组件(Components)是微软公司开发的一种新的软件开发技术, 组件技术是目前常用的开发软件的一种重要方法, 应用十分广泛。应用组件, 可以操纵、共享和访问由其他进程所提供的方法和数据^[3]。同时, 组件技术具有以下优点:①组件可以在多个应用系统中进行共享和重复利用, 大大节省开发时间, 节约成本投入; ②组件技术采用面向对象思想; ③组件与语言、平台无关, 开发人员可以根据需要, 采用不同语言和不同的操作系统^[4]; ④组件支持将应用系统扩展到网络环境。

MAPGIS是武汉中地数码科技有限公司开发的GIS基础平台软件系统。MAPGIS是集地图输入编辑、空间数据库管理和空间分析为一体的GIS基础平台^[5]。作为国内成熟的GIS基础开发平台, MAPGIS给开发人员提供了多种二次开发方式, 满足不同层次、不同应用的需求。

系统总体设计采用3层架构, 如图1所示。

图1

Fig.1

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	图1 系统结构设计Fig.1 System structure design

2.1.1 数据层

系统在管理地质图等相关数据时, 建立了多个数据库, 具体如下:

(1)mapdata_index.mdb数据库: mapdata_index.mdb数据库包含多个数据表, 其中:allsheet数据表记录在与中国疆土有关的所有1∶ 5万图幅的图幅号和图幅名; mapNo数据表记录所有入库的标准图幅的地质图, 有图幅号、MAPGIS工程文件名、地质图的存储路径、入库日期等; Shfilenum数据表记录入库的MAPGIS经纬度格式的地质图分层文件, 有图幅号、文件存储路径、文件分层代码、入库日期等。

(2)mapinfo.mdb 数据库: 其中field_name_app数据表记录将要进行代码转换的图层文件所涉及的字段、字段类型和字段长度。

(3)niandai.mdb 数据库: 中国岩石地层辞典, 记录地层名称、地层编号、命名单位等。

(4)work_log.mdb 数据库: 其中user_info数据表记录用户信息, 包括用户名、密码。

(5)代码2008.mdb 数据库: 代码2008.mdb 数据库是根据《代码字典2008.mdb》简化而来, 包括数据库建设所用的地理地质部分代码表, 记录字段名、代码、汉字名、英译名等。

2.1.2 系统层

该系统层主要是实现各个子系统或功能模块间的互操作, 保证系统的可扩展性、可管理性、数据一致性和应用安全性等。

2.1.3 应用层

系统与用户的主要接口, 通过表示层定位用户与系统的交互, 实现数据管理、查询检索等功能。

根据1∶ 5万地质图数据库建设的成果数据管理与服务的需要, 设计开发基于MAPGIS管理系统, 系统具有图形导航的数据查询检索、入库管理等功能, 并根据检索结果形成用于数据服务的数据包。系统功能设计基本框架如图2所示。

图2

Fig.2

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	图2 系统功能框架Fig.2 System functional framework

基于MAPGIS平台的全国1∶ 5万区域地质图空间数据库管理系统的数据组织分为管理性数据组织和地质图数据组织两个部分:

(1)管理性数据组织。管理性数据包括空间数据的目录结构、数据层名称、进行空间数据管理的元数据管理信息和进行查询的空间数据的属性信息。在方便、快捷、人性化的设计原则前提下, 根据数据多属性的特征, 兼顾传统的专业习惯, 采用多种分类方式组织和展示各类数据, 为用户提供多种查询、访问方式。考虑以元数据、目录数据为基础, 按照地质要素和数据类型(图像、矢量)等管理组织数据。管理的数据类型包括分幅的以度为单位的地质地理图、投影的分幅全要素地质图、元数据、扫描图、文档资料。

(2)地质图数据组织。地质图的数据主要包括空间数据、元数据、DRG数据和数据说明数据等。管理数据和地质图数据的区别主要在于管理数据是系统用于数据管理的, 由系统自己生成。数据可以存放在不同的硬盘上。在数据的命名上, 由于数据生产原因, 同一图幅数据可能由多个单位生产, 并产生多个文件名相同、内容不同的数据, 这时需要在以图幅号作为目录名的后面加上其他字符以示区别。

