基于ArcGISEngine的城市基础地理信息服务平台建设研究

苏丹丹，刘佳玮，项晏琳

(长春师范大学城市与环境科学学院，吉林长春 130032)

基于ArcGISEngine的城市基础地理信息服务平台建设研究

苏丹丹，刘佳玮，项晏琳

(长春师范大学城市与环境科学学院，吉林长春 130032)

以“长春市基础地理信息空间数据”为基础数据，选用集成二次开发模式，将AE组件式系统开发与.Net跨平台应用开发技术相融合，对空间数据库设计、总体框架建设和功能模块设计三个方面进行详细研究，为数字城市建设研究提供有力的参考。

空间数据库；空间查询；缓冲区分析；叠加分析；网络分析

城市基础地理信息服务平台建设，是将基于ArcGISEngine的软件开发技术与GIS强大的空间分析功能相融合，服务于日常生活和政府的内部管理，有助于更为广泛地开展各级政府的电子政务平台建设，而且为城市或地区的数字城市建设研究提供有力的参考，产生一定的社会效益。本文以“长春市基础地理信息服务平台建设”为例，对“空间数据库设计”、“总体框架建设”以及“功能模块设计”等方面进行详细研究。

1 平台开发方式及相关技术研究

1.1 平台开发方式

根据不同平台开发方式的特点，城市基础地理信息系统平台的开发可以选择不同的开发方式。不同开发方式的系统开发周期、系统开发难易程度以及系统效率均是不同的。因此，在进行平台开发之前，必须首先考虑选择何种开发方式。从整体上看，GIS应用平台开发方式有“独立开发方式”、“单纯二次开发方式”和“集成二次开发方式”。独立开发方式的主要特点是开发难度较大；单纯二次开发方式主要受到GIS工具提供的编程语言限制，开发平台运行效率较低；集成二次开发方式可以结合GIS工具软件和可视化开发语言进行二次开发，开发周期相对较短，系统开发难度降低，系统效率较高，是GIS应用开发的主流开发方式。本次研究选用集成二次开发方式，进行城市基础地理信息服务平台的相关建设。

1.2 相关技术研究

本次研究选定在C#.NET2010开发语言环境下，应用ArcGIS的ArcGIS Engine10开发包进行独立应用程序开发，应用关系数据库Geodatabase数据模型对空间数据进行管理，运用ArcGIS Objects10组件对象技术搭建GIS应用的各种组件，为用户搭建自定义应用平台提供了广阔的空间，同时也提高了平台的灵活性和共享性。

2 空间数据库设计

2.1 长春市基础地理信息空间数据的整理

根据1∶7000长春市区图的纸图，采用数字化采集，可供交通、旅游使用。本次研究需要整理的长春市基础地理信息空间数据主要包括行政数据(如行政点、行政区表名、政府机关点)、水系数据(如水系注记、水系线、水系面)、植被数据(如绿地面)、交通数据(如道路注记、道路中心线、公交站点、公交线)、旅游数据(如公园、娱乐场所、旅游景点)以及企事业单位数据(如公司、工厂、学校)等，以英文方式命名数据源、数据集和字段。坐标系采用北京五四坐标，主要包含行政、水系、植被、交通、旅游、企事业单位等要素。图层数据主要包括公交站点图层(BusPoint)、公司图层(Company)、行政点图层(DistrictPoint)、工厂图层(Factory)、政府机关图层(Government)、医院图层(Hospital)、公园图层(Park)、居民小区图层(ResidentialPoint)、学校图层(School)、研究机构图层(ScientificResearch)、公交站名图层(BusAnno)、行政区表名图层(District)、水系注记图层(WaterAnno)、一级路注记图层(RoadAnno1)、二级路注记图层(RoadAnno2)、公交线图层(BusLine)等。将收集来的空间数据统一转换成.Shp格式。

2.2 长春市基础地理信息空间数据库的设计

按大小等级组成各要素的点、线、面、注记，在ArcCatalog10中新建一个Geodatabase数据库，将其命名为changchun.gdb。将.Shp格式的数据导入配准，逐一生成各要素集。路网数据创建为网络数据，将阻力字段设为长度，并设计合适的地图模板输出保存。

图1 总体框架设计

3 总体框架设计

本次研究以长春市基础地理信息空间数据为基础数据，建立长春市基础地理信息空间数据库；运用系统分析法，结合“集成二次开发”的软件开发模式，建立长春市基础地理信息服务平台总体框架，在该框架下共设有“空间查询”、“缓冲区分析”、“叠置分析”和“道路交通网分析”四个模块。长春市基础地理信息服务平台的总体框架设计，如图1所示。

4 功能模块设计与实现

4.1 空间查询模块设计与实现

属性条件查询是根据属性条件，针对某个要素图层，查询满足条件的地理要素。对于扩展ArcGIS桌面，使用SQLQueryDialog来构造属性查询条件；对于ArcGIS Engine开发，需要自定义设计界面来构造属性查询条件。

