基于MapX组件技术的校园地理信息系统设计

杨 波，车自力，封建民

（咸阳师范学院 旅游与资源环境学院，陕西咸阳712000)

基于MapX组件技术的校园地理信息系统设计

杨 波，车自力，封建民

（咸阳师范学院 旅游与资源环境学院，陕西咸阳712000)

针对目前校园空间信息管理的需要,以咸阳师范学院校园地理信息系统为例,对基于组件式GIS的校园地理信息系统进行了深入研究,对系统结构和功能进行了详细的设计,并利用MapX组件结合Visual Basic平台进行了系统开发与实践。结果表明,利用校园地理信息系统对校园空间和属性信息进行管理、统计和分析是非常高效的,对建设数字化校园和数字化城市具有重要意义。

校园地理信息系统；组件式GIS；MAPX

在我国，教育信息化日益得到重视。教育部制定了“面向21世纪教育振兴行动计划”，强调利用信息技术推进教育改革[1]。数字校园是高校信息化建设的重要内容。它是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境（设备、教室）、资源（图书、讲义、课件、信息等）到活动（教学、管理、服务、办公）的全部数字化。在传统校园的基础上，构建一个数字空间以拓展显示校园的时间和空间维度，从而提升传统校园管理的效率，扩展传统校园管理的功能，最终实现教育过程的全面信息化，达到提高教学质量、科研和管理水平的目的[2]。由于数字校园是基于 GIS技术而建立的，因而它具有信息查询、检索、空间分析、模拟分析、输出专题图等功能，可以为学校的科学管理、规划决策、发展预测提供可靠的科学依据[3]。本文以咸阳师范学院为研究对象，采用VisualBasic平台，结合MapX控件开发了咸阳师范学院CGIS系统。

1 系统总体设计

1.1 组件式GIS

随着计算机技术及GIS的发展,组件式GIS已经成为当今GIS软件开发与应用的主流,代表着当今GIS发展的趋势。组件式GIS(ComGIS)是面向对象技术和组件式软件在GIS软件开发中的应用。ComGIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个组件,每个组件完成不同的功能，各个GIS组件之间以及GIS组件与其他组件之间可以通过标准的通信接口实现交互、集成,形成最终的GIS基础平台以及应用系统[4]。

目前GIS组件二次开发的平台较多，如ArcEngine、MapX、MapObjects、GeoMedia、ArcObjects和SuperMap Objects等。MapX是MapInfo公司向用户提供的具有强大地图分析功能的ActiveX控件产品，由于它是一种基于Windows操作系统的标准控件，因而支持绝大多数标准的可视化开发环境，如Visual C++、Visual Basic、Delphi、PowerBuilder等。编程人员在开发过程中可以选用自己最熟悉的开发语言，轻松地将地图处理功能嵌入到应用程序中，并且可以编译成 exe文件，脱离Mapinfo的软件平台[5]。

1.2 系统开发平台

我校CGIS地理空间数据量较小,对软硬件的要求不高。以实用为宗旨，系统开发选择采用MapX组件和 VisualBasic语言作为开发环境；间数据为 Map Info格式；数据库采用M iscrosoft Acces。

1.3 系统结构和功能模块

目前,大部分高校的管理模式是：校园建筑信息由学校后勤处管理,而学生信息由学生工作处管理。各种校园信息相互独立，没有进行有效的集成管理。这样的管理模式很难实现学生档案信息与校园地图实体的关联及动态查询更新。为了提高学校整体管理效率，CGIS应该能够集中管理多种信息,并且能够进行扩充。

通过研究调查学校相关职能部门后，系统的主要功能需求为（如图1所示）：

1）实现电子地图功能并实现各种 GIS基本操作,能够详细直观地表达校园各项空间信息和属性信息；

2）实现地图导航、测距、鹰眼功能；

3）实现学生信息、空间信息和学院职能部门管理信息的查询。

2 数据库设计

2.1 数据来源

CGIS的数据由空间数据和属性数据两部分组成。我校空间数据来源于两部分：一部分是用GoogleEarth软件免费下载高清晰遥感影像，在ERDAS中校正、拼接成一幅咸阳师范学院校园栅格地形图，再用Map Info软件数字化成矢量格式数据；另一部分数据来源于咸阳师范学院旅游与资源环境学院师生通过全站仪、GPS手持仪等仪器进行实地测量得到的矢量图形数据。属性数据内容主要包括校园信息 (占地总面积、绿化面积、建筑面积、教职工人数、学生人数)、建筑物属性信息、楼房名称、性质、楼层数、占地面积等。咸阳师范学院影像图如图2所示。

图1 系统结构及其功能模块

图2 咸阳师范学院影像

2.2 空间数据的数据结构设计

按照中华人民共和国国家标准GB/T13923-2006，将基础地理信息要素按照从属关系分为大类、中类、小类和子类。具体的分类代码由6位十进制数字码组成，分别为按数字顺序排列的大类、中类、小类和子类码[6]。据此，本系统涉及的大类为居民地和建筑物类，代码为 3；中类为公共服务设施，代码为 4；小类为学校，代码为0101；其完整代码即34010XX。其中，XX表示的子类代码，根据具体不同的地物后缀不同的代码，表1中的图层代码为省略了相同部分的代码。

