馬 琪 張家寧 白晉華 楊三紅 荊耀東

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院 山西 晉中 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 山西 晉中 030801)

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園地理信息系統(tǒng)構(gòu)建

馬 琪1張家寧1白晉華1楊三紅1荊耀東2

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院 山西 晉中 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 山西 晉中 030801)

地理信息系統(tǒng)具有對各類空間數(shù)據(jù)的采集、處理、管理和分析的能力，在城市、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、軍事和醫(yī)療等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，對提高數(shù)據(jù)處理、管理和決策支持方面起著不可替代的作用。構(gòu)建校園地理信息系統(tǒng)可以為用戶提供各種校園信息的查詢、檢索和必要的空間分析、統(tǒng)計以及按不同用戶要求輸出相應(yīng)的專題要素，為校園的發(fā)展規(guī)劃、輔助決策以及科學(xué)管理提供可靠依據(jù)，同時可以提升大眾對高校的全面了解，提升高校的影響力。本文以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園為研究對象，基于supermapobjects將現(xiàn)有的二維地理空間數(shù)據(jù)引入地理信息系統(tǒng)中，通過對數(shù)據(jù)的采集、編輯與處理構(gòu)建山西農(nóng)業(yè)大學(xué)地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對校園各類空間數(shù)據(jù)的查詢和檢索等功能。

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)；校園地理信息系統(tǒng)；supermap

地理信息系統(tǒng)是一種綜合的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，它能夠應(yīng)用于科學(xué)調(diào)查，資源管理，發(fā)展規(guī)劃，財產(chǎn)管理，城市交通網(wǎng)的規(guī)劃、校園管理等各個方面，并逐步走進(jìn)人們的日常生活當(dāng)中，其中校園地理信息系統(tǒng)是城市地理信息系統(tǒng)的一個縮影，具有城市地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能，它可以為用戶提供各種校園信息的查詢、檢索和必要的空間分析、統(tǒng)計操作以及按不同用戶要求輸出相應(yīng)的專題要素，為校園的發(fā)展預(yù)測、規(guī)劃決策以及科學(xué)管理提供可靠依據(jù)[1]。該系統(tǒng)已成為現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分，它的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段，分別是初始發(fā)展階段，發(fā)展鞏固階段，推廣應(yīng)用階段和蓬勃發(fā)展階段[2]。初始發(fā)展階段，1963年加拿大建立了世界上第一個GIS系統(tǒng)，同時誕生了世界上最大的地理信息系統(tǒng)軟件平臺的供應(yīng)商ESRI. 20世紀(jì)70年代時是地理信息系統(tǒng)的發(fā)展鞏固時期，此時，信息數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲在很大程度上都有了提高。80年代就進(jìn)入了推廣應(yīng)用階段，GIS則取得了突破性的進(jìn)展，朝著信息共享和多功能的方向發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，并在世界范圍內(nèi)得以全面推廣。90年代以來，GIS深入到各行各業(yè)，進(jìn)入了大發(fā)展時期，在這個時期，美國率先將其運(yùn)用到校園的管理中，建立起校園虛擬網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了校園管理，科研等，促進(jìn)了校園地理信息系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步[3]。隨著世界各國校園信息化建設(shè)的發(fā)展，“數(shù)字校園”的概念也相應(yīng)出現(xiàn)。所謂數(shù)字校園，就是以高度發(fā)達(dá)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心技術(shù)，以信息和知識資源的共享為手段，強(qiáng)調(diào)合作，分享，傳承的精神，是網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化有機(jī)結(jié)合的新型教育、學(xué)習(xí)和研究的教育環(huán)境。

