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[Resumen]
Explica las ventajas de desarrollar un sistema cartográfico digital basado en componentes SIG con el SIG como núcleo, y las ventajas de SIG como núcleo Los objetivos de diseño del sistema de cartografía digital y el esquema de codificación de los elementos básicos del terreno. Combinado con el proceso de desarrollo de SuperMap Survey, este artículo también presenta cómo diseñar e implementar un sistema de mapeo digital profesional basado en el kernel GIS.
Para resolver el problema de conversión de datos entre sistemas cartográficos digitales y sistemas de información geográfica, es necesario desarrollar un sistema cartográfico digital dedicado a los sistemas de información geográfica. Este artículo analiza las ventajas de desarrollar sistemas de gestión de sistemas de información geográfica basados en tecnología SIG (ComGIS). Además, se enumeran los objetivos de un GIS DMS y se explica cómo codificar entidades GIS. En particular, SuperMap Survey se utiliza para analizar los detalles del desarrollo de DMS para SIG.
[Palabras clave:]
El sistema de cartografía digital toma el SIG como núcleo y SuperMap Survey como el componente objetivo del diseño del SIG.
Sistema de cartografía digital, utilizado para SIG, SIG de componentes, objetivos, topografía de hipermapas
1 Introducción
La tecnología de cartografía digital es actualmente la tecnología topográfica más utilizada. Una de las tecnologías cartográficas, los datos electrónicos proporcionados por el sistema cartográfico digital, también son una fuente de datos muy importante para los SIG. La perfecta conexión entre los datos electrónicos proporcionados por el sistema cartográfico digital y los datos SIG es también uno de los problemas que debe resolverse urgentemente en el desarrollo de los SIG. Aunque actualmente existen muchos sistemas de cartografía digital en los mercados nacional y extranjero, ninguno de ellos ha resuelto bien los problemas existentes hasta ahora. Una vez que los datos electrónicos enviados por el sistema cartográfico digital ingresan al SIG, los principales problemas son:
(1) La pérdida de información es común durante el proceso de conversión de datos. Sin embargo, dado que los sistemas de cartografía digital tradicionales se desarrollan en su mayoría basándose en núcleos CAD y se centran en la descripción de información geométrica espacial, los sistemas de información geográfica requieren el almacenamiento y la gestión conjuntos de información espacial e información de atributos, lo que resulta no solo en la pérdida de espacio; La información del proceso de conversión de datos, la información de atributos también se perderá.
(2) Después de la transferencia de datos, a menudo no pueden cumplir directamente con los requisitos del SIG y requieren mucho trabajo de posedición, lo que no solo desperdicia recursos sino que también extiende el ciclo de construcción del sistema.
(3) Es difícil mantener y actualizar la base de datos básica del sistema de información geográfica. Debido a la frecuente conversión de datos durante el proceso de mantenimiento y actualización de los sistemas SIG y de cartografía digital, a menudo es imposible operar directamente la base de datos básica, lo que provoca inconvenientes en el mantenimiento y la actualización de los datos básicos.
(4) Durante el proceso de conversión de datos, además de la pérdida de información, a menudo va acompañada de una expansión de los datos. El resultado de la expansión de datos a veces hace que los SIG no puedan gestionar estos datos "masivos".
Hay muchas razones para los problemas anteriores. En resumen, las principales razones son las siguientes:
(1) La complejidad y diversidad de los datos. Se manifiesta principalmente en la complejidad y diversidad del mundo real, así como en la inconsistencia en la descripción y expresión de un mismo objeto espacial en diferentes sistemas cartográficos.
(2) Diferentes comprensiones de SIG. Los desarrolladores de diferentes sistemas de cartografía digital tienen diferentes conocimientos sobre los SIG y carecen de estándares unificados correspondientes como referencia, lo que da lugar a diferencias en la expresión de los datos.
(3) Debido a las limitaciones de las plataformas de desarrollo básicas y las capacidades de desarrollo, los sistemas de cartografía digital a menudo no pueden tener en cuenta las necesidades de datos de los SIG. En la actualidad, la mayoría de los desarrolladores de sistemas de cartografía digital no son desarrolladores de la plataforma SIG básica, lo que afecta más o menos a la comunicación entre los sistemas de cartografía digital y el SIG.
Actualmente existen muchos sistemas de cartografía digital en el mercado, que se pueden dividir en dos categorías según sus métodos de desarrollo: (1) Los sistemas CAD sirven como plataformas de desarrollo secundarias. Estos sistemas hacen un buen uso de las funciones de edición flexible y de dibujo potentes del sistema CAD, pero debido a las enormes diferencias en las estructuras de datos entre los sistemas CAD y GIS, sus datos a menudo no cumplen con los requisitos de GIS. (2) Sistema de cartografía digital basado en plataforma independiente. Aunque un sistema de este tipo no tiene que cumplir con las restricciones del desarrollo secundario, tiene una gran flexibilidad en el desarrollo.
