GIS的设计及其应用

第12卷第期准阴工学院学报vol. 12 No. 12003年2月Journal of Huaiyin Institute of TechnologyFEB.2003GIS的设计及其应用陈宏兵,陆金桂(南京业大学信息学院,江苏南京20009)摘要:介绍了以C6.0为开发工具,使用面向对象技术,以oDBC数据源为后台运行于 Windows环境的地理倍息系统(;s)的开发方法。该系统实现了矢量图形系统数据库管理系统和应用与分析系统从而实现对象的地理位置和属性的双向查询,同时介绍了空间信息统计和分析功能。并在此GS平台上实现配电网GIS应用实例。关键词:地理信息系统、系统开发配电网G中图法分类号:K909;TP319文献标识码:A文章编号:009-7961(2030036-05地理信息系统( Geographical Information System,简制、删除图形元素;图形输入与输出功能,应具备鼠称GIS)是一种将空间位置信息与属性数据结合在标交互绘制功能,图形数据交互输入等功能,并具起的系统,建立地理数据库,管理和综合分析具备从打印或绘图设备输出图形的功能;具有图层有空间内涵的地理数据,以提供对规划、管理、决策颜色线型等参数的设置功能。所需信息,实现图形系统与管理系统的无缝结合,数据库管理系统中,数据库的浏览能在操作界Gs已被广泛应用于银行、电力城市规划等部门。面下浏览数据表的内容;数据库的编辑功能能实现在地理信息系统开发方式中,通常在著名的增加、删除、修改记录等常规操作;数据库的查询功GS平台如Ar/lno上进行二次开发,二次开发虽能能实现由图形元素查询记录以及由记录查询图然能使开发周期缩短,但一般都有局限性,且不能形元素;对查询记录的排序能根据需要对查询结果脱离原平台,没有系统的版权,另外在许多应用中排序,尽快找到需要的记录。上要利用GS的关键技术,并不须处理复杂的地理空间査询和分析系统实现信息査询与检索功坐标转换或地质分析等功能。本文结合笔者实现能将矢量图形系统的图形与属性数据库中的记录配电网G的应用实例,介绍一种新的方法,以建立连接把属性数据与图形元素关联起来,根据V6.0为开发工具,使用面向对象技术,以ODBC检索条件进行图文双向检索;数据查询包括分类查数据源为后台运行于 Windows环境的Gs系统设询、组合查询与模糊查询;分析与应用能提供各种计及其实现。分析方法和有针对性的应用,包括各种基本的统计分析方法,以及路径分析、拓扑结构分析等。1地理信息系统的系统设计矢量图形系统的实现个基本的地理信息系统,包含如下的功能:数据釆集与编辑功能制图功能、空间数据库管理矢量数据结构功能、空间查询和分析功能。实现中系统可分为如从几何上来讲空间地物可分为点线面、体下三个功能子系统:管理空间数据和制图的矢量图本系统中将空间数据类型抽象为点状地物、线状地形系统,管理属性数据的数据库管理系统,以及实物、面状地物地物标注以及由简单地物组成的复现空间查询和分析的分析与应用系统杂地物,如图1所示。矢量图形系统具备完善的图形元素绘制功能,2.2图形元素类的定义及实现能够绘制点、线、圆、多边形、标注文本等,并具有处利用面向对象技术和封装C++类的方法,组理图例的能力;图形操作功能应具备图形的缩放、织矢量图形系统的基本图形元素类。分别建立表移动、回溯等各种操作功能;图形编辑能够修改、复示点状地物的图元类图例实体;表示线状地物的图元类:直线、连续直线、圆弧、曲线;表示面状地物收稿时期:2002-1-29;修改时期:2002-11-29的图形多计形封闭曲线;表示地物标作者简介:陈宏兵(1971-),男,南京工业大学信息学院硕士注日中国煤化工的图元类图例与CNMHG过简单图形符号第I期GIS的设计及其应用表示点状地物,也可以通过由各种图形元素组成的性,具体的图形元素类由此基类派生故本系统定复杂图形表示复杂地物。