與國外的發(fā)展相比，我國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展則相對比較緩慢，我國政府在1993年提出211高校工程，標(biāo)志著我國也開始建立虛擬校園，目前許多高校已經(jīng)成功構(gòu)建校園的地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了校園的智能化管理，清華同方的“數(shù)字校園”、上海交大的校園地理信息系統(tǒng)、陜西師范大學(xué)校園管理信息系統(tǒng)，他們的實(shí)踐結(jié)果告訴我們，數(shù)字校園有極好的開發(fā)前景，該系統(tǒng)會成為校園新的信息源，任何與校園有關(guān)的信息都將給定位，并與空間數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，提供相應(yīng)的二三維圖像給其家長和學(xué)生構(gòu)建一個身臨其境的立體化感知環(huán)境，展示其校園風(fēng)采，起到自我宣傳的作用[4]。因此在信息化的今天，建立起一個三維立體校園瀏覽平臺，可以從根本上改變校園大部分信息的人工管理狀態(tài)，而且用戶也可以通過此平臺圖文并茂的查詢校園信息，以提高我校的知名度與認(rèn)可度勢在必行。本文便以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園為研究對象，對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化處理，最終實(shí)現(xiàn)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建。

一、研究區(qū)域概況

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)位于晉商故里山西省晉中市太谷縣，是山西省的一所農(nóng)業(yè)大學(xué)，學(xué)校創(chuàng)建于1907年，是一所有百余年歷史文化傳承的著名學(xué)府，歷經(jīng)銘賢學(xué)堂、銘賢農(nóng)工?？茖W(xué)校、銘賢學(xué)院、山西農(nóng)學(xué)院等時期，1979年更名為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，被列為全國重點(diǎn)高校，但是由于校園所處地理位置偏僻，給學(xué)術(shù)交流，招生等都帶來了極大的不便，校園地理信息系統(tǒng)的建立和使用可以提高校園對外的知名度，給學(xué)校的各項工作都帶來很大方便，可為學(xué)校創(chuàng)造可觀的社會效益。

二、研究目標(biāo)及系統(tǒng)功能

(一)研究目標(biāo)

隨著網(wǎng)絡(luò)與計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，僅靠以往常規(guī)的方式來宣傳校園文化是不夠的，這樣一來構(gòu)建校園地理信息系統(tǒng)的目的也就突顯出來了，它既可以更好的宣傳山西農(nóng)業(yè)大學(xué)的風(fēng)貌與校園文化，給學(xué)生與老師參觀學(xué)習(xí)提供方便。對于不熟悉校園的用戶來說，它也可以提供給在校新生及其他對校園設(shè)施不熟悉的人員使用，利用該系統(tǒng)能迅速、準(zhǔn)確地掌握校園建筑信息及分布提供便利，而對于熟悉校園的用戶來說，它也可以提供空間信息與非空間信息相結(jié)合的數(shù)據(jù)分析和顯示功能[5]。若將三維校園掛到網(wǎng)上，可以讓更多的人了解山西農(nóng)業(yè)大學(xué)的概況，以此來擴(kuò)大學(xué)校在社會上的影響力[6]。

(二)系統(tǒng)功能

(1)展示功能：對校園各個場景的展示，能夠完成基礎(chǔ)的放大縮小等功能，全方位多角度來展示校園的風(fēng)貌，包括教學(xué)樓，辦公樓，學(xué)生公寓，食堂等各類建筑物的空間位置與空間分布的相互聯(lián)系[7]。

(2)檢索功能：對各類建筑物進(jìn)行檢索，實(shí)現(xiàn)屬性互查功能，屬性信息與建筑物有關(guān)，主要有名稱，建設(shè)日期，樓層分布等，還增加了學(xué)校組織機(jī)構(gòu)體系屬性的查詢，可以查詢到具體辦公位置以及聯(lián)系方式。

(3)屬性互查：通過屬性中的關(guān)鍵詞查詢具體的圖形要素，即輸入所要查詢的目的地關(guān)鍵字詞，便可查詢到圖像，隨之知道其所在位置，或者點(diǎn)擊圖像位置，便可查詢到該位置的具體信息。

