GIS的設計及其應用

第12卷第期準陰工學(xué)院學(xué)報vol. 12 No. 12003年2月Journal of Huaiyin Institute of TechnologyFEB.2003GIS的設計及其應用陳宏兵,陸金桂(南京業(yè)大學(xué)信息學(xué)院,江蘇南京20009)摘要:介紹了以C6.0為開(kāi)發(fā)工具,使用面向對象技術(shù),以oDBC數據源為后臺運行于 Windows環(huán)境的地理倍息系統(;s)的開(kāi)發(fā)方法。該系統實(shí)現了矢量圖形系統數據庫管理系統和應用與分析系統從而實(shí)現對象的地理位置和屬性的雙向查詢(xún),同時(shí)介紹了空間信息統計和分析功能。并在此GS平臺上實(shí)現配電網(wǎng)GIS應用實(shí)例。關(guān)鍵詞:地理信息系統、系統開(kāi)發(fā)配電網(wǎng)G中圖法分類(lèi)號:K909;TP319文獻標識碼:A文章編號:009-7961(2030036-05地理信息系統( Geographical Information System,簡(jiǎn)制、刪除圖形元素;圖形輸入與輸出功能,應具備鼠稱(chēng)GIS)是一種將空間位置信息與屬性數據結合在標交互繪制功能,圖形數據交互輸入等功能,并具起的系統,建立地理數據庫,管理和綜合分析具備從打印或繪圖設備輸出圖形的功能;具有圖層有空間內涵的地理數據,以提供對規劃、管理、決策顏色線(xiàn)型等參數的設置功能。所需信息,實(shí)現圖形系統與管理系統的無(wú)縫結合,數據庫管理系統中,數據庫的瀏覽能在操作界Gs已被廣泛應用于銀行、電力城市規劃等部門(mén)。面下瀏覽數據表的內容;數據庫的編輯功能能實(shí)現在地理信息系統開(kāi)發(fā)方式中,通常在著(zhù)名的增加、刪除、修改記錄等常規操作;數據庫的查詢(xún)功GS平臺如Ar/lno上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),二次開(kāi)發(fā)雖能能實(shí)現由圖形元素查詢(xún)記錄以及由記錄查詢(xún)圖然能使開(kāi)發(fā)周期縮短,但一般都有局限性,且不能形元素;對查詢(xún)記錄的排序能根據需要對查詢(xún)結果脫離原平臺,沒(méi)有系統的版權,另外在許多應用中排序,盡快找到需要的記錄。上要利用GS的關(guān)鍵技術(shù),并不須處理復雜的地理空間査詢(xún)和分析系統實(shí)現信息査詢(xún)與檢索功坐標轉換或地質(zhì)分析等功能。本文結合筆者實(shí)現能將矢量圖形系統的圖形與屬性數據庫中的記錄配電網(wǎng)G的應用實(shí)例,介紹一種新的方法,以建立連接把屬性數據與圖形元素關(guān)聯(lián)起來(lái),根據V6.0為開(kāi)發(fā)工具,使用面向對象技術(shù),以ODBC檢索條件進(jìn)行圖文雙向檢索;數據查詢(xún)包括分類(lèi)查數據源為后臺運行于 Windows環(huán)境的Gs系統設詢(xún)、組合查詢(xún)與模糊查詢(xún);分析與應用能提供各種計及其實(shí)現。分析方法和有針對性的應用,包括各種基本的統計分析方法,以及路徑分析、拓撲結構分析等。1地理信息系統的系統設計矢量圖形系統的實(shí)現個(gè)基本的地理信息系統,包含如下的功能:數據釆集與編輯功能制圖功能、空間數據庫管理矢量數據結構功能、空間查詢(xún)和分析功能。實(shí)現中系統可分為如從幾何上來(lái)講空間地物可分為點(diǎn)線(xiàn)面、體下三個(gè)功能子系統:管理空間數據和制圖的矢量圖本系統中將空間數據類(lèi)型抽象為點(diǎn)狀地物、線(xiàn)狀地形系統,管理屬性數據的數據庫管理系統,以及實(shí)物、面狀地物地物標注以及由簡(jiǎn)單地物組成的復現空間查詢(xún)和分析的分析與應用系統雜地物,如圖1所示。矢量圖形系統具備完善的圖形元素繪制功能,2.2圖形元素類(lèi)的定義及實(shí)現能夠繪制點(diǎn)、線(xiàn)、圓、多邊形、標注文本等,并具有處利用面向對象技術(shù)和封裝C++類(lèi)的方法,組理圖例的能力;圖形操作功能應具備圖形的縮放、織矢量圖形系統的基本圖形元素類(lèi)。