1、基于多媒體的GIS系統(tǒng)輔助開發(fā)平臺構造與生成方法的研究 關鍵詞：GIS，語法分析及解釋執(zhí)行，多媒體技術，DBMS，DXF格式文件,CASE技術1概述 而信息的處理在計算機軟件技術中今天發(fā)揮著越來越大的作用，人們已遠遠不能滿足傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)依舊采用數(shù)字/文字的事物表述方式，隨著計算機多媒體技術的突破性進展，及相應半導體及芯片技術的進一步發(fā)展，大容量信息的存取瓶頸從硬件上得到進一步緩解，基于多媒體的軟件開發(fā)技術日益受到關注。 GIS（地理信息系統(tǒng)）技術作為一種新興技術在管理信息系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色。基于GIS技術可以充分利用其較容易在二維空間里描述實體間的關系，使其在計算機輔助分析、提

2、供戰(zhàn)略決策方面有著傳統(tǒng)信息管理系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢。程序輔助開發(fā)工具/程序自動生成工具（CASE）的研究也是近年來較為熱門的課題，國內很多人在此方面做了很多的工作，市場上也常看到此類的產品，一般多采用懸掛在宿主開發(fā)系統(tǒng)（一般多為桌面級數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）以外的附屬系統(tǒng)，也有內置解釋或編譯程序的獨立開發(fā)工具。2GIS系統(tǒng)開發(fā)平臺的軟件結構及說明2 11 最終用戶2 GIS APPLICATION（GIS應用）3 二級增值開發(fā)商4 GIS描述宏腳本（GIS SCRIPT）5 GIs DEVELOP PLATFORM（GIs開發(fā)平臺） （包括地圖輸入，地圖/圖形一般處理 ，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)處理，自定義宏語法分析

3、，解釋執(zhí)行，組件程序的管理調度等，地圖的自定義格式及數(shù)據(jù)描述）6 API（ODBC，WINSOCKET，DBLIB） -7 DBMS（OPENBASE/SYBASE/ORACLE）、OS（WINDOWS/WINDOWS95/WINDOWS NT/SOLORIES）、PROTOCOL（TCP/IP，IPX/SPX）很明顯，本結構中第五層擔負著承上啟下的工作，大量的工作都落在第五層，對于第三層來說，他所見僅是本系統(tǒng)底層平臺之上的第一層虛擬系統(tǒng)，而在第五層中定義了腳本描述語言（SCRIPT）及圖形/地圖數(shù)據(jù)的通用處理方法的支持下，由第三層來描述第二層具體應用系統(tǒng)，所以，對于第一層（最終系統(tǒng)使用者）來

4、說，他所見已是本系統(tǒng)底層平臺之上的第二層虛擬系統(tǒng)；而如果按照傳統(tǒng)專有系統(tǒng)的結構，我們一般可省略3，4和5的一部分。事實上，步驟5的宏語言語法定義、分析、執(zhí)行，組件程序的管理調度、地圖的自定義格式及數(shù)據(jù)描述比一般專有系統(tǒng)大大增加了設計和開發(fā)難度。 22地圖及實體關系數(shù)據(jù)錄入IS地理底圖的錄入一般有兩種方法：掃描儀光柵圖錄入和數(shù)字化儀矢量圖錄入，前者的錄入方便，掃描速度快，但占用空間大，處理速度慢，在地圖無極放縮時明顯失真，更為嚴重的是光柵圖本身無意義，對于空間實體關系的描述能力較差。后者錄入較為繁瑣，但圖紙描述效率高，在地圖無極放縮時不失真，并且可以按一定方法定義地圖的含義，可以較為清晰的描述空

5、間實體之間的關系。目前，較為流行和通用的方法為采用光柵圖矢量化成矢量圖紙的辦法：具體為把掃描而來的光柵圖經(jīng)矢量化程序處理后輸出為某種較為通用的矢量圖文件格式，再使用此類文件格式的編輯程序進行補充編輯，在通過格式轉換程序轉化為自定義的文件格式，在對于此文件進行再編輯，以期在自定義的文件中對空間實體之間的關系及相應數(shù)據(jù)進行較為詳盡的描述。因此我們認為地理底圖的數(shù)據(jù)輸入宜采用最后一種方法。相應軟件的結構如下： 轉換1 轉換2 編輯1 轉換3 編輯2地圖=掃描儀-光柵圖文件-通用矢量圖文件-自定義矢量圖文件1 2 3 4 5 其中，從圖中，我們可看出轉換2，3可以直接簡化為轉換3，但這樣事實上對于光柵

