数字校园系统的设计与实现本科毕业论文(编辑修改稿)

数字校园系统的设计与实现本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

nformation system，简称 GIS)是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据信息的通用技术。 地理信息系统建立在地理学和计算机图形学的基础上，涉及信息科学、空间科学和地球科学的多个学科，是多种学科交叉的产物， 同时， GIS 作为一门综合性技术，己经与其它技术相融合，如 :数据库技术、 CAD、软件工程、遥感技术、制图学等。 地理信息系统的应用需要利用和集成其它技术，同时其它信息技术的应用也需要地理信息系统。 GIS 至今尚没有一个国际统一的定义，由于 GIS涉及的面太广，要给出 GIS安徽大学数字校园系统 电子地图控制 电子地图输出 电子地图显示 信息查询 在线帮助 距离测量查询 地理定位 地理对象距离查询 询 对象查询 地理信息查询 打印地图 图层索引 对象查询 地图显示 对象查询 地图鹰眼 图层移动 查询 图层删除 询 地图缩放 图层添加 对象查询 图层显示控制 图层编辑 查询 地图数据更新 属性查系统总体分析与设计询 对象查询 最近目标查询 对象查询 动态显示 5 的准确定义是困难的。 从不同的角度，给出的定义就不同，通常可以从 4 种不同的途径来定义 GIS:(1)面向功能的定义。 GIS 是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统。 (2)面向应用的定义。 这种方式根据 GIS 应用领域的不同，将 GIS 分为各类应用 系统，例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等。 (3)工具箱定义方式。 GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合，这种定义强调 GIS 提供的用于处理地理数据的工具。 (4)基于数据库的定义。 GIS 是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询。 从上述定义可以看到，虽然 GIS是一门多学科综合的边缘学科，其基本技术是数据库、地图可视化及空间分析。 因此，可以认为 GIS 是处理与地理位置有关的数据信息的输入、输 出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。 校园地理信息系统 (Campus Geographic Information system ， CGIS)是城市地理信息系统 (UGIS)的一个分支，具有城市地理信息系统的特点和功能，它用图形、图像数字信息来表现校园各种空间及属性要素，为用户提供校园信息的查询、检索和必要的空间分析、统计操作以及按不同用户要求输出相应的专题要素，为校园的发展预测、规划决策以及科学管理提供可靠依据。 高校在 CGIS 建设方面的深入开发与研究，为城市数字化做一些基础性及实验性的工作。 校园地 理信息系统（ CGIS）可以描述为利用计算机软硬件的支持，对学校数据和信息按地理坐标和空间位置进行收集、输入、存储、编辑、查询、检索、显示和管理，以及对这些信息进行统计和分析的综合技术。 它在描述一般的数据库的基于矢量图形的校园地理信息系统技术研究基础上，具体完成图形数据库的设计，而且共同分析和使用图形数据和属性数据。 系统就是要充分利用 GIS 对地理坐标和空间位置的表示能力以及空间分析能力，将学校数据和信息及其相关的地理信息以各种专题形式进行管理、使用，为管理部门提供更加丰富和直观的信息资料和决策依据。 系统开发平台 目前的 GIS开发平台软件国外有 MapInfor， ArcInfor等，国内的有 Supermap即， Geostar 等。 ArcMap 是 ArcGIS Desktop 三个用户桌面组件之一。 ArcGIS 是美国环境系统研究所 (Environment System Research Institute， ESRI)于 1978年开发的 GIS系统。 