摘要： 大地控制成果是國家科學研究、國防和經濟建設的 基礎資料，把GIS技術應用于大地控制成果管理具有科學、高效、直觀的特點。本文介紹了GIS組件MapObjects的特點及體系結構，對大地控制成果的數據進行了分析和數據庫的設計，說明了用組件式GIS開發可視化大地控制成果管理信息系統的實現。  
關鍵字： 組件式 大地控制成果 GIS 信息系統 

一、前言
　　自從60年代世界上第一個gis誕生以來，地理信息系統正形成完整的技術系統并逐漸建立起獨立的理論體系。大地控制成果是國家科學研究、國防和經濟建設的基礎資料，在基礎測繪、國土整治、資源勘察開發、農田水利建設、空間技術等許多領域都發揮著重要的作用。對其采用傳統的以手工和紙張為主的建檔、保存、查詢需耗費大量的人力和物力，對資料的更新尤為困難。隨著計算機軟、硬件技術和全球信息網絡技術的發展，把gis應用于大地控制成果的管理成為必要和可能。大地控制成果的管理隨著計算機技術的發展經歷了三個階段：手工和紙張為主的建檔、保存、查詢階段；簡單關系型數據庫為基礎的數據管理階段；現在空間技術與gis的技術的發展將把大地控制成果的管理帶入以空間數據庫和gis技術為基礎的可視化管理階段。組件式gis技術使可視化管理系統的開發更為便捷，這樣的組件常用的有mapobjects、mapx、supermap等，下面以mapobjects為例介紹組件式gis的特點。
二、mapobjects特點及體系結構
　　mapobjects是全球最大的gis軟件供應商esri公司在業界最早推出的gis軟件組件，它是一組基于com技術的地圖應用組件，它由一個稱為map的activex控件（ocx）和約45個自動化對象組成，在標準的windows編程環境下，能夠與其他圖形、多媒體、數據庫開發技術組成完全獨立的綜合性應用軟件，是基于前端應用業務的良好的地圖開發環境。
　　1.mapobjects的體系結構
　　1）數據結構
　　從mapobjects對地圖數據的組織方式來看，概念清晰，易于理解。它認為一個綜合性的地圖由多個圖層構成，圖層數據來源廣泛，既可以是gis矢量圖層，也可以是cad圖層，甚至影像數據。對于gis和cad的矢量圖層，其內部統一用記錄集（recordset）來表達，這樣就抹平了各種不同格式數據之間在內存中的表達鴻溝，簡化了程序員的數據觀點。記錄集正象關系數據庫中的二維表，行表示每個要素、列表示每個屬性。如果含有名稱為“shape”的列，則該記錄集表示的是地圖要素，否則表示的是普通的數據庫表格。這樣，在數據結構內部就消除了gis和mis數據之間的差異，方便程序員開發gmis綜合應用系統。  
　　shape字段以面向對象的技術封裝了要素的圖形部分。它把圖形劃分為三種類型，即點、線、面。這些幾何類型既簡單又復雜，說它簡單，是因為很容易理解，所有的圖形歸根到底都是由點、線、面構成的；說它復雜，是因為這些點、線、面并不是簡單的點、線、面，實際上它引入了一個部件（part）的概念，由點構成部件，部件由復合點構成，線和面則由部件構成。
　　如果只有一個部件，則它是簡單的線或面，如果有兩個以上的部件，則構成復合線或面。例如夏威夷群島，由很多小島嶼構成，但它是一個整體，其中的每個小島都可以用part來表示，多個part構成的多邊形放到一個shape字段中。 
　　至于注記，則被描述為屬性字段的自動標注。標注的位置由shape字段中的圖形要素決定，它可以是點、線或面，通常是線。標注的內容由普通屬性表示，既可以是字符型，也可以是整型或浮點型，通常是字符型。這樣，一切要素既可以按圖形表示，也可以按其屬性內容標注顯示，甚至可以兩者同時顯示，地圖顯示和制圖的方式是極為靈活的。
　　2）功能接口
　　再從mapobjects所提供的功能接口來看，常用的地圖應用基本上都能實現，例如：
　　* 創建新的shape文件
　　* 更新屬性或圖形數據
　　* 繪制點、線、橢圓、矩形和多邊形等圖形要素
　　* 繪制描述性的文本注記
