基于GIS的校园管理系统设计与实现

基于GIS的校园系统设计与实现毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见一、设计目的电子地图是空间信息表达与可视化的主要形式，电子地图作为一种新型地图，无论在地理信息的地图表示方面，还是在地图信息的利用方面，都有其独特的优势。

通过该系统实现电子地图的管理与使用空间查询与空间分析是GIS的核心特征之一，也是空间信息服务实现中的关键问题。

如何在网络地图服务场景下提供高效能的空间查询与空间分析功能是网络地图服务器设计与实现中的挑战性问题。

采用嵌入式的GIS组件库ArcEngine10.0嵌入Visual Studio 2010C#.NET开发环境中开发一个GIS 应用系统，以此熟悉和了解GIS 二次开发的流程和方法。

二、需求分析（1）教师、学生学生、教师是学校的主体，开发优质的功能齐全的校园地理信息系统，对他们的需求分析不容忽视。

武汉大学在校生近五万人，宿舍楼，教学楼、办公室、实验室布局分配也比较复杂。

可见，教师和学生的需求主要是对各种信息的获取，具体可分为：1)办公楼信息：要实现学校党政机关各部门位置及属性、各院系办公室位置及属性等查询显示功能。

2)教学楼信息：要能够调用学校各教学楼位置及属性，实现教室资源信息的浏览、查询以及当前教室排课情况的查询功能。

3)图书馆信息：要能够调用图书馆的位置及属性、学生自习室及阅览室信息等的查询功能。

（2）游览者对于大部分游览者而言，主要在于各种目标物位置的获取，具体可分为：1)用户在用户当前位置某一范围内目标的位置及其属性，主要包括商店、公共卫生设置。

2)对于游览者而言，学校的道路走向是不熟悉的，校园GIS需要实现从出发地到目的地的路径状况。

3)风景信息：要能够调用校园内风景名胜的位置及其属性信息。

因此，用户的需求大致如下：采用一定开发工具构造一个GIS应用系统以实现以下功能要求：1)地图输入：支持地图输入；支持用户选择文件输入；（输入多种格式）2)地图显示：显示地图，支持放大、缩小、拖动、漫游、全图功能；3)地图的高级操作（测距）4)地图管理：图层信息显示、图层关闭操作、图层添加操作等5)查询：支持属性查询和空间查询（如点查询、圆查询、矩形查询）6)空间分析：实时获取点坐标；量测距离等。

（最短路径分析、路况分析）7)系统的维护与管理三、总体设计系统总体设计主要包括系统层次结构设计，模块设计以及系统界面设计。

接下来对这几个方面的设计进行介绍。

1、系统软硬件配置方案1)硬件配置：本系统是Windows应用系统，可以通过加载不同的数据，对不同的区域地图进行操作，硬件配置为个人计算机。

2)软件配置操作系统：Window7及以上版本数据库管理系统：ArcGIS10.2自带的数据库及管理系统应用软件：Microsoft Visio 2010常用办公软件开发环境：Visual Studio 2010C#.NET、ArcEngine10.0、Microsoft Visio 2010 2、功能模块设计校园GIS是一个较为复杂的系统，将校园GIS模块化不仅可以将复杂的问题简单化，还可以将工作量分散到各个工作组中集中力量解决各个问题。