三、研究方法

(一)數(shù)據(jù)的獲取及處理

1、數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)獲取包括屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的獲取，空間數(shù)據(jù)是指用來表示空間實(shí)體的位置、形狀、大小及其分布特征諸多方面信息的數(shù)據(jù)，它可以用來描述來自現(xiàn)實(shí)世界的目標(biāo)，它具有定位、定性、時間和空間關(guān)系等特性。屬性數(shù)據(jù)分為兩類，一類是學(xué)校的組織機(jī)構(gòu)的資料，另一類是建筑物屬性，對于學(xué)校組織機(jī)構(gòu)，主要采集各組織機(jī)構(gòu)的名稱，地址，電話，網(wǎng)址，郵件，等[8]。對于建筑物屬性，主要采集建筑物的名稱，建筑物的建設(shè)年份，層數(shù)，高度，用途，圖片等；

本研究中的空間數(shù)據(jù)是通過室外實(shí)地測量并結(jié)合設(shè)計圖紙來獲取，而屬性數(shù)據(jù)則是通過查閱校史資料以及通過小組人員實(shí)際調(diào)查獲取。

2、數(shù)據(jù)處理

對數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化處理，首先在超圖中新建一個“農(nóng)大”數(shù)據(jù)源，將農(nóng)大影像添加到數(shù)據(jù)源中，新建面數(shù)集(建筑物)，用來存儲建筑物矢量后的面，新建面數(shù)集(道路)，用來存儲道路矢量后的面。其次根據(jù)農(nóng)大影像描繪出建筑物和道路的面，繪完建筑物后，將建筑物屬性輸入到屬性數(shù)據(jù)集中，繪完道路的面后，超圖中的“對象”下的“面提取中心線”方法可以將道路轉(zhuǎn)換成線數(shù)據(jù)集。

四、校園地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建

(一)界面設(shè)計

1、設(shè)計界面

每個界面應(yīng)包含標(biāo)簽、文本框、圖例控件、地圖控件、工作空間控件、菜單欄、工具條、圖像控件等。

2、數(shù)據(jù)源的打開功能

單擊菜單欄的“數(shù)據(jù)源”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源的打開和在地圖上的顯示，并通過superlegend控件控制數(shù)據(jù)集的顯示，涉及代碼如下：

PrivateSubsuperMap1_GeometrySelected(ByvalnSelectedGeometryCountAslong) ’建立地圖窗口與工作空間的聯(lián)系，用于顯示數(shù)據(jù)

DimobjRecordsetAssoRecordset’記錄集對象

DimIAsInteger’字段索引

DimstrName(40)AsString’存儲屬性字段名

DimstrValue(40)AsString’存儲屬性字段值

DimstrMessageAsString’包含所有屬性信息

SetobjRecordset=SuperMap1.selection.ToRecordset(False) ’提取所選對象的屬性信息

objRecordset.MoveFirst’移到第一條記錄

Fori=1ToobjRecordset.FieldCount

strName(i-1)=objRecordset.GetFieldInfo(i).name’得到屬性名

strValue(i-1)=objRecordset.GetFieldValue(i) ’得到屬性值

Next

strMessage=””

Fori=1ToobjRecordset.FieldCount

strMessage=strMessage&strName(i-1)&”:”&strValue(i-1)&space(5)&vbCrLf

Next

MsgBoxstrMessage

SetobjRecordset=Nothing’釋放內(nèi)存

EndSub

(二)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

1、圖形的放大

將圖形進(jìn)行放大主要代碼如下：

PrivateSubbig_click() ’放大

SuperMap1.Action=scaZoomIn

EndSub

2、圖形的縮小

將圖形縮小主要代碼如下：

PrivateSubsmall_Click()’縮小

SuperMap1.Action=scaZoomOut

EndSub

3、自由縮放

運(yùn)用鼠標(biāo)進(jìn)行自由縮放，主要代碼如下：

PrivateSubfree_Click()’自由縮放

SuperMap1.Action=scaZoomFree

EndSub

4、漫游的實(shí)現(xiàn)