根据校内各空间信息的特点，将校园空间信息分为 4个基础类别：主要建筑、运动场地、校内道路和绿化用地。在各个基础类别之下，又分出多个地物专题，如主要建筑设施包括教学、科研、公寓、医疗、饮食、礼堂和超市7个专题。根据GIS中数据分层存放的要求，各种专题信息分层存放并使用不同的颜色显示输出。地图分层技术一方面可以将复杂的地图简单化，从而大大简化系统模型的处理过程；另一方面，以单一的图层作为处理单位，使系统具有很大的灵活性。空间数组成如表1所示。

表1 空间数据组成

2.3 属性数据库的设计

在本系统中，空间信息的属性数据可以直接保存在 Map Info格式文件中，另一部分属性信息则保存在Access数据库中，表2为在Access数据库中设计的教学楼信息结构。

表2 教学楼属性信息数据结构表

属性数据表还包括宿舍楼信息属性表、教师信息表、院系信息表、学生信息表（见表3）等。在查询学生信息时，是按照“所在宿舍楼号+层号+房间号”的形式输出。

2.4 空间数据库设计

在数据库设计时，用 ACCESS数据库存储教师、学生和教学等相关信息的数据库，大部分都与空间信息无关。在此，为了提高系统的整体性能，并兼顾数据的共享性，系统选择基于空间数据文件与关系数据库的混合管理类型。该类型由关系型数据库(RDBMS)管理属性数据，地理空间数据以文件的形式存储，由空间数据管理软件包进行空间操作[7]，原理如图3所示。

地理空间数据文件和关系型数据库之间以指针或关键字建立联系，图形矢量数据以 MapInfo标准文件格式存储在特定目录下，图形中每个地物均有其对应的唯一的标识（ID号），系统以此为索引建立该地物的图形数据文件[8]。

表3 学生信息数据结构表

图3 数据模型图

3 系统功能的实现

系统较好地实现了CGIS以下的主要功能：

1）建设校园电子地图。本系统采用的Map Info的数据格式，按照分层组织方法，将校园信息分为教学楼、科研楼、公寓楼、食堂、医院、礼堂、超市、运动场、道路、绿地等层，每层为一种类型，对应一个类型编号。为了使校园图方便利用和校园各功能要素直观明显，每一层设计使用不同的颜色显示输出。

2）数据管理功能,包括数据输入/输出、数据转换、图形属性数据的编辑和更新等。

3）地图的基本操作功能，包括放大、缩小、漫游等基本操作。对图数据进行编辑，如标注、距离量算、面积量算。

4）鹰眼的功能。鹰眼图是一个快速浏览全图的工具，可以指示当前地图显示的区域，并可以快速定位到指定区域。鹰眼图中有红色矩形框,通过鼠标可以重绘鹰眼图中的矩形框,并能实现在地图窗口中的快速定位。

5）多媒体功能，运用多媒体技术实现校园信息的丰富展现，如查询校园 1号主教学楼的时候，按下视频播放按钮，对应窗口用Windowsmedia播放1号主教学楼的外观视频。

6）院系信息查询和学生信息查询。院系信息的查询，可查看学校简介和各个学院的基本信息；学生信息的查询，可查看每栋宿舍楼的层数以及该栋宿舍楼的学生数量等信息。系统运行界面如图4所示。

图4 咸阳师范CGIS系统主界面

4 结语

CGIS是高等学校管理自动化、科学化、数字化的趋势。本系统基于学校的基本需求,应用组件 GIS技术,利用MapX和VisualBasic6.0进行了CGIS的设计,实现了空间数据和属性数据的互查、空间分析、信息的统计和分析以及最终成果的打印输出等功能,基本能满足校园信息管理的需要。通过测试,系统可以进行校园信息的空间管理,提高了学校的管理水平和工作效率,为学校领导决策分析提供了帮助。

[1] 龚健雅.当代地理信息系统的发展趋势[J].地理信息世界，2002(4):12-17,24

[2] 杨武年,濮国梁.数字成都理工大学校园空间信息系统的构建与实现[J].成都理工大学学报:自然科学版,2005,32(1): 101-106

[3] 张明明.GIS在数字校园中的应用研究[D].南昌：南昌大学,2007

[4] 宋关福,钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图像图形学报,1998,3(4):313-317

[5] 吴礼燕.多媒体GIS校园地理信息系统的建立[J].广西民族学院学报：自然科学版,1999,5(4):33-34

[6] 吴信才.地理信息系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社,2002

[7] 刘迎春,楼巧萍,张莉.基于GIS的校园环境多媒体导航系统设计[J].浙江工业大学学报,2003,31(6):590-598,603

[8] 李胜乐.MAPINFO二次开发实例[M].北京:电子工业出版社, 2004

Design of Campus Geographic Information System Basedon Com-GIS-MapX

by YANG Bo

In order to resolve the problems of the campus space information management,this paper took the case of the Xianyang normal university Campus Geographic Information Systems,made a study of the CGIS based on the ComGIS,designed the system structure and system functions in detail and made use of the MapX Objects to develop system.The result shows that the CGIS can manage and statistics analyze the space information and attribute data efficiently,and hasan important significance on building of the digital campus and digital city.

CGIS，ComGIS，MapX

2011-09-07

项目来源：咸阳师范学院引进人才资助项目（08XSYK340）；历史地理学陕西省重点扶持学科资助项目（10722）。

P208

B

1672-4623(2012)03-0108-03

杨波，主要研究方向为GIS设计及应用。