总的来说，校园GIS包括8大模块集，分别为数据输入、图层管理、图层操作、地图符号编辑、空间查询、空间分析、网络分析、数据输出。

每个模块集又由众多子模块组成，如下：1)数据输入：主要包括栅格文件输入、.shp文件输入、数据库文件输入。

2)图层管理：主要包括添加图层、显示图层、删除图层。

3)图层操作：包括图层的放大、缩小、显示全图等。

4)空间查询：主要包括查询感兴趣目标的属性、按属性查询某一感兴趣目标，按位置查询某一感兴趣目标。

5)空间分析：主要包括缓冲区分析。

6)网络分析：主要包括最短路径分析。

7)地图符号编辑：主要包括对点状要素、线状要素、面状要素的编辑。

8)数据输出：主要包括地图文件mxd文档输出、dwg格式文件输出。

3、系统的层次结构设计通过HIPO图展示校园GIS系统层次结构见图：1)对于数据输入模块集而言，各个子模块的IPO图如下：输入处理输出2)对于图层管理、图层操作模块而言，综合展示其IPO图：输入处理输出3)对于空间分析模块集而言，其子模块的IPO图如下：输入处理输出4)对于空间查询模块，其子模块的IPO图如下：输入处理输出5)对于网络分析模块，其子模块的IPO图如下：输入处理输出6)对于符号编辑模块集而言，其子模块的IPO图如下：输出输入处理7)对于数据输出模块集而言，其子模块的IPO图如下：输入处理输出四、数据库设计校园GIS空间数据库利用Arcgis个人地理数据库，其设计包括三个方面的内容，分别是：数据库的逻辑设计、物理设计，数据入库。

1、数据库的逻辑设计校园地理要素主要分为校园范围、水系、道路、建筑物、体育设施、植被。

道路：包括主干道和其它道路。

体育设施：包括体育馆、操场、游泳池、球场。

建筑物：包括医院、图书馆、学生公寓、教师公寓、教学楼、院系大楼、打印店、超市、食堂、学生活动中心、其它附属设施。

水系：湖泊。

利用Microsoft Visio中的UML建模工具，设计校园GIS的地理要素数据库结构，具体如下：1)体育设施要素数据库结构设计2)教学数据要素结构设计3)校园范围及植被水系数据结构及设计4)道路要素数据库结构设计5)教学辅助设施数据结构及设计6)体育设施数据结构及设计2、 数据库的物理设计数据库逻辑设计完成后，首先在ArcCatalog 中新建一个个人地理数据库，然后通过microsoft visio 建模工具生成的ArcCatalog 可执行的UML 文件，利用ArcCatalog 的Schema Wizard 工具实现逻辑数据库向物理数据库的转换，具体如下：3、数据入库校园GIS数据库建立完毕后，就需要实施空间数据入库，数据库的数据源为武汉大学校园门户网站上的武大JPG图片和Google earth 影像数据，空间数据入库的基本流程如下：1)加载武大jpg图片和影像配准工具，见图：2)设置坐标系，见图：将这个地图的坐标系设置为WGS坐标系。

3)影像配准在Google地图找一些比较明显的校准点，google地图对于的是WGS84坐标校准点N E学生活动中心30°31′46.77″114°21′23.70″足球场右下角30°31′41.17″114°21′21.82″友谊广场右上角30°31′41.17″114°21′20.85″影像配准的关键是控制点的获取，在精度要求不大的条件下，可以使用Google earth影像数据的特征点作为控制点进行图像的配准。

同理，依次选取若干个控制点，均匀覆盖校园地图表面，直到配准后的精度符号要求为止。

4)分层矢量化精确配准以后要，连接到之前建立好的个人数据库，数据库已经根据我们的需要建立不同的图层不同的要素，个要素的属性都已完成设置，接下来的过程如下：a)在Arcmap环境下，将新建的个人地理数据库中的要素加载到包含已配准影像的数据框中。

b)打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”，并选择前面创建的“学生宿舍”等要素类。

确认编辑器中：任务为――新建要素，目标为――学生公寓。

c)将地图放大到合适的比例下，从中跟踪每个要素的轮廓，道路则为中心线，并在属性表中添加各个字段的属性值。

对其它要素层进行同样操作。

直到所有要素数据全部矢量化完毕。

五、系统功能实现与分析1、界面及数据输入校园GIS界面包括两大部分，一是系统主界面，一是各个模块功能界面。

1)系统主界面其中系统主界面包括菜单栏、工具栏，图层显示区域、地图显示区域。

a)菜单栏：包括文件、编辑、地理处理、视图、等菜单项。

文件：包括导入数据、新建地图、打开文件、保存文件、文件另存为。

选择：包括按位置选择、按属性选择。