空间位置、空间关系查询是根据查询的几何形状和空间关系，针对所选择的要素图层进行查询。

以长春市的道路图层为例，将Shape_Length设为关键属性，查询路长超过50米的道路高亮显示，如图2所示。

图2 空间查询模块的实现

4.2 缓冲区分析模块设计与实现

缓冲区查询是根据选择或绘制的几何形状建立缓冲区，再根据选择的空间关系，查找要素图层满足条件的记录。模块设计界面上的主要内容包括：选择缓冲区图层或叠置图层，创建缓冲参数，输入缓冲距离或选择缓冲字段，选择线缓冲方向(两边、左边或右边)，选择线缓冲末端封闭类型(圆弧型或平直型)，选择缓冲区融合类型(不融合、融合所有缓冲区或根据字段属性融合)，设置叠置分析参数(如容差、坐标精度等级、属性输出类型、要素输出类型。

缓冲区分析的实现主要包括“缓冲区的创建”和“叠置分析”两个步骤。以长春市数据为例，将距离学校附近50米的范围进行缓冲区分析并显示，如图3所示。

图3 缓冲区分析模块的实现

4.3 叠置分析模块设计与实现

叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠加，产生新的联合要素的分析方法。ArcGIS提供了六种叠置操作：求交叠置(Intersect)、求和叠置(Union)、擦除叠置(Erase)、同一性叠置(Identity)、更新叠置(Update)和异或叠置(SymDiff)。求交叠置，先计算两个要素的交集，保留公共部分；求和叠置，计算两个多边形要素的集合交集，两个要素的所有图形要素和属性数据都予以保留；擦除叠置，擦除要素可以是点﹑线或面，只要输入要素等级与之相同或较低；同一性叠置，指通过计算机输入要素于Identity要素的几何交集，将覆盖在输入要素范围内的要素保留下来；更新叠置，先计算两个多边形要素的交集，然后利用Update要素更新它所覆盖的输入要素；异或叠置，先计算两个多边形要素的交集，删除两个多边形要素的公共部分，保留其余部分，输入和更新要素类或要素图层必须具有相同的几何类型。不同类型的叠置分析对输入图层、叠置图层有不同的要求。以长春市数据为例，进行了叠置分析并显示，如图4所示。

图4 叠加分析模块的实现

4.4 道路交通网络分析模块设计与实现

ArcObjects的Controls类库中提供内置命令、工具和菜单用于网络分析模块的开发。本次研究将这些命令、工具和菜单直接添加到自定义的工具条上，在应用程序上实现相关的网络分析功能。

以长春市道路图层为例，查询了两点之间的路径并显示，如图5所示。

图5 网络分析模块的实现

4.5 其他功能

其他基本功能，如距离量测、鼠标点击查询、地图编辑等功能，都是通过工具栏上的按钮直接调用ArcObjects提供的控件来实现的，如图6所示。

图6 其他功能的实现

5 结语

本次研究以长春市公共基础地理信息平台建设为例，利用多元数据融合技术，将土地的空间信息、道路的空间信息、单位属性的空间信息、人口数量等输入数据库；运用数据接口技术，将数据库转化成可用的工作空间数据；利用SQL技术，建立检索查询模块；利用ArcEngine插件，实现电子地图模块；结合运筹学和网络分析，建立路径分析模块；应用数据库管理机制，创建地籍管理模块；利用缓冲区分析和统计功能，建立突发事件应急评估模块和数据更新模块。本次研究将AE组件式系统开发与.Net跨平台应用开发技术相融合，有利于提升平台的安全性，从而使平台运行得更为高效。

通过对“基于ArcEngine的城市基础地理信息平台”的建设研究，能够基本实现查看整体区域电子地图功能，实现区域查询、城市交通导航、市政设施选址规划、土地地籍属性查询、突发事件评价等功能；同时，尽可能地完善了个性化风格的视觉效果，解决了一些实际生活中的信息服务问题，为用户提供帮助和决策建议。

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Urban Basic Geographic Information Service Platform Construction Research Based on ArcGISEngine

SU Dan-dan, LIU Jia-wei, XIANG Yan-lin

(Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

Based on the basic geographic information spatial data of Changchun city, secondary development mode is selected, and the AE component system development is blended into the.Net cross-platform application development technology. In the study, three aspects are researched in detail, such as the design of the space database, overall frame work constraction and the function module design. The research results provide powerful references for digital city construction.

spatial database; spatial query; buffer analysis; overlay analysis; network analysis

2015-06-29

吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目(吉教科合字2014第267号)。

苏丹丹(1980- )，女，吉林长春人，长春师范大学城市与环境科学学院高级实验师，博士，从事地球信息科学研究。

K909

A

2095-7602(2015)12-0054-04