分別建立表移動(dòng)、回溯等各種操作功能;圖形編輯能夠修改、復示點(diǎn)狀地物的圖元類(lèi)圖例實(shí)體;表示線(xiàn)狀地物的圖元類(lèi):直線(xiàn)、連續直線(xiàn)、圓弧、曲線(xiàn);表示面狀地物收稿時(shí)期:2002-1-29;修改時(shí)期:2002-11-29的圖形多計形封閉曲線(xiàn);表示地物標作者簡(jiǎn)介:陳宏兵(1971-),男,南京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院碩士注日中國煤化工的圖元類(lèi)圖例與CNMHG過(guò)簡(jiǎn)單圖形符號第I期GIS的設計及其應用表示點(diǎn)狀地物,也可以通過(guò)由各種圖形元素組成的性,具體的圖形元素類(lèi)由此基類(lèi)派生故本系統定復雜圖形表示復雜地物。連續直線(xiàn)和曲線(xiàn)是否封義一個(gè)抽象基類(lèi) CDraw閉可以分別表示線(xiàn)狀和面狀地物由于要利用VC6.0中的類(lèi)模板 CTypedPtrAr-通過(guò)對各種圖形元素分析,可以發(fā)現各類(lèi)圖形my來(lái)管理圖形元素類(lèi)的對象,故抽象類(lèi)Craw必元素具有一些相同的屬性如圖形元素的顏色線(xiàn)須由MFC的 CObject派生,圖形元素類(lèi)之間的具體型、線(xiàn)寬、所在圖層等,可以把這些圖形元素中共同關(guān)系見(jiàn)圖2的屬性封裝在一個(gè)圖形元素基類(lèi)中,利用類(lèi)的繼承空阿地物)點(diǎn)收抽物)(狀地物)〔面狀地物(地物標注)(復孫地物改(晚圖]空間地物的分類(lèi)CDrawcCBlock] [CLine] [Pline [circle [CRect] [ ellipseel [tExtCTagobject[CArc I圖2田形元素類(lèi)的類(lèi)關(guān)系圖識別-個(gè)圖形通過(guò)圖形類(lèi)別和圖形元素唯一的識定義 AddLine, Addcircle等函數,實(shí)現增加各類(lèi)圖別號兩個(gè)參數來(lái)唯一的確定。另外,在基類(lèi) CDraw形元素的功能定義 Delete Graph函數,在相應的圖中需要定義一些公用操作函數,每個(gè)具體圖形元形元素類(lèi)的數組中刪除對象。素類(lèi)中要定義自有的成員變量和操作函數圖形的存取功能:利用MFC的串行化技術(shù)存2.3圖形文檔的組織和存取取文檔,首先在每個(gè)圖元類(lèi)的實(shí)現部分要插入玄矢量數據的組織和管理可采取兩種方法:一調用,如 IMPLEMENT SERIAL(Cine, Cobject,1種方法是建立矢量數據庫,為每個(gè)圖形元素類(lèi)建然后在每個(gè)圖元類(lèi)中定義 Serialize函數判斷是仔立個(gè)表,每個(gè)圖形對象在相應的表中有一個(gè)記儲或是讀取操作,分別存儲或讀取每個(gè)圖元類(lèi)的錄,并保證每個(gè)記錄唯一;另一種方法使用文檔來(lái)成員變量;最后 CDrawDoc類(lèi)的 Serialize函數對每組織管理矢量數據保存在文件中。本系統采用個(gè)圖形對象調用相應圖元類(lèi)的 Serialize函數就可后-種方法,每個(gè)圖形元素是圖形元素類(lèi)創(chuàng )建的實(shí)現圖形的存取功能。一個(gè)對象,通過(guò)vC6.0中的類(lèi)模板 CTypedPtrArray2.4鼠標交互繪圖來(lái)創(chuàng )建管理圖形元素類(lèi)的指針對象,在文檔類(lèi)對每種圖形元素賦予不同的繪圖標識,通過(guò)CDrawDJoc中創(chuàng )建如下對象繪圖菜單設置繪圖標識m_ Current的值,這樣點(diǎn)prvate: CTypedPtr Array< CObArray, CLine*>鼠標時(shí)鼠標響應函數 OnLButton Down、 onm ousem_line Array;//管理直線(xiàn)對象指針的對象Move OnRButton Down根據m_ Current的值調用相CTypedPtrArray CObArray, CPline*>應的函數段,繪制相應的圖形對象。