无线通信-基于GIS组件的农情遥感监测信息系统的集成开发.pdf

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1、基于组件的农情遥感监测信息系统的集成开发基于组件的农情遥感监测信息系统的集成开发 Integration System of Agriculture Supervision Based on COM GIS 范蓓蕾(中国农业大学信电学院),吴平(中国农业大学信电学院),李林(中国农业大学信电学院)FANbei-lei,WUping,Lilin 稿件 ID 号:20061915886398 摘要:农业信息化是信息技术、计算机技术发展的必然趋势。当前,农情业务化模型已有多个成熟的成果模型,信息技术也有飞速发展,在这样的前提下,研究实现农情遥感监测信息系统成为农业信息化的一项重要内容。本文在这样的技

2、术背景下,着重介绍了组件 GIS 的开发方法,专业的空间处理对象库 ArcObjects 对象库的应用技术。根据系统实例,详细介绍了结合组件 GIS 的开发技术,ArcObjects 对象库以及遥感影像处理软件 ERDAS 的遥感处理技术,实现农情遥感监测信息系统的技术路线。关键字:组件;ArcObjects;地理信息系统;集成开发 中图分类号:TP311 文献标识符:B Abstract:Because of the development of information technology and computer sciense,information is becoming more

3、and more important to agriculture.Nowadays,on the one hand,agriculture application modals have some successes,on the other hand,information technology has developped quickly.All these make the research of agriculture supervision integration system to be important.This paper emphasized the combinatio

4、n of the COM GIS technology and ArcObjects components in the developing of Integration System of Agriculture Supervision.Keywords:Component;ArcObjects;GIS;Integration development 1、前言 我国是个农业大国,在市场经济的环境下,我国的农业生产受市场需求的影响,农作物播种面积每年都有较大的波动;农业土地利用出现多元化与多样化的趋势;农作物产量、草地生产力及畜牧业生产等也因为农业生产条件、品种和管理措施等的不同而具有差异,

5、农业生产环境,如气温、降水、墒情等都有较大空间差异和时间变化。另一方面,农业生产管理与决策对快速信息获取与信息服务有强烈业务需求。因此,快速准确地掌握上述农情信息,不仅关系到我国农业生产的健康发展、农民收入的提高、农村的可持续发展,而且关系到我国的粮食安全及社会可持续发展等重大战略性关键问题。农情遥感监测信息系统就是在这样的需求背景下进行研究开发的。农情遥感监测信息系统是地理信息系统和遥感图像处理系统的集成开发,它针对全国五大主要作物(大豆、小麦、棉花、玉米、水稻),把多个农情监测模型和业务需求模型集成在一个统一的系统中,具有易操作、界面友好等特点,使工作人员从使用多种软件的频繁调用操作中解放

6、出来。该系统的开发采用了当前的主流开发技术:组件式软件开发技术。2、组件式 GIS 开发技术 如何针对不同的应用目标,高效地开发出既合乎需求又具有方便美观丰富的界面形式的地理信息系统,是 GIS 开发人员非常关心的问题。回顾地理信息系统的发展过程,可以看出地理信息系统的集成方式,到目前为止主要有三种:2.1 独立开发 独立开发是指不依赖于任何专业 GIS 软件,从空间数据的采集、编辑到分析处理,所有的算法都重新设计,最后选用某种程序设计语言,如 Visual C+等来编程实现。这种开发方式开发难度大、开发周期长、投资大,适于开发商品化 GIS 软件平台,却不适于一般的开发用户。2.2 单纯二次

7、开发 单纯二次开发是指只使用 GIS 工具软件提供的二次开发语言来进行应用系统开发,不依赖其它通用的程序设计语言。目前很多 GIS 软件都提供了二次开发宏语言,如 ESRI 的ArcView 提供了 Avenue 语言等。用户可以在原 GIS 软件平台上,用这些宏语言,开发出针对不同应用的系统。这种方式开发较简单,但由于这些宏语言作为编程语言,功能较弱,安全性不高,用它们来开发应用系统存在很多不足之处。2.3 集成二次开发 集成二次开发是指通用软件开发工具和 GIS 工具软件相结合的开发方式。通常的实现方式是,利用通用软件开发工具尤其是可视化开发工具,如 Delphi、Visual C+、Vi