Sin embargo, desarrollar un sistema de este tipo requiere comenzar desde abajo, lo cual es difícil, requiere mucho tiempo y es costoso. La aparición de la tecnología SIG componente (ComGIS) proporciona nuevos métodos e ideas de desarrollo para el desarrollo de sistemas de cartografía digital con SIG como núcleo.
2. La tecnología SIG de componentes y sus ventajas como plataforma de desarrollo de sistemas cartográficos digitales
2.1 ¿Qué es la tecnología SIG de componentes?
La tecnología de software basada en componentes se ha convertido en una de las tendencias de desarrollo de la tecnología de software. El desarrollo basado en componentes (CBD) es una revolución en el desarrollo de software. A diferencia de las nuevas tendencias como la orientada a objetos y cliente/servidor, el desarrollo basado en componentes no es sólo un nuevo modelo de computación distribuida, sino un enfoque amplio que respalda el ciclo de vida completo de los conceptos de computación, incluido el diseño, el desarrollo y la arquitectura de implementación.
Debido a que el desarrollo basado en componentes es altamente reutilizable e interoperable, afectará todos los aspectos del portafolio de aplicaciones, incluidos todos los tipos de clientes, servidores de aplicaciones y servidores de bases de datos, y tendrá un impacto significativo en el desarrollo de aplicaciones. . tener un profundo impacto en todos los aspectos.
Dos especificaciones importantes para el desarrollo basado en componentes son COM/DCOM de Microsoft y CORBA de OMG. Actualmente, COM/DCOM de Microsoft ocupa una posición de liderazgo en el mercado, se utiliza ampliamente y gradualmente se ha convertido en el estándar de facto en la industria. Basado en COM/DCOM, Microsoft introdujo la tecnología ActiveX. El control ActiveX es el componente estándar más utilizado en la programación visual en la actualidad.
El denominado SIG de componentes se refiere a un SIG basado en la plataforma de objetos componentes y provisto por un conjunto de componentes con ciertas interfaces de comunicación estándar que permiten aplicaciones en varios idiomas. Este tipo de componente se denomina componente SIG. La interacción entre componentes SIG y entre componentes SIG y otros componentes se puede realizar a través de interfaces de comunicación estándar. Esta interacción se puede realizar incluso entre computadoras.
En la actualidad, los fabricantes de SIG nacionales y extranjeros son muy optimistas sobre las perspectivas de desarrollo de las plataformas SIG de componentes y han lanzado sus propios productos SIG uno tras otro. Por ejemplo, la plataforma SIG de componentes completos SuperMap2000 lanzada por Beijing SuperMap Geographic Information Technology Co., Ltd., MapEngineer desarrollado por Beijing Tuyuan Company, MapObjects de ESRI, MapX de MapInfo, etc. Afortunadamente, las plataformas SIG de componentes nacionales son completamente comparables funcionalmente a las extranjeras. Los productos similares compiten entre sí y son incluso mejores que los productos extranjeros similares en muchos aspectos, lo que da un mayor margen de elección en el desarrollo de sistemas de cartografía digital con SIG como núcleo.
2.2 Ventajas de utilizar SIG componentes para desarrollar sistemas cartográficos digitales
La aparición de SIG componentes proporciona un nuevo método de desarrollo para el desarrollo de sistemas cartográficos digitales con SIG como núcleo. En comparación con los métodos de desarrollo tradicionales, sus ventajas se reflejan principalmente en:
(1) El SIG componente en sí es un SIG completo y su modelo de datos es completamente consistente con el SIG. En base a esto, el desarrollo puede garantizar una buena compatibilidad entre el sistema de cartografía digital y el SIG.
(2) El componente SIG tiene métodos de desarrollo flexibles. Podemos elegir libremente un lenguaje informático familiar para el desarrollo (como VB, VC, Delphi, C Builder, etc.) sin tener que aprender un lenguaje de desarrollo secundario. El componente GIS proporciona dos niveles de desarrollo diferentes, uno se basa en el control ActiveX y el otro es el desarrollo directo basado en la biblioteca de clases subyacente (SDK) del componente GIS. Podemos elegir con flexibilidad según nuestras necesidades.
(3) El componente GIS encapsula completamente las funciones de GIS, lo que permite a los desarrolladores concentrarse completamente en la implementación de funciones profesionales, lo que reduce en gran medida la dificultad y el ciclo de desarrollo.
