CN1731394A - 具有智能查询功能的城市电子地图系统的实现方法 - Google Patents

Abstract

一种具有智能查询功能的城市电子地图系统的实现方法，系统空间数据库的组织采用地理信息系统传统数据组织模型，将空间矢量数据存放在矢量文件中，属性数据存放在关系型数据库系统中；对原始的地图图件进行数字化采集并转化成空间矢量数据，与空间矢量数据相关联及非关联的属性数据通过键盘输入；在完成空间数据库数据采集后，根据属性数据查询相应的空间矢量数据，根据空间矢量数据来获取属性信息，实现空间数据与属性数据的双向查询；将用户选择的城市道路拓扑网络中起止点的坐标转换成地图坐标，通过调用路径分析Dijkstra算法进行最短路径的求解并显示。本发明的方法具有开发周期短、成本低、易于实现等优点。

Description

具有智能查询功能的城市电子地图系统的实现方法

技术领域

本发明涉及一种具有智能查询功能的城市电子地图系统的实现方法，开发出的电子地图系统不仅能够实现一般电子地图的地图显示和操作功能，同时具有智能查询功能。属于应用型地理信息系统(GIS)的开发领域。

背景技术

具有智能查询功能的城市电子地图系统作为一种应用型地理信息系统，目前的开发方式主要有三种模式：(1)独立开发：指不依赖于任何地理信息系统工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，如Visual C++、Delphi等，在一定的操作系统平台上编程实现。(2)单纯二次开发：指完全借助于地理信息系统工具软件提供的开发语言进行应用系统开发。地理信息系统工具软件大多提供了可供用户进行二次开发的宏语言，用户可以利用这些宏语言，以原地理信息系统工具软件为开发平台，开发出针对不同应用对象的应用程序。(3)地理信息系统组件与面向对象可视化编程语言集成二次开发模式：利用地理信息系统工具软件生产厂家提供的建立在嵌入式技术基础上的地理信息系统功能控件，如ESRI公司的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在Visual C++等编程工具编制的应用程序中，直接将地理信息系统功能嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能。

由于独立开发难度太大，单纯二次开发受地理信息系统工具提供的编程语言的限制差强人意，因此结合地理信息系统工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式就成为地理信息系统应用开发的主流。它的优点是既可以充分利用地理信息系统工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利用其它可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高应用系统的开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果，更强大的数据库功能，而且可靠性好、易于移植、便于维护。

经文献检索发现，公开号为CN1343949的中国发明专利，介绍了一种用于林草业智能规划的地理信息系统，此系统利用嵌入式地理信息系统技术思路设计出一种用于林草业智能规划的地理信息系统，开发方式选择了地理信息系统组件GMMapView与面向对象可视化编程语言Visual Basic相结合的集成二次开发模式，空间数据采用Arc/Info的Coverage格式，属性数据通过Access关系数据库系统来管理。该系统的开发采用的地理信息系统组件GMMapView，GMMapView对象只是一个图形显示的容器，在实际应用中，绝大多数的人机交互操作都必须通过EventContral控件和GMMapView控件联合编程才能够实现，这就使得应用系统的开发变得复杂起来，MapObjects控件则具有上述两种控件的功能，而且具有开发简捷、小巧灵活、功能强大的优点。另外该系统采用的空间数据全部为拓扑型数据Coverage格式，对于不需要用到拓扑数据的一些模块例如显示和操作模块，复杂的拓扑数据会减缓系统的运行速度，不利于系统对于一些简单功能的实现。

发明内容

本项发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有智能查询功能的城市电子地图系统的实现方法，利用地理信息系统组件MapObjects与面向对象可视化编程语言Visual C++相结合的集成二次开发模式开发一种具有智能查询功能的城市电子地图系统。开发出的电子地图系统不仅能够实现一般电子地图的地图显示和操作功能，同时具有智能查询功能，为不熟悉地理信息系统操作知识的普通用户提供一个易学易用，便于操作的应用工具。

为实现这一目的，本发明利用地理信息系统组件MapObjects与面向对象可视化编程语言Visual C++相结合的集成二次开发模式开发一种具有智能查询功能的城市电子地图系统。系统空间数据库的组织采用地理信息系统传统数据组织模型，将空间矢量数据存放在矢量文件中，属性数据存放在关系型数据库管理系统中；对原始的地图图件进行数字化采集并转化成空间矢量数据，与空间矢量数据相关联及非关联的属性数据通过键盘输入；在完成空间数据库数据采集后，根据属性数据查询相应的空间矢量数据，根据属性数据查询相应的空间矢量数据，根据空间矢量数据来获取属性信息，实现空间数据与属性数据的双向查询；将用户选择的城市道路拓扑网络中起止点的坐标转换成地图坐标，通过调用路径分析Dijkstra算法进行最短路径的求解并显示。