8、sual Basic、C+Builder 等为开发平台,进行系统框架、界面以及普通功能模块的实现;调用 GIS 工具软件提供的 GIS 组件库,如 Arc/Info 的 ArcObjects、MapInfo 的 Mapx 等,进行 GIS 功能的实现。经过与上面两种开发方式的对比,可以发现集成二次开发具有以下的优点:既可以充分利用 GIS 工具软件对空间数据的管理、分析功能,又可以利用其它可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点,集二者之所长,不仅能大大提高应用系统的开发效率,而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果,具有更强大的数据库功能,可靠性好、易于移植、便于维护。

9、基于这些优点,集成二次开发正成为应用型 GIS 开发的主流技术。3、系统的程序框架图 系统由底层数据库、功能模块、用户图形界面三部分组成。底层数据库主要包括空间数据和属性数据,空间数据包括 Shapefile 格式的矢量数据和 Img 格式的栅格数据,属性数据以Oracle 数据库格式保存。系统的框架图如图 1 所示:(图 1)信息发布网站采用 WebGIS 开发技术,是 B/S 结构的信息交互平台。集成系统中由三类模型组成。其中遥感监测模型的数据源是 img 格式的遥感影像,用遥感影像处理软件 ERDAS Imaging8.6 提供的 C 开发包,根据估产模型、旱灾监测模型的理论模型来实现。

10、GIS 模型处理的主要是 Shapefile 格式的数据,根据理论研究成果,采用ArcObjects 对象库来实现。普通办公模型处理的对象是各种格式的空间数据和属性数据,空间数据如 Shapefile,ESRI Grid,Img 等,属性数据如 Access,Foxpro,Excel,Oracle 等;提供了对空间数据进行采集、编辑、制图、专题分析、图形属性数据双向查询、空间查询等功能,以及对属性数据库的修改、查询、统计等功能。运行系统提供的模型,得出各种操作结果,如产量估计、长势监测图等,这些信息有的是属性数据,有的是图形图像格式的空间数据,我们可以通过信息发布网站,把这些信息快速准确的发布

11、到各个相关部门,从而促进了信息的获取和交流。4、组件技术在系统开发中的体现 农情遥感监测信息系统采用的就是上述的集成二次开发方式。它是一种无缝的系统集成技术,系统集成模式如图1所示。系统采用Visual Basic6.0为主要的开发平台,调用Arc/Info的 ArcObjects 对象库来实现 GIS 功能,由 Erdas Imaging8.6 软件提供的 C 开发包实现遥感影像处理模型,由 VB 提供的控件库以及数据库组件如 Microsoft ActiveX Data Objects2.6 Library 等来实现关系数据库的处理等办公自动化操作,使整个系统功能完备,衔接流畅。图 2 系

12、统的结构设计 4.1 ArcObjects 的介绍及使用 随着组件地理信息系统的发展,国内外著名的 GIS 软件公司推出了一系列 GIS 专业模型组件,其中 ArcObjects 是 ESRI 公司推出的一套成功的大型软件架构库,包含了 1100 多个独立的 COM 组件,它是专业 GIS 工具软件 Arc/Info 的基石,具有强大的 GIS 功能。ArcObjects 对象库提供了三种类:抽象类,组件类,普通类。其中抽象类不能用来创建新的对象,它只为继承自它的子类的实例化提供规范;组件类是唯一能够直接创建对象的一组类;普通类也不能用来直接创建对象,但是它可以通过其他对象或对象的属性来创建对

13、象。ArcObjects 的对象类通过发布的接口来实现对象的创建和调用。在农情遥感监测信息系统中,我们用到了 ArcObjects 对象库中的两个可视化控件:地图显示控件 MapControl 和制图控件 PageLayoutControl。同时用到了 Display、Geometry、Raster、Spatial Reference、Geodatabase 等对象模型类库。利用这些类库,实现了读取多种数据格式、专题图分析、创建矢量图、栅格数据处理、空间信息处理、属性数据处理等多种功能。下面将针对控件、组件类和普通类的使用分别举例说明。MapControl 的使用:该控件的源文件是 MapCo

14、ntrol.ocx,任何 ocx 类型的控件都可以按照下面介绍的方法添加使用。打开项目工程以后,选择 Visual Basic6.0 工具的菜单Project-Components,在出现的对话框中,选择 ESRI MapControl,单击确定,就会在工具条添加 MapControl 控件,图标如图所示(图 3)。像使用其它 VB 的可视化控件一样,单击该图标,然后在 Form 窗口中拖动鼠标,就创建了一个 MapControl 控件,它提供了多个属性和方法,支持鼠标事件、键盘事件等。组件类:要使用 ArcObjects 组件库,首先需要在 VB 中引入组件库,选择 Visual Basic

