鄭 昊

（華北計(jì)算技術(shù)研究所，北京100083）

0 引 言

地理信息系統(tǒng) （geographic information system，GIS）是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問(wèn)題。地理信息系統(tǒng)往往不是以一個(gè)應(yīng)用軟件出現(xiàn)，而是一個(gè)二次開(kāi)發(fā)包的形態(tài)提供給二次開(kāi)發(fā)用戶為某一個(gè)特定的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供圖形化的數(shù)據(jù)表現(xiàn)手段和空間查詢分析手段。

基于地理信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用會(huì)在多處使用菜單功能，如系統(tǒng)的主菜單、圖層控制器中的菜單、地圖窗口中的右鍵菜單，在某些情況下這些菜單的絕大部分內(nèi)容已經(jīng)由地理信息系統(tǒng)本身提供，業(yè)務(wù)應(yīng)用只需增加少數(shù)幾個(gè)菜單項(xiàng)即可滿足使用需求。為此，菜單項(xiàng)必須能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改。地理信息系統(tǒng) （二期）（簡(jiǎn)稱TerraMap）是一個(gè)大型的地理信息軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用平臺(tái)。本文針對(duì)TerraMap地理信息系統(tǒng)中采用的各種動(dòng)態(tài)菜單技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行論述。

1 地理信息系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)菜單需求

常用的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)往往包括兩個(gè)主要的應(yīng)用軟件，一個(gè)是綜合應(yīng)用軟件 （例如ArcGIS平臺(tái)的ArcMap軟件），另一個(gè)是數(shù)據(jù)管理軟件 （例如ArcGIS平臺(tái)當(dāng)然Arc－Catalog軟件）。一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用是在現(xiàn)有的軟件基礎(chǔ)上通過(guò)一定的手段加入一些特定的菜單項(xiàng)或者工具條按鈕來(lái)增加某些特定功能。在此過(guò)程中如何能夠動(dòng)態(tài)的修改已有應(yīng)用軟件的菜單項(xiàng)或者工具條內(nèi)容是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

地理信息系統(tǒng)中的圖層控制器是一個(gè)通用的控件，用以控制一幅地圖中各個(gè)圖層的可見(jiàn)性、符號(hào)、注記等各種屬性信息。在一個(gè)具體的以地圖為背景的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中 （如氣象系統(tǒng)），業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)往往以圖層的形式疊加到地圖上進(jìn)行顯示 （如氣象云圖）。由于圖層控制器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開(kāi)發(fā)難度大，業(yè)務(wù)系統(tǒng)不會(huì)做專門的圖層控制器，而是直接采用地理信息平臺(tái)提供的圖層控制器，然后進(jìn)行一部分定制化修改，滿足業(yè)務(wù)功能。在圖層控制器上用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊每個(gè)圖層的時(shí)候都會(huì)彈出菜單，用于完成各種設(shè)置。在對(duì)圖層控制器進(jìn)行定制化的時(shí)候也需要對(duì)這些右鍵菜單進(jìn)行定制，為此對(duì)地理信息系統(tǒng)中圖層控制器的右鍵菜單提出了可以定制化修改的要求。

在地圖窗口中用鼠標(biāo)右鍵單擊，往往會(huì)彈出一個(gè)特定的右鍵菜單滿足當(dāng)前應(yīng)用的需求。在特定的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，由于增加了業(yè)務(wù)處理功能，因此在地圖窗口中的右鍵菜單也要能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改，使得右鍵菜單中的功能能夠提供和業(yè)務(wù)應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容，滿足具體應(yīng)用需求。為此，對(duì)地理信息系統(tǒng)中的地圖窗口的右鍵菜單提出了動(dòng)態(tài)修改的要求。

2 動(dòng)態(tài)菜單設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)以上對(duì)地理信息系統(tǒng)動(dòng)態(tài)菜單的需求分析，在TerraMap中，針對(duì)動(dòng)態(tài)菜單問(wèn)題進(jìn)行了專題研究，并以一套完整的技術(shù)解決了該問(wèn)題。以下針對(duì)TerraMap中的動(dòng)態(tài)菜單技術(shù)進(jìn)行分析和說(shuō)明。

2.1 應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)菜單

應(yīng)用程序動(dòng)態(tài)菜單指在TerraMap的兩個(gè)主要應(yīng)用軟件：綜合應(yīng)用軟件 （GIS＿M(jìn)ap）和綜合管理軟件 （GIS＿M(jìn)anager）中，能夠?qū)崿F(xiàn)在不需要對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行重新編譯的情況下能夠動(dòng)態(tài)對(duì)軟件的主菜單中的菜單項(xiàng)進(jìn)行修改，同時(shí)能夠根據(jù)具體應(yīng)用增加部分菜單項(xiàng)擴(kuò)充現(xiàn)有功能。

