CN102495859B

CN102495859B - 基于ArcGIS Engine的水文复杂数据类型扩充方法

Info

Publication number: CN102495859B
Application number: CN201110373406.0A
Authority: CN
Inventors: 吴晓玲; 向小华
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: CN102495859A

Abstract

本发明公开了一种基于ArcGIS Engine的水文复杂数据类型扩充方法，以ArcGIS Engine的组件对象模型为基础，构建一种可以容纳自定义水文复杂数据类型对象的组件模型。本发明首先提取出水文复杂数据类型的公共特征，定义水文复杂数据类型的接口，构建能容纳所定义接口数组的水文图层，然后采用面向对象的思想构建模型。本发明减少了专业模型编制人员处理数据的复杂度，有别于现有地理信息系统常用点、线、面图层的复杂拓扑组合来表达复杂地理对象的方法，提供了一种将现有地理信息系统与专业模型紧密耦合的途径，将促进地理信息系统与专业模型真正意义上的融合。

Description

基于ArcGIS Engine的水文复杂数据类型扩充方法

技术领域

本发明涉及一种基于ArcGIS Engine的数据类型扩充方法，尤其涉及一种水文复杂数据类型扩充方法，属于地理信息系统数据模型领域。

背景技术

地理信息技术与地理学相关学科的交叉研究已成为趋势，在水文学科领域基于数字地球的思想提出了数字流域的概念，期待将水文现象与现代地理信息技术相结合，进一步推动水文学的研究。数字流域体系一般分为三层：数据层、模型层和应用层。

在数据层方面，现代数字流域技术已能将庞大的地理观测数据、水文观测数据以大型数据库存储，进而用地理信息系统以图形化的方式进行表达，通过形象、直观的图形展示庞大的水文地理数据，清晰地表达水文数据的空间分布特征和时间分布规律等信息，并能对水文过程做出复杂的定量分析，极大地推动了水文学的发展。

在模型层和应用层方面，水文学所涉及的专业模型也需要地理信息系统支撑，以便改进模型结构和提升模型精度，这就需要将水文模型与地理信息系统建立耦合关联。目前水文模型与地理信息系统耦合主要还是一种松散的集成模式，即首先通过专业地理信息系统软件为水文专业模型处理数据，然后将处理好的数据输出到中介数据库中，水文模型读取中介数据后运行，模型计算的结果也保存在中介数据库中，由地理信息系统软件读取显示计算结果。如目前在ArcGIS平台下的HEC_GeoRas、HEC_GeoHMS、ArcHydro等软件皆是这种模式，在这个过程中水文模型和地理信息系统软件没有实现紧密耦合，两者分别独立运行，不能做到真正意义上的可视化构模，也难以做到模型计算结果的实时分析和参数的实时调整，模型运行花费大量时间在中间过程的存储和读取上，给模型完善带来很大困难，给决策支持等应用层也带来很大复杂度。

解决问题的有效方法是将水文模型和地理信息系统完全紧密耦合，使得地理信息系统对模型的修改达到所见即所得，两者之间不需要通过外部介质交换。要实现这一目标就要求地理信息系统与模型的数据结构一致，从底层开发适合水文的GIS软件系统可以很轻易地实现这一目标，然而从底层开发难度和耗费非常大，而现有的最强大的商业GIS软件ArcGIS的数据结构又很难与水文模型的数据结构匹配，不满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有商业软件ArcGIS数据结构不满足水文模型需求，以ArcGIS Engine组件为基础，提出一种水文复杂数据类型的扩充方法，解决ArcGIS软件与水文模型紧密耦合的问题，使得基于此建立的数字流域体系在模型层和应用层更简洁、高效。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于ArcGIS Engine的水文复杂数据类型扩充方法，包括以下步骤：

步骤1：首先提取出水文复杂数据类型的公共特征，其次按照微软COM组件技术标准定义包含上述公共特征的抽象接口；所述公共特征为能够充分反映水文数据类型共同的信息特征；