ArcGIS Desktop 由三个用户桌面组件组成，即： ArcMap、ArcCatalog、 ArcToolbox。 ArcMap 是一个可用于数据输入、编辑、查询、分析 等功能的应用程序，具有基于地图的所有功能，实现如地图制图、地图编辑、地图分析等功能。 ArcMap包含一个复杂的专业制图和编辑系统，它既是一个面向对象的编辑器，又是一个 6 数据表生成器。 ArcMap 提供两种类型的地图视图：数据视图和布局视图。 在数据视图中，用户可以对地理图层进行符号化显示、分析和编辑 GIS 数据集。 数据视图时任何一个数据集在选定的一个区域内的显示窗口。 在布局视图中，用户可以处理地图的页面，包括地理数据视图和其他数据元素，比如图例、比例尺、指北针等。 系统实现的关键技术 组 件式 GIS 纵观 GIS软件技术发展历程， GIS 软件从最初 GIS 模块到集成式 GIS、模块化 GIS，再到核心式 GIS，这些 GIS 软件要么集成困难，要么开发困难，都不方便用户使用。 随着组件技术 (COM、 JavaBean)的问世给 GIS 带来了巨大的生机，导致了组件式 GIS(ComGIS)的诞生。 所谓组件式 GIS，是指基于标准的组件式平台，以一组具有某种标准通讯接口、允许跨语言应用的组件提供的 GIS。 这种组件称为 GIS 组件，各个组件之间不仅可以进行自由、灵活的重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口。 组件式 GIS 的基本思想是把 GIS 的各大功能模块划分为儿个控件，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。 组件式 GIS 的特点： 1）高效无缝的系统集成 [3] ComGIS 不依赖于某一种开发语言，可以嵌入通用的开发环境中实现 GIS功能，专业模型则可以使用这些通用开发环境来实现，也 可以插入其他的专业性模型分析控件。 组件式 GIS 构造应用系统，只实现 GIS自身的功能，其他功能则由其他组件实现。 组件之间的联系则由可视化的通用开发语言如 VB、 VC实现，从而实现了系统组件之间的高效、无缝集成。 2）无须专门 GIS开发语言 传统 GIS一般都提供一套独立的二次开发语言，这既是 GIS 基础软件开发者的负担，也给用户带来学习上的负担。 ComGIS 的用户则不必掌握专门的 GIS开发语言，只需熟悉基于 windows 平台的通用集成开发环境，以及 ComGIS 各个控件的属性、方法和事件，就可以完成应用系统的开发和 集成。 3）大众化的 GIS 组件式技术己经成为业界标准，用户可以象使用其他 ACtiveX 控件一样使用组件式 GIS 控件，使非专业的普通用户也能够开发和集成 GIS应用系统，推动了GIS大众化进程。 组件式 GIS 的出现使 GIS不仅作为专家们的专业分析工具，同 7 时也成为普通用户对地理相关数据进行管理的可视化工具。 4）成本低 由于传统 GIS结构的封闭性，软件本身往往变得越来越庞大，不同系统的交互性变差，系统的开发难度大。 ComGIS 提供实现空间数据的采集、存储、管理、分析和模拟等功能，至于其他非 GIS 功能 (如关系数据库 管理、统计图表制作等 )，则可以使用专业厂商提供的专门组件，这有利于降低 GIS软件开发成本。 另一方面，组件式 GIS 本身又可以划分为多个控件，分别完成不同功能。 用户可以根据实际需要选择所需控件，最大限度地降低了用户的经济负担。 5）可扩展性 [4] 在组件式软件技术背后，有一个十分庞大的组件资源库，用户可以从不计其数的组件中挑选需要的组件与 ComGIS 一起集成应用系统，极大地扩展了 GIS 的功能。 全球范围内有许多软件公司在编写各种各样的控件，这些第三方控件可以解决任何通用软件编程中所遇到的问题，从简单的命令按钮到动 态的三维统计图，从多媒体播放到超文本显示，几乎无所不有。 组件式 GIS 是组件大家庭中的一员，使用组件式 GIS集成应用系统，具有无限的扩展性。 3 需求分析与数据库设计 需求分析 校园在空间上是一个区域，其包含的信息大多具有空间属性。 GIS 是管理空间信息最有效的工具，在数字校园中引入 GIS 将使校园教学、行政、科研、生活等等相关的信息与空间位置建立紧密的联系，从而为人们提供最为直观的，深层次的信息交互，可从根本上改变目前管理状态，节省大量的人力、物力，为管理、设计、决策快速准确地提供各种所需的图文、声 像并茂的资料。 