移動鼠標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)漫游，主要代碼如下：

PrivateSubmanyou_Click()’漫游

SuperMap1.Action=scaPan

EndSub

5、全屏顯示

對圖形進(jìn)行全屏顯示，主要代碼如下：

PrivateSuball_Click()’全屏顯示

SuperMap1.ViewEntire

EndSub

6、緩沖區(qū)代碼

PrivateSubCommand10_Click()

DimrgnAsNewsoGeoRegion

DimobjRecordsetAssoRecordset

SetobjRecordset=SuperMap1.selection.ToRecordset(False)

MsgBox“請選擇地物！”

ExitSub

EndIf

DimobjGeoRegionAssoGeoRegion

objRecordset.MoveFirst

SetobjGeoRegion=objRecordset.GetGeometry

DimstyleAsNewsoStyle

style.PenColor=255

style.BrushColor=vbGreen

Setrgn=objGeoRegion.Buffer(10,100)

SuperMap1.TrackingLayer.ClearEvents

SuperMap1.TrackingLayer.AddEventrgn,style,””

Supermap1.Trackinglayer,Refresh

EndSub

7、設(shè)置起始點(diǎn)

主要代碼如下

PrivateSubstart_Click()’起始點(diǎn)

Supermap1.Action=scaSelect

EndSub

8、設(shè)置終點(diǎn)

主要代碼如下

PrivateSubend_Click()’終止點(diǎn)

Supermap1.Action=scaSelect

EndSub

9、最佳路徑分析

我們想從學(xué)校的一個地方到另一個地方且要求路徑最短就用到路徑分析的方法?？梢院蜆?biāo)簽專題圖配合使用，選擇起點(diǎn)和終點(diǎn)，然后進(jìn)行路徑分析。設(shè)計代碼如下：

PrivateSubbest_Click()’最佳路徑

DimobjNetAnalystAsNewsoNetworkAnalyst’網(wǎng)絡(luò)分析對象

DimobjDVTAssoDatasetVector’網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集

DimobjSelectionAssoSelection’網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果的選擇集

DimobjFromPiontAsNewsoPoint’網(wǎng)絡(luò)分析起點(diǎn)對象

DimobjToPointAsNewsoPoint’網(wǎng)絡(luò)分析終點(diǎn)對象

’獲得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集

SetobjDVT=SuperMap1.Layers(1).Dataset

IfobjDVTIsNothingThenexitSub

’定義網(wǎng)絡(luò)分析的起點(diǎn)objFromPoint.x=SuperMap1.PixelToMapX(ScaleX(x,vbTwips,vbPixels))objFromPoint.x=SuperMap1.PixelToMapX(ScaleX(x,vbTwips,vbPixels))

’定義網(wǎng)絡(luò)分析的終點(diǎn)objFromPoint.x=SuperMap1.PixelToMapX(ScaleX(x,vbTwips,vbPixels))objFromPoint.x=SuperMap1.PixelToMapX(ScaleX(x,vbTwips,vbPixels))

’進(jìn)行最佳路徑的分析，并將結(jié)果顯示setobjSelection=objNetAnalyst.FindPathEx(objDVT,objFromPoint,objToPoint,objToPoint,100,True)

IfobjSelectionIsNothingThen

MsgBox”分析失?。　?，vbInformation

ExitSub

Else

SuperMap1.Selection.RemoveAll

SetSuperMap1.Selection=objSelection

EndIf

SuperMap1.Refresh

SetobjNetAnalyst=Nothing

SetobjDvt=Nothing

SetobjFromPoint=Nothing

SetobjToPoint=Nothing

EndSub

10、圖查屬性和屬性查圖的實(shí)現(xiàn)

我們在地圖上任選一處地物都會顯示該地物的屬性，并且按照用戶的需要查找他想獲得的地物，代碼如下：

圖查屬性：

PrivateSubshuxing_Click()’屬性查詢，選一個點(diǎn)查屬性，圖查屬性

SuperMap1.Action=scaSelection

EndSub

屬性查圖：

輸入一個地物名可以查詢該地物的各個屬性，主要代碼如下：

PrivateSubfinddian_Click()’地點(diǎn)查詢

DimnameAsstring

Name=InputBox(“請輸入您要查找的地名”)

