第12卷第期準陰工學院學報vol. 12 No. 12003年2月Journal of Huaiyin Institute of TechnologyFEB.2003GIS的設(shè)計及其應(yīng)用陳宏兵,陸金桂(南京業(yè)大學信息學院,江蘇南京20009)摘要:介紹了以C6.0為開發(fā)工具,使用面向?qū)ο蠹夹g(shù),以oDBC數(shù)據(jù)源為后臺運行于 Windows環(huán)境的地理倍息系統(tǒng)(;s)的開發(fā)方法。該系統(tǒng)實現(xiàn)了矢量圖形系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和應(yīng)用與分析系統(tǒng)從而實現(xiàn)對象的地理位置和屬性的雙向查詢,同時介紹了空間信息統(tǒng)計和分析功能。并在此GS平臺上實現(xiàn)配電網(wǎng)GIS應(yīng)用實例。關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng)、系統(tǒng)開發(fā)配電網(wǎng)G中圖法分類號:K909;TP319文獻標識碼:A文章編號:009-7961(2030036-05地理信息系統(tǒng)( Geographical Information System,簡制、刪除圖形元素;圖形輸入與輸出功能,應(yīng)具備鼠稱GIS)是一種將空間位置信息與屬性數(shù)據(jù)結(jié)合在標交互繪制功能,圖形數(shù)據(jù)交互輸入等功能,并具起的系統(tǒng),建立地理數(shù)據(jù)庫,管理和綜合分析具備從打印或繪圖設(shè)備輸出圖形的功能;具有圖層有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù),以提供對規(guī)劃、管理、決策顏色線型等參數(shù)的設(shè)置功能。所需信息,實現(xiàn)圖形系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的無縫結(jié)合,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)庫的瀏覽能在操作界Gs已被廣泛應(yīng)用于銀行、電力城市規(guī)劃等部門。面下瀏覽數(shù)據(jù)表的內(nèi)容;數(shù)據(jù)庫的編輯功能能實現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)開發(fā)方式中,通常在著名的增加、刪除、修改記錄等常規(guī)操作;數(shù)據(jù)庫的查詢功GS平臺如Ar/lno上進行二次開發(fā),二次開發(fā)雖能能實現(xiàn)由圖形元素查詢記錄以及由記錄查詢圖然能使開發(fā)周期縮短,但一般都有局限性,且不能形元素;對查詢記錄的排序能根據(jù)需要對查詢結(jié)果脫離原平臺,沒有系統(tǒng)的版權(quán),另外在許多應(yīng)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(fù)雜的地理空間査詢和分析系統(tǒng)實現(xiàn)信息査詢與檢索功坐標轉(zhuǎn)換或地質(zhì)分析等功能。本文結(jié)合筆者實現(xiàn)能將矢量圖形系統(tǒng)的圖形與屬性數(shù)據(jù)庫中的記錄配電網(wǎng)G的應(yīng)用實例,介紹一種新的方法,以建立連接把屬性數(shù)據(jù)與圖形元素關(guān)聯(lián)起來,根據(jù)V6.0為開發(fā)工具,使用面向?qū)ο蠹夹g(shù),以O(shè)DBC檢索條件進行圖文雙向檢索;數(shù)據(jù)查詢包括分類查數(shù)據(jù)源為后臺運行于 Windows環(huán)境的Gs系統(tǒng)設(shè)詢、組合查詢與模糊查詢;分析與應(yīng)用能提供各種計及其實現(xiàn)。分析方法和有針對性的應(yīng)用,包括各種基本的統(tǒng)計分析方法,以及路徑分析、拓撲結(jié)構(gòu)分析等。1地理信息系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計矢量圖形系統(tǒng)的實現(xiàn)個基本的地理信息系統(tǒng),包含如下的功能:數(shù)據(jù)釆集與編輯功能制圖功能、空間數(shù)據(jù)庫管理矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能、空間查詢和分析功能。