PLine Array;∥/管理連續直線(xiàn)對象指針的對象2.5矢量圖形系統的操作功能中國煤化工備如下的圖形操增加或刪除圖形對象:在文檔類(lèi) CDraw Doc中作CNMHG放、圖形移動(dòng)、恢淮陰工學(xué)院第12卷復屏、圖形元素的編輯等功能。操作和査詢(xún)語(yǔ)言按照統一的方法來(lái)實(shí)現數據庫圖形的操作主要通過(guò)三個(gè)參數的設置:屏幕管理系統。數據庫連接功能的實(shí)現:通過(guò)oD)iC左下角X坐標和Y坐標放大比例來(lái)實(shí)現,重畫(huà)屏A函數與系統中比有的ODBC數據源實(shí)現動(dòng)態(tài)幕時(shí)只要調用相應的參數。定義記錄歷史屏幕參連接,動(dòng)態(tài)綁定,系統具有極好的通用性數的結構 ScreenStruct來(lái)保存上述參數,同時(shí)在數據庫瀏覽功能的實(shí)現:由VC的MFC類(lèi)庫Drawl)oc. h中定義指向此結構的指針: Screen- CScrollview派生數據庫視圖類(lèi) CData view,實(shí)現滾動(dòng)視圖,從而瀏覽數據庫中記錄內容。圖形元素操作最重要的部分就是圖形元素的數據庫的查詢(xún)與排序功能的實(shí)現分別定義選取,為實(shí)現系統的易用性,應提供多種選取工用于查詢(xún)的交互界面對話(huà)框類(lèi) CFiltcrDIg和用于具本系統中宴現了點(diǎn)選、窗選圓選、多邊形選排序的交互界面對話(huà)框類(lèi) CSortDlg,可以交互組織取,后種選取工具還分為三種情況:在區域內、SQL語(yǔ)句。分別將上述對話(huà)框產(chǎn)生的SQL語(yǔ)句賦與區域相交、在區域外。在每個(gè)具體的圖形元素值給記錄集合類(lèi) CRecordSet的成員變量str卜il類(lèi)中定義各自的實(shí)現函數( IsInpoint、 sIn Circle、ter和 m strSort,就司以進(jìn)行查詢(xún)各種記錄集合,并BEnIgn),設置參數LB來(lái)區分選取的種類(lèi),根據函根據要求顯示查詢(xún)結果。數返回值得知選取結果。數據庫編輯功能的實(shí)現:為了實(shí)現完全通用2.6圖形系統的其他功能化的數據庫管理系統,針對系統能夠管理的記錄一個(gè)完善的圖形系統還應具備一些輔助功集合對象的任意性需要動(dòng)態(tài)組織的數據記錄編能。如本系統屮還具備如下一些輔助功能:輯界面,在系統的運行過(guò)程中,根據需要編輯的記插入底圖的功能:將掃描儀等輸入設備輸入錄對象結構,動(dòng)態(tài)產(chǎn)生與之相應的記錄編輯界面的地圖作為底圖,以BMP格式插入系統中,通過(guò)設通過(guò)此操作界面對記錄集合對象的記錄實(shí)現編置左下角和右上角坐標可以任意放置底。輯功能(增加記錄、刪除記錄、修改記錄等)圖層的管理功能:圖層是對圖形分類(lèi)管理的4空間查詢(xún)和分析系統有效手段,定義圖層數據結構,包含圖層名稱(chēng)、狀態(tài)(顯示或隱藏)以及顏色,用結構數組保存圖層4.1矢量圖形系統與數據庫管理系統的連信息。通過(guò)對話(huà)框交互實(shí)現圖層的編輯,增加層,接概念修改層等操作。地理信息系統的優(yōu)點(diǎn)就在于將圖形與屬性數圖形塊與圖例的管理功能:把常用的圖形制據結合起來(lái),實(shí)現信息的可視化作為圖形塊將很大程度地提高工作效率,定義類(lèi)唯一標識連接單元:就是給每一個(gè)連接單元CBlock封裝圖形塊類(lèi) CBlock DIg交互交互管理圖唯一的識別號。正如前文所述唯一標識一個(gè)矢量形塊。將一個(gè)圖形塊以一定的比例插入到矢量圖圖形元素需要兩個(gè)參數:圖形類(lèi)別和圖形元素形的某個(gè)位置就形成-個(gè)圖例,通過(guò)有限的圖形唯一識別號。標識一個(gè)記錄單元也需要兩個(gè)參塊可以創(chuàng )建大量的圖例,類(lèi)CTag對圖例進(jìn)行有效數:數據表名和記錄(或記錄集合)的識別號。每的管理個(gè)連接單元要同時(shí)包含與之相關(guān)的圖形單元和數另外本系統還實(shí)現了 CgraphPara類(lèi)來(lái)管理各據單元的標識種圖形參數,如顏色設置、線(xiàn)型管理、標注文本參使用數據表集中管理連接信息,把連接信息數設置等,圖形的輸出功能,與 AutoCAD接日功存儲在一個(gè)數據表中,數據表的每個(gè)記錄存儲能,圖形元素的參數編輯。