　　* 地圖簡單點取查詢、空間查詢、相對位置查詢、sql邏輯條件查詢等
　　* 空間統計
　　* 地圖縮放和漫游
　　* 豐富的繪圖方式，如按值潤色、分類顯示、繪制密度圖、產生含各類圖表的專題圖等。
　　* 屬性自動標注
　　* 顯示航空和衛星遙感影像
　　* 動態顯示實時或順時數據，如gps動態監測
　　* 地址匹配
　　* 投影變換
　　* buffer、union、intersect等空間分析算子
　　通過調用這些接口，能夠開發從簡單的電子地圖應用，至復雜的基于gis/gps/rs的3s應用。利用空間分析算子，甚至可以構造出具有一定復雜度的空間分析模型。由于提供了數據更新接口，用戶能夠擴展出自己的編輯工具。
　　2.mapobjects的開發過程
　　mapobjects的使用和開發過程與其他的activex控件沒有兩樣，在visual basic、delphi、visual c++等能夠支持控件開發的編程環境下，把mapobjects控件插入編程項目，就可以通過接口使用其所提供的添加刪除圖層、放大縮小等等各種方法。
三、大地控制成果數據分析
　　大地測量數據具有很強地空間特性，從數據來源可分為：原始觀測值，如方向、邊長、高差、重力等：平差值，如在原始觀測值基礎上經數據處理得到的坐標、高程等；再生數據，如用平面直角坐標轉化得到的經、緯度等；總結資料及文字說明等屬性信息。從數據表現形式來分，有表格數據，如各種坐標表、記錄表等；圖形數據，如構網圖、水準路線圖、點之記等；圖像數據，如點位照片等。從控制點類型分又可分為三角控制成果、水準成果、gps控制成果等。所有這些數據具有如下特性：
　　1.準確性。
　　大地測量數據具有很高的精度，其原始觀測值不能含有粗差，數據處理模型應當嚴密，文字說明資料應當完整可靠。準確性是建立大地測量數據庫的首要條件，必須采取一定的手段保證入庫數據的正確可靠。
　　2.長期性與實時性共存。
　　大地測量控制點是永久性的埋設點，所有的控制點資料將被長期保存和使用，同時對控制點的當前狀態又要求準確反映出來，如點位的完好情況，是否可用，是否變動等，因而又具有實時性。這就要求數據庫具有更新功能，同時盡量保存已有的歷史資料，不要輕易刪除。
　　3.周期性與累積性。
　　大地測量工作需隔一定時期進行重復觀測，如國家水準網的復測等，因而具有周期性。隨著研究工作和國家經濟建設的不斷發展，大地測量工作是不斷擴展的，其數據量不斷累積擴大，這就要求設計的數據庫系統具有較好的存檔對照和擴展性。
四、系統設計
　　1.系統功能模塊
　　* 數據管理：數據的導入導出、修改刪除等，同時自動維護點位分布圖、索引表等。
　　* 數據查詢：按條件查詢、sql組合條件查詢、圖上直接點查等形式進行查詢。查詢到控制點后，再從控制點查詢其點之記、點位照片、相關技術文檔等等。
　　* 統計分析：進行庫存統計和分發統計，可按行政區域統計并輸出點位分布圖，便于縣市進行測繪管理。
　　* 圖形管理：成果分布圖、構網圖的檢索、打印輸出。
　　* 投影轉換：根據用戶的需求進行投影轉換，轉換到用戶所要的坐標系統和分帶。
　　* 用戶管理：對用戶權限進行設置，如普通用戶，可查詢不可修改；高級用戶可導入修改數據等等。
　　2.數據庫設計
　　數據庫分為原始觀測值數據庫、成果數據庫、圖形庫和文檔庫。
    1） 原始觀測值庫
　　主要提供查詢和下載再利用，所以其存儲采用索引表＋數據文件的方式。
　　其索引表結構參考下表：
    字段名 字段內容 字段內容生成 
    序號 唯一值，標志記錄 自動生成 
    測區名/路線名 按測區或路線進行索引 填寫 
    數據文件 數據文件存貯的絕對路徑及文件名 自動生成 
    入庫時間 　  自動生成 
    生命期 決定數據何時可以刪除 填寫 
    …… … … 
　　2） 成果數據庫
　　存貯大地控制數據的平差成果，每次平差成果分別建索引和自動生成點位分布圖。
　　成果表結構參考下表：