實現(xiàn)中系統(tǒng)可分為如從幾何上來講空間地物可分為點線面、體下三個功能子系統(tǒng):管理空間數(shù)據(jù)和制圖的矢量圖本系統(tǒng)中將空間數(shù)據(jù)類型抽象為點狀地物、線狀地形系統(tǒng),管理屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),以及實物、面狀地物地物標注以及由簡單地物組成的復(fù)現(xiàn)空間查詢和分析的分析與應(yīng)用系統(tǒng)雜地物,如圖1所示。矢量圖形系統(tǒng)具備完善的圖形元素繪制功能,2.2圖形元素類的定義及實現(xiàn)能夠繪制點、線、圓、多邊形、標注文本等,并具有處利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和封裝C++類的方法,組理圖例的能力;圖形操作功能應(yīng)具備圖形的縮放、織矢量圖形系統(tǒng)的基本圖形元素類。分別建立表移動、回溯等各種操作功能;圖形編輯能夠修改、復(fù)示點狀地物的圖元類圖例實體;表示線狀地物的圖元類:直線、連續(xù)直線、圓弧、曲線;表示面狀地物收稿時期:2002-1-29;修改時期:2002-11-29的圖形多計形封閉曲線;表示地物標作者簡介:陳宏兵(1971-),男,南京工業(yè)大學信息學院碩士注日中國煤化工的圖元類圖例與CNMHG過簡單圖形符號第I期GIS的設(shè)計及其應(yīng)用表示點狀地物,也可以通過由各種圖形元素組成的性,具體的圖形元素類由此基類派生故本系統(tǒng)定復(fù)雜圖形表示復(fù)雜地物。連續(xù)直線和曲線是否封義一個抽象基類 CDraw閉可以分別表示線狀和面狀地物由于要利用VC6.0中的類模板 CTypedPtrAr-通過對各種圖形元素分析,可以發(fā)現(xiàn)各類圖形my來管理圖形元素類的對象,故抽象類Craw必元素具有一些相同的屬性如圖形元素的顏色線須由MFC的 CObject派生,圖形元素類之間的具體型、線寬、所在圖層等,可以把這些圖形元素中共同關(guān)系見圖2的屬性封裝在一個圖形元素基類中,利用類的繼承空阿地物)點收抽物)(狀地物)〔面狀地物(地物標注)(復(fù)孫地物改(晚圖]空間地物的分類CDrawcCBlock] [CLine] [Pline [circle [CRect] [ ellipseel [tExtCTagobject[CArc I圖2田形元素類的類關(guān)系圖識別-個圖形通過圖形類別和圖形元素唯一的識定義 AddLine, Addcircle等函數(shù),實現(xiàn)增加各類圖別號兩個參數(shù)來唯一的確定。另外,在基類 CDraw形元素的功能定義 Delete Graph函數(shù),在相應(yīng)的圖中需要定義一些公用操作函數(shù),每個具體圖形元形元素類的數(shù)組中刪除對象。素類中要定義自有的成員變量和操作函數(shù)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,首先在每個圖元類的實現(xiàn)部分要插入玄矢量數(shù)據(jù)的組織和管理可采取兩種方法:一調(diào)用,如 IMPLEMENT SERIAL(Cine, Cobject,1種方法是建立矢量數(shù)據(jù)庫,為每個圖形元素類建然后在每個圖元類中定義 Serialize函數(shù)判斷是仔立個表,每個圖形對象在相應(yīng)的表中有一個記儲或是讀取操作,分別存儲或讀取每個圖元類的錄,并保證每個記錄唯一;另一種方法使用文檔來成員變量;最后 CDrawDoc類的 Serialize函數(shù)對每組織管理矢量數(shù)據(jù)保存在文件中。本系統(tǒng)采用個圖形對象調(diào)用相應(yīng)圖元類的 Serialize函數(shù)就可后-種方法,每個圖形元素是圖形元素類創(chuàng)建的實現(xiàn)圖形的存取功能。一個對象,通過vC6.0中的類模板 CTypedPtrArray2.4鼠標交互繪圖來創(chuàng)建管理圖形元素類的指針對象,在文檔類對每種圖形元素賦予不同的繪圖標識,通過CDrawDJoc中創(chuàng)建如下對象繪圖菜單設(shè)置繪圖標識m_ Current的值,這樣點prvate: CTypedPtr Array< CObArray, CLine*>鼠標時鼠標響應(yīng)函數(shù) OnLButton Down、 onm ousem_line Array;//管理直線對象指針的對象Move OnRButton Down根據(jù)m_ Current的值調(diào)用相CTypedPtrArray CObArray, CPline*>應(yīng)的函數(shù)段,繪制相應(yīng)的圖形對象。