维普资讯 http://www.cqvip.com 第２８卷ｏＬ２８ 第６期 ６ 计算机工程 ２００２年６月 Ｊｕｎｅ ２００２ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・开发研究与设计技术・ 文章编号：ｌｏｏｏ—３４２８（２ｏｏ２）ｏ６—ｏ２６６－ ３ 文献标识码：Ａ 中图分类号：ＴＰ３９１ 基于ＧＩＳ技术的校园设施管理系统 王劲，汪林林，陈波 （重庆邮电学院，重庆４０００６５） 摘 要：结合重庆邮电学院设施管理系统开发的实践经验，介绍了一种将ＧＩＳ技术应用到校园设施管理系统中的方法。详细阐述了校园设施 管理系统的体系结构、软硬件环境、功能结构及空间数据库的设计方法。 关健词：地理信息系统；设施管理系统；Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ；ＳＤＥ Ａ Ｃａｍｐｕｓ’Ｆａｃｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ０ｎ ＧＩＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＷＡＮＧ Ｊｉｎ。ＷＡＮＧ Ｌｉｎｌｉｎ，ＣＨＥＮ １３ｏ （Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＰｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００６５） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｈｏｗ ｔｏ ａｐｐｌｙ ｔｈｅ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｍｐｕｓ’ｆａｃｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｘｐａｔｉａｔｅｓ ａｌｓｏ ｈｏｗ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｄａｔａｂａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｍｐｕｓ’ ｆａｃｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ（ＧＩＳ）；Ｆａｃｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ【ＦＭＳ）；Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ；ＳＤＥ ｌ概述 地理信息系统是一种采集、存储、管理、分析、显示与 应用地理信息的计算机系统；它是融计算机图形和数据库于 一体，储存和处理空间信息的高新技术；它把地理位置和相 ０——■ Ｂ ｈｅ％。＿二．——‘－ ’ 关属性有机地结合起来，根据实际需要准确真实、图文并茂 地输出给用户，并借助其独有的空间分析功能和可视化表达 方式，提供各种辅助决策功能。 学校的设施管理系统是以学校的建筑物、教学、供水、 Ｐｃ机 Ｐｃ机 Ｐｃ机 供电、供气、通信等设施作为管理对象，在管理当中，需要 处理大量的空间数据（如建筑物的位置、管线的分布等数 据），如果采用传统的信息管理方法，提供给管理者的只是一 ２．２系统软件环境 图１系统硬件配置图 在地理信息系统的设计中，软件环境的选择很重要，除 了像一般的信息系统一样，需要选择合适的操作系统、数据 库管理软件和前端开发工具之外，ＧＩＳ开发软件的选择尤为 重要。 堆堆枯燥乏味、相互分离的数据表格和图纸，在管理上缺乏 直观性和决策可视化，从而导致工作负担重、管理效率低。 