15、6.0工具的菜单 Project-References,在出现的对话框中,选择 ESRI Object Library 选项,就可以使用 ArcObjects 的所有类库了。专题图分析中有一类是制作唯一值专题,用到了组件类UniqueValueRenderer。下面是用 VB 创建使用该对象的例子:Dim pUniqueRender As IuniqueValueRenderer Set pUniqueRender=new UniqueValueRenderer 普通类:在专题分析中,FeatureRenderer 可以代表各种专题分析对象,它是一个普通类,自己不能创建对象,但是可以用 Uni

16、queValueRenderer 等类来创建对象。使用方法如下:Dim pFeatureRenderer as IfeatureRenderer Set pFeatureRenderer=new UniqueValueRenderer 4.2 自定义组件的设计与使用 按照系统分析和设计的结果,在系统中设计了 15 个组件组,包括影像抽样模型、数据库查询统计、专题图分析、空间数据属性表操作、地面调查、打印等。每个组件组都是在VB 下创建设计的动态链接库,以 DLL 文件格式被系统调用。例如 prjSampleScaling.dll,它的主要功能是提供影像抽样模型。下面以它为例,介绍在 VB 中如

17、何创建动态链接库:创建一个 ActiveX DLL 类型的工程,命名自动生成一个类模块为 CsampleScaling;为了具有可视化的界面,可以在工程中创建 Form,例如 dlgParameterSetting 就是为了输入初始化参数而设计的窗口;CsampleScaling 就象是一个类,可以在里面定义属性和方法,例如,为了传递影像抽样中的初始化参数 Precision,可以用 Get、Set 来定义:Public Property Get Precision()As String Precision=dlgParameterSetting.sPrecision End Property

18、 Public Property Let Precision(ByVal vNewValue As String)dlgParameterSetting.sPrecision=vNewValue End Property 完成工程的设计以后,编译生成 prjSampleScaling.dll 动态链接库,用 Windows 系统函数 regsvr32 注册以后,就可以在主工程项目中调用它。调 用 的 方 法 是 打 开 主 工 程 项 目,VB的Projects-reference中 引 用prjSampleScaling.dll。然后在程序用创建 CsampleScaling 类的对象,并获

19、得对象的属性:dim sPrecision as string dim Csample as CsampleScaling Csample=new CsampleScaling sPrecision=Csample.Precision 5、总结 利用组件技术进行地理信息系统的开发具有开发周期短、成本低、可与专业应用模型无缝集成等优点,因此,组件地理信息系统已成为当前地理信息系统二次开发的主要模式。农情遥感监测信息系统利用组件开发技术,实现了通用的 GIS 功能和各种专业应用功能,实现了对遥感影像数据、图形数据、属性数据的操作处理,并根据一定的专业模型开发了多个计算机处理模型,优化了数据处理效率

20、,提高了信息发布的速度,为五大农作物的种植提供了决策依据,也为 GIS 在农业中的应用提供了参考模式。创新观点:实现多源数据空间数据和属性数据的集成操作;遥感处理模型和地理信息系统功能的结合;B/S 和 C/S 系统在农情遥感监测中的集成。参考文献 1 罗予东,陈伟君,组件式 GIS 的研究与开发,计算机时代,2004 年 02 期 2 周清波,国内外农情遥感现状与发展趋势,中国农业资源与区划,2004 年 05 期 3 刘迎春,周志宇,基于组件 GIS 的应用系统开发技术,微计算机信息,2004 年 02 期 4 赵新昱,郭兵兵,陈文伟,COM 组件属性、方法的自动提取和调度,计算机工程,2

21、000年 11 期 863 基金项目:项目合同号:2003AA131020 项目名称:国家级农情遥感监测与信息服务系统 作者简介863 基金项目:项目合同号:2003AA131020 项目名称:国家级农情遥感监测与信息服务系统 作者简介:范蓓蕾:女,1981 年 11 月,汉,硕士,先从事基于组件的国家级农情遥感监测信息系统方面的研究;FANbei-lei Femail,Nov.1981,Master,Research on the Integration System of Agriculture Supervision;吴平:女,教授,研究方向为信息系统开发,现就职于中国农业大学信电学院。(*联系人)WUping,Femail,Professor,Research on the development of Information System.李林:女,副教授,研究方向为信息系统开发。LIlin,Femail,Assistant Professor,Research on the development of Information System.联系方式:联系方式:联系人:吴平 通信地址:北京大学蔚秀园 27 公寓 402;邮编:100871 Email:,

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