基于GIS的港口信息管理系统的

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摘 要：建立基于GIS的港口信息管理系统,在可视化数字地图平台上,实现港口相关信息的显示、定位、查询等

功能,为港口管理、船舶调度、货物装卸及事故抢救等提供辅助决策.

关 键 词 ：GIS 港口信息管理系统 数据库

系统开发环境

本系统以WindowsXP操作系统为软件开发的基础,以GIS二次开发组件MapX5.0控件为图形显示平台.图形显示、处理等均在该平台上实现.编程语言采用VB编程语言,后台数据库采用SQLServer2000.

MapX5.0控件是MapInfo公司专为用户进行二次开发地理信息系统所发布的具有强大的地图分析功能的基于ActiveX（OCX）技术的可编程控件产品.它使用了与MapInfo一致的地图数据格式,而且在这个控件中实现了MapInfo的大部分功能.例如：地图显示、地图浏览、专题地图制作、数据绑定、生成和编辑地图对象、地理数据查询、自动和动态注释、提供强大的远程数据库连接等.由于它是一种Windows操作系统下的标准控件,因而能支持绝大多数标准的可视化开发环境诸如：VC++、VB、Power Builder等.编程人员可以根据自己个人条件选择最熟悉的语言,轻松的将地图功能嵌入到应用系统当中,并且可以脱离MapInfo的软件平台运行.

系统功能设计

建立港口地理信息系统,即构建以港口为中心,包含港口范围内海域、陆域、港口及港口周边相关区域地理环境的可视化数字显示平台.在此平台上集合文字、数据、图形等一切与港口相关的信息,以形象直观的方式展现给用户,提高港口管理的信息化水平.为实现这一功能及实现系统设计需求,应具备如下主要功能：

数据库设计

1.空间数据库

GIS空间数据结构是基于空间实体和空间索引相结合的.空间实体是地理图形的抽象模型,点、线、面是GIS抽象表达空间地理实体类型的三个基本要素.空间数据库设计的主要任务就是把空间数据进行分类、组织,以用户的观点描述空间数据的结构.设计的过程主要包括图块结构的设计和图层的组织.图块结构和图层结构是空间数据库纵、横两个方向的延伸,空间数据库通过它们将空间数据和属性数据有机的结合起来.

在GIS的空间数据库中,往往根据对象类型和属性的差异,把现实世界中的地理物标抽象存储于不同的图层当中.不同的类别或专题的信息放置在不同的图层当中,这样一幅地图可以包括许多图层.例如在港口地理信息系统中,陆地一个图层、海洋一个图层、道路一个图层、航道一个图层等等.

2.属性数据库

属性数据是指与代表现实世界物标实体的空间数据相对应的各种信息.如：航标的基本数据（包括名称、编号、种类、位置等信息）.为了使属性数据具有良好的结构,并提高数据的可操作性,系统属性数据库采用关系型数据库.

3.多媒体数据库

多媒体数据能增强系统的表现能力,是系统的数据显示与表现更加直观生动,同时能使用户直接从图形上获取更多关于空间实体的信息.多媒体数据库可以包括文本文件、图像文件、视频文件、声音文件及其它与港口相关的文档或设计图纸等.

系统主要功能实现

1.数据采集

实现港口及港口相关的空间数据和属性数据的采集,就是把现有资料按照统一的参考坐标系统、统一的编码、统一的标准和结构组织转换为计算机可以处理的形式,输入到数据库中的过程.MapInfo对空间数据的采集提供多种方式：①已经具有的数据,可以通过MapInfo直接打开,MapInfo支持多种数据类型文件；或者通过格式转化工具将其它格式的文件转换为MapInfo支持的格式；②通过数字化仪通过手扶跟踪的方式把纸质文件扫描成矢量图文件；③图形扫描矢量化.同时还可以采用其他非地图形式,如RS（遥感技术）数据和GPS（全球定位系统）数据等也已成为GIS的重要数据来源.在建立空间数据库的过程中同时输入图形对象的基本属性,实现空间数据和属性数据的同步采集,建立起地物的空间位置与实体属性的对应关系.

2.空间数据管理

作为以矢量地图为平台的信息管理系统,电子地图的显示与实时更新就成了系统的基础,为了实现该功能,系统设置了地图显示和更新模块,以实现矢量地图的显示与更新.

地图浏览：地图的随意浏览是电子地图所特有的也是必须具备的功能.为实现对地图任意部分细节的浏览,系统必须具备如放大、缩小、漫游、定位等基本功能.MapX5.0控件在地图显示方面功能强大,利用其自带的函数即可非常简单的实现这些功能.

图层控制：系统初始设计,包罗万象,几乎包含港口相关的一切信息,但在使用过程中,用户并不能全部用到,因此必须对图层信息进行选择.该功能即是对图层进行设置,以方便用户的浏览使用,包括:图层可见（设置某单一图层是否显示）、图层标注（设置某单一图层的标注是否显示）等.

鹰眼图功能：鹰眼图是GIS中的一个基本功能,它是为了方便用户浏览地图而设,用户可以通过鼠标在鹰眼图中任意位置单击,原地图窗口将同步显示用户指定的矩形区域内的地图,从而实现地图的快速定位和浏览.

