２０１０年第１２期 （总第１３６期） 大众科技 ＤＡＺＨＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．１２，２０１０ （Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ Ｎｏ．１ ３６） 基于ＡｒｃＯｂｊ ｅｃｔｓ的城市基础地理 住Ｉ Ｉ＝１，自 系统的 设计与实现 韩志远 （鞍钢矿业公司弓长岭矿山公司露天铁矿，辽宁鞍山１１１００８） 【摘要】介绍了基于ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ进行组件式地理信息系统开发的知识，分析了城市基础地理信息系统的功能模块，并开 发了赣州市基础地理信息系统原型，在处理赣州市城区地理数据中取的良好效果。 【关键词】ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ；地理信息系统；组件 【中图分类－ｇ－］ＴＰ３９１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００８－１１５１（２０１０）１２—００３１—０２ ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ组件库集成了开发人员所需的全部ＧＩＳ功能。 （一）引言 一城市基础地理信息系统是专业化的地理信息系统，它是 种运用计算机软、硬件及网络技术，实现对城市各种空间 开发人员可以通过四种应用程序接口（ＡＰＩＳ）来访问 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ的功能构建ＧＩＳ应用程序： （１）ＣＯＭ ＡＰＩ 和非空间数据的输入、存贮、查询、检索、处理、分析、显 示、更新和提供应用，以处理城市各种空问实体及其关系为 主的技术系统，是地理信息技术及其他相关信息技术在城市 政府、企业管理与决策及市民社会生活中的应用。它利用地 理信息技术将城市系统中地理环境的组成要素及其相互关系 映射到信息空间中，建立城市现实地理环境的空间信息模型， 构造一个与现实城市相对应的虚拟“数字城市”，为政府和企 业的管理与决策以及人们的社会生活提供信息服务。本文通 过阐述基于ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ的组件式ＧＩＳ开发技术，设计和实现 任何ＣＯＭ生成语言（Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋、Ｄｅｌｐｈｉ 等）都可以使用这个ＡＰＩ，需要引用类型库，一般在＜ＡｒｃＧＩＳ 安装目录＞／ｃｏｍ文件夹下。 （２）．ＮＥＴ ＡＰＩ Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ．ＮＥＴ和Ｃ＃可以使用这个ＡＰＩ，需要引用主 互操作程序集，一般在＜ＡｒｃＧＩＳ安装目录＞／ＤｏｔＮｅｔ文件夹下。 （３）Ｊａｖａ ＡＰＩ Ｓｕｎ公司的Ｊａｖａ２平台标准编辑器可以使用这个ＡＰＩ，需 要引用Ｊａｖａ包，一般在＜ＡｒｃＧＩＳ安装目录＞／ｊａｖａ文件夹下 （４）Ｃ＋＋ＡＰＩ 城市基础地理信息系统的开发。 （二）组件式Ｇｌ ｓ 随着计算机软件技术的发展，组件技术已经成为ＧＩＳ应 用开发的主流，具有面向对象、语言无关等特性。组件式ＧＩＳ 的基本思想是把ＧＩＳ的各大功能模块划分为几个控件，每个 控件完成不同的功能。各个ＧＩＳ控件之间，以及ＧＩＳ控件与 其它非ＧＩＳ控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工 具集成起来，形成最终的ＧＩＳ应用。控件如同一堆各式各样 的积木，他们分别实现不同的功能（包括ＧＩＳ和非ＧＩＳ功能）， 根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，就构成应用 系统。 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ 是美国 ＥＳＲＩ（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａ１ Ｓｙｓｔｅｍｓ 微软ＶＣ＋＋６．０、微软Ｖｃ十＋．ＮＥＴ２００８、Ｓｕｎ Ｓｏｌａｒｉｓ Ｆｏｒｔｅ６ Ｕｐｄａｔｅ２、Ｌｉｎｕｘ ＧＣＣ３．２支持此ＡＰＩ，需要引用头文件，一般 在＜ＡｒｃＧＩＳ安装目录＞／ｉｎｃｌｕｄｅ文件夹下。 