1、港口地理信息系統的設計與實現王耿峰 1 趙忠東 1 劉玉 2 郗篤剛 11 海軍海洋測繪研究所 天津 3000612 中科院地理科學與資源研究所陸地水循環及地表過程重點實驗室 北京 100101Email:shame2摘要：港口在當今城市、區域、國家的經濟發展具有十分重要的地位，在國防領域也有十分重要 的作用，建立港口地理信息系統，在可視化數字地圖顯示平臺上實現港口的查詢、定位，相關信息的 顯示等功能，為艦船航行、港口規劃與建設、相關軍事活動等提供決策支持。關鍵詞：港口；地理信息系統；多媒體； DTISABSTRACTP: ort is very important in today '

2、;economicdevelopment of a city ,region and country .It also plays a very important role in military field.Establishing Port Information System base on GIS ， realizing query ， orientation ，display correlative information of port on visible digital map display platform ， offers reference information f

3、or assistant decision-making of navigating of naval ships，programming and construct of port, correlative military action.Keywords: Port; Geographic Information System; Multimedia;DTIS1 引言 港口是交通的樞紐、物資的集散地、工業與國際經貿服務的中心，在城市、區域、國家 的經濟發展具有十分重要的地位，隨著經濟全球化的進一步發展，港口的作用愈發重要。同 時，在國防領域，港口也具有十分重要的作用，軍港是艦船停泊、補給、

4、檢修、日常訓練的 重要基地。傳統的港口資料保障模式主要以文本描述與配圖為主，隨著信息化技術的飛速發 展，已經不能滿足現實發展的需要，為此，在充分掌握港口相關資料的基礎上，采用GIS、RS數據庫等技術，構建港口地理信息系統，以圖文并茂的方式將港口的整體概況、自然條件、地理形勢（地理位置、范圍、面積、 區域形勢等特征） 、環境組成、功能設施等特征詳細 的呈現給用戶，從而為艦船航行、港口規劃與建設、相關軍事活動等方面提供輔助決策，具 有重要的現實意義。2 系統開發環境 通過調研和論證，作者根據項目的研制特點、研究目標以及地理信息系統開發的特點， 重點對 GIS 開發方法、 GIS 二次開發組件、可視

5、化開發環境以及數據庫管理系統等方面進行 了分析與研究，并最終得出了系統構建的技術方案：采用在.NET 2003框架下利用C#語言，調用 DTIS 組件的集成二次開發方式完成系統表現層的實現，數據層采用Microsoft SQLServer 2000 數據庫管理系統企業版來完成數據的存儲與管理。2.1 系統體系架構系統在實現模式上采用兩層的體系結構，即客戶端/服務器端（C/S）的結構模式，系統安裝在局域網環境中。服務器端存放系統數據庫，并通過局域網與客戶端連接；客戶端實現系統的用戶界面與業務邏輯。22系統運行環境硬件環境要求（推薦）軟件環境要求主機PIV 2.0GHZ及以上操作系統及組件Wind

6、ows 2000/XP,IE 6.0Windows Media Player9.0及以上及以上內存1GB及以上編程環境及開發語言.NET Framework v1.1 及以上顯卡256M及以上系統開發語言C#語言磁盤80G及以上GIS二次開發組件DTIS （數字地形信息系統）高分辨率顯示器1024*768及以上數據庫SQL Server 2000 企業版3系統功能建立港口地理信息系統，構建港口及其周邊環境的可視化數字地圖顯示平臺，實現港口 圖形與屬性的關聯互查機制，在此基礎上，將大量的文本、圖片、視頻等港口相關信息以可 視化的界面、以圖文并茂的方式形象地展現給用戶，進而提高港口的信息化保障水平

7、，系統 功能設計如圖1所示。港口地理信息系統圖1系統功能結構圖4 系統數據結構系統涉及的信息種類繁 蕪復雜，數據量 比較大，有別于 其它系統集中、 統一的管理所有信息的做法，作者另辟蹊徑，將系統設計的重點落腳于具體應用層面，將系統的開發重點放在空間地圖數據的快速美觀顯示、豐富的多媒體信息展現等現實需求方面上，為此對系統所涉及的信息進行了分類并分別進行存儲與管理。作者將系統所涉及的信息分為空間信息與非空間信息兩大類。空間信息又分為基礎地理信息和港口專題地理信息，包括矢量地圖數據、遙感影像數據。非空間信息又分為屬性信息和多媒體信息，屬性信息主要是描述空間信息屬性特征的信息，分為基礎地理信息的屬性信