個(gè)連接,通過(guò)在應用程序中建立一個(gè)記錄集合對3數據庫管理系統的實(shí)現象對數據表的管理,來(lái)實(shí)現管理連接信息的功能4.2連接與空間查詢(xún)的實(shí)現數據庫管理系統用來(lái)管理地理信息系統中的本系統使用數據表集中管理連接信息,把連各種屬性數據,最常用的方法是使用oDBC數據接信息存儲在一個(gè)數據表中,為了管理連接信息,源。OUBC是一種開(kāi)放的數據庫標準,可以使用各創(chuàng )建數據庫 LinkInfo并建立數據表 link info。數種數據庫系統(如 FoxPro、 SQL Sever、 Aecess、 Oracle據等)的數據庫文件作為數據源使用SQL語(yǔ)言作為性數H中國煤化工式 link mode、屬CNMHG錄集合的識別號第明殳計及其應用39rccord id、圖形類(lèi)別號 graph_id、圖形元素的識別號在GIS系統中,以各個(gè)圖形元素類(lèi)的區域選擇element_id。定義與該數據庫關(guān)聯(lián)的類(lèi) CLink Data-為基礎,就可以組織實(shí)現一些具體的區域信息統Set來(lái)管理連接信息,類(lèi)中的成員變量與數據庫的計和分析功能。例如以某個(gè)城市GS系統中,需要域-·-對疴綁定。完成諸如“離某點(diǎn)10公里內范圍的商店、醫院等圖形元素與屬性數據庫的連接,通過(guò)定義兩統計功能選擇矢量圖形中某個(gè)圓形區域內的圖個(gè)對話(huà)框分別實(shí)現選取圖形與屬性數據(數據表形元素,并對圖形元素所連接的性質(zhì)數據信息進(jìn)記錄)的連接和選取記錄與圖形元素的連接并能行統計。又如在地區CIS系統中,一條河流可用一對連接信息進(jìn)行編輯,如增加連接、刪除連接等。條連續直線(xiàn)近似表示,對“沿和兩岸10公里內的實(shí)現的過(guò)程中,關(guān)鍵是如何得到圖形元素和數據工廠(chǎng)等”統計功能時(shí)就可用多邊形區域選擇來(lái)實(shí)記錄的唯一識別號,增加連接時(shí)要遍歷連接信息現。對于較復雜的區域統計功能,可通過(guò)“與”、數據表是否已建立相同的連接。由于每個(gè)連接信“或¨等連接符來(lái)組織各個(gè)區域選捍息中記錄了與之相關(guān)的圖形元素的唯一識別號和在取得統計信息后,就可進(jìn)行各種分析。例數據記錄的唯一識別號,應此通過(guò)連接信息就可如對某一地區的人口和商店統計后,就可分析商實(shí)現由圖形查屬性數據以及由屬性數據查圖形,店的數量相對來(lái)說(shuō)是否過(guò)多或過(guò)少,若過(guò)少,設置并將查詢(xún)結果特殊顯示。商店的最佳位置在何處,等等。4.3信息統計與分析⑧8意市Δ島自中古★圖3繪制電力設備工具欄E5配電網(wǎng)GS應用實(shí)例數據,也可查看用戶(hù)電量、電費等數據。配電網(wǎng)主設備分布層:可查看各設備的銘牌電力系統中,對GS的需求包括:輸電網(wǎng)絡(luò )配和技術(shù)參數,按照配電網(wǎng)主設備類(lèi)別,又可細分成電網(wǎng)絡(luò )、負荷分布、電網(wǎng)運行方式計劃系統、電網(wǎng)不同設備圖層,如變電所分布圖層、變壓器分布圖規劃等多方面,本系統主要實(shí)現配電網(wǎng)絡(luò )的應用。層、開(kāi)關(guān)刀閘分布圖層、線(xiàn)路桿塔位置圖層等。另為了快速制圖和管理電力設備,定義圖元5.2信息查詢(xún)類(lèi)( Entity,對常用的電力設備,如:電壓互感器、電系統應用最多的功能就是查詢(xún),由于每個(gè)連力變壓器等,定義繪圖函數,并在工具欄屮顯示相接信息中記錄了與之相關(guān)的圖形對象的唯一標識應的圖形,系統中繪制電力設備的工具欄,如圖351配電網(wǎng)GS中圖層及相關(guān)數據表的設計號和數據記錄的唯一標識號,應此就可實(shí)現由圖形查屬性數據以及山屬性數據查圖形,并將查詢(xún)配電網(wǎng)中,屬性數據庫建立如下主要數據表結果特殊顯示。地理數據表、供電線(xiàn)路表(可分為低壓和高壓)線(xiàn)52.1圖形查詢(xún)屬性路用戶(hù)表、用戶(hù)位置表、變電所表、開(kāi)關(guān)表等。