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ是基于ＣＯＭ组件的，具有跨平台、跨语言的 特性，因此不同的开发人员可以选择自己熟悉的ＡＰＩ进行开 发，这些ＡＰＩ的真正实现是在＜ＡｒｃＧＩＳ安装目录＞＼ｂｉｎ文件夹 的众多ＤＬＬ文件中。 ２．组件对象模型 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ是一套基于微软的ＣＯＭ组件对象集，ＣＯＭ模 型是一种二进制标准，它允许任意两个组件按照一定规则互 相通信，具有跨平台、跨语言的特性，ＣＯｍ组件具有以下特点： （１）ＣＯＭ是一种二进制级别的组件通信标准，它规定了 组件之间如何通信。 （２）ＣＯＭ对象可以以ＤＬＬ或ＥＸＥ文件形式存在，它实际 实现了接口。 （３）ＣＯＭ对象必须实现ＩＵｎｋｎｏｗｎ接口，它负责管理ＣＯＭ 对象生命周期并在运行时刻提供类型查询。 （４）一个ＣＯＭ对象可以实现多个接口定义的方法，从一 个接口跳转到另一个接口可以通过ＱＩ（Ｑｕｅｒｙ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）， 即查询接口。 （５）每个组件都要拥有一个独一无二的标识码，即ＧＵＩＤ， 供机器使用。 （６）接口分为两种，即内向接口和外向接口。内向接口 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｉｎｃ．）公司提供的一个ＧＩＳ技术框架， 它是基于Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的ＣＯＭ技术开发的一套ＣＯＭ组件对象集， 这个组件集提供了几乎全部的底层ＧＩＳ功能，就连ＡｒｃＧＩＳ软 件本身都是使用ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ的组件开发出来的 由于ＥＳＲＩ 开放了这个组件库的ＡＰｌｓ，因此我们可以很方便的利用 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ开发组件式ＧＩＳ。 （三）ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ开发技术 １．ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ简介 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ是一套庞大的、独立于平台的ＣＯＭ组件集合， 采用ｃ＋＋语言编写，有３０００多个对象可供开发人员调用，其 中有细粒度的小对象，例如：Ｇｅｏｍｅｔｒｙ对象；也有粗粒度的 大对象，例如Ｍａｐ对象，通过这些对象开发人员可以操作控 制文档（ｍｘｄ，３ｄｄ，ｓｘｄ等）、和空间数据库进行交互等。 【收稿日期】２０１０－０９—１２ 【作者简介】韩志远，男，鞍钢矿业公司弓长岭矿山公司露天铁矿工程师。 一３１． 用于组织方法和属性，外向接口用于组织事件。 ３．抽象类、组件类和普通类 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ中存在三种类型的类：抽象类（Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃｌａｓｓ）、组件类（ＣｏＣ１ａｓｓ）和普通类（Ｃｌａｓｓ）。抽象类不能 产生一个新的对象，但是可以用于定义一个子类。组件类可 以直接创建对象实例，它的实例对象不依赖其他对象的存在 而存在，其生存周期也不用其他对象管理。比如在ｃ＃环境中： ＩＭａｐ ｐＭａｐ＝ｎｅｗ ＭａｐＣｌａｓｓ ０： （２）Ｇｅｏｍｅｔｒｙ库 包含了核心的几何形体对象，如点、线、面等，即在 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ中的要素和图形元素的几何形体都可以在这个组 件库中寻找到。 （３）Ｄｉｓｐｌａｙ库 包含在输出设备上显示图形所需要的组件对象，它包括 Ｄｉｓｐｌａｙ对象、Ｃｏｌｏｒ对象、ＣｏｌｏｒＲａｍｐ对象、ＤｉｓｐｌａｙＦｅｅｄｂａｃｋ 对象、ＲｕｂｂｅｒＢａｎｄ对象、Ｔｒａｃｋｅｒ对象和Ｓｙｍｂｏｌ对象。 （４）Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ库 这里的ＭａｐＣｌａｓｓ就是一个组件类，它可以使用ｎｅｗ关键 字来产生一个对象ｐＭａｐ。 普通类不能够直接产生一个对象，但它可以通过其他的 普通类或组件类的方法产生，而不是使用ｎｅｗ关键字来完成。 