8、息和港口專題地理信息的屬性信息；多媒體信息指的是視頻、圖片、文本等沒有結構的數據，基礎地理信息各圖層要素和港口要素都具有相冋結構的多媒體信息。針對空間信息與非空間信息采用不冋的方法來分別進行存儲與管理、并通過它們內在 1的聯系將其有機1的連接起來，實現信息的查詢與檢索。空間信息/非空間信息圖2系統信息間的內在聯系4.1空間數據的存儲與 管理系統采用 DTIS控件的數據管理機制來對空間數據進行存儲與管理。DTIS控件的空間數據模型如圖3所示：關系數據幾何圖形數據屬性數據關系數據幾何圖形數據屬性數據關系數據幾何圖形數據屬性數據工作區數據格式1數據格式2，數據格式n地圖種類1地圖種類2，數據格式nM

9、ap1Map2，Map nLayerlLayer2，Layer n地物類1地物類2，地物類nFeaturelFeature2，Feature n圖3 DTIS空間數據模型其中，矢量地圖數據包括軍用數字地圖矢量數據生產格式、交換標準格式，Map Info 格式數據等。通過矢量圖分目錄整理、圖號與文件名檢 查、數據的導入 、創建 DEM創建3D圖像等步驟將這些數據轉換為DTIS控件的“內部格式”數據，并最終按圖 3所示的空間數據模型來存儲與管理這些數據。系統遙感影像數據以文件的方式來存儲 ，在調用及顯示 遙感影像圖之前 必須對其進行處理和配準。所謂遙 感影像圖的處理就是對遙感影像進行壓縮和分塊，并

10、將其處理成 DTIS 控件支持的“內部 格式”。所謂遙感影像 圖的配準就是在 已處理的遙感圖 像上選取若干地 面 控制點（GCF）,建立與坐標系的變換多 項式，假定在影 像坐標系統中的 坐標是（x,y ），在 地圖坐標系中的坐標是（X,Y ），可根據二維相似 變換（四參 數，至少需 要兩個 GCP，二維仿射變換（六參數，最少選擇四個 GCP）和二階多項式（十二個參數，GCP不能少于6個）來進行遙感影像的配準。4.2非空間數據的存儲 與管理SP（視頻信息表）PKSPBMGKBMSPLJSPLXGK（港口信息表）PKGKBMGKMCGKLXGKWDGKJDGKWBSLGKTPSLGKSPSLWB（

11、文本信息表）PKWBBMGKBMWBLJWBLX系統涉及大量的屬性信息，主要有基礎地理信息各圖層中地理要素的屬性信息，以及港口專題地理信息的屬性信息，主要是與港口相關的屬性信息，如港口的編碼、名稱、類型、等級、硬件設施以及所擁有的多媒體信息（如圖片、視頻等）的數量等屬性信息。苴丿、中，基礎地理信息的屬性信息以矢量地圖的屬性為主，港口專題地理信息的屬性信息來源于統計資料與相關專業數據庫。系統主要研究港口相關屬性信息的存儲與管理。經過對系統屬性信息與多媒體信息的分 析，以及各種多 媒體信息存儲方 式的比較，為了保證讀取多媒體信息文件的執行速度，作者米用文件加關系數據庫的方式來對屬性信息與多媒體信息

12、進行存儲與管理。具體的實現方法是用關糸數據庫表來存儲屬性信息以及多媒體相關信息，這里多媒體相關信息主要指的是多媒體信息的數量、類型和多媒體信息文件的存儲路徑等。多媒體信息的數量指的是圖片、視頻等的個數；多媒體信息的類型指的是文本、圖片與視頻等的類型；多媒體信息文件的存儲路徑這里指的是多媒體信息文件的相對路徑，也就是多媒體信息的名稱，關系數據表只存儲多媒體信息文件的相對路徑，具/、體多媒體信息以文件的方式存儲。TP（圖片信息表）PKTPBMGKBM TPLJTPLX圖4系統非空間信息數據庫表關5 系統主要功能的實現5.1數字地圖顯示系統實現的數字地圖顯示功能包括矢量地圖二維顯示、暈渲圖顯示、三

13、維立體顯示以及遙感影像與矢量地圖的疊加顯示等。各種類型地圖的顯示是通過調入相應的地圖數據而實現的。而各種類型地圖數據的調入又是在地圖工作區下完成的。地圖工作區是用戶一次工作任務的集合，主要包括地圖顯示參數和動態符號標繪等信息。地圖顯示參數主要包括地圖數據格式、地圖種類、地圖圖層和地物類的顯示狀態。系統對工作區的相關操作主要督祜口EOT其中，在遙感影像圖與矢量地圖的疊加顯示中，隨著地圖比例尺的不斷放大,所疊加的遙感影像圖的數據精度，也就是分辨率也越來越高。5.2地形量測功能系統實現了對地形的基本量測功能，如坐標高程量算、距離量算、面積量算、坡度分析、通視分析等。圖5距離量算效果圖督祜口EOT5.