本发明方法的具体步骤如下：

(1)建立空间数据库的组织模型

空间数据库包括空间矢量数据和属性数据两部分，其中空间矢量数据包括拓扑型数据和非拓扑型数据，属性数据包括同空间矢量数据相关联的属性数据和非关联的属性数据。系统空间数据库的组织采用地理信息系统传统数据组织模型：矢量文件+关系型数据库管理系统，即将空间矢量数据存放在矢量文件中，属性数据存放在关系型数据库管理系统中。

系统采用MapObjects控件来调用空间矢量数据，系统的空间矢量数据中的非拓扑型数据主要以Shape文件格式存储，拓扑型数据以Coverage文件格式存储。属性数据中的关联属性数据存放在Shape文件的dBase表中，dBase表通过索引文件同主文件及几何形状相关联，非关联的属性数据由关系型数据库管理系统Access存储和管理。

(2)空间矢量数据采集和属性数据的输入

空间矢量数据的采集采用扫描数字化的方法，首先利用扫描设备数字化板对原始的地图图件进行数字化采集，然后采用配套的矢量化软件将采集到的数据转化成矢量数据，再利用GIS软件Arc/Info将得到的矢量数据转化成空间矢量数据中的非拓扑型数据及拓扑型数据，并分别以Shape文件格式和Coverage格式存储；在空间矢量数据采集过程中，与空间矢量数据相关联的属性数据通过键盘输入并存放在Shape文件的dBase表中，非关联的属性数据通过键盘输入并存放到关系型数据库管理系统Access中。

(3)查询子系统的实现

系统将空间矢量数据与属性数据相结合，根据属性数据查询相应的空间矢量数据，根据空间矢量数据获取属性信息，实现空间数据与属性数据的双向查询。空间查询时，系统利用DAO(数据访问对象)技术连接属性数据库，然后通过SQL方式查询属性数据库中是否具有用户需要的属性信息，如果有此属性信息，则系统通过调用MapObjects控件显示对应的矢量数据。属性查询时，系统利用MapObjects控件查找对应矢量数据特征的各个字段，通过返回的属性字段在属性数据库中通过SQL方式查询对应的属性信息，如果存在此信息，则显示出来供用户浏览。

(4)最短路径分析子系统的实现

将城市中各级道路的拓扑型数据建成拓扑网络，通过MapObjects控件的ToMapPoint方法，将用户选择的拓扑网络中起止点的坐标从屏幕坐标转换成地图坐标，然后通过调用路径分析Dijkstra算法对得到的地图坐标进行最短路径的求解，最后通过MapObjects控件显示求解得到的最短路径。

本发明的有益效果在于：

(1)利用地理信息系统组件MapObjects与面向对象可视化编程语言Visual C++相结合的集成二次开发模式开发的具有智能查询功能的城市电子地图系统，开发周期短、成本低，可以脱离大型GIS平台独立运行，同时具有界面友好，便于维护等特点，为不熟悉地理信息系统操作知识的普通用户提供一个易学易用，便于操作的应用工具。

(2)利用本发明开发的系统可以直接对空间数据和属性数据进行管理。利用Access管理属性数据，系统通过Visual C++的DAO技术调用属性数据；空间矢量数据主要采用Shape文件格式，由MapObjects管理。这些特点为数据库的更新和建库提供了安全可靠和高效率的数据处理方式。空间矢量数据主要采用非拓扑的Shape文件格式，Shape文件格式作为一种简单的数据模型可以实现图形数据的快速显示，提高了系统的运行效率。

(3)利用本发明开发的系统从行政区划、基础地理信息、交通运输、各级道路、政府机构分布、各厂矿企业分布、医疗机构分布、商场分布、旅游信息等多种角度反映了详细的城市地理信息，系统不仅具有一般电子地图的控制，显示功能，同时还提供智能查询功能，包括空间和属性信息的双向查询功能、最短路径分析功能等。

附图说明

图1是本发明组件式地理信息系统的技术解决方案示意图。

图2是本发明中空间数据库的组织和管理方案。

图3是查询子系统实现方法的流程图。

图4是最短路径分析子系统实现方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

图1是组件式地理信息系统的技术解决方案示意图。利用基于组件技术开发的地理信息系统被称为组件式地理信息系统.，其技术方案如图1所示。本发明作为一种具有智能查询功能的城市电子地图系统的实现方法，系统开发模式采用地理信息系统组件MapObjects与面向对象可视化编程语言Visual C++相结合的集成二次开发模式，系统根据数据流向分为两大块，一是利用MapObjects控件调用空间地理数据，并利用MapObjects控件实现对地图数据的显示，查询和分析功能；二是利用Visual C++的DAO技术访问属性数据库，实现空间和属性信息的交互查询功能。