连续直线和曲线是否封义一个抽象基类 CDraw闭可以分别表示线状和面状地物由于要利用VC6.0中的类模板 CTypedPtrAr-通过对各种图形元素分析,可以发现各类图形my来管理图形元素类的对象,故抽象类Craw必元素具有一些相同的属性如图形元素的颜色线须由MFC的 CObject派生,图形元素类之间的具体型、线宽、所在图层等,可以把这些图形元素中共同关系见图2的属性封装在一个图形元素基类中,利用类的继承空阿地物)点收抽物)(状地物)〔面状地物(地物标注)(复孙地物改(晚图]空间地物的分类CDrawcCBlock] [CLine] [Pline [circle [CRect] [ ellipseel [tExtCTagobject[CArc I图2田形元素类的类关系图识别-个图形通过图形类别和图形元素唯一的识定义 AddLine, Addcircle等函数,实现增加各类图别号两个参数来唯一的确定。另外,在基类 CDraw形元素的功能定义 Delete Graph函数,在相应的图中需要定义一些公用操作函数,每个具体图形元形元素类的数组中删除对象。素类中要定义自有的成员变量和操作函数图形的存取功能:利用MFC的串行化技术存2.3图形文档的组织和存取取文档,首先在每个图元类的实现部分要插入玄矢量数据的组织和管理可采取两种方法:一调用,如 IMPLEMENT SERIAL(Cine, Cobject,1种方法是建立矢量数据库,为每个图形元素类建然后在每个图元类中定义 Serialize函数判断是仔立个表,每个图形对象在相应的表中有一个记储或是读取操作,分别存储或读取每个图元类的录,并保证每个记录唯一;另一种方法使用文档来成员变量;最后 CDrawDoc类的 Serialize函数对每组织管理矢量数据保存在文件中。本系统采用个图形对象调用相应图元类的 Serialize函数就可后-种方法,每个图形元素是图形元素类创建的实现图形的存取功能。一个对象,通过vC6.0中的类模板 CTypedPtrArray2.4鼠标交互绘图来创建管理图形元素类的指针对象,在文档类对每种图形元素赋予不同的绘图标识,通过CDrawDJoc中创建如下对象绘图菜单设置绘图标识m_ Current的值,这样点prvate: CTypedPtr Array< CObArray, CLine*>鼠标时鼠标响应函数 OnLButton Down、 onm ousem_line Array;//管理直线对象指针的对象Move OnRButton Down根据m_ Current的值调用相CTypedPtrArray CObArray, CPline*>应的函数段,绘制相应的图形对象。PLine Array;∥/管理连续直线对象指针的对象2.5矢量图形系统的操作功能中国煤化工备如下的图形操增加或删除图形对象:在文档类 CDraw Doc中作CNMHG放、图形移动、恢淮阴工学院第12卷复屏、图形元素的编辑等功能。操作和査询语言按照统一的方法来实现数据库图形的操作主要通过三个参数的设置:屏幕管理系统。数据库连接功能的实现:通过oD)iC左下角X坐标和Y坐标放大比例来实现,重画屏A函数与系统中比有的ODBC数据源实现动态幕时只要调用相应的参数。定义记录历史屏幕参连接,动态绑定,系统具有极好的通用性数的结构 ScreenStruct来保存上述参数,同时在数据库浏览功能的实现:由VC的MFC类库Drawl)oc. h中定义指向此结构的指针: Screen- CScrollview派生数据库视图类 CData view,实现滚动视图,从而浏览数据库中记录内容。图形元素操作最重要的部分就是图形元素的数据库的查询与排序功能的实现分别定义选取,为实现系统的易用性,应提供多种选取工用于查询的交互界面对话框类 CFiltcrDIg和用于具本系统中宴现了点选、窗选圆选、多边形选排序的交互界面对话框类 CSortDlg,可以交互组织取,后种选取工具还分为三种情况:在区域内、SQL语句。