DimobjDtVectorAssoDataSource’數(shù)據(jù)源

DimobjDtVectorAssoDatasetVector’矢量數(shù)據(jù)集

DimobjRecordsetAssoRecordset’記錄集

DimobjSelectionAssoSelection’選擇集

’取矢量數(shù)據(jù)表：取其中面數(shù)據(jù)集“World”進(jìn)行查詢SetobjDs=SupermapWorkspace1.Datasources.Itm(“MyDataSource”)

IfobjDsIsNothingThenExitSub

SetobjDtVector=objDs.Datasets(“New_Region”)

IfobjDtVectorIsNothingThen

MsgBox“打開數(shù)據(jù)集錯誤”,vbInformation

ExitSub

EndIf

’使用SQL過濾條件安從數(shù)據(jù)集中查詢出記錄集，SQL條件的WHERE子句部分從編輯框中獲取。

SetobjRecordset=objDtVector.Query(name,True)

IfobjRecordsetIsNothingThen

ExitSub

Else

五、結(jié)論

校園地理信息系統(tǒng)服務(wù)于高校的規(guī)劃和建設(shè)，它將為高校的發(fā)展做出很大的貢獻(xiàn)，本次研究是構(gòu)建山西農(nóng)業(yè)大學(xué)的校園地理信息系統(tǒng)，以校園的地圖影像數(shù)據(jù)為對象，通過調(diào)查，測量，計算機(jī)操作等方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的打開、創(chuàng)建、編輯，將數(shù)據(jù)顯示為地圖，編輯、保存地圖、地圖輸出、空間查詢和分析等功能，本文則以此次研究的目的，過程，以及最后的結(jié)果展開論述，從整體上對山西農(nóng)業(yè)大學(xué)地理信息系統(tǒng)構(gòu)建進(jìn)行了論述，闡述了該系統(tǒng)的功能，能產(chǎn)生的效益,以及具體的操作步驟。同時，本研究也存在不足之處，由于時間和各方面的原因，只對系統(tǒng)進(jìn)行了初步的設(shè)計，沒有開發(fā)出完整的校園地理信息系統(tǒng)來，并且在校園信息可視化的操作過程中，沒有充分的數(shù)據(jù)資料支持，不能進(jìn)行實(shí)際有效的查詢和空間分析，還有就是沒有實(shí)現(xiàn)校園地理信息系統(tǒng)的動態(tài)可視化。

[1]陳志坤. 校園地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建[A].欽州學(xué)院學(xué)報 2008 46-48

[2]傅曉珊. 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[A]安徽工程科技學(xué)院學(xué)報 2010 89-91

[3]程敏.數(shù)字化校園管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)實(shí)現(xiàn)[D]上海.華東師范大學(xué)，2007

[4]劉翔禹.基于SuperMap平臺的數(shù)字校園三維可視化研究[D]東華理工大學(xué) 2015 10-11

[5]陸世安，方傳海，代科.三維校園地理信息系統(tǒng)分析與實(shí)現(xiàn)[A]城市建設(shè)理論研究(電子版)2012(28) 1-2

[6]劉翔禹.基于SuperMap平臺的數(shù)字校園三維可視化研究[D]東華理工大學(xué) 2015 12-13

[7]李長春等.三維激光掃描在建筑物模型構(gòu)建中的研究與實(shí)現(xiàn)[J].河南理工大學(xué)學(xué)報，2008 193-199

[8]張明鑫，米文寶，魏海平.數(shù)字校園的構(gòu)建及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J]資源環(huán)境與發(fā)展，2007 45-48

馬琪(1995-)，女，漢族，山西省臨汾市人，大學(xué)本科，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)。

楊三紅(1978-)，男， 漢族，山西省臨汾市人，講師，從事景觀生態(tài)學(xué)和地理信息系統(tǒng)向的教學(xué)與科研。

山西省普通高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目