本发明作为一种具有智能查询功能的城市电子地图系统的实现方法，其主要实现步骤如下：

(1)建立空间数据库的组织模型

空间数据库包括空间矢量数据库和属性数据库两部分，其中空间矢量数据包括拓扑型数据和非拓扑型数据，属性数据库包括了同空间矢量数据相关联的属性数据和非关联的属性数据。系统空间数据库的组织采用地理信息系统传统数据组织模型：矢量文件+关系型数据库管理系统，即将空间矢量数据存放在矢量文件中，属性数据存放在关系型数据库管理系统中。

本系统空间数据库的组织模型示意图如图2所示。本系统采用的矢量数据概念模型为面向实体的空间数据模型，由于系统采用MapObjects控件来调用空间矢量数据，因此系统的空间数据主要以Shape文件格式存储。Shape文件格式作为一种简单的数据模型可以实现图形数据的快速显示。由于系统需要实现路径分析功能，因此需要保留部分数据的拓扑结构，拓扑型数据为Coverage格式。

属性数据包括同空间矢量数据相关联的属性数据和非关联的属性数据。关联属性数据在数字化过程中通过输入采集特征的编码(用户ID码)，该编码将用于与属性数据的关联。在Shape文件格式中，一个Shape文件由一个主文件、一个索引文件和一个dBase表3个文件组成，其属性数据存放在Shape文件的dBase表中，dBase表通过索引文件同主文件及几何形状相关联。非关联的属性数据由关系数据库系统Access存储和管理。

(2)空间矢量数据采集和属性数据的输入

空间矢量数据的采集采用扫描数字化的方法，首先利用扫描设备数字化板对原始的地图图件进行数字化采集，然后采用配套的矢量化软件将采集到的数据转化成矢量数据，再利用GIS软件Arc/Info将得到的矢量数据转化成空间矢量数据中的非拓扑型数据及拓扑型数据，并分别以Shape文件格式和Coverage格式存储；在空间矢量数据采集过程中，与空间矢量数据相关联的属性数据通过键盘输入并存放在Shape文件的dBase表中，非关联的属性数据通过键盘输入并存放到关系型数据库管理系统Access中。

建立空间数据库，必须按照固定的建库流程进行空间矢量数据的采集，目的是使最终的数据达到所需求的精度、最大程度的减少误差。

首先要确定数字化方式以及选择数字化软件，地图图件数字化主要是靠数字化板扫描的方式进行数字化采集，然后利用Mapinfo软件将采集到的数字化数据下矢量化；其次对原始的地图图件进行地图数据的预处理：包括选择采样地图、划分基本图层、对进行数字化的底图进行技术处理；再次进行地图图件的数字化采集，通过数字化板，对地图上的空间地理特征进行数字化采集，然后利用Mapinfo软件矢量化，得到空间矢量数据的坐标数据；最后利用GIS软件Arc/Info将得到的空间矢量数据实现数据坐标转换、投影变换以及建立空间拓扑结构，最终转换成Shape文件格式数据和Coverage格式数据。

同时在数字化过程中，除输入空间矢量数据的坐标数据外，还必须输入采集空间地理特征的特征码(用户ID码)，该编码用于同属性数据的关联；然后输入与空间地理数据相关联的属性数据，建立关联属性数据库，并通过标志编码进行匹配、检验和修改数据；最后进行图形拼接，坐标转换，完成空间矢量数据的采集和属性数据的输入。另外非关联的属性数据通过键盘输入到关系型数据库管理系统Access中。

(3)查询子系统的实现

系统将空间矢量数据与属性数据相结合，根据属性数据查询相应的空间矢量数据，根据空间矢量数据获取属性信息，实现空间数据与属性数据的双向查询；空间查询时，系统利用数据访问对象技术连接属性数据库，然后通过SQL方式查询属性数据库中是否具有用户需要的属性信息，如果有此属性信息，则系统通过调用MapObjects控件显示对应的矢量数据；属性查询时，系统利用MapObjects控件查找对应矢量数据特征的各个字段，通过返回的属性字段在属性数据库中通过SQL方式查询对应的属性信息，如果存在此信息，则显示出来供用户浏览。

查询子系统具体实现方法的流程图如图3所示。系统首先判断用户所选择的查询方式，当用户选择的查询方式为“属性查询”时，系统首先获取输入的地物名称，然后系统通过Visual C++的DAO技术联接属性数据库，再通过SQL方法查询属性数据库中是否具有此地名，如果数据库中有此地名，则系统调用MapObjects控件中图层对象的SearchExpession方法查询对应此地名的空间矢量数据的坐标信息，并利用MapObjects的地图显示对象组在高亮显示对应的地物，如果数据库中无此地名，则系统结束本次查询；