分别将上述对话框产生的SQL语句赋与区域相交、在区域外。在每个具体的图形元素值给记录集合类 CRecordSet的成员变量str卜il类中定义各自的实现函数( IsInpoint、 sIn Circle、ter和 m strSort,就司以进行查询各种记录集合,并BEnIgn),设置参数LB来区分选取的种类,根据函根据要求显示查询结果。数返回值得知选取结果。数据库编辑功能的实现:为了实现完全通用2.6图形系统的其他功能化的数据库管理系统,针对系统能够管理的记录一个完善的图形系统还应具备一些辅助功集合对象的任意性需要动态组织的数据记录编能。如本系统屮还具备如下一些辅助功能:辑界面,在系统的运行过程中,根据需要编辑的记插入底图的功能:将扫描仪等输入设备输入录对象结构,动态产生与之相应的记录编辑界面的地图作为底图,以BMP格式插入系统中,通过设通过此操作界面对记录集合对象的记录实现编置左下角和右上角坐标可以任意放置底。辑功能(增加记录、删除记录、修改记录等)图层的管理功能:图层是对图形分类管理的4空间查询和分析系统有效手段,定义图层数据结构,包含图层名称、状态(显示或隐藏)以及颜色,用结构数组保存图层4.1矢量图形系统与数据库管理系统的连信息。通过对话框交互实现图层的编辑,增加层,接概念修改层等操作。地理信息系统的优点就在于将图形与属性数图形块与图例的管理功能:把常用的图形制据结合起来,实现信息的可视化作为图形块将很大程度地提高工作效率,定义类唯一标识连接单元:就是给每一个连接单元CBlock封装图形块类 CBlock DIg交互交互管理图唯一的识别号。正如前文所述唯一标识一个矢量形块。将一个图形块以一定的比例插入到矢量图图形元素需要两个参数:图形类别和图形元素形的某个位置就形成-个图例,通过有限的图形唯一识别号。标识一个记录单元也需要两个参块可以创建大量的图例,类CTag对图例进行有效数:数据表名和记录(或记录集合)的识别号。每的管理个连接单元要同时包含与之相关的图形单元和数另外本系统还实现了 CgraphPara类来管理各据单元的标识种图形参数,如颜色设置、线型管理、标注文本参使用数据表集中管理连接信息,把连接信息数设置等,图形的输出功能,与 AutoCAD接日功存储在一个数据表中,数据表的每个记录存储能,图形元素的参数编辑。个连接,通过在应用程序中建立一个记录集合对3数据库管理系统的实现象对数据表的管理,来实现管理连接信息的功能4.2连接与空间查询的实现数据库管理系统用来管理地理信息系统中的本系统使用数据表集中管理连接信息,把连各种属性数据,最常用的方法是使用oDBC数据接信息存储在一个数据表中,为了管理连接信息,源。OUBC是一种开放的数据库标准,可以使用各创建数据库 LinkInfo并建立数据表 link info。数种数据库系统(如 FoxPro、 SQL Sever、 Aecess、 Oracle据等)的数据库文件作为数据源使用SQL语言作为性数H中国煤化工式 link mode、属CNMHG录集合的识别号第明殳计及其应用39rccord id、图形类别号 graph_id、图形元素的识别号在GIS系统中,以各个图形元素类的区域选择element_id。定义与该数据库关联的类 CLink Data-为基础,就可以组织实现一些具体的区域信息统Set来管理连接信息,类中的成员变量与数据库的计和分析功能。例如以某个城市GS系统中,需要域-·-对疴绑定。完成诸如“离某点10公里内范围的商店、医院等图形元素与属性数据库的连接,通过定义两统计功能选择矢量图形中某个圆形区域内的图个对话框分别实现选取图形与属性数据(数据表形元素,并对图形元素所连接的性质数据信息进记录)的连接和选取记录与图形元素的连接并能行统计。又如在地区CIS系统中,一条河流可用一对连接信息进行编辑,如增加连接、删除连接等。