空间数据修改：矢量地图数据在使用过程中,根据实际实况的变更,需要实时修改,以达到与现实情况的一致.输入经纬度坐标数据,系统设有自动添加图元模块,在手动输入或从外部数据库读入坐标数据后,由用户设置需要添加图元的图层,图元的类别和样式（点、线、面等及其样式）,然后系统即可根据用户设置自动批量完成图元的添加,操作迅速、精确.

3.属性数据管理

系统设有属性数据库管理的窗口,用来完成对属性数据管理的所有操作.系统中的数据由SQLServer数据库存储,因此,对属性数据的管理即对SQLServer数据库的调用与管理,具体操作主要有三部分：一、属性数据浏览与查询操作；二、属性数据的录入与更新操作；三、数据的备份和恢复.

4.综合数据查询

对数据的查询操作是地理信息系统重要的组成部分,也是系统的重要部分.该部分通过对空间数据库和属性数据库的检索查询,供用户查询各种关于码头、锚地、堆场、灯浮、航道等信息.系统提供三种查询方法：基本条件查询、目录查询和多媒体查询.

范围查询：该功能是查询以某点为中心以用户自定义的距离为半径的圆形区域内所有物标为目的.通过MapX5.0函数AreaToolSearch实现.系统调用该函数后,鼠标将会变成一个“十”型符号,然后在所要查询的地图区域中心单击,根据系统提示输入查询的范围,单击确定后,在系统的信息显示窗口中会显示出查询范围内所包含的所有图层以及各图层中物标的名称及相关内容.

地物查询：该功能是通过鼠标查询的方法,查询某一点或某一特定区域内的物标信息,具体分为：鼠标单点查询、矩形范围查询、圆形范围查询和多边形范围查询.该功能属于MapX5.0的基本功能,使用Selection集合来获取用户所选定的图元,系统自动高亮（红色）显示被选中的图员.

模糊查询：该模块使用Find对象定位地图中图元的方法.通过设置Find对象的属性,以Search方法查询图元或地物.具体内容如下：OBJECT.Search(Address,[Boundary])参数Address是要寻找的地物名称,Boundary是搜索范围,可选项,可以为一个地物或一个地域范围.Find.Search方法返回查找到图元存储在FindFeature对象中.FindFeature对象把查找到的Feature对象的属性作为自身的属性.系统在查找到目标图元之后,系统自动以合适的缩放比例把所要查找的图元显示在屏幕的中心,同时该图元会出现闪烁,以提示用户目标图元所在.

精确查询：使用Find对象的SearchEx方法；该方法是向函数返回“精确匹配”来扩展Search搜索功能.通过设置参数可以精确得到匹配结果,如果不能精确匹配,该方法可以返回最接近的匹配结果.使用方法：FindResult等于OBJECT.SearchEx(Address,[Boundary]) 参数与Search方法相同.Find.SearchEx返回FindResult对象,FindResult对象包含了查找结果图元的集合,这些图元或者是一个匹配图元,或者是多个匹配图元,其具体由布尔值MultipleMatches判断,如为真则为多个匹配图元,如为假则为一个匹配图元.

目录查询：在系统的“港口信息表”中集合了系统所有的图层及图层中图元的信息,以目录树的形式排列,在该目录树中可以选择所要查询的物标,地图将自动定位到以该物标为中心的位置,并根据实际情况缩放地图的显示比例,并实现查询物标的闪烁显示.同时在信息显示窗口显示出该物标的所有信息.

多媒体查询：为了提高系统的表现能力,使系统的数据显示与表现更加直观和生动,系统还集成了与港口有关的图片、图纸、视频等信息.文本、图片及视频资料放在系统的文件夹中,通过系统的初始配置文件（init.ini）文件记录了存储这些文件的路径.系统再经过基本查询或目录查询后,获得的物标要素后,即可连接到多媒体数据库获得与物标相关的多媒体信息.

5.缓冲区分析

缓冲区分析是针对点、线、面对象,自动或根据条件建立其周围一定范围内的缓冲区域,然后利用图层叠置功能进行分析.例如港口内某一区域发生火灾,那么可以以发生火灾的区域为中心,生成缓冲区,用于分析火灾可能影响的范围,以及分析火灾影响范围内是否有易燃易爆的物资存在,判断货物或设备是否需要转移,同时可以利用缓冲区显示火灾周围都有哪些消防设施等.缓冲区的生成可以利用MapX的FeatureFactory.BufferFactory变量,然后使用BufferFeatures方法：FeatureFactory.BufferFeatures（source,Distance,[Units],[Resolution]）其中Source是指需要进行缓冲区分析的图形对象,Distance用于设定缓冲区的大小,Units设定Distance参数的单位,Resolution用于设定缓冲区边界的光滑程度.

6.自定义工具

为了满足系统的要求,系统还自定义了一些实用的工具,如：距离测算工具和面积测算工具等.利用MapX.CreateCustomTool方法即可实现：

OBJECT.CreateCustomTool(ToolNumber,Type,Cursor,[ShiftCursor],[CtrlCursor],[InfoTips])

其中,ToolNumber是用来创建代表该工具的常量,Type参数定义了用户自定义工具的类型,Cursor以及可选参数ShiftCursor和CtrlCursor分别定义了在用户使用该工具和在按下Shift键或Ctrl键时光标的形状.

（作者单位：大连海事大学)