步骤2：在步骤1中定义的抽象接口基础上，采用软件工程中面向对象的方法从中派生具体的水文复杂数据类型，在派生出的水文复杂数据类型中实现步骤1中定义的所有公共特征；

步骤3：按照ArcGIS Engine组件的要求构建水文图层，该水文图层须能容纳步骤2得到的包含水文复杂数据类型接口的数组；

步骤4：根据水文模型的构建需求和面向对象的方法，建立步骤2定义的具体水文复杂数据类型的对象，然后将其加入到步骤3构建的自定义水文图层中；

步骤5：将步骤4中包含有水文复杂数据对象的自定义水文图层加入到ArcGIS地图中显示。

作为本发明进一步的优化方案，步骤1所述水文数据类型共同的信息特征包括：水文复杂数据类型对象的名称、地图符号、显示范围、编号属性，以及绘图方法、点击测试方法、选择方法。

作为本发明的进一步优化方案，步骤3的具体步骤如下：

步骤a，定义一个能管理步骤1所述抽象接口数组的水文图层接口，该接口中的函数包括增加、删除、查找函数；

步骤b，按照ArcGIS Engine技术文档中的规定，采用微软COM组件技术实现一个自定义的水文图层，该水文图层可实现步骤a定义的水文图层接口，也同时能实现ArcGIS软件认可的标准接口。

作为本发明的进一步优化方案，步骤1中采用C语言的语法和IDL文件的格式定义包含所述公共特征的抽象接口类型。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提出的方法不仅适用于水文专业领域的复杂数据类型扩充，也适用于地质、采矿、交通等与地理密切相关领域的数据对象的扩充，具有良好的扩展度，使得各专业领域模型系统能够借助强大的地理信息系统技术，推动模型的完善和降低复杂模型的使用难度。

附图说明

图1是本发明的流程框图。

图2是河道类和接口之间的关系图。

图3是图层类和接口之间的关系图。

图4是地图和图层、河道对象之间的相互关系图。

图5是图形绘制和存储函数调用过程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本实例以Windows XP SP2及以上为操作系统环境，Visual Studio 2008 SP1为开发环境，C++为开发语言，ArcGIS Engine组件系统为平台，微软COM组件技术为技术手段。

如图1所示，本发明的具体实施步骤如下：

步骤1，通过对水文中常用专业模型的分析，归纳出一般水文复杂数据对象的公共特征包括对象的名称、地图符号、显示范围、编号等属性，还包括绘图、点击测试、选择等方法。

基于微软COM组件模型，构建包含上述特征的抽象接口类，一个以c语言表达的抽象接口类如下：

interface IBaseFeature : IUnknown

{

[propget, helpstring("属性Name")] HRESULT Name([out, retval] BSTR* pName);

[propput, helpstring("属性Name")] HRESULT Name([in] BSTR newName);

[propget, helpstring("属性Envelope")] HRESULT Envelope([out, retval] IEnvelope** pVal);

[helpstring("方法Draw")] HRESULT Draw([in] IDisplay* Display);

[helpstring("方法HitTest")] HRESULT HitTest([in] DOUBLE x, [in] DOUBLE y, [in] DOUBLE tolerance);

[propget, helpstring("属性ID")] HRESULT ID([out, retval] LONG* pVal);

[propput, helpstring("属性ID")] HRESULT ID([in] LONG newVal);

[propget, helpstring("属性Geometry")] HRESULT Geometry([out, retval] IGeometry** pVal);

[propput, helpstring("属性Geometry")] HRESULT Geometry([in] IGeometry* newVal);

};

步骤2，在步骤1定义的抽象通用接口基础上，采用软件工程中面向对象的思想从接口派生具体的水文复杂对象类，在该具体的类中实现接口中定义的所有公共特征。河道也是水文模型中一种复杂的数据类型，由一个河道边界的面区域和内部的大量断面组成。

以河道为例，从步骤1中得接口派生河道类，该类中实现接口中定义的所有方法，为了河道数据的存储，河道类也从IPersistStream类派生，河道类和接口之间的关系如图2，实现的部分方法如下：

class ATL_NO_VTABLE CRiver1D :

public CComObjectRootEx<CComSingleThreadModel>,

public CComCoClass<CRiver1D, &CLSID_River1D>,

public IBaseFeature,

public IPersistStream

{

STDMETHOD(get_Name)(BSTR* pName);

STDMETHOD(put_Name)(BSTR newName);

STDMETHOD(get_Envelope)(IEnvelope** pVal);

STDMETHOD(Draw)(IDisplay* Display, ITrackCancel* TrackCancel);

STDMETHOD(HitTest)(DOUBLE x, DOUBLE y, DOUBLE tolerance, VARIANT_BOOL* hit);

STDMETHOD(get_ID)(LONG* pVal);

STDMETHOD(put_ID)(LONG newVal);

STDMETHOD(get_Geometry)(IGeometry** pVal);

STDMETHOD(put_Geometry)(IGeometry* newVal);

……………………………………………………………..

