果文件會即時顯示在窗口中。

1.3 GIS圖件管理功能模塊

系統設計了啟動界面，用戶選擇GIS文件后，GIS圖件即顯示在主窗口中。GIS圖件管理具有瀏覽、編輯修改、鷹眼等功能，對GIS工程內部文件也具有文件管理功能。

2 系統界面及功能實現

2.1 投影系統操作界面

投影系統界面主要包括啟動界面、主功能菜單、快捷鍵、樹型目錄菜單、數據庫列表窗口、GIS圖件顯示窗口、文件管理窗口和狀態欄，如圖2。

1）啟動界面。用戶選擇需要投影的底圖，要求底圖具有標準的投影參數，用戶確定底圖裝入之后，系統啟動主操作窗口。

2）主功能菜單。包括點文件操作、文件屬性操作、系統參數設置、數據庫投影操作等，用戶點擊相應功能菜單完成各種操作。

3）樹型目錄菜單。顯示數據庫中各類表的名稱，方便用戶點擊完成數據庫鏈接工作。

4）數據庫列表窗口。此窗戶是結合樹型菜單和主功能菜單完成數據庫的顯示功能。當用戶選擇或者輸入需投影數據表名稱后，此窗口自動鏈接相應數據表并將全部數據顯示在列表窗口中。該窗戶也可用于修改數據和顯示檢索數據。

5）GIS圖件顯示窗口。當用戶在啟動界面中選擇了投影底圖后，所選工程文件就會顯示在此窗口中。基本的GIS圖形操作如編輯、查詢、放大、縮小、復位等都可以實現，數據庫投影結果也會顯示在此工作區中。

6）文件管理窗口。打開的工程底圖中文件項目情況都在此窗戶顯示，文件名稱、存儲路徑、文件編輯狀態等都詳細說明，用戶可以改變工程文件的狀態。

7）狀態欄。狀態欄中可顯示兩組坐標單位，一組是投影參數單位值，一組是經緯度值，隨著鼠標的移動可以靈活顯示鼠標所在點位的兩組值。

2.2 自動讀取投影參數

CSData系統將原GIS軟件需要人工一步步輸入的過程優化為系統自動讀取，則需要對其投影原理和相關數據函數進行剖析。投影參數結構如下[2]：

typedef struct MAP_PARA struct

{

char type;//空間數據水平坐標系類型

char unit;//空間數據水平坐標單位,

double mapw;//空間數據圖幅理論寬，type坐標系,unit單位

double maph;//空間數據圖幅理論高，type坐標系,unit單位

char projType;//空間數據投影類型

char earthParam; //空間數據參考橢球體參數類型

double jd0; //空間數據數據左下角經度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double wd0; //空間數據數據左下角緯度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double djd;//空間數據數據經度跨度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double dwd; //空間數據數據緯度跨度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double rate;//空間數據數據水平比例尺倒數,無單位

double lon;//空間數據中央經線經度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double lon1; //空間數據雙經線1經度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double lon2; //空間數據雙經線2 經度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double lat;//空間數據投影原點緯度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double lat1; //空間數據雙緯線1緯度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double lat2;//空間數據雙緯線2 緯度, 數據單位統一采用UNIT_DMS格式

double dx;//空間數據圖紙坐標原點在投影坐標系中的X偏移值 ,type坐標系,unit單位

double dy;//空間數據圖紙坐標原點在投影坐標系中的Y偏移值,type坐標系,unit單位.

char levelType;//空間數據大地水準面類型

double h;//空間數據大地水準面與參考橢球面之間的高差, 單位為m

double H;//空間數據投影平面與大地水準面的高差, 單位為m

double vRate;//空間數據垂向比例尺倒數

char vUnit;//空間數據垂向數據單位

char TICtype;//TIC點理論坐標系類型

char TICunit;//TIC點理論坐標單位

char infoUnit;//圖形顯示參數單位

double infoRatex;//圖形顯示參數單位值相對于當前數據單位值的x比例系數, 初始值必須賦0或1

double infoRatey;//圖形顯示參數單位值相對于當前數據單位值的y比例系數, 初始值必須賦0或1

}MAP_PARA;

以上都是投影參數，如一一人工輸入會浪費大量時間。CSData系統設計了初始用戶界面用于選擇GIS工程文件，裝入投影底圖的工程文件后，工程自帶的標準投影參數就會被系統獲取，并將各數值后臺賦予上面投影結構中的對應參數，無需人工輸入。工程文件裝入使用到的接口函數是_PRJLoadAProject（Char *name,AREA_HINST aInst, Short fastOpen）， 其 中 Char* name表示裝入的GIS工程對象；AREA_HINST aInst表示工作區實例，由_InitWorkArea函數創建；Short fastOpen表示參數默認為0。

通過對函數參數的分析，在啟動界面由用戶自行選擇需要的GIS圖件，系統讀取圖件所在路徑進行顯示。通過接口函數返回GIS工程對象后，通過循環和大量內部函數獲取參數值，為投影作準備。

2.3 數據庫的批量投影

現有的GIS軟件在設置完成投影參數后，只能完成一個空間數據投影。CSData將獲取的投影參數作為系統內部參數保存，而讀取數據是根據用戶選取的數據名稱鏈接到數據表獲取坐標數據，完成的空間投影結果文件也會自動根據數據表名稱保存。用戶選擇批量投影操作，進入批量投影選擇界面，系統將自動讀取的數據庫全部表名都顯示在選擇列表中，用戶選擇需要投影的全部數據表，系統會一次將所有數據表全部投影，所有投影結果文件都自動保存在對應的文件目錄下，投影結束后提示用戶查看。

2.4 系統功能優化介紹[3,4]

CSData的核心就是最大程度地減少人工干預。CSData系統的整個投影操作只需要人工交互三步[5-7]：首先裝入需要投影的GIS底圖，而后選擇需要投影的數據對象，最后啟動投影程序，系統就會完成所有投影參數獲取和設置以及結果文件保存。CSData系統將專業性很強的操作都設計為自動完成，真正實現了“傻瓜式”投影系統。系統實現的批量投影功能，也同樣只需要人工干預三步，區別就是選擇的投影數據對象通過多選模式提供給用戶勾選。由于參加投影計算的參數都是通過內部函數直接獲取，系統通過復雜程序完成判定和賦值，可以充分避免人工錯誤操作產生的誤差和投影失敗的情況。

2.5 系統應用實例

CSData系統已被應用到多個項目中，如地下水污染詳查項目、地質災害調查項目、長三角綜合研究項目、淮河流域調查項目等。圖3為地質災害詳查項目中，將空間數據通過CSData完成的投影結果。

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