6、圖的處理就無法利用一些商品化工具，事實上，對于轉換1，編輯2都增加了許多方面的處理。2 3矢量圖的處理方法 詳見3關于地圖矢量文件的描述方法243關于地圖矢量文件的描述方法 地理信息系統(tǒng)關于地理圖的描述是其中極為重要的部分，它的設計直接影響整個系統(tǒng)的運行速度和質量。 在實際應用中，地理圖往往相當多，以一個50100萬人口的中等城市來講，1:500的地圖至少應有200張以上，這樣大數(shù)量的地圖往往要占用相當多的磁盤空間，而且嚴重影響整個系統(tǒng)的運行速度，更不用說大量的數(shù)據(jù)存取過程（包括數(shù)據(jù)庫的訪問）。所以過去IS系統(tǒng)僅僅能夠在高檔圖形工作站上運行，而且處理能力也相對較弱。即使在現(xiàn)在,多媒體技術高速發(fā)

7、展的今天,在此類設計中,依舊要注意盡力使”既讓馬兒跑,又讓馬兒不吃草”。 一般來說，地理信息系統(tǒng)對于通用圖形文件格式多采取兼容處理的辦法，如MAPINFO的處理，然后再進行進一步定義和補充。 當?shù)貓D由光柵圖轉化為通用格式矢量圖時，一般存儲空間會大幅度下降，（當然不排除矢量程序矢量化處理效果不好，或光柵圖掃描效果不佳時使矢量圖紙生成效果不理想的情況），一般僅為原地圖的20%-50% 甚至更小；而由通用數(shù)據(jù)格式轉化為自定義數(shù)據(jù)格式時存儲空間的升降，往往取決于整個系統(tǒng)的軟件結構及本自定義格式所采取的具體方式。一般來說，因為采用了數(shù)據(jù)壓縮技術，大小基本都有所下降。一般平均下降20%-40%不等。僅僅對

8、地圖占用空間的壓縮還是不夠的，必須對地圖顯示進行進一步的調度優(yōu)化，我們知道，在一定的地圖比例尺下，當前用戶所處理的地圖僅僅占所有地圖的一小部分，假設一個城市地圖有1000張，每行50張，每列20張，設在1：5000的比例下每次在用戶區(qū)僅能處理10張，那么，我們就可以使用一個（50*20）的稀疏矩陣M5020，對于當前用戶區(qū)內的一個元素MIJ來說，（其中0=I=49,0=J=19）可以確定與其相鄰的元素MI,J必然在I-5=I=I+5和J-2=J=0、I-2 =0、J+5=50、I-2=20）,這樣以來，我們就可以確定當前客戶區(qū)內的為M中的哪些元素，設每個元素為一個鏈表的HEAD，同時在其中可以

9、填加相應信息，這樣就可以簡單的利用M進行空間的調度了，可以推論，如果我們對每張地圖進一步細分直至基本圖元，這樣就可以對整張地圖進行調度管理了。1 2 3 4 5 67 8 9 10 111213 14 15 16 17 1819 20 21 22 23 24如上圖示，假設共有24張地圖合并成整個地圖的話，而當前僅對9、10、15、16操作的話，我們就可以認為在此稀疏矩陣M1中，僅有M12，1、 M13，1、M12，2、M13，2為真值。也就是說可以僅僅將這四個元素調出來。 如果對整張地圖進行管理的話，那么一個不容回避的問題是如何對自定義地圖格式進行合理的定義，一張地圖經(jīng)過矢量化處理后，一般可以

10、分為以下幾種基本圖元：點、圓、弧、折線、直線、多邊型、文字 ；我們可以分別把它們定義為每個鏈表的一個節(jié)點（NODE）可以基本按下列方法進行描述（按類似于C+類的描述方法進行描述） CLASS NODE 關于節(jié)點基本描述； 關于節(jié)點基本方法； CLASS META：NODE 層次描述； 顏色描述； 填充描述； 位置描述； 適用比例描述； 文字描述1 文字描述2 文字描述3 腳本描述 填充方法； 繪圖方法； 查詢定位方法； 剪裁方法； 適用比例范圍超出方法； 。CLASS LINE：META 對父類的方法進行重載； 相應圖元的具體描述和相應方法；同理 可以類似推導出其它圖元的定義。適用比例范圍概念

11、的引入，以便可以處理不同比例的地圖，例如有10張1：10000的地圖，100張1：500的地圖，200張光柵示意圖1：100；我們可以在處理時在適用進行比例范圍超出方法中定義如果超過相應的比例尺時所應該進行的操作，具體的說，可以在比例尺超過10000時，調入相應的1：10000地圖來進行顯示，并以稀疏矩陣M210來說明10張1：10000的地圖，而當比例尺小于1：100時，調入相應的1：100光柵地圖來進行顯示，并使用稀疏矩陣M3200來說明200張光柵示意地圖。 4 關于系統(tǒng)描述宏的定義 對于一個開發(fā)平臺來講，必須在構造可增量原型的基礎上，對用戶的選擇及操作行為給予相應的解釋，換句話說，也就