PLine Array;∥/管理連續(xù)直線對象指針的對象2.5矢量圖形系統(tǒng)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 CDraw Doc中作CNMHG放、圖形移動、恢淮陰工學院第12卷復(fù)屏、圖形元素的編輯等功能。操作和査詢語言按照統(tǒng)一的方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫圖形的操作主要通過三個參數(shù)的設(shè)置:屏幕管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫連接功能的實現(xiàn):通過oD)iC左下角X坐標和Y坐標放大比例來實現(xiàn),重畫屏A函數(shù)與系統(tǒng)中比有的ODBC數(shù)據(jù)源實現(xiàn)動態(tài)幕時只要調(diào)用相應(yīng)的參數(shù)。定義記錄歷史屏幕參連接,動態(tài)綁定,系統(tǒng)具有極好的通用性數(shù)的結(jié)構(gòu) ScreenStruct來保存上述參數(shù),同時在數(shù)據(jù)庫瀏覽功能的實現(xiàn):由VC的MFC類庫Drawl)oc. h中定義指向此結(jié)構(gòu)的指針: Screen- CScrollview派生數(shù)據(jù)庫視圖類 CData view,實現(xiàn)滾動視圖,從而瀏覽數(shù)據(jù)庫中記錄內(nèi)容。圖形元素操作最重要的部分就是圖形元素的數(shù)據(jù)庫的查詢與排序功能的實現(xiàn)分別定義選取,為實現(xiàn)系統(tǒng)的易用性,應(yīng)提供多種選取工用于查詢的交互界面對話框類 CFiltcrDIg和用于具本系統(tǒng)中宴現(xiàn)了點選、窗選圓選、多邊形選排序的交互界面對話框類 CSortDlg,可以交互組織取,后種選取工具還分為三種情況:在區(qū)域內(nèi)、SQL語句。分別將上述對話框產(chǎn)生的SQL語句賦與區(qū)域相交、在區(qū)域外。在每個具體的圖形元素值給記錄集合類 CRecordSet的成員變量str卜il類中定義各自的實現(xiàn)函數(shù)( IsInpoint、 sIn Circle、ter和 m strSort,就司以進行查詢各種記錄集合,并BEnIgn),設(shè)置參數(shù)LB來區(qū)分選取的種類,根據(jù)函根據(jù)要求顯示查詢結(jié)果。數(shù)返回值得知選取結(jié)果。數(shù)據(jù)庫編輯功能的實現(xiàn):為了實現(xiàn)完全通用2.6圖形系統(tǒng)的其他功能化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),針對系統(tǒng)能夠管理的記錄一個完善的圖形系統(tǒng)還應(yīng)具備一些輔助功集合對象的任意性需要動態(tài)組織的數(shù)據(jù)記錄編能。如本系統(tǒng)屮還具備如下一些輔助功能:輯界面,在系統(tǒng)的運行過程中,根據(jù)需要編輯的記插入底圖的功能:將掃描儀等輸入設(shè)備輸入錄對象結(jié)構(gòu),動態(tài)產(chǎn)生與之相應(yīng)的記錄編輯界面的地圖作為底圖,以BMP格式插入系統(tǒng)中,通過設(shè)通過此操作界面對記錄集合對象的記錄實現(xiàn)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:圖層是對圖形分類管理的4空間查詢和分析系統(tǒng)有效手段,定義圖層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包含圖層名稱、狀態(tài)(顯示或隱藏)以及顏色,用結(jié)構(gòu)數(shù)組保存圖層4.1矢量圖形系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的連信息。通過對話框交互實現(xiàn)圖層的編輯,增加層,接概念修改層等操作。地理信息系統(tǒng)的優(yōu)點就在于將圖形與屬性數(shù)圖形塊與圖例的管理功能:把常用的圖形制據(jù)結(jié)合起來,實現(xiàn)信息的可視化作為圖形塊將很大程度地提高工作效率,定義類唯一標識連接單元:就是給每一個連接單元CBlock封裝圖形塊類 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矢量形塊。將一個圖形塊以一定的比例插入到矢量圖圖形元素需要兩個參數(shù):圖形類別和圖形元素形的某個位置就形成-個圖例,通過有限的圖形唯一識別號。