条连续直线近似表示,对“沿和两岸10公里内的实现的过程中,关键是如何得到图形元素和数据工厂等”统计功能时就可用多边形区域选择来实记录的唯一识别号,增加连接时要遍历连接信息现。对于较复杂的区域统计功能,可通过“与”、数据表是否已建立相同的连接。由于每个连接信“或¨等连接符来组织各个区域选捍息中记录了与之相关的图形元素的唯一识别号和在取得统计信息后,就可进行各种分析。例数据记录的唯一识别号,应此通过连接信息就可如对某一地区的人口和商店统计后,就可分析商实现由图形查属性数据以及由属性数据查图形,店的数量相对来说是否过多或过少,若过少,设置并将查询结果特殊显示。商店的最佳位置在何处,等等。4.3信息统计与分析⑧8意市Δ岛自中古★图3绘制电力设备工具栏E5配电网GS应用实例数据,也可查看用户电量、电费等数据。配电网主设备分布层:可查看各设备的铭牌电力系统中,对GS的需求包括:输电网络配和技术参数,按照配电网主设备类别,又可细分成电网络、负荷分布、电网运行方式计划系统、电网不同设备图层,如变电所分布图层、变压器分布图规划等多方面,本系统主要实现配电网络的应用。层、开关刀闸分布图层、线路杆塔位置图层等。另为了快速制图和管理电力设备,定义图元5.2信息查询类( Entity,对常用的电力设备,如:电压互感器、电系统应用最多的功能就是查询,由于每个连力变压器等,定义绘图函数,并在工具栏屮显示相接信息中记录了与之相关的图形对象的唯一标识应的图形,系统中绘制电力设备的工具栏,如图351配电网GS中图层及相关数据表的设计号和数据记录的唯一标识号,应此就可实现由图形查属性数据以及山属性数据查图形,并将查询配电网中,属性数据库建立如下主要数据表结果特殊显示。地理数据表、供电线路表(可分为低压和高压)线52.1图形查询属性路用户表、用户位置表、变电所表、开关表等。选择不同图层可实现相应的属性数据查询和管理。(1)选定査询。在图上选定任意一个电力设备,即可查询出该设备的属性资料可设置如下图层(2)区域查询。在图上选定一个具体区域(圆配电网地理背景图层:描述整个配电线路网络形、矩形或多边形)在该范围内进行查询。一种方所处的地理环境和城镇街道分布。配电网高压、低压线路分布图层:图中展示不同配电线路的走向和法给定设备种类(如变压器用户等),首先给出该接线情况,可从属性数据库表中查询线路台帐也区域内选定设备的统计资料然后选定单个对象可结合査询该线路实际运行中负荷和线损情况。后,进行详细查询;若不给定设备种类,则首先给配电网用户分布图层:在此图层相应用户位出该区域内各种设备的统计资料然后选定设备置可从属性数据库表中查看用户档案及用电有关及中国煤化工CNMH(或输入线路名称淮阴工学院学报第12卷编码后查询线路。发自主版权的配电网Gs,切实可行,应用功能的5.2.2属性查询图形开发比二次开发更加方便有效,且成本较低。以用SQL语句给定所查询设备的查询条件,在此系统为平台,根据具体应用进行功能扩展就可图上显示满足条件的设备,并特殊显示图形。以开发出具有完全自主版权的专用Gs系统。5.3统计分析参考文獻根据统计条件,将统计结果显示,并可打印报[1]邬伦等.地理信息系统—一原理、方法和应用表,常用的统计如下[M].科学出版社.201(1)定线路的设备和用户统计分析;2]刘涤尘等,电气工程基础[M].武汉理工大学出(2)指定区域的线路设备、设备等统计分析。版社20Q[3]侯建琳等.用 DELPHI高级语言开发电力地理信6结束语息系统[J].微型电脑应用.20002[4]陈建春.Ⅴ isual C++开发G系统[M}.电子工本系统已经投人使用5个月,系统运行良好。业出版社,2001目前GS在电力系统的应用大多是在已有的CIS平台上进行二次开发,本文介绍用vC编程环境开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中国煤化工CNMHG