12、是在可增量原型的外層構造一層解釋器或編譯器，加載用戶的操作腳本進行執(zhí)行；有關編譯器或解釋器的構造原理相應的資料已有充分的介紹；對于用戶自定義宏的定義，在一開始就應該對相應語法是否規(guī)范、是否滿足要求、底層平臺和數(shù)據(jù)操作的定義能否滿足其要求，解釋或編譯程序和語法分析程序能否較容易編制等都進行充分的考慮。 根據(jù)以上的分析，我們可以得到知道：要合理的定義相應的宏，必須合理分析相應目標的定義，對每個系統(tǒng)目標的分析須對各種事件進行進一步細化，而把命令集內部的多余單元去掉。對于通用操作部分： 對于單個操作或較為簡單的命令，可以使用交互式界面，內部設置對應此操作的詞法分析器及解釋器，由解釋器直接加載運行。如具

13、體進行A操作，直接調用平臺內設的A操作的引擎函數(shù)；而對于較為復雜的命令（指含有控制結構的語句），如果可以分解為多個簡單操作的話，由對應此操作的語法分析器及解釋器直接加載運行。此處的語法分析器一般在其內部調用詞法分析器或是詞法分析器的繼承類。如具體進行B操作，而B操作本身可分為B1和B2兩步簡單操作，它們無非有三種情況， 1 B1先運行 2 B2先運行 3 B1和B2同時運行（這里假設1、2、3都不包含任意條件）那么我們可以簡單將對B的相應運行方式進行描述。同理，對于更復雜的C（假設由C1，C2，C3組成）我們可以近似地將C描述成（C1，C2），C3，然后在進行下一步的描述。對于用戶自定義命令，

14、先應提供交互式界面來進行描述和定義，然后使用組件管理程序進行管理，如果是用戶自定義程序，先應加入組件管理庫中，否則，從已有的組件集合中加以選擇來進行組合。對于平臺下管理的基本操作，一般來說，應把基本操作盡可能化為程序組件，平臺提供給用戶最基本的操作手段，用戶還可以對操作進行再定義。對于數(shù)據(jù)庫描述部分 因為程序的運行很大一部分數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)庫，所以如何定義平臺相應模型來與用戶的數(shù)據(jù)庫結構對應起來是一個較為復雜的問題，結構化查詢語言SQL是目前較為通用的數(shù)據(jù)庫查詢語言，它提供了相當強的數(shù)據(jù)庫操作功能，不足之處是它不是一種結構化的語言。在這里，我們可以采用以下方法來解決：1我們可以把其他與具體數(shù)據(jù)庫緊

15、密關聯(lián)的部分作成組件與平臺進行相關，并定義相應操作命令。2我們還可以把SQL語言分為兩類，第一種為須返回結果集合；第二種僅進行一般數(shù)據(jù)操作，而不需返回結果集合。然后，利用已定義的結構控制命令，對相應的SQL語句進行描述，發(fā)送相應SQL語句到平臺的語言解釋程序，并利用通用或專用數(shù)據(jù)庫接口對相應操作進行調用或傳送。有結果集合返回的，利用相應接口獲取返回數(shù)據(jù)。具體如下： DDE是16位WINDOWS 所最早支持的不同程序進行通訊的方式之一，DDE的基本概念此處不做介紹；利用DDE技術和組件管理程序，將具體程序作為DDE的SERVER，平臺本身定義有限個較為通用的方法及協(xié)議由平臺來與其進行交互。例如查

16、詢某表，可以在平臺本身定義“查詢”操作，而使用數(shù)據(jù)庫前端開發(fā)工具作為DDE的SERVER，并具體對某表進行查詢，某表為平臺對SERVER發(fā)送的參數(shù)。 我們還可以使用如前所訴的語言解釋程序對相應的SQL語句發(fā)送到ODBC接口，對于有結果集合返回的操作，在平臺內部定義相應的FETCH程序進行結果的檢取和顯示。5應用背景基于多媒體的GIS系統(tǒng)在電信、電力部門有極其廣闊的應用空間，從我們部為沈陽電業(yè)局開發(fā)的第一個基于SUN SPARC WORKSTATION的版本到現(xiàn)在覆蓋PC和工作站兩種平臺，基于SOLORIES、WINDOWS 3。1 /WINDOWS 95/WINDOWS NT、ORACLE/S

17、YBASE/OPENBASE/ODBC多種版本、在山東臨沂、淄博、濟寧、威海；遼寧沈陽、營口、丹東、本溪、湖南長沙、邵陽及浙江蕭山、溫州、河北秦皇島、石家莊、河南新鄉(xiāng)、福建南平等地的幾十家電力、電信單位得到廣泛應用，得到用戶的好評和認可。5 1臨沂供電局GIS應用情況 臨沂電業(yè)局的電力配電輔助系統(tǒng)由工作站和微機兩種版本組成，數(shù)據(jù)庫采用SYBASE 10，微機端使用ODBC對數(shù)據(jù)庫進行訪問，微機版運行于WINDOWS 3.1之下，使用VC+1.5/POWERBUILDER 4開發(fā)，工作站版運行于SUN SPARC 20 下，使用ANSI C+/XVIEW/嵌入SQL開發(fā)，整個系統(tǒng)平臺使用了用戶交互界面和用戶配置文件來與應用開發(fā)者進行交互，用戶界面友好，對于較為復雜的輔助決策模塊，采用了用戶自定義組件外掛的