    字段名 字段內容 
    點名 點之記、點位照片用此項關聯 
    外業標志名 與不同時間平差成果間用此項關聯 
    坐標/高程 　 
    測區名/路線名 與索引表間用此項關聯 
    …… … 
    說明 成果說明（如：1992年萬康區54系平差成果） 
　　索引表結構參考下表：
    字段名 字段內容 字段內容生成 
    序號 唯一值，標志記錄 自動生成 
    測區名/路線名 按網區或路線進行索引 填寫 
    平差時間 數據文件存貯的絕對路徑及文件名 填寫 
    坐標系統 　  填寫 
    高程系統 　  填寫 
    分帶情況 　  填寫 
    點位分布圖 　  自動生成 
    構網圖 　  自動生成 
    在線提供 是否當前首選提供成果 填寫 
    …… … … 
　　* 成果表與索引表間通過網區名/路線名關聯
　　3） 圖形庫
　　數據供查詢和打印輸出用，存貯采用索引表＋數據文件的方式
　　其索引表結構參考下表
    字段名 字段內容 字段內容生成 
    序號 唯一值，標志記錄 自動生成 
    測區名/路線名 按網區或路線進行索引 填寫 
    數據文件 數據文件存貯的絕對路徑及文件名 自動生成 
    入庫時間 　  自動生成 
    生命期 決定數據何時可以刪除 填寫 
    …… … … 
    4） 文檔庫
　　數據供查詢和打印輸出用，存貯采用索引表＋數據文件的方式
　　* 點位信息的索引表通過點名與成果庫關聯。
　　* 相關文檔的索引表通過測區名或者路線名與成果表關聯。
    字段名 字段內容 字段內容生成 
    序號 唯一值，標志記錄 自動生成 
    點名/測區名/路線名 按點名、測區名或者路線名進行索引 填寫 
    數據文件 數據文件存貯的絕對路徑及文件名 自動生成 
    入庫時間 　  自動生成 
    生命期 決定數據何時可以刪除 填寫 
    …… … … 
　　3.系統結構
　　系統從邏輯上劃分為表示層、應用層和數據存貯層。表示層用vb等開發語言＋mapobjects 實現其界面和功能，所有用戶的操作都在此層進行。應用層是中間層，復雜表示層和數據存貯層的交互。數據存貯層選用大型的數據庫進行數據的存貯管理。
    4.應用實例
　　開發采用vb6.0 + mapobejcts
　　數據庫采用oracle8i
　　運行界面如下：
　　系統用mapobjects實現了大地控制成果的可視化管理，具有數據管理、查詢、分發管理、統計分析等功能，具有如下特點：
　　1） 該系統通過mapobjects實現了大地數據的可視化管理，更直觀地表達了數據模型，改變了數據管理的模式，大大提高了工作效率。
　　2） 該系統把gis與mis相結合，將大地成果的分發信息匯總、統計分析、價格計算和成果表打印等測繪業務功能結合到成果管理中，實現了從成果管理到數據分發一條龍服務。
　　3） 該系統除了能夠實現地圖的縮放、漫游、信息查詢等常規功能外，還能實現控制點分布圖自動生成及更新，做到圖庫統一。
五、結束語
　　近年來，隨著地理信息系統（gis）、全球衛星定位系統（gps）、遙感（rs）等技術的發展，以及數字地球觀念的深入與普及，許多行業已開始大規模的構建空間數據共享平臺，與之相關的計算機技術，如分布式數據庫、網絡技術、數據倉庫、多媒體技術、海量數據處理等技術的突飛猛進，也為gis技術的廣泛應用展示了更加光明的前景。融合了空間數據庫技術、gis技術和網絡技術的大地控制成果管理信息系統，無疑將改變傳統的數據管理模式，提高測量成果的共享程度和使用效率，使大地控制成果的管理進入更加科學、高效的階段。另，本文設計思路來源于作者在廣西基礎地理信息中心工作期間所參與項目，在此對中心及項目人員一并致謝。

【參考文獻】
[1] 孔祥元、郭際明、劉宗泉，大地測量學基礎，武漢大學出版社：2001
[2] 蘇樂平，mapobjects開發技術