(4) El sistema de cartografía digital basado en componentes SIG tiene buena escalabilidad. Los componentes SIG se pueden integrar perfectamente con otros sistemas, incluidos los sistemas de mapeo digital, y los desarrolladores pueden usar directamente el código del programa escrito. Las plataformas SIG a menudo se componen de múltiples componentes y los desarrolladores pueden elegir otros nuevos en cualquier momento de acuerdo con las necesidades; Los componentes del sistema mejoran el sistema.
Con las funciones mejoradas de la plataforma de componentes, los desarrolladores pueden utilizar directamente las funciones subyacentes mejoradas sin tener que volver a compilar todo el programa, lo que reduce en gran medida la dificultad de mantenimiento y actualización del sistema.
Tabla 1 Comparación de los métodos de desarrollo que utilizan ComGIS y los métodos de desarrollo tradicionales
Contenido de comparación\El método de desarrollo se basa en la plataforma ComGIS y la plataforma CAD, y está completamente desarrollado desde la capa inferior. .
Escasa compatibilidad con SIG.
¿Es difícil utilizar SIG como núcleo?
La compatibilidad con bases de datos espaciales varía.
La dificultad de desarrollo es baja y la dificultad de desarrollo es alta.
Los ciclos de desarrollo pueden ser cortos o largos.
La inversión en desarrollo es muy pequeña.
Una buena escalabilidad generalmente es mejor.
Hay muchas opciones para lenguajes de desarrollo.
¿Apoyas el desarrollo visual?
Si el copyright es independiente, sí, no, sí.
Diseño de un sistema cartográfico digital basado en SIG
3.1 Objetivos del diseño del sistema
Después de años de desarrollo, el sistema cartográfico digital tradicional ha formado una teoría y un concepto relativamente completos. sistema técnico. Sin embargo, el rápido desarrollo y la aplicación generalizada de la tecnología SIG han planteado mayores requisitos para los sistemas de cartografía digital. La aparición de componentes tecnológicos de sistemas de información geográfica proporciona un método de desarrollo ideal para la transformación de los sistemas cartográficos digitales tradicionales en sistemas cartográficos digitales con SIG como núcleo. En comparación con los sistemas cartográficos digitales tradicionales, los sistemas cartográficos digitales con SIG como núcleo deben lograr los siguientes objetivos en el diseño:
(1) Con SIG como núcleo, orientado a SIG. Esto requiere que los requisitos de datos del SIG se consideren plenamente durante el proceso de desarrollo del sistema para resolver los problemas de los datos actuales del sistema cartográfico que ingresan al SIG. Tomar SIG como núcleo es el alma y la esencia de todo el diseño del sistema.
(2) Teniendo en cuenta las necesidades duales de la cartografía y los SIG. Si bien satisfacemos las necesidades de los SIG, también debemos considerar los requisitos de la cartografía para la expresión de datos, cuyo núcleo es la expresión simbólica de entidades.
(3) Diseño abierto. Los requisitos de datos de diferentes regiones y diferentes SIG varían mucho, lo que requiere que los sistemas de cartografía digital tengan mayor flexibilidad y personalización para hacer frente a los rápidos cambios. El contenido personalizado debe incluir codificación de entidades, atributos de entidades, jerarquía de entidades, etc.
(4) Soporte de base de datos espacial. En los últimos años se ha desarrollado tecnología de bases de datos espaciales basada en grandes bases de datos relacionales (como Oracle, SQL Sever, etc.). ) ha sido ampliamente utilizado en la construcción de proyectos SIG. Cómo almacenar, gestionar, mantener y actualizar directamente datos basados en bases de datos espaciales es uno de los problemas que deben resolverse con urgencia.
(5) Integración de datos multifuente. Actualmente, existen muchos formatos de datos electrónicos y formatos de datos SIG para sistemas cartográficos digitales. Si el sistema de mapeo digital tiene un buen soporte para estos formatos de datos, reducirá en gran medida la dificultad del almacenamiento de datos y resolverá el problema del cuello de botella de datos en la construcción de proyectos SIG.
(6) El funcionamiento es sencillo y se ajusta a los hábitos de trabajo del operador. La carga de trabajo de los sistemas cartográficos digitales orientados a los SIG aumentará inevitablemente. Los sistemas de cartografía digital con SIG como núcleo deben proporcionar métodos de operación simples y eficientes para mejorar la eficiencia del trabajo.
(7)Estandarización y estandarización.
