基于gis的供水管网管理系统的设计

基于gis的供水管网管理系统的设计内容摘要：

个阶段 即 GIS 模块 集成式 GIS 模块化 GIS 核 心 式 GIS 组 件 式 GIS 和 万 维 网 GIS[8] 其中组件式 GIS 和万维网 GIS 是现代 GIS 研究的热点 3 GIS 模块 GIS Modules 在 GIS 发展的早期阶段 由于受到技术的限制 GIS 软件只是一些用于满足某些功能要求的模块 并没有形成完整的系统 各个模块 之间不具备协同工作的能力 这一阶段可以称为 GIS 模块阶段 集成式 GIS Integrated GIS 随着理论和技术的发展 各种GIS 模块走向 集成 逐步形成大型的 GIS 软件包 GIS Package 称为集成式 GIS 如 ESRI 的 Arc/Info Genasys 的 GenaMap 等均为集成式 GIS 的典型代表 集成式 GIS 为 GIS 发 展的一个重要里程碑 其优点在于集成了 GIS 的各项功能 形成独立完整的系统 而 其缺点在于系统过于 复杂 庞大 从而导致成本高 也难于与其他应用系统集成 模块化 GIS Modular GIS 另一类为 模块化 GIS 代表软件为 Intergraph 的 MGE 模块化 GIS 的基本思想是把 GIS 按照功能划分为一系列模块 运行于统一的 基础环境之上 尽管许多集成式 GIS 软件也可以划分为几个模块 但模块化GIS 软件 的模块被有目的地划分得更细 模块化 GIS 具有较大的工程针对性 便于开发和应用 用户可以根据需求选择所需模块 但无论是集 成式 GIS 或是模块化 GIS 都很难与管 理信息系统 MIS 以及专业应用模型一起集成高效 无缝的 GIS 应用 核心式 GIS Core GIS 为解决集成式 GIS 与模块化 GIS 的缺点 有人提出 了核心式 GIS 的概念 核心式 GIS 是对操作系统的扩展 它提供了动态链接库一级的 更底层的组件化方式 给用户提供了较大的灵活性 例如用于 Windows 操作系统的核 心式 GIS 提供了一个系统动态链接库 DLL 用户在开发 GIS 应用系统时可以采用现 有的高级编程语言 通过应用程序接口 API 访问内核所提供的 GIS 功能 除了基 本的动态链接库以外 实现各种功能的动态链接库还可以被拆卸和重组 对数据库管 理要求较高的用户甚至可以选择 MIS 开发工具来构造 GIS 应用 为 GIS 和MIS 的无缝 集成提供了全新的解决思路 但是 由于核心式 GIS 提供的组件过于底层 给应用开 发者带来一定的难度 一般用户难以掌握 也不适应可视化程序设计的潮流 目前还 没有成熟的核心式 GIS 商业软件 组件式 GIS Components GIS 随着计算机软件技术的发展 GIS 组件化发 展到了一个全新的阶段 出现了组件式 GIS 以下简称 ComGIS 所谓 ComGIS 是指 基于组件对象平台 以一组具有某种标准通信接口的 允许跨语言应用的组件提供的 GIS 这种组件称为 GIS 组件 ComGIS 不是一种小技术在 GIS 软件开发中的应用 而 是一种全新 GIS 软件技术体系 是当今 GIS 发展的重要趋势 它基于标准的组件式平 台 把 GIS 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 GIS 控件与非 GIS 控件之间 基础组件与专业组件之间不仅可以自由灵活地重组 而且具有可视化界面和使用方便的接口 使系统开发和软件集成简单易行 真正实现 代码重用 和 组件化 [9] 万维网 GIS WebGIS 几乎与 ComGIS 同时出现 是 Inter 与 GIS 相结合 的产物 也是 目前研究的热点 GIS 通过 功能得以扩展 真正成为一种大众使用 的工具 从 的任意一个节点 Inter 用户可以浏览万维网 GIS 站点中的空间 数据 制作专题图 以及进行各种空间检索和空间分析等 WebGIS 的发展与网络技 术的发展密不可分 目前 WebGIS 常用的体系结构为三层模型或 N 层模型 当前 WebGIS 的实现技术中较常用的有通用网关接口技术 Common Gateway Interface 简称 CGI Server API 方法 应用程序插件技术 Plugin ActiveX 控件以及 Java 语言编程 的技术 包括 Java 小程序 Applet 和 Java 虚拟机技术 VRM 等 [10][11][12] 4 当前 GIS 的研究主要有以下几个方向 空间数据库系统及空间查询处理 三维 地理信息系统 3DGIS 基 础研究 组件式地理信息系统的研究与应用 空间数据模 型及空间数据体系结构 GPS RS 与 GIS 的结合 