基于ARCGISENGINE的校园三维虚拟沙盘设计

张 棫，李 燃，林 瀚，寇崇晖

（闽江学院 地理科学系，福建 福州 350108）

基于ARCGISENGINE的校园三维虚拟沙盘设计

张 棫，李 燃，林 瀚，寇崇晖

（闽江学院 地理科学系，福建 福州 350108）

GIS作为一门综合性技术，不断与其他技术相结合，特别是计算机技术的发展密切相关.ArcGIS Engine带来开发平台的灵活性，能够使GIS功能嵌入非GIS软件或将其他软件功能引入GIS软件平台.本文结合闽江学院校园三维虚拟沙盘来阐述利用ArcGIS Engine进行地理信息系统二次开发的原理和方法.

ArcGIS Engine；三维；虚拟沙盘

1 前言

经历30多年的发展，GIS正在形成完整的技术系统并在建立其他理论体系，形成了多层次和不同尺度的应用格局，成为信息产业的重要组成部分[1-2].GIS技术的应用越来越广泛，已广泛应用到国土、农业、海洋、汽车导航、防灾、等各行业中[3-5].各种应用型GIS系统也层出不穷，但传统GIS的开发存在很多弊端.传统GIS开发方式主要采用GIS平台提供的宏命令语言，如ArcInfo的AML，加上庞大的函数、命令库，使得普通的开发技术人员难以掌握，延长了应用产品的开发周期.在数据管理方面，传统GIS系统中的空间数据管理也存在不足[6].此外，传统GIS系统与MIS系统，多媒体开发工具的兼容性都相对较差.传统GIS开发模式不灵活的开发方式及昂贵的价格，在相当大的程度上限制了GIS应用领域的发展.采用组件技术把GIS的功能适当抽象，以组件的形式供开发者使用，带来许多传统GIS工具无法比拟的优点：小巧灵活，价格便宜，直接嵌入MIS开发工具，强大的GIS功能，开发简捷等.其典型代表是ESRI公司推出的产品——ArcGISEngine，使得GIS应用开发彻底地脱离了ArcGIS桌面平台，大大提高了GIS开发的效率，极大地促进了GIS的应用开发[7].用户只需用ArcGIS Engine一个软件包就可以开发实用的有针对性的GIS，不仅方便了开发，还大大节约了开发费用.ArcGIS Engine的是地理信息系统的二次开发的一个里程碑.

本文基于COM技术的ArcGIS Engine进行地理信息系统的开发，并结合校园三维虚拟沙盘来说明其开发的原理和方法.

2 ArcGIS Engine和COM

2.1 ArcGIS Engine

ArcGIS Engine是一个基于ArcObjects构建的可编程的嵌入式GIS工具包.ArcGIS Engine是由一组核心的ArcObjects包组，与平台无关.它是一种新的部署策略和资源.开发人员能利用ArcGIS Engine开发出功能强大的GIS应用系统.ArcGIS Engine开发包包括三个关键部分[8]：

2.1.1 控件

控件是ArcGIS用户界面的组成部分，你可以嵌入并在你的应用程序中使用.

2.1.2 工具条和工具

工具条是GIS工具的集合，在应用程序中用它来和地图和地理信息交互.

2.1.3 对象库

对象库是可编程ArcObjects组件的集合，包括几何图形到制图、GIS数据源和geodatabase等一系列库.

2.2 COM 原理

COM(Component Object Model，组件对象模型)是一种以组件为发布单元的对象模型，COM是OLE和ActiveX共同的基础，COM不是一种面向对象的语言，而是一种二进制标准[9-10].COM所建立的是一个软件模块与另一软件模块之间的链接，当这种链接建立之后，模块之间就可以通过接口机制来进行通信.COM接口是一组逻辑上相互关联的操作，这些操作定义了某种行为，即这组操作的规范，而非特定的实现，实质是接口代表了接口调用者和实现者之间的一种约定.COM标准增加了保障系统和组件完整的安全机制，从而扩展到分布式环境.

3 ArcGIS Engine开发实例

ArcGIS Engine可 以 在 Windows、UNIX 和Linux桌面上运行并支持一系列的应用软件开发环境，包括：Visual Basic 6，Microsoft Visual Studio.NET和Java开发环境.因此ArcGIS Engine允许开发者在自己熟悉的环境下进行开发.ArcGIS Engine通常是通过添加控件、工具、菜单条和对象库，在应用中嵌入GIS功能.以下结合校园三维虚拟沙盘详细介绍其具体开发方式.

3.1 ArcGIS控件加载

（1）启动 Microsoft Visual Studio 2005，并新建一个工程；

（2）工程命名为“三维虚拟沙盘校园”并保存该工程；

（3）右击工程，选择“添加引用(R)…”（见图 1）；

（4）在添加引用对话框中选择所需要添加的库.