如果利用ＧＩＳ技术进行学校的设施管理，通过对各类设 施的空间数据和属性数据进行综合管理，不但可以为管理者 提供确切的空间定位图形显示和空间定位数据查询，还可以 美国ＥＳＲＩ的ＡＲＣ／ＩＮＦＯ系列软件是世界著名的ＧＩＳ软 件，空间分析功能强大，可以完成各种复杂的空间分析和决 策过程，具有很强的ＡＭ／ＦＭ／ＧＩＳ开发能力。在ＦＭＳ系统的 开发中，考虑到系统体系结构及其它的特点，我们选用了 ＥＳＲＩ的如下一些ＧＩｓ软件产品： ・提供各种空间分析和辅助决策功能。 笔者利用著名ＧＩＳ厂商ＥＳＲＩ（美国环境研究所）的ＡＲＣ／ ＩＮＦＯ系列软件，开发了Ｃ／Ｓ模式的重庆邮电学院设施管理系 统，文中将对该系统设计和实现中的相关技术进行讨论。 ＳＤＥ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｅｎｇｉｎｅ，空间数据引擎）：利用Ｃ／Ｓ模式 ２系统的总体结构 ２．１系统硬件环境 重庆邮电学院设施管理系统是一个ＧＩＳ应用系统，需要 处理大量的图形数据，因此系统的数据量大、结构复杂。为 了使系统能够有较好的运行性能，对系统的硬件环境作了如 下的配置，如图ｌ所示。 ・和关系数据库的先进性，创立的一种管理大型企业海量地理数据的 新型技术。它将空间数据存放在商业化数据库系统（如Ｏｒａｃｌｅ、ＳＱＬ Ｓｅｖｅｒｒ）中，实现超大型、连续无缝的空间数据库管理和快速的空间 数据存取；支持Ｃ／Ｓ体系和多用户操作；并通过ＡＰＩ提供完善的ＧＩＳ 功能函数，以供用户开发使用。 ・ＭａｐＯｂｊｅｅｔｓ：是一组供应用开发人员使用的制图与ＧＩＳ功能 ．组件，它由一个叫Ｍａｐ的ＡｃｔｉｖｅＸ控件和一系列可编程的ＡｃｔｉｖｅＸ对 象组成。开发人员可以在其熟悉的开发环境中利用ＭａｐＯｂｊｅｃｔｓ开发 局域网：ＩＯＭ／ＩＯＯＭ的交换式以太网 ・中心服务器：处理器，ｌｎｔｅｌＰⅢ两块；内存，５１２ＭＢ；硬 盘，２０ＧＢ。 ・作者筒介：王劲（１９７５￣），女，硕士生，从事ＧＩＳ系统、数据库系 波，硕士生 客户机：处理器，ＡＭＤ—Ｋ７ ６００ＭＨｚ；内存，１２８ＭＢ。 外设：扫描仪、数字化仪、绘图仪、打印机。 统、计算机算法分析、计算机网络等方面的研究；汪林林，教授、 中韩合作ＧＩＳ研究所所长；陈收稿日期：２００１．０８．２３ ・一２６（；．一 维普资讯 http://www.cqvip.com 出具有制图和ＧＩＳ功能的应用软件。 ＡＲＣＨＮＦＯ：在客户端利用ＡＲＣ／ＩＮＦＯ所提供的ＧＩＳ功能，来 完成系统开发所需地理数据的输入、编辑、格式转换等功能。 ．．符号设计与图形整饰功能：用户可以建立符号库，自动产生 图形计算功能：可提供距离计算、面积计算等空间计算功 各种符号，并对图形中的颜色、线型等进行设置。 ・ＦＭＳ系统具体的软件配置如下： ・能。 Ｓｅｒｖｅｒ端：ＭＳ Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００ Ｓｅｒｖｅｒ，ＭＳ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ７．０， Ｃｌｉｅｎｔ端：ＭＳ Ｗｉｎｄｏｗｓ ９５／９８／２０００，ＥＳＲＩ ＡＲＣ／ＩＮＦＯ ＥＳＲＪ ＳＤＥ ・・中间件：ＡＤＯ，ＥＳＲＩ ＭａｐＯｂ．ｊｅｃｔｓ ２．０ 开发工具：Ｂｏｒｌａｎｄ Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ ５．０ ・２．３系统体系结构 ＦＭＳ系统体系结构的设计采用Ｃ／Ｓ模式，如图２所示。 图３系统主界面 （２）空间数据编辑功能 为用户提供数据的编辑功能，当数据发生变化后，用户 可根据实际情况进行修改。主要功能包括： ・空间对象编辑功能：增加、删除或移动一个空间对象（包括 点、线或多边形）。 空间对象合并功能：将两个或两个以上的空间对象合并为一 ・图２系统ＣＩＳ体系结构示意图 个空间对象。 ・、 在Ｓｅｒｖｅｒ端，ＳＤＥ将空间数据加入到标准的关系数据库 管理环境（ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ７．