GIS 应用技术 数字地球对象模型 基础研究 在可预见的未来 GIS 的发展趋势可归纳如下 [13][14] GIS 的硬件正向着廉价 体积小 高效 功能强和标准化的方向发展 地理信息系统要处理的数据量和数据格式的种类大大增加 GIS 软件的功能越 来越强 地理信息系统的用户越来越多 应用面越来越广 从个人系统向 企业级系统 发展 从桌面系统向客户机服务器和网络化方向发展 目前在国内外已经有大量的研 究人员在从事 WebGIS 研究工作 组件化的 GIS 将得到更大的发展 随着 GIS 软件功能的不断强大 其软件规 模和复杂性也在不断增强 组件化 GIS 基于标准的组件式 GIS 平台 各组件之间不仅 能自由 灵活地重组 而且具有可视化的界面和标准的接口 将在 GIS 软件中发挥更 大的作用 空间数据库系统是 GIS 未来的发展方向 空间数据库系统采用单一的数据模 型管 理空间数据和属性数据 它是数据库技术与计算机空间图形技术相结合的产物 空间数据库管理系统 SDBMS 以空间数据为研究对象 空间数据库中不仅存贮地理 要素的位置 形状和大小的坐标信息 也存贮地理要素之间的拓扑关系 随着 3DGIS 技术的发展 地理信息系统将从二维空间走向多维空间 信息处 理能力将会大大增强 GIS 与 RS GPS 和 专 家 系 统 Export System 简称 ES 相结合将大大拓展地 理信息系统的应用范围 GIS 的智能化与建立空间决策支持系统是 GIS 应用软件的发展趋势 1 2 组件式地理信息系统 组件式 GIS 研究背景 GIS 发展至今 已经有不少比较熟悉的应用系统 但这些系统功能过于庞大 体 系复杂 熟悉和掌握这些系统对于一般用户来讲比较困难 另外 对于大多数用户来 说往往只需 GIS 中的一部分功能 但仍然不得不为不需要的功能花费额外的资金和精 力 因此 迫切需要一种新型的 GIS 软件技术体系 以满足日益增长的 GIS 应用需 求 并跟上软件技术发展的潮流 组件式地理信息系统 ComGIS 正是这样一种全新 的 GIS 软件技术体系 [15] 近年来 组件技术变得越来越成熟 已深刻地影响了软件开发方式 在组件技术 的概念模式下 软件系统可以被视为相互协同工作的对象集合 其中每个对象都会提 供特定的服务 发出特定的消息 并且以标准形式公布出来 以便其他对象了解和调 用 组 件 间 的 接 口 通 过 一 种 与 平 台 无 关 的 语 言 IDL Interface Define Language 来定义 接口是固定不变并且是与客户程序二进制兼容的 使用者可以直接调用执行 模块来获得对象提供的服务 也就是说 在组件对象中增加新功能后 并不需要重新 编译这个对象已有的客户程序 甚至通过另外的接口增加新功能后 组件对象仍然支 持旧的接口 这对于组件软件重用以及解决版本问题都是十分重要的 早期的类库 5 提供的是源代码级的 重用 只适用于比较小规模的开发形式 而组件则封装得更彻底 更易于使用 而且不限于 C++之类的语言 可以在各种开发语言和开发环境中使用 由于组件技术的这些优点 因此将组件式技术结合面向对象技术应用于GIS 开发 中必定会为传统的 GIS 带来全新的开发方式 为 GIS 面临的多种问题提供全新的解决 思路 这种全新的地理信息系统我们称为组件式 GIS 它基于标准的组件式平台 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 当今流行的组件式平台主 要有 Microsoft 的 COM Component Object Model 组件对象模型 /DCOM Distributed Component Object Model 分布式组件对象模型 和 OMG 的 CORBA Common Object Request Broker Architecture 公共对象请求代理 体系结构 而 COM/DCOM 占据市场领导地位 基于 COM/DCOM 微软又推出了ActiveX 技术 ActiveX 控件是当今可视化程序设计中应用最为广泛的标准组件 新一代的组 件式 GIS 也大都是 ActiveX 控件或者其前身 OLE 控件 我们将使用COM/DCOM 标准开 发出来的地理信息系统软件称之为 ComGIS 组件式地理信息系统 ComGIS 的基本思 想是把 GIS 的各大功能划分为几个控件 每个控件完成不同的功能 各个GIS 控件之 间以及 GIS 控件和其他非 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 它们分别实现不同的 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。