14、3動態預演功能系統通過對相關符號的標繪以及對所標繪符號的動畫屬性編輯來實現各種預設方案的動態預演功能。這其中的一個關鍵問題就是對二次開發組件符號庫的調用，系統通過 axDTIS_MapX1.CreateOtherWnd()在主界面左面板中創建符號索引窗口來實現。5.4港口查詢功能系統對港口的查詢包括基本查詢和基于目錄的查詢兩種。基本查詢方式主要有點擊查詢、圓形區 域查詢、矩形區 域查詢、多邊形區域查詢和名稱查詢。使用這些方式進行查詢，查 詢到的港口閃爍 顯示，并且在 系統界面“信 息顯示區的“查詢信息”窗口顯示其屬性及多媒體信息 。實現過程如 下：首先，調用axDTIS_MapX1對象與地圖查

15、詢相關的方法，系統內部引發 EndQuery()事件并且對查詢到的港口目標閃爍顯示，在 En dQuery()事件中調用 GetMapQueryResult()方法獲取查詢到的港口，由查詢到的港口的名稱實現空間信息與非空間信息數據庫的關聯，亦即空間信息與屬性信息和多媒體信息的關聯，進而讀取數據庫中查詢到的港口所具有的屬性信息與多媒體信息，并將讀取到的信息在系統界面“信息顯示區”的“查詢信息”窗口中顯示。基于目錄的查詢實現流程如下：系統啟 動，連接數據庫，從數據庫“港 口信息表”中讀取“ GKMC字段，生成港口目錄樹。在該目錄樹中選擇所要查詢的港口，地圖將定位到以此港口為中心的位置，并實現查詢港

16、口的閃爍顯示，同時，在“查詢信息”窗口顯示港口的屬性及多媒體信息。數據庫的連接由 LinkDataBase()函數實現。港口目錄樹的建立由LoadTreeview()函數實現。在實現地圖定位之前，由于坐標格式的不一致，需要 Covert()函數進行地理坐標的轉換。具體實現效果如圖6 所示1 Itli&f口站lJURil中lULSr -5CTQ4IKM 4EZ7-呻曲fZA HE 1 m g JUI |_ >I4lIIK 電. I-i Qs M i)j 3 iii B 賈 * 應 型：r “ 自.祖衛J X e - _丄OTp馭*.4 « $ ft Eir庇眾毎島X &q

17、uot; r可毎口辛豆暨A-ItlQ圖6基于目錄的港口查 詢5.5多媒體信息顯示功能多媒體信息顯示是本系統應用的重點，有別于傳統地理信息系統的空間分析功能,者從滿足實際應用出發，采用可視化的地理形勢（地理位置、范圍、面積、區 用戶，使用戶對港口有一個清晰、直觀合評價報告，從而為用戶活動提供輔助編輯與多媒體信息的瀏覽。圖片、視頻的方式將港口的整體概況、自然條件域形勢等特征）、 的認識，在此基 決策。系統多媒環境組成、功能礎上以文本的形體信息顯示功能設施等特征展現式形成港口性能包括多媒體信息督祜口EOT，從而建 立了多媒體信息 編輯窗口 ，此也起到了港口 多媒體信息總覽 的經過前面的基本查詢與基于

18、目錄查詢，捕獲到港口要素 后，即可連接數 據庫讀取港口從數據庫中讀取到的港口多媒體信的多媒體信息。為便于管理、維護及方 便應用，作者將息按類型（即圖 片、文本、視頻、分別 建立相應的列表 如圖7所示。該窗口包 含了港口全部的 多媒體信息，因 作用。圖7多媒體信息編輯窗口連接數據庫讀取到的港統的初始配置文件（in it. ini口多媒體信息為 文本、圖片、視 頻的名稱，是相 對路徑。在系 文件）中記錄了存儲這 些文本、圖片、視頻的文件 夾的路徑，兩者相加，即為文本、圖片、視頻等文件的絕對路徑。有了絕對路徑，即可調用多媒體信息顯示控件來實現對多媒體信息的瀏覽。由于每個港口都具有大量的多媒體信息，如果-一-次性將全部的多媒體信息都加載到多媒體信息瀏覽窗體，勢必會影響多媒體信息的顯示速度，并且會占用操作系統大量的資源。為此，系統采用了動態加載多媒體信息的方法來實現其顯示。即從數據庫中讀取港口多媒體信息后，在多媒體信息瀏覽窗體中為每一個多媒體文件都創建一個標簽頁，但此時標簽頁中并沒有加載多媒體信息顯示控件，只有當用戶選擇標簽頁時，系統動態的加載多媒體信息顯示控件，并將該標簽頁所對應的多媒體文件的絕對路徑提交給多媒體信息顯示控件，進而實現多媒體信息的顯示，不冋類型的多媒體文件對應不同的多媒體信息顯示控件。圖8多媒體信息瀏覽窗口6 結束語本系統構建了港口及其周邊環境的可視化