要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)菜單，應(yīng)用程序的菜單不能直接寫到應(yīng)用程序的資源文件。應(yīng)用程序必須根據(jù)一定規(guī)則把菜單內(nèi)容寫入到一個(gè)特定的配置文件中，然后在應(yīng)用程序啟動(dòng)的過(guò)程中讀取菜單配置文件動(dòng)態(tài)生成菜單項(xiàng)。要想設(shè)計(jì)這個(gè)特定的配置文件的結(jié)構(gòu)，我們必須對(duì)各個(gè)菜單項(xiàng)的特點(diǎn)進(jìn)行分類總結(jié)，然后進(jìn)行一定的歸類劃分，最后根據(jù)不同菜單項(xiàng)的特點(diǎn)設(shè)定特定的菜單項(xiàng)內(nèi)容。一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)菜單配置文件的內(nèi)容如圖1所示，后面針對(duì)配置文件中的每一項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。

圖1 動(dòng)態(tài)菜單配置文件

動(dòng)態(tài)菜單本身是一個(gè)文本文件，文本文件的每一行代表一個(gè)菜單項(xiàng)，每個(gè)菜單項(xiàng)有多個(gè)描述項(xiàng)，后面將詳細(xì)說(shuō)明。文件中的每一行都有0或者多個(gè)縮進(jìn)，其中每一個(gè)縮進(jìn)代表菜單的一個(gè)層級(jí)。在圖1所示的內(nèi)容中，“Caption：顯示控制”代表了頂級(jí)菜單中的 “顯示控制”， “Caption：放大；ID：ZoomIn；CommandOrTool：Tool；DocOrMain：Main；Type：Button；”代表了 “顯示控制”的下一級(jí)菜單中的 “放大”菜單項(xiàng)。由于篇幅所限圖1截取的部分內(nèi)容只包括了一級(jí)縮進(jìn)的菜單項(xiàng)。在實(shí)際的動(dòng)態(tài)菜單配置文件中每縮進(jìn)一級(jí)代表菜單項(xiàng)中的下一級(jí)菜單，動(dòng)態(tài)菜單配置文件可以描述任意級(jí)別的菜單項(xiàng)層次關(guān)系。為了便于用于操作，菜單項(xiàng)的層級(jí)數(shù)一般不超過(guò)三級(jí)。

動(dòng)態(tài)菜單配置文件中的每一行代表一個(gè)菜單項(xiàng)，每行文字由多個(gè)被分號(hào)分隔開(kāi)的名值對(duì)組成，如 “Caption：顯示控制”或者 “ID：ZoomIn”，其中冒號(hào)左側(cè)的內(nèi)容代表描述的選項(xiàng)，冒號(hào)右側(cè)的內(nèi)容代表與描述相關(guān)的值。下面我們對(duì)每個(gè)名字對(duì)分別進(jìn)行說(shuō)明。

“Caption”描述了一個(gè)菜單項(xiàng)表現(xiàn)給使用者的文字描述，如在典型的Windows窗口應(yīng)用軟件中的 “文件”、“視圖”、 “編輯”的文字項(xiàng)。圖1中的 “Caption：顯示控制”表示一個(gè)頂級(jí)菜單項(xiàng)的文件描述為 “顯示控制”。