標識一個記錄單元也需要兩個參塊可以創(chuàng)建大量的圖例,類CTag對圖例進行有效數(shù):數(shù)據(jù)表名和記錄(或記錄集合)的識別號。每的管理個連接單元要同時包含與之相關(guān)的圖形單元和數(shù)另外本系統(tǒng)還實現(xiàn)了 CgraphPara類來管理各據(jù)單元的標識種圖形參數(shù),如顏色設(shè)置、線型管理、標注文本參使用數(shù)據(jù)表集中管理連接信息,把連接信息數(shù)設(shè)置等,圖形的輸出功能,與 AutoCAD接日功存儲在一個數(shù)據(jù)表中,數(shù)據(jù)表的每個記錄存儲能,圖形元素的參數(shù)編輯。個連接,通過在應(yīng)用程序中建立一個記錄集合對3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)象對數(shù)據(jù)表的管理,來實現(xiàn)管理連接信息的功能4.2連接與空間查詢的實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用來管理地理信息系統(tǒng)中的本系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)表集中管理連接信息,把連各種屬性數(shù)據(jù),最常用的方法是使用oDBC數(shù)據(jù)接信息存儲在一個數(shù)據(jù)表中,為了管理連接信息,源。OUBC是一種開放的數(shù)據(jù)庫標準,可以使用各創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫 LinkInfo并建立數(shù)據(jù)表 link info。數(shù)種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(如 FoxPro、 SQL Sever、 Aecess、 Oracle據(jù)等)的數(shù)據(jù)庫文件作為數(shù)據(jù)源使用SQL語言作為性數(shù)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(yīng)用39rccord id、圖形類別號 graph_id、圖形元素的識別號在GIS系統(tǒng)中,以各個圖形元素類的區(qū)域選擇element_id。定義與該數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)的類 CLink Data-為基礎(chǔ),就可以組織實現(xiàn)一些具體的區(qū)域信息統(tǒng)Set來管理連接信息,類中的成員變量與數(shù)據(jù)庫的計和分析功能。例如以某個城市GS系統(tǒng)中,需要域-·-對疴綁定。完成諸如“離某點10公里內(nèi)范圍的商店、醫(yī)院等圖形元素與屬性數(shù)據(jù)庫的連接,通過定義兩統(tǒng)計功能選擇矢量圖形中某個圓形區(qū)域內(nèi)的圖個對話框分別實現(xiàn)選取圖形與屬性數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)表形元素,并對圖形元素所連接的性質(zhì)數(shù)據(jù)信息進記錄)的連接和選取記錄與圖形元素的連接并能行統(tǒng)計。又如在地區(qū)CIS系統(tǒng)中,一條河流可用一對連接信息進行編輯,如增加連接、刪除連接等。條連續(xù)直線近似表示,對“沿和兩岸10公里內(nèi)的實現(xiàn)的過程中,關(guān)鍵是如何得到圖形元素和數(shù)據(jù)工廠等”統(tǒng)計功能時就可用多邊形區(qū)域選擇來實記錄的唯一識別號,增加連接時要遍歷連接信息現(xiàn)。對于較復(fù)雜的區(qū)域統(tǒng)計功能,可通過“與”、數(shù)據(jù)表是否已建立相同的連接。由于每個連接信“或¨等連接符來組織各個區(qū)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(tǒng)計信息后,就可進行各種分析。例數(shù)據(jù)記錄的唯一識別號,應(yīng)此通過連接信息就可如對某一地區(qū)的人口和商店統(tǒng)計后,就可分析商實現(xiàn)由圖形查屬性數(shù)據(jù)以及由屬性數(shù)據(jù)查圖形,店的數(shù)量相對來說是否過多或過少,若過少,設(shè)置并將查詢結(jié)果特殊顯示。商店的最佳位置在何處,等等。4.3信息統(tǒng)計與分析⑧8意市Δ島自中古★圖3繪制電力設(shè)備工具欄E5配電網(wǎng)GS應(yīng)用實例數(shù)據(jù),也可查看用戶電量、電費等數(shù)據(jù)。