在软件开发环境和语言选择上, 通常选用VB、VC++、DELPHI等可视化编程语言。较其他几种语言, VISUAL BASIC语言简单易学, 且功能强大, 面向对象设计, 具有可视化集成开发环境, 扩充性好, 开发者容易掌握和运用, 对管理软件开发容易实现, 因此选用VB语言为区域地质图管理系统二次开发语言工具^[6]。

3.1.1 数据管理

数据管理主要是指系统针对1∶ 5万区域地质图数据库建设要求提交的各类数据与资料进行管理, 包括空间数据、成图数据、影像数据、元数据及文档等, 主要功能包括数据的导入导出, 数据的加载入库与卸载, 属性代码转换浏览、保存、数据分布式存储管理功能、同一图幅有多个省制作未形成统一的图幅数据的管理等, 如图3所示。

图3

Fig.3

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	图3 数据管理功能Fig.3 Data management function

针对地质数据格式复杂、文件破碎的特点, 系统实现了地质数据批量数据入库功能, 解决了手工导入速度慢、效率低、易出错等问题^[7], 在实际工作中应用十分广泛。

3.1.2 数据浏览

基于GIS图形数据显示基本功能, 主要包括图形放大、缩小、全屏显示漫游、属性数据显示、元数据、图像数据及文本的显示与浏览等。

以面图元属性浏览为例(图4), 系统根据选中面图元, 显示选中图元的属性内容, 同时系统自动将属性代码转换为相应中文。其中地层名称自动关联岩石地层数据库, 查询地层单位名称, 系统还进一步自动查询地层命名、岩性、分布特征等详细信息。

图4

Fig.4

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	图4 面图元属性Fig.4 Surface primitive attribute

3.1.3 系统参数设置

为了更好地进行数据的管理和应用, 开发了系统参数设置功能, 该功能主要包括:进行线缓冲区半径的设置、数据拷贝设置、Reader路径设置和用户密码设置等, 实现系统的不同参数的修改和设置。

为了进行地质数据的直接成图, 在系统中所有的地质图空间数据都采用统一的地理坐标系统。在空间数据检索中, 系统根据用户提供的各种空间范围, 将此范围内的地质图数据提取出来, 并根据用户要求进行投影变换, 完成数据的拼接和成图。

3.2.1 空间范围检索

在系统空间范围检索查询中, 查询方式分为矩形、多边形、行政区域、图幅等空间范围检索, 如图5所示。

图5

Fig.5

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	图5 空间范围检索Fig.5 Spatial range retrieval

根据实际需求, 系统可以根据添加感兴趣线, 依据预先设定的检索半径, 沿着感兴趣线, 查询检索出相关图幅的地质图, 同时根据缓冲半径进行自动裁剪, 自动建立工程文件。

3.2.2 地质要素检索

地质要素的检索是基于空间范围, 在地质要素集中根据属性进行检索。选择不同的图层、不同的属性字段后, 属性列表随着更新变化。在检索时, 首先要确定图层。图层确定后, 通过添加检索条件, 设置检索结果输出的文件存储路径和文件名。在这个检索结果的基础上还可以查询面状地质要素的更详细的属性信息。图6为地质要素检索界面。

图6

Fig.6

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	图6 地质要素检索Fig.6 Geological elements retrieval

3.2.3 地理要素检索

地理要素检索是在地质数据空间范围检索的基础上, 用户可选择不同的地理要素进行检索。具体指通过添加基础地理内容, 主要包括居民地、行政界线、交通、水系和等高线等地理内容进行检索查询, 如图7所示。

图7

Fig.7

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	图7 地理要素检索Fig.7 Geographical elements retrieval

3.2.4 保存查询结果

对于查询结果, 系统可以生成工程文件, 保存在相应目录下。同时, 系统在生成工程文件时, 还可以同时进行代码的转换。