對(duì)于任何一個(gè)桌面版地理信息應(yīng)用系統(tǒng)，用戶典型的交互方式是用戶點(diǎn)擊一下菜單或者工具條按鈕，系統(tǒng)彈出一個(gè)對(duì)話框，用戶在對(duì)話框上輸入一些條件，然后點(diǎn)擊確定按鈕，系統(tǒng)按照用戶的輸入實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。例如用戶需要修改一個(gè)選中的地理要素的符號(hào)信息，用戶點(diǎn)擊修改符號(hào)菜單，系統(tǒng)彈出符號(hào)選擇對(duì)話框，用戶選擇需要的符號(hào)后點(diǎn)擊確定按鈕，系統(tǒng)會(huì)把當(dāng)前選中的地理要素的符號(hào)替換為用戶選擇的符號(hào)。對(duì)于具有以上功能特點(diǎn)的菜單項(xiàng)我們稱作 “命令”。另外一種典型的用戶交互方式用戶點(diǎn)擊一下菜單或者工具條按鈕，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具體的功能，而只是記錄一個(gè)狀態(tài)，當(dāng)用戶在地圖上進(jìn)行鼠標(biāo)鍵盤操作時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)實(shí)現(xiàn)具體的功能。例如對(duì)于地圖漫游功能，用戶需要首先點(diǎn)擊一下漫游按鈕，表示準(zhǔn)備進(jìn)行漫游操作，系統(tǒng)會(huì)記錄下當(dāng)前狀態(tài)為漫游狀態(tài)，用戶利用鼠標(biāo)在地圖上進(jìn)行拖拽，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的鼠標(biāo)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)地圖的上下左右漫游。對(duì)于具有以上功能特點(diǎn)的菜單項(xiàng)我們乘坐 “交互工具”。TerraMap通過(guò)自主研制的組件集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同功能組件的系統(tǒng)集成，TerraMap的組件集成技術(shù)不在本文的討論范圍之內(nèi)，因此不作詳細(xì)描述。對(duì)于 “命令”和 “交互工具”，TerraMap在組件集成過(guò)程中做了明確的區(qū)分，因此在進(jìn)行動(dòng)態(tài)菜單生成的時(shí)候也需要對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。為此，在動(dòng)態(tài)菜單配置文件中的每個(gè)菜單項(xiàng)的描述內(nèi)容中有一項(xiàng)就是描述一個(gè)菜單項(xiàng)是 “命令”還是 “交互工具”，樣式如 “CommandOrTool：Tool”。 “CommandOrTool”是用于描述是是 “命令”還是 “交互工具”，冒號(hào)之后的“Tool”用于描述選項(xiàng)的值為一個(gè) “交互工具”，如果冒號(hào)之后是 “Command”代表菜單項(xiàng)是一個(gè) “命令”。

“ID”描述了一個(gè)菜單項(xiàng)所代表的具體的 “命令”或者“交互工具”的ID，TerraMap通過(guò)這個(gè)ID把用戶點(diǎn)擊菜單的請(qǐng)求發(fā)送到能夠處理該請(qǐng)求的功能組件，由具體的功能組件完成實(shí)際的任務(wù)。如用戶點(diǎn)擊 “放大”菜單項(xiàng)，系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別菜單項(xiàng)的 “ID”是 “ZoomIn”，把該請(qǐng)求發(fā)送給處理地圖縮放的功能組件，該組件把當(dāng)前的工具狀態(tài)設(shè)置為 “放大”。

有些菜單項(xiàng)的功能是和當(dāng)前窗口相關(guān)的，如放大、縮小、漫游等；有些菜單項(xiàng)的功能是與當(dāng)前窗口無(wú)關(guān)而與全局唯一的地圖文檔相關(guān)，如添加地圖、刪除地圖等。TerraMap中把處理與當(dāng)前窗口相關(guān)功能的組件和處理與地圖文檔相關(guān)的組件分別管理，因此在動(dòng)態(tài)菜單配置文件中必須對(duì)一個(gè)菜單項(xiàng)描述的是與地圖窗口相關(guān)的功能還是與地圖文檔相關(guān)的功能進(jìn)行區(qū)別?！癉ocOrMain”就是用于描述處理菜單項(xiàng)的功能組件是當(dāng)前窗口中的組件還是地圖文檔中的組件。如果值為 “Main”表示該菜單項(xiàng)的處理組件是在當(dāng)前窗口中，如果值為 “Doc”表示該菜單項(xiàng)的處理組件是與地圖文檔相關(guān)。

“Type”選項(xiàng)有兩個(gè)值“Button” 和 “Seperator”?！癇utton”表示該菜單項(xiàng)就是一個(gè)普通的菜單項(xiàng)，如 “放大”、“縮小”、“添加圖層”等。“Seperator”表示該菜單項(xiàng)不代表一個(gè)具體的功能，而僅僅是用于對(duì)多個(gè)菜單項(xiàng)進(jìn)行分組的分隔符，其表現(xiàn)形式不再以 “文件”、“視圖”等文字的形式出現(xiàn)，而是一個(gè)以橫線表示的分隔符。

動(dòng)態(tài)菜單配置文件通過(guò)以上各種選項(xiàng)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種復(fù)雜菜單項(xiàng)的描述，在應(yīng)用程序啟動(dòng)的時(shí)候就可以通過(guò)讀取該配置文件動(dòng)態(tài)生成菜單。TerraMap中的GIS＿M(jìn)ap和GIS＿M(jìn)anager軟件都是通過(guò)動(dòng)態(tài)配置菜單來(lái)實(shí)現(xiàn)菜單設(shè)置，因此，用戶可以通過(guò)修改配置文件來(lái)修改GIS＿M(jìn)ap和GIS＿M(jìn)anager，把自己新增的特定功能加入以上兩個(gè)軟件。