配電網(wǎng)主設(shè)備分布層:可查看各設(shè)備的銘牌電力系統(tǒng)中,對GS的需求包括:輸電網(wǎng)絡(luò)配和技術(shù)參數(shù),按照配電網(wǎng)主設(shè)備類別,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(tǒng)、電網(wǎng)不同設(shè)備圖層,如變電所分布圖層、變壓器分布圖規(guī)劃等多方面,本系統(tǒng)主要實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。層、開關(guān)刀閘分布圖層、線路桿塔位置圖層等。另為了快速制圖和管理電力設(shè)備,定義圖元5.2信息查詢類( Entity,對常用的電力設(shè)備,如:電壓互感器、電系統(tǒng)應(yīng)用最多的功能就是查詢,由于每個連力變壓器等,定義繪圖函數(shù),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(yīng)的圖形,系統(tǒng)中繪制電力設(shè)備的工具欄,如圖351配電網(wǎng)GS中圖層及相關(guān)數(shù)據(jù)表的設(shè)計號和數(shù)據(jù)記錄的唯一標識號,應(yīng)此就可實現(xiàn)由圖形查屬性數(shù)據(jù)以及山屬性數(shù)據(jù)查圖形,并將查詢配電網(wǎng)中,屬性數(shù)據(jù)庫建立如下主要數(shù)據(jù)表結(jié)果特殊顯示。地理數(shù)據(jù)表、供電線路表(可分為低壓和高壓)線52.1圖形查詢屬性路用戶表、用戶位置表、變電所表、開關(guān)表等。選擇不同圖層可實現(xiàn)相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)查詢和管理。(1)選定査詢。在圖上選定任意一個電力設(shè)備,即可查詢出該設(shè)備的屬性資料可設(shè)置如下圖層(2)區(qū)域查詢。在圖上選定一個具體區(qū)域(圓配電網(wǎng)地理背景圖層:描述整個配電線路網(wǎng)絡(luò)形、矩形或多邊形)在該范圍內(nèi)進行查詢。一種方所處的地理環(huán)境和城鎮(zhèn)街道分布。配電網(wǎng)高壓、低壓線路分布圖層:圖中展示不同配電線路的走向和法給定設(shè)備種類(如變壓器用戶等),首先給出該接線情況,可從屬性數(shù)據(jù)庫表中查詢線路臺帳也區(qū)域內(nèi)選定設(shè)備的統(tǒng)計資料然后選定單個對象可結(jié)合査詢該線路實際運行中負荷和線損情況。后,進行詳細查詢;若不給定設(shè)備種類,則首先給配電網(wǎng)用戶分布圖層:在此圖層相應(yīng)用戶位出該區(qū)域內(nèi)各種設(shè)備的統(tǒng)計資料然后選定設(shè)備置可從屬性數(shù)據(jù)庫表中查看用戶檔案及用電有關(guān)及中國煤化工CNMH(或輸入線路名稱淮陰工學院學報第12卷編碼后查詢線路。發(fā)自主版權(quán)的配電網(wǎng)Gs,切實可行,應(yīng)用功能的5.2.2屬性查詢圖形開發(fā)比二次開發(fā)更加方便有效,且成本較低。以用SQL語句給定所查詢設(shè)備的查詢條件,在此系統(tǒng)為平臺,根據(jù)具體應(yīng)用進行功能擴展就可圖上顯示滿足條件的設(shè)備,并特殊顯示圖形。以開發(fā)出具有完全自主版權(quán)的專用Gs系統(tǒng)。5.3統(tǒng)計分析參考文獻根據(jù)統(tǒng)計條件,將統(tǒng)計結(jié)果顯示,并可打印報[1]鄔倫等.地理信息系統(tǒng)—一原理、方法和應(yīng)用表,常用的統(tǒng)計如下[M].科學出版社.201(1)定線路的設(shè)備和用戶統(tǒng)計分析;2]劉滌塵等,電氣工程基礎(chǔ)[M].武漢理工大學出(2)指定區(qū)域的線路設(shè)備、設(shè)備等統(tǒng)計分析。版社20Q[3]侯建琳等.用 DELPHI高級語言開發(fā)電力地理信6結(jié)束語息系統(tǒng)[J].微型電腦應(yīng)用.20002[4]陳建春.Ⅴ isual C++開發(fā)G系統(tǒng)[M}.電子工本系統(tǒng)已經(jīng)投人使用5個月,系統(tǒng)運行良好。業(yè)出版社,2001目前GS在電力系統(tǒng)的應(yīng)用大多是在已有的CIS平臺上進行二次開發(fā),本文介紹用vC編程環(huán)境開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