０）中去，提供了对空间和非空间数据 进行高效率操作的数据库接口。ＳＤＥ使用一种可靠的几何数 据模型表示空间特征，并利用关系数据库的数据类型表示各 种属性数据，继承了关系数据库体系及其快速的检索性能。 两个中间件（ＡＤＯ和ＭａｐＯｂｊｅｃｔｓ）均为ＣＯＭ组件。其中， 节点编辑功能：给线或多边形特征的空间对象增加或删除一 个节点。 （３）信息查询、统计功能 提供空间信息和属性数据的查询功能，并将查询结构以 图形和表格的方式提供给用户，包括以下功能： 选择查询：用户可以在地图上通过点、矩形、圆形、多边形 等方法对空间对象进行选择查询和显示。 ・・ＡＤＯ（Ａｃｔｉｖｅ Ｄａｔａ Ｏｂｊｅｃｔ）负责处理客户端和服务器之间的属 性数据请求（包括检索、编辑等）。ＭａｐＯｂｊｅｃｔｓ￣，Ｊｌ负责处理客 户端和服务器端的空间数据请求（包括载入图层数据、空间 数据编辑等）。 ＳＱＬ查询：可以使用ＳＱＬ语句进行更加复杂的查询。 统计功能：对各种设施的数量、分布等信息进行统计分析， ・并以直方图、饼图、曲线图等直观的方式将结果显示出来。 （４）建筑物管理功能 提供对学校内建筑物的管理和维护功能，包括： 建筑物管理功能：可以通过直接在地图上点选，来查询建筑 物的名称、类型、面积、ＣＡＤＴ＿程图、管理者等信息。 ・客户端的应用程序可以通过中间件与Ｓｅｒｖｅｒ端的数据库 进行交互操作。 ３系统功能设计 通过对用户进行详细的需求分析，并结合校园设施管理 的特点，ＦＭＳ系统较好地设计和实现了用户所需求的功能。 图３所示为ＦＭＳ系统的主界面。 ＦＭＳ系统的主要功能说明如下。 （１）图形处理功能 建筑物楼层管理功能：可以查询、显示建筑物的楼层信息， 如楼层平面图、ＣＡＤＴ＿程图等信息，并可通过点选来查询某楼层房 ・间的面积、类型、内部设施等信息。 建筑物主题地图功能：可以根据建筑物的类别（如教学类、 宿舍类）生成建筑物主题地图。 ・（５）管线设施管理功能 实现与图形数据处理相关的显示、控制、编辑、管理等 功能。具体包括以下功能： 地图的放大、缩小、漫游功能；视图管理功能，如前一视 图、后一视图、全图显示等；以及选择功能，用户可以通过点、矩 形、圆形、多边形等多种方法对地图对象进行选择。 ‘提供对学院内的供水、供电、供气、通信等管线设施的 管理功能，包括： 管线管理功能：可以通过直接在地图上点选，来查询现有管 线信息，如编号、管径、材质、埋深等信息。 ‘图层管理功能：用户可以增加、删除、编辑图层，并可设置 图层的显示、编辑、排序、颜色等属性。 ‘管线附属特征管理功能：查询现有管线附属特征信息，如类 别、材质、埋深等信息；并对信息进行统计、制表。 管线主题地图功能：可以根据管线的管径、材质、埋深等信 ‘・＿２６７— 维普资讯 http://www.cqvip.com 息生成各种主胚地图。 （６）辅助分析功能 缓冲区分析功能：可以在选中的管线、地块等周围建立 一定宽度范围的多边形缓冲区，查询并显示该范围内的建筑 物、管线等物体。以帮助管理人员进行规划设计。 ・路径分析功能：支持对管线的网络拓扑分析，以便对管线进 行流量、流向、最佳路径等分析。 ・教学设施管理功能：提供对教室、实验室及其内部的教学日 用品（如投影仪、桌椅、试验仪器等）的数量、分布、使用状况等信 息的查询和统计功能。 ・预算分析功能：为用户提供设施建设的预算分析功能。 ・报表管理功能：提供报表生成、维护、打印等功能。 （７）系统维护功能 ・用户管理功能：提供增加、删除用户；修改用户权限、密 码；设置用户组；查询用户信息等功能。 ・系统维护功能：对系统的相关参数进行设置。 ・数据库维护功能：提供系统的数据库维护功能。 （８）帮助功能 ・帮助功能：为用户提供在线帮助 ・关于：提供系统版本信息。 ４空间数据库的设计 ４．１数据来源 对于一个实用的ＧＩＳ系统的开发来说，通常其数据库开 发的造价就占整个系统造价的７０％～８０％，所以数据库中数 据源的选择对于整个系统来说就显得格外重要。 