選擇不同圖層可實(shí)現相應的屬性數據查詢(xún)和管理。(1)選定査詢(xún)。在圖上選定任意一個(gè)電力設備,即可查詢(xún)出該設備的屬性資料可設置如下圖層(2)區域查詢(xún)。在圖上選定一個(gè)具體區域(圓配電網(wǎng)地理背景圖層:描述整個(gè)配電線(xiàn)路網(wǎng)絡(luò )形、矩形或多邊形)在該范圍內進(jìn)行查詢(xún)。一種方所處的地理環(huán)境和城鎮街道分布。配電網(wǎng)高壓、低壓線(xiàn)路分布圖層:圖中展示不同配電線(xiàn)路的走向和法給定設備種類(lèi)(如變壓器用戶(hù)等),首先給出該接線(xiàn)情況,可從屬性數據庫表中查詢(xún)線(xiàn)路臺帳也區域內選定設備的統計資料然后選定單個(gè)對象可結合査詢(xún)該線(xiàn)路實(shí)際運行中負荷和線(xiàn)損情況。后,進(jìn)行詳細查詢(xún);若不給定設備種類(lèi),則首先給配電網(wǎng)用戶(hù)分布圖層:在此圖層相應用戶(hù)位出該區域內各種設備的統計資料然后選定設備置可從屬性數據庫表中查看用戶(hù)檔案及用電有關(guān)及中國煤化工CNMH(或輸入線(xiàn)路名稱(chēng)淮陰工學(xué)院學(xué)報第12卷編碼后查詢(xún)線(xiàn)路。發(fā)自主版權的配電網(wǎng)Gs,切實(shí)可行,應用功能的5.2.2屬性查詢(xún)圖形開(kāi)發(fā)比二次開(kāi)發(fā)更加方便有效,且成本較低。以用SQL語(yǔ)句給定所查詢(xún)設備的查詢(xún)條件,在此系統為平臺,根據具體應用進(jìn)行功能擴展就可圖上顯示滿(mǎn)足條件的設備,并特殊顯示圖形。以開(kāi)發(fā)出具有完全自主版權的專(zhuān)用Gs系統。5.3統計分析參考文獻根據統計條件,將統計結果顯示,并可打印報[1]鄔倫等.地理信息系統—一原理、方法和應用表,常用的統計如下[M].科學(xué)出版社.201(1)定線(xiàn)路的設備和用戶(hù)統計分析;2]劉滌塵等,電氣工程基礎[M].武漢理工大學(xué)出(2)指定區域的線(xiàn)路設備、設備等統計分析。版社20Q[3]侯建琳等.用 DELPHI高級語(yǔ)言開(kāi)發(fā)電力地理信6結束語(yǔ)息系統[J].微型電腦應用.20002[4]陳建春.Ⅴ isual C++開(kāi)發(fā)G系統[M}.電子工本系統已經(jīng)投人使用5個(gè)月,系統運行良好。業(yè)出版社,2001目前GS在電力系統的應用大多是在已有的CIS平臺上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),本文介紹用vC編程環(huán)境開(kāi)Application and Design of GIsCHENG Hong-bing, LU Jing-guiNanjing University of Industry, Nanjin jiangsu 210009)Abstact: This paper introduces a development method of Gis which uses object-oriented technology with VC6o development lools of Microsoft, The GIS can be run under the windows of Client/ Server mode. The system isconposed of three subsystems which are dwawing system, databases maagement system and query and analysissystem, By using the GIS we can query position of the drawing element and the relative data each other, Theapplication of GIs in power distribution network is also discussed in the papKeywords: GIS; system development; GIS of power distribution network中國煤化工CNMHG