如下面的例子，Ａ和Ｂ为普通类对象，Ｃ为组件类对象，Ｄ为 个普通类，如下面的代码： ～提供了ＡｒｃＧＩＳ程序的某些核心对象和可视化组件对象。 （５）Ｏｕｔｐｕｔ库 包含了ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ所有的输出对象，它包括两大类，即 打印输出对象Ｐｒｉｎｔｅｒ和转换输出对象Ｅｘｐｏｒｔ。 （四）城市基础地理信息系统设计与实现 本原型系统基于ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ＋Ｃ＃开发而成，开发环境为 Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ２００８、ＡｒｃＧＩＳ Ｄｅｓｋｔｏｐ ９．３，并建设了赣州 市城区地理数据库作为验证数据，运行良好。 Ａ＝Ｂ．ＷｒｉｔｅＡ（）： Ａ：Ｃ．ＷｒｉｔｅＡ（）： 正确 正确 Ａ：ｎｅｗ Ｄ０： 产生 不正确，普通类不能通过ｎｅｗ的方法 １．系统结构 Ａ可以由Ｂ和Ｃ的ＷｒｉｔｅＡ方法产生，Ａ的生命周期是由 产生它的对象Ｂ和Ｃ控制的，如果Ｂ或Ｃ对象在内存中被释 放了，则此对象也将从内存中消失。抽象类、组件类和普通 类之间的关系如图１ 图２ 关联联系 ２．功能设计 图１ ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ类结构关系图 （１）基本文件操作功能：新建地图文件、打开、保存、 另存为：还包括添加数据、添加ＣＡＤ数据。 ４．常用ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ组件库 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ是一套庞大的ＣＯＭ组件集合，ＥＳＲＩ将它们放置 在不同的组件库中，一个组件库就是一个ａｓｓｅｍｂｌｙ，一个 ａｓｓｅｍｂｌｙ包含多个不同的命名空间。如ＥＳＲＩ．ＡｒｃＧＩＳ．ＡＤＦ Ａｓｓｅｍｂｌｙ 的Ｎａｍｅｓｐａｃｅｓ：ＥＳＲＩ．ＡｒｃＧＩＳ．ＡＤＦ、ＥＳＲＩ．ＡｒｃＧＩＳ．ＡＩＦ．ＢａｓｅＣｌａｓｓｅｓ、 ＥＳＲＩ．ＡｒｃＧＩＳ．ＡＤＦ．ＣＡＴＩＤｓ、ＥＳＲＩ．ＡｒｃＧＩＳ．ＡＤＦ．ＣＯＭＳｕｐｐｏｒｔ。 （２）地图浏览功能：可以漫游地图，对每一幅地图可以 实现放大、缩小、漫游、查看各种地物的属性、控制图层的 显示、查询自己感兴趣的图层。 （３）视图功能：可以为布局视图添加格网、边框、背景、 指北针、阴影等，添加、删除图例，设置比例尺，添加日期 等，显示鹰眼地图，为地图添加标注等。 （４）空间数据编辑：创建多段线、圆，移动几何对象， 组件库是对～个或多个ＣＯＭ组件中所有的组件类、接口、 方法和类型的描述，这种描述是二进制级别的。所有的这些 组件库组件部位于＜ＡＥＧＩＳ安装目录＞＼ｃｏｍ文件夹中，而其真 正的实现在＜ＡｒｃＧＩＳ安装目录＞＼ｂｉｎ文件夹的众多ＤＬＬ文件 中。 多边形挖空，分割线要素，修剪线要素，线面整形，要素合 并，绘制多段线，编辑要素节点等。 （５）空间数据符号化功能：单一符号化、唯一值符号化、 分级色彩符号化、分类符号化、点值符号化，制作饼状专题 图、柱状专题图、叠置柱状专题图等。 （６）空间分析功能：缓冲区分析、叠置分析 （７）空间查询功能：点击查询、属性数据查询、定位查 询、缓冲区查询等。 ｃ＃．ＮＥＴ的命名空间（ＮａｍｅＳｐａｃｅ）以一种逻辑分层的方式 来组织元素的方法。命名空间将功能相同或者相似的ＣＯＭ对 象在逻辑上松散组织起来。在ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ中，众多的组件放 在不同命名空间。如果要进行地理数据操作，需要引入 ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ等相关的命名空间；如果涉及几何形体对象的处 理，就需要引入Ｇｅｏｍｅｔｒｙ等命名空间。 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ对象被放在８Ｏ多个组件库中，不同的组件库 的功能是不一样的。学习ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ的过程，也就是不断了 解这些组件库本身以及库与库之间关系的过程。熟悉常用的 ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ组件库是开发的基础。 （１）Ｓｙｓｔｅｍ库 是ＡｒｃＧＩＳ框架中最底层的一个库，它提供了一些可以被 其他组件库使用的组件。 （８）提供一些实用工具：如面积测量、距离测量、定制 工具条等。 （９）地图输出：提供打印地图，对打印预览、设置，对 地图转换输出。 ３．模块介绍 为了提高代码的可复用度和系统的可扩展性，将系统的 重要功能设计成了单独的模块，并封装在了独立的程序集中， 如表１。 （下转第３４页） ．３２一 代码为ＡＳＣＩＩ码字符。ＮＭＥＡ－－ＯＩ８３协议是ＧＰＳ接收机应当遵 守的标准协议，也是目前大多ＧＰＳ接收机、ＧＰＳ数据处理软件、 开始 导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。其标准格式如下： ￥ＧＰＧＧＡ，＜１＞，＜２＞，＜３＞，＜４＞，＜５＞，＜６＞，＜７＞，＜８＞，＜９＞， ，关闭阜口中岢ｉ ●。。。。＿●－－。。。。ｒ。’。。’＿一 —————ｊ —一 ＜ｌｌ＞，＜Ｉ２＞＊ＸＸ＜ＣＲ＞＜ＬＦ＞如一条ＧＰＳ定位数据信息语句 ｌＩ将ＧＰ入ｓ信号苎 ｕＰＤＨ５３中 ￥ＧＰＧＧＡ，１０３５２９，４２０ｌ＿３５３５，Ｎ，Ｉ３５０６．２２５８，Ｅ，Ｉ，０４， ２１．４，９８．８，Ｍ，３４．７，Ｍ，＊６５意思为ＵＴＣ时间为ｌ０时３５ 分２９秒，位置在北纬４２度１．３５３５分，东经１３５度６．２２５８ 分，普通ＧＰＳ定位方式，接收到４颗卫星，水平经度为２１．４ｍ， 天线离海平面高度为９８．８ｍ，所在地离地平面高度为３４．７ｍ， Ｉ等待卓口中断Ｉ ＝二＝［＝ 竟成一次有效的 ‘ＧＰＧＧＡ语句接收 校验和为６３Ｈ。 ５．硬件电路的整体结构设计 基于ＡＲＭ７实现ＧＰＳ信号叠加视频输出设计，其硬件电路 设计的整体结构框图如图３所示。 图４软件流程框图 （四）总结 本文利用￥３Ｃ４４０Ｂ０和ｕＰＤ６４５３等芯片将ＧＰＳ信号叠加到 视频信号上，实现了将两路信号转变为单路信号的传输，此 筒 Ｓ３Ｃ４４ＢＯ 村 Ｈ ｌ 设计性价比高、可配置性强、实用性好等特点，因此是一种 薹 詈 。 委ｒ＝１ ｌ 较好的设计方案。 的整个流程框图如图秉 所示： 嗍频输出设 其软件设计 於萁干㈣ 立邢 兰 ＋甘朴仕 ＋ ［２］孙２０泓０５．波．视频字符叠加技术的发展及四种实现方案【Ｍ】．电 【３】 一赆 一 ：三 原理与应用ｆＭ】．北京：电子工业出版 （上接第３２页） 袁１系统模块介绍 程序集名称 ＭｙＡＯ 一 舌一 （五）结束语 功能 系统土辫序．提供系统主界面和些主要的窗体 当前，数字城市的建设如火如荼，城市基础地理信息系 统作为一种城市现代化管理、规划和科学决策的先进工具， 已经在政府管理、土地、规划、房产等部门得到了广泛的应 用；利用ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ开发组件式ＧＩＳ，具有高效、稳定、灵 ｌ￣ａｙｏｕｔＶ… ＤａｔａＥｄｉｔｏｔ ＲｌｇｈｔＭｅｎｕ Ｐｒｌｎｔ￣ａｐ 为布局视圈提供功能支持 为 间数据编辑提供功能支持 Ｔｏｏｌｇ ４．系统界面 本系统的主界面有数据视图（ｄａｔａｖｉｅｗ视图）和版面视 图（ＬａｙｏｕｔＶｉｅｗ视图）通过选项卡来切换不同的视图显示， 同时还包括鹰眼视图，用于显示地图浏览的范围。系统的数 荤 扣印输出地图 右键菜单显示的一 功能 提供一些实用Ｉ＿其 活的特点，相信会在城市基础地理信息系统的建设中发挥越 来越重要的作用。 据视图主要是用于显示地图数据，在数据视图中，我们可以 对地图数据执行查询、空间数据符号化、空间分析等相关的 ＧＩＳ功能，而版面视图只要是通过设置相应的版面，起到地图 版面的装饰作用，用于设置好地图的版面，然后发布打印输 出相应的地图版式，可以在版面视图中添加一些辅助性信息， 比如指北针、比例尺等。系统主界面如图３。 【参考文献】 …１韩鹏，等．地理信息系统开发：ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ方法Ⅱ】＿武汉：武汉 大学出版社，２００５． 【２】刘仁义，等．ＡｒｃＧＩＳ开发宝典一从入门到精通Ｕ】．北京：科学 出版社．２００６． 【３】周玉清，等．基于ＡｒｃＯｂｊｅｃｔ的空间数据管理系统的设计与 开发［『１．地理空间信息，２００６． 【４】赵万锋，等．基于ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ的系统开发技术剖析卟计算机 应用研究，２００４（３）． ［５】宋关福，钟耳顺．组件式地理信息系统研究与开发Ｕ】．中国图 象图形学报，１９９８（４）． 图３系统主界面（ＤａｔａＶｉｅｗ） ３４．． ．．