2.2 圖層控制器動(dòng)態(tài)菜單

相對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)菜單，圖層控制器的動(dòng)態(tài)菜單要復(fù)雜得多。應(yīng)用系統(tǒng)的主菜單是一個(gè)菜單，而對(duì)于圖層控制器，使用鼠標(biāo)右鍵單擊不同的圖層會(huì)有不同內(nèi)容的菜單彈出，因此圖層控制器涉及到多個(gè)動(dòng)態(tài)菜單。下面針對(duì)TerraMap中圖層控制器的菜單設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。

在設(shè)計(jì)圖層控制器的動(dòng)態(tài)菜單之前，我們先分析一下圖層控制器菜單的特點(diǎn)。圖層控制器中不同類型的圖層對(duì)應(yīng)的菜單各不相同，但又有一部分菜單項(xiàng)是相同的或者是通用的。例如當(dāng)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊一個(gè)矢量圖層的時(shí)候彈出的菜單如圖2所示；當(dāng)鼠標(biāo)右鍵單擊一個(gè)影像圖層的時(shí)候彈出的菜單如圖3所示。

矢量圖層對(duì)應(yīng)的菜單中包括了 “顯示符號(hào)”、“顯示注記”、“可選取”等和矢量圖層本身特性相關(guān)的內(nèi)容；影像圖層對(duì)應(yīng)的菜單中包括了 “屬性”、“1比1顯示”等和影像圖層本身特性相關(guān)的內(nèi)容。由此我們想到可以針對(duì)每一種類型的圖層分別配置一個(gè)動(dòng)態(tài)菜單文件。同時(shí)，我們還發(fā)現(xiàn)包括 “可見(jiàn)”、“關(guān)閉”、“顯示效果”等菜單是對(duì)于任何圖層都適用的菜單項(xiàng)。為此我們考慮建立一個(gè)通用菜單配置文件。

通過(guò)以上分析，在TerraMap的圖層控制器菜單設(shè)計(jì)中會(huì)涉及到多個(gè)配置文件，由3部分組成，分別為：Common.menu、MenuList.cfg和 Vector.menu、Image.menu、DEM.menu……其中Common.Menu用于存儲(chǔ)通用菜單項(xiàng)的內(nèi)容，如 “可見(jiàn)”、“關(guān)閉”、“顯示效果”等，其中每個(gè)菜單項(xiàng)的描述項(xiàng)與應(yīng)用系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)菜單相同，如圖4所示。

MenuList.cfg是一個(gè)圖層類型與菜單配置文件匹配關(guān)系的文件，內(nèi)容如圖5所示。左側(cè)的Vector、Image、Dem表示矢量圖層、影像圖層和DEM圖層，右側(cè)表示左側(cè)對(duì)應(yīng)的矢量圖層、影像圖層和DEM圖層的菜單文件。

Vector.menu、Image.menu、DEM.menu分別包含了矢量圖層、影像圖層和DEM圖層相關(guān)的菜單項(xiàng)內(nèi)容，具體文件格式與Common.menu相同，在此不詳細(xì)描述。

圖4 Common.Menu

圖5 MenuList.cfg

下面以矢量圖層右鍵點(diǎn)擊后的系統(tǒng)處理流程為例描述圖層控制器動(dòng)態(tài)菜單的處理過(guò)程。當(dāng)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊了一個(gè)矢量圖層的時(shí)候，系統(tǒng)在MenuList.Cfg中查找與矢量圖層項(xiàng)對(duì)應(yīng)的菜單配置文件是 Vector.Menu。然后把 Vector.Menu和Common.Menu合并到一起，組成一個(gè)菜單，其中Vector.Menu中的內(nèi)容在上面，Common.Menu中的內(nèi)容在下面。最后彈出這個(gè)菜單，完成矢量圖層菜單的顯示。

如果用戶需要增加一個(gè)自定義的圖層類型，如 “User－Layer”，那么只要為這個(gè)自定義圖層設(shè)計(jì)好一個(gè)菜單文件，如 “User.Menu”，然后在 MenuList.cfg中增加一行設(shè)置“UserLayer”和 “User.Menu”的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這樣用戶自定義圖層對(duì)應(yīng)的菜單就會(huì)在圖層控制器中顯示出來(lái)。由此可見(jiàn)，圖層控制器動(dòng)態(tài)菜單設(shè)計(jì)靈活，用戶很容易根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需要對(duì)菜單內(nèi)容進(jìn)行修改，同時(shí)也可以增加特定的菜單項(xiàng)。