}

STDMETHODIMP CRiver1D::get_Name(BSTR* pName)

{

*pName = SysAllocString(m_bstrName);

return S_OK;

}

STDMETHODIMP CRiver1D::put_Name(BSTR newName)

{

::SysReAllocString(&m_bstrName, newName);

return S_OK;

}

步骤3，首先定义一个能管理步骤1中抽象接口数组的水文图层接口，该接口中的函数必须包括增加、删除、查找等函数，能对水文复杂数据类型接口数组进行有效管理。

以c语言表达的水文图层接口如下：

interface IHydroLayer : IUnknown

{

[helpstring("方法AddFeature")] HRESULT AddFeature([in] IBaseFeature* pFeature);

[helpstring("方法DeleteFeature")] HRESULT DeleteFeature([in] IBaseFeature* pFeature);

[propget, helpstring("属性FeatureCount")] HRESULT FeatureCount([out, retval] LONG* pVal);

[propget, helpstring("属性Feature")] HRESULT Feature([in] LONG nIndex, [out, retval] IBaseFeature** pVal);

};

其次按照ArcGIS Engine技术文档中的规定，采用微软COM组件技术实现一个自定义的图层，该图层必须实现ArcGIS软件认可的几个标准接口，并同时实现前面定义的水文图层接口。为了图层的存储，该图层类同时派生于微软标准COM接口IPersistStream，图层类和接口之间的关系如图3。

以微软COM技术实现的自定义图层类如下：

class ATL_NO_VTABLE CHydroLayer :

public CComObjectRootEx<CComSingleThreadModel>,

public CComCoClass<CModelLayer, &CLSID_ModelLayer>,

public IHydroLayer,

public ILayer,

public IGeoDataset,

public ILayerDrawingProperties,

public ILegendInfo,

public IPersistStream

{

………………………………………………..

}

步骤4，在将步骤2具体定义的类的多个对象依次加入到步骤3所定义的图层中，采用自定义图层的函数进行有效管理，主要涉及图层类中的如下操作：

STDMETHODIMP CHydroLayer::AddFeature(IBaseFeature* pFeature)

{

if (pFeature == 0)return E_POINTER;

m_ipItems.push_back(pFeature);

return S_OK;

}

步骤5，将步骤4中已经容纳了实际对象数组的图层加入到ArcGIS Engine的地图中，地图和图层、复杂对象之间的相互关系如图4所示。

地图自动调用图层的绘制函数，图层调用复杂数据类型的绘制函数在地图上显示自定义的数据对象，在地图存储的过程中也有相似的函数调用过程，绘图函数Draw和存储函数Save调用过程如图5所示。

Claims

1.一种基于ArcGIS Engine的水文复杂数据类型扩充方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：首先提取出水文复杂数据类型的公共特征，其次按照微软COM组件技术标准定义包含上述公共特征的抽象接口，所述微软COM组件技术标准包括C语言的语法和IDL文件的格式；所述公共特征为能够充分反映水文数据类型共同的信息特征，包括：水文复杂数据类型对象的名称、地图符号、显示范围、编号属性，以及绘图方法、点击测试方法、选择方法；

步骤3：按照ArcGIS Engine组件的要求构建水文图层，该水文图层须能容纳步骤2得到的包含水文复杂数据类型接口的数组；具体步骤如下：

步骤a，定义一个能管理步骤1所述抽象接口的水文图层接口，该接口中的函数包括增加、删除、查找函数；

步骤b，按照ArcGIS Engine技术文档中的规定，采用微软COM组件技术实现一个自定义的水文图层，该水文图层可实现步骤a定义的水文图层接口，也同时实现ArcGIS软件认可的标准接口；