3.2 Diseño básico de codificación de datos del terreno
La codificación de datos del terreno es la palabra clave que identifica de forma única los elementos en SIG. El diseño de la codificación de datos básicos del terreno también es una necesidad para la cartografía en SIG y también es la base para lograr el disfrute de la información espacial básica. La codificación de datos básicos del terreno es la base para desarrollar un sistema de cartografía digital con SIG como núcleo, y también es una de las claves del éxito del sistema. Al diseñar la codificación básica de datos del terreno, se deben seguir varios principios: (1) Cumplir con los estándares nacionales y de la industria. (2) Fácil de aplicar. Los usuarios pueden extraer información básica del terreno por capas y elementos temáticos según las diferentes necesidades, y personalizar la visualización y la salida temáticas a voluntad. (3) El sistema es fácil de implementar. En el diseño real, se puede ampliar sobre la base de la codificación nacional de elementos básicos del terreno para satisfacer las necesidades reales del sistema.
En el desarrollo del sistema actual, adoptamos un esquema de clasificación y codificación para la información geográfica básica urbana basado en las características de la entidad. La característica de esta solución es que, sobre la base de la clasificación de elementos geográficos, agrega la clasificación y los atributos característicos de las entidades que constituyen los elementos geográficos, lo que puede satisfacer mejor las necesidades de aplicación de mapeo y análisis SIG. Para obtener detalles sobre esta codificación, consulte el artículo "Esquema de codificación de clasificación de información geográfica básica urbana basado en características de entidad" (Liang Jun, Jin Wenhua), que no se describirá nuevamente aquí.
El siguiente es un ejemplo de codificación de una característica del terreno.
Código =Código de clasificación de características del terreno (4 dígitos) código de característica del terreno.
Por ejemplo: 1 1 1 0 2 0 (codificación de símbolos de puntos triangulares)
3.3 Diseño funcional del sistema
En términos de diseño funcional, SIG es el núcleo El sistema de cartografía digital debe tener en cuenta las necesidades duales de la topografía y el SIG. Según su flujo de trabajo, se puede dividir en los siguientes módulos:
(1) Módulo de entrada de datos En este módulo, se deben admitir varios métodos de recopilación de datos de uso común. Incluyendo: mapeo digital de campo (topografía y mapeo), vectorización de escaneo y datos electrónicos en otros formatos (datos GIS y datos CAD). En el módulo de entrada de datos, también es necesario admitir una base de datos espacial como fuente de datos.
(2)Editar módulo. Este es el módulo central del sistema de cartografía digital con SIG como núcleo. En el módulo de edición, el proceso de creación de todas las entidades SIG debe estar completamente encapsulado y completado automáticamente por el sistema.
(3) Consulta, estadística y análisis. Sobre la base del sistema existente, se pueden completar directamente algunas funciones comunes y simples de consulta, estadísticas y análisis.
(4) Módulo de salida. Incluye varios aspectos: salida cartográfica, salida de informes, salida de datos SIG en otros formatos y almacenamiento directo de datos en bases de datos espaciales.
4. Implantación del sistema de cartografía digital basado en SIG SuperMap Survey.
4.1 Selección de plataforma SIG de componentes
SuperMap Survey es un sistema de cartografía digital basado íntegramente en SIG desarrollado por Beijing SuperMap Geographic Information Technology Co., Ltd. Al elegir el componente de la plataforma SIG, elegimos SuperMap2000 como plataforma de desarrollo de SuperMap Survey. SuperMap2000 es una plataforma SIG de componentes completos lanzada por Beijing SuperMap Geographic Information Technology Co., Ltd. En comparación con otras plataformas ComGIS, SuperMap2000 es más adecuada como plataforma básica para el desarrollo de sistemas cartográficos digitales con SIG como núcleo, principalmente porque:
U SuperMap proporciona dos niveles de métodos de desarrollo: control ActiveX y SDK. En particular, proporciona métodos de desarrollo de SDK, que son particularmente adecuados para desarrollar dicho sistema.
uComposición multicomponente. SuperMap2000 se compone del control central SuperMap, SuperWorkspace, SuperLegend, SuperTopo, Super3D, SuperLayout y otros componentes. Tiene una gran flexibilidad en la selección de componentes, lo que mejora enormemente la escalabilidad de todo el sistema.
u Abre funciones de creación de símbolos y estilos de línea. SuperMap 2000 tiene incorporado un potente editor de líneas y un editor de símbolos, lo que permite a los usuarios diseñar nuevas líneas y símbolos según las necesidades profesionales.
Potentes funciones de dibujo, edición y captura. SuperMap2000 proporciona funciones de edición y captura comparables a las de CAD, reduciendo la brecha entre los sistemas GIS y CAD en este sentido.
u Tecnología única de integración perfecta de datos espaciales de múltiples fuentes (SIMS). La