图1 添加控件

3.2 ArcGIS控件嵌入

（1）在设计模式下打开Form1窗体；

（2）在窗体中添加相应的控件；

（3） 再 将 PageLayoutControl、TOCControl 和ToolbarControl添加到窗体中；

（4）重新调整窗体上各控件的大小和位置；

（5）结合闽江学院三维虚拟沙盘校园的具体需要，设计最终窗体（见图2）.

图2 校园地理信息系统窗体设计

3.3 设置工具条控件和目录树控件与地图控件的链接

对于此应用程序，TOCControl和ToolbarControl控件将与PageLayoutControl相互协作，而不是MapControl，为此PageLayoutControl必须设置为绑定控件.TOCControl使用绑定的ActiveView显示图形、图层和符号，而位于ToolbarControl上的任何命令、工具或菜单项会受绑定控件的显示影响.

可以用设置“属性”的办法设置绑定控件，如图3和图4：

图3 ToolbarControl属性页

图4 TOCControl属性页

也可以用代码的形式实现，代码如下：

3.4 增加ToolbarControl命令

ArcGIS Engine提供了120多个命令和工具，它们能直接和 MapControl、PageLayoutControl和ToolbarControl相互协作.这些命令和工具提供了大量的GIS功能，包括地图导航、属性查询、地物选择等.在应用程序中增加一些对本次开发有用的命令和工具.

在Form_Load事件中的加载文档代码之前添加如下代码：

3.5 添加PageLayoutControl弹出式菜单

和绑定控件协作的ToolbarControl增加ArcGIS Engine命令一样，按照前面的步骤，可以从ArcGIS Engine命令创建弹出式菜单.下面将在应用程序中增加与PageLayoutControl协作的弹出式菜单，当在PageLayoutControl可视区域点击鼠标右键的时候，弹出式菜单将显示.

在Form_Load事件中向ToolbarControl增加命令代码的后面加载文档代码的前面增加如下代码：

3.6 在MapControl控件中选择元素并在SceneControl中三维显示

MapControl控件中的显示的就是二维数据，可在其中选择元素并利用图层加载的办法，加载入SceneControl控件中.在SceneControl控件中便可进行三维的显示.

（1）添加一个新的窗体Form2，并在其中部署ToolBarControl控件和SceneControl控件，如图5：

图5 三维显示窗体

（2）在Form1中添加axMapControl1_OnMouse-Down事件并添加下列代码：

(3)最后在Form2的Load事件中添加下列代码：

(4)运行结果如图6:

4 结论

图6 三维显示结果（校园部分角落——食堂）

校园三维虚拟沙盘系统是对ArcGIS Engine二次开发进行的一次有意义的尝试，开发利用ArcGIS Engine的各个模块之间的联合，开发出适合于三维虚拟沙盘校园的系统.基于ArcGIS Engine的开发与开发平台无关，且各个组件之间能自由的组合开发出各种各具特色的系统.从运行的结果分析，此次开发基本达到了研究项目的目的，但由于研究系统的复杂性，在一些方面还不够深入.通过以上的研究表明，利用ArcGIS Engine进行二次开发表明其具有开发的简捷性、方便性、高效性等特点，且能适合不同的开发要求.

〔1〕丁院锋,丁贤荣,赵吉祥.基于 ArcGIS Engine 实现河道工程对象3D建模[J].电脑开发与应用,2007(20)11:47-49.

〔2〕庄晨辉,陈铭潮,潘俊忠.林业资源管理地理信息系统的研制与开发[J].福建林学院学报,2005,25(1):1-4.

〔3〕张健.欧美大学校园规划例程初探[D].重庆:重庆大学,2004.

〔4〕邹杰,邹峥嵘,丁孝兵.基于 IMAGIS的城市三维景观的构建[J].城市勘测,2005（6）:16-18.

〔5〕朱庆,林珲.数码城市地理信息系统——虚拟城市环境中的三维城市模型初探[M].武汉:武汉大学出版社,2004.

〔6〕刘晓艳,林珲,张宏.虚拟城市建设原理与方法[M].北京:科学出版社,2003.

〔7〕ArcGIS Engine Developer Guide[R].ESRI Corp,2007.

〔8〕沈百玲.ArcGIS Engine简介[J].中国通讯,ESRI中国（北京）有限公司,2003（10）:3-5.

〔9〕吴柏青,魏仰苏,蒋国明.基于COM原理的UML模型信息提取技术[J].计算机工程与设计,2007,28(17):4099-4101.

〔10〕ESRI.Desktop Developers Guides.Environmental Systems Research Institute,Inc,2002.

P208

A

1673-260X（2012）03-0114-04