2.3 地圖窗口動(dòng)態(tài)菜單

在地圖窗口中單擊鼠標(biāo)右鍵彈出的菜單與圖層控制器右鍵菜單有相似的地方，也不是一個(gè)通用的菜單，而是隨著當(dāng)前工具的不同顯示不同菜單項(xiàng)，如當(dāng)前工具為 “放大”時(shí)右鍵菜單如圖6所示，當(dāng)前工具為 “矢量編輯”時(shí)，右鍵菜單如圖7所示。

與圖層控制器的右鍵菜單類似，地圖窗口中的右鍵菜單也是由兩部分組成，一部分是與當(dāng)前工具相關(guān)的內(nèi)容，如 “點(diǎn)選取”、“矩形選區(qū)”，另一部分是與當(dāng)前交互工具無(wú)關(guān)的通用部分，如 “放大”、“縮小”等。TerraMap中地圖窗口中右鍵菜單的配置文件由3部分組成：ContextCommon.menu、 ContextMenuList.cfg 和 ZoomIn.menu、ZoomOut.menu、 Edit.menu …… 其 中 ContextCommon.Menu用于存儲(chǔ)通用與交互工具無(wú)關(guān)的菜單項(xiàng)內(nèi)容，ContextMenuList.cfg是一個(gè)交互工具與菜單配置文件匹配關(guān)系的文件，內(nèi)容如圖8所示。ZoomIn.menu、ZoomOut.menu、Edit.menu分別包含了放大、縮小和編輯交互工具相關(guān)的菜單項(xiàng)內(nèi)容。

下面以編輯工具右鍵點(diǎn)擊后的系統(tǒng)處理流程為例描述地圖窗口右鍵菜單的處理過(guò)程。當(dāng)前工具為 “編輯”當(dāng)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊地圖窗口的時(shí)候，系統(tǒng)在ContextMenuList.Cfg中查找與 “編輯”對(duì)應(yīng)的菜單配置文件是Edit.Menu。然后把Edit.Menu和Common.Menu合并到一起，組成一個(gè)菜單，其中Edit.Menu中的內(nèi)容在上面，Common.Menu中的內(nèi)容在下面。最后彈出這個(gè)菜單，完成菜單的顯示。

如果用戶需要增加一個(gè)自定義的交互工具，如 “User－Tool”，那么只要為這個(gè)自定義交互工具設(shè)計(jì)好一個(gè)菜單文件，如 “UserTool.Menu”，然 后 在 ContextMenuList.cfg中增加一行設(shè)置 “UserTool”和 “UserTool.Menu”的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這樣用戶自定義的交互工具對(duì)應(yīng)的菜單就會(huì)在地圖窗口中顯示出來(lái)。由此可見(jiàn)，地圖窗口動(dòng)態(tài)菜單設(shè)計(jì)靈活，用戶很容易根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需要對(duì)菜單內(nèi)容進(jìn)行修改，同時(shí)也可以增加特定的菜單項(xiàng)。

3 研制成果

通過(guò)動(dòng)態(tài)菜單技術(shù)的采用，TerraMap實(shí)現(xiàn)了綜合應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)管理軟件菜單的動(dòng)態(tài)修改，也可以根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)要求動(dòng)態(tài)修改圖層控制器菜單和地圖窗口的菜單，滿足各種應(yīng)用對(duì)地理信息系統(tǒng)的要求。TerraMap動(dòng)態(tài)菜單技術(shù)的采用，大大提高了TerraMap的二次開(kāi)發(fā)效率，加強(qiáng)了TerraMap的可擴(kuò)充性、可維護(hù)性和可裁剪性，并為用戶在TerraMap平臺(tái)上進(jìn)行擴(kuò)展提供了強(qiáng)有力的支持。

4 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，把針對(duì)不同場(chǎng)景的菜單資源放入源程序中，有多少個(gè)場(chǎng)景就會(huì)有多少個(gè)菜單資源。一旦編碼完成菜單的數(shù)量就是定死的，無(wú)法進(jìn)行修改，更不可能根據(jù)使用場(chǎng)景的變化作相應(yīng)的改變，無(wú)法在已有的菜單中增加用戶特定的菜單項(xiàng)，給二次開(kāi)發(fā)用戶帶來(lái)了很大的不方便。動(dòng)態(tài)菜單技術(shù)很好的解決了這些問(wèn)題，同時(shí)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。相對(duì)于傳統(tǒng)的菜單設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)菜單技術(shù)具有明顯的技術(shù)先進(jìn)性，可以應(yīng)用到其它地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中。

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