因此 GIS 在数字校园框架中有其不可替代的位置。 目前相当大一部分高校的信息管理还停留在 Msl 模式，主要是对文本、数据资料的管理，在规划管理工作上则基本上是采用传统的分散管理模式。 分散管理模式主要是对规划管理信息以图纸和文档资料的方式分别进行分类归档整理，信息之间的内在联系主要靠规划管理人员人工加以描述。 这种传统管理模式的不足之处主要表现 :规划管理信息资料从整体上说不够完整、不够准确、不够规范。 整个规划管理过程高度抽象，不直观生动，费时费力。 面对大量的信息，由于操作人员的不同，对规划管理信息的管 理和操作不统一、不规范 :信息加工的时间周期长，获得最终成果数量少、质量不高。 因此要实现高校信息的完全现代化管理，在规划管理中应实现对图形与文档资料的统一管理。 为了方便地输入信息快捷地提取数据，并且能够进行多信息源支持下辅助决策与模拟，该系统应具有控制管理功能，输入、输出功能，空间分析功能以及决 8 策支持功能。 数据的采集和输入功能 主要包括校园空间数据的采集和属性数据的采集。 空间数据的采集可以利用现有的 ( 1: 500) 大比例尺地形图、航测遥感图像等 , 利用数字化仪或扫描仪进行数字化 , 经过屏 幕编辑后取得校园的图形数据 , 或者通过实地调查、数字测图的方式来获取现势图形数据。 属性数据一般是通过对各级教学管理部门进行调研得到 , 也可以统一数据格式 , 由各部门自行录入 , 最后由系统汇总。 数据的采集和输入是生成 CGIS 数据库的基础 , 工作量大 , 应充分利用各种渠道来生产和更新。 数据的检查、编辑和转换功能 主要是指校园的地理信息系统图形、数据的检查、编辑和修改 , 提供不同格式数据之间的转换。 如 : 对校园地形图进行编辑修补、实现对地形图的漫游、缩放、刷新等、对数据格式进行检查、不 同类型的数据文件的转入与转出。 数据的存储与管理 GIS 的数据分为栅格数据和矢量数据两大类。 数据的存储，即是把这些数据以某种形式记录在计算机的内部或外部存储器上，目的是使计算机能够灵活、高效、快速地访问并处理这些数据，关键就在于如何建立纪录的逻辑顺序以确定存储的地址。 一般而言， GIS 系统都采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它分为若干层，整张地图正是所有层的叠加结果。 这样用户操作时就只涉及到一些特定的层，而不是整幅地图，因而系统能对用户的要求做出迅速反应。 GIS 的数据管理包括图形库管理和 属性库管理。 根据图形数据的几何特点，可将其分为点数据、线数据、面数据三种类型。 图形数据的一个重要特点是它含有拓扑关系，这是地理实体之间的重要空间关系。 图形数据和属性数据之间的连接方式目前有 :专题属性数据作为图形数据的悬挂体、用串项指针指向属性数据、属性数据与图形数据采用统一的结构、图形数据与属性数据自成体系。 空间查询以及空间分析、统计操作功能 GIS 之所以在处理空间信息的性能上强于其他信息系统 , 就在于它具有很强的空间查询和空间分析能力 [4,5]。 CGIS 实现了由属性查询图形 , 如 : 查 询楼层数高于五层的教学用建筑物、查询学院各部门的位置及属性、查询各种体育教学设施的位置及属性等。 由图形查询属性 , 在地形图上点击某一图形 , 则显示与该图形对应的各种属性 , 如 : 教学建筑物信息、教室信息、学生宿舍信息、实验室信息等。 空间分析主要有 : 缓冲区分析、最短路径分析、包含分析、相交分析等矢量分析。 CGIS 还提供了对某一专题进行统计分析的操作 , 例如 : 教室座位数、教室的类型、实验室分布、教学面积统计、教师学历统计分析。 9 数据的输出与表达功能 将校园地理信息系统分析或查询检索结果表达为用户所需要的地图、图表、图形和图像。 实现专题图、直观图制作以及图形、文本的打印和输出功能。 数据库技术 地理信息系统所需的数据量大，种类烦杂，数据组织是否合理将直接影响到系统性能，所以数据组织是系统设计的关键。 系统的数据可分为两种 :与地理位置相关的空间数据和和与空间位置无关的属性数据。 空间数据展示实物的地理位置信息，属性数据记录实物的具体属性。