ＦＭＳ系统数据的来源主要有以下几个： ・电子地图：主要是学院的ｌ：５００的地形图和管线综合 图，这类地图是校园ＦＭＳ系统空间数据的主要来源。 ・工程图纸：像建筑物平面图等空间数据，只有工程图 纸没有电子地图，因此只有对其工程图纸进行数字化处理， 可以采用数字化仪或扫描仪方式进行数字化。 ・学院各类设施的相关数据：这类数据用于丰富ＦＭＳ系 统的属性数据内容，这类数据的来源是电子数据文件或各类 记录性文件。 在数据收集来了之后，由于其来源多种多样，内容和质 量参差不齐，因此，必须对数据进行评价，并进行相应的处 理之后才可以使用。例如： ‘对于不标准、不符合实际情况的数据需进行相应的修 改。 ‘对于不同的数据格式需进行转换。 ‘对于收集来的各类属性数据需进行处理，提取出可用 数据，并使之与空间位置匹配。 ‘还可根据需要，从现有的电子地图（主要是ＡｕｔｏＣＡＤ 工程文件）中提取出一些新的图层，如原先没有作为空间特 征独立存在的路灯图层。 ４．２空间数据库中图层的划分 地理信息系统具有数据量大、结构复杂的特点，为了便 于管理和应用，经常在设计时将整个系统划分为一些子系 统，与此相适应，空间数据库也被划分为一些子库。划分通 常有两种途径：一是”纵向”划分，即按照数据的性质分类， 一２６８一 将性质相同或相近的归为一类，形成所谓的”数据层”；另一 种是”横向”划分，即按照数据的空间分布将数据划分为规则 的或不规则的”片”。对于数据的分层，又可以按照专题、时 间、垂直高度等方式来划分。 ＦＭＳ系统采用按专题分层的方式来进行数据库的划分。 ＦＭＳ系统主要包括以下一些图层：学院基础地型图层、建筑 物图层、建筑物楼层平面图层、道路图层、运动场地图层、 绿地图层、装饰图层、路灯图层、供水设施／管道图层、建 筑物内供水设施／管道图层、排水设施／管道图层、建筑物内 排水设施／管道图层、供气设施／管道图层、建筑物内供气设 施／管道图层、电力设施／线路图层、建筑物内电力设施，线路 图层、通信设施／线路图层、建筑物内通信设施／线路图层。 在空间数据库进行图层划分的同时，还应考虑到数据在 各层中的表现形式和格式，表ｌ中列出了ＦＭＳ系统中一些主 要的数据在各层中的表现形式及其格式。 表ｌ ＦＭＳ系统各层数据的表现形式及其格式 图层 拓扑类型 主要属性项 注记汉字 建筑物 面状矢量 建筑物名、类型 有 道路 线状矢量 道路名、类型 有 给水管道 线状矢量 水管编号 有 给水特征 点矢量 特征类型 无 排水管道 线状矢量 编号 有 排水特征 点矢量 编号、类型 无 运动场 面状矢量 编号、类型 有 绿地 面状矢量 编号、面积 无 路灯 点矢量 编号 无 通信线路 线状矢量 编号、长度 有 通信特征 点矢量 编号、类型 无 电力线路 线矢量 编号 有 电力特征 点矢量 编号、类型 无 天然气线路 线矢量 编号 有 天然气特征 点矢量 编号、类型 无 ５结束语 校园设施管理系统的设计研究，旨在开发出一个Ｃ／Ｓ模 式的ＧＩＳ应用系统，并将其应用于校园的设施管理工作之 中，为学校基建部门及相关的设施管理部门提供一种新型 的、可视化的、高效的管理方法。这对促进校园设施管理的 规范化、系统化和现代化具有重要的意义。在ＦＭＳ系统的设 计和开发过程中，尝试了一种利用ＡＲＣ／ＩＮＦ０系列产品开发 Ｃ／Ｓ模式的ＧＩＳ应用系统的方法，可以为其它类似的ＧＩＳ应用 系统的开发，提供技术上的参考和借鉴。 参考文献 １陈述彭．地理信息系统导论．北京：科学出版社、２０００ ２房佩君地理信息系统（ＡＲｃ，ＩＮＦＯ）及其应用．上海：同济大学出版社． ２０００ ３陈俊，宫鹏．实用地理信息系统一成功地理信息系统的建设与管 理．北京：科学出版社，１ ９９８ ４王伟长地理信息系统控件一ＭａｐＯ ｂｉｅｃｔｓ培训教程．北京：科学出版 社 ２０００ ５修文群，池天河．城市地理信息系统．北京：希望电子出版社．１９９９