当系统得到的查询方式为“空间查询”时，系统首先获取在图中所选择地物的空间矢量数据的坐标信息，然后系统通过调用MapObjects控件中的SearchByDistance(根据相对位置的范围搜寻特征)方法和SearchByShape(根据某个图形特征搜寻特征)方法查找所选地物的各个字段，通过返回的“名称”字段得到地物名称；然后系统再通过Visual C++的DAO技术联接属性数据库，通过地物名称利用SQL方法查询属性数据库中是否有此地物详细信息，如果存在此信息，则显示出来供用户浏览。如果没有详细信息，系统结束本次查询。

(4)最短路径分析子系统实现

将城市中各级道路的拓扑型数据建成拓扑网络，通过MapObjects控件的ToMapPoint方法，将用户选择的拓扑网络中起止点的坐标从屏幕坐标转换成地图坐标，然后通过调用路径分析Dijkstra算法对得到的地图坐标进行最短路径的求解，最后通过MapObjects控件显示求解得到的最短路径。

图4是最短路径分析子系统实现方法的流程图。由于最短路径分析需要用到道路的拓扑数据，因此将城市中的一级、二级和三级道路建成拓扑网络，各级道路的数据格式从Shape文件格式转化为Coverage格式。为了方便开发，我们将最短路径分析的求解过程封装成一个类，该类的入口参数为用户输入的起止点坐标，首先系统通过MapObjects控件的ToMapPoint方法将点的位置从屏幕坐标系转换成地图坐标系，而且用户拾取的点坐标与结点坐标并不一定吻合，需要调用MapObjects控件的ToMapDistance方法设置容限值，这样在结点周围容限范围内进行点击操作则认为用户选择了该结点；然后通过调用路径分析Dijkstra算法进行最短路径的求解。如果求解成功则通过MapObjects的地图显示对象组显示求解结果，如果失败则结束本次操作。

Claims (1)

1、一种具有智能查询功能的城市电子地图系统的实现方法，其特征在于包括如下步骤：

1)建立空间数据库的组织模型：空间数据库包括空间矢量数据和属性数据两部分，其中空间矢量数据包括拓扑型数据和非拓扑型数据，属性数据包括同空间矢量数据相关联的属性数据和非关联的属性数据，系统空间数据库的组织采用地理信息系统传统数据组织模型：矢量文件+关系型数据库管理系统，即将空间矢量数据存放在矢量文件中，属性数据存放在关系型数据库管理系统中；系统采用MapObjects控件来调用空间矢量数据，系统的空间矢量数据中的非拓扑型数据以Shape文件格式存储，拓扑型数据以Coverage文件格式存储，属性数据中的关联属性数据存放在Shape文件的dBase表中，dBase表通过索引文件同主文件及几何形状相关联，非关联的属性数据由关系型数据库系统Access存储和管理；

2)空间矢量数据采集和属性数据的输入：采用扫描方式对原始的地图图件进行数字化采集，并采用矢量化软件将采集到的数据转化成矢量数据，再利用GIS软件Arc/Info将得到的矢量数据转化成空间矢量数据中的非拓扑型数据及拓扑型数据，并分别以Shape文件格式和Coverage格式存储；在空间矢量数据采集过程中，与空间矢量数据相关联的属性数据通过键盘输入并存放在Shape文件的dBase表中，非关联的属性数据通过键盘输入并存放到关系型数据库管理系统Access中；

3)查询子系统的实现：系统将空间矢量数据与属性数据相结合，根据属性数据查询相应的空间矢量数据，根据空间矢量数据获取属性信息，实现空间数据与属性数据的双向查询；空间查询时，系统利用数据访问对象技术连接属性数据库，然后通过SQL方式查询属性数据库中是否具有用户需要的属性信息，如果有此属性信息，则系统通过调用MapObjects控件显示对应的矢量数据；属性查询时，系统利用MapObjects控件查找对应矢量数据特征的各个字段，通过返回的属性字段在属性数据库中通过SQL方式查询对应的属性信息，如果存在此信息，则显示出来供用户浏览；

4)最短路径分析子系统的实现：将城市中各级道路的拓扑型数据建成拓扑网络，通过MapObjects控件的ToMapPoint方法，将用户选择的拓扑网络中起止点的坐标从屏幕坐标转换成地图坐标，然后通过调用路径分析Dijkstra算法对得到的地图坐标进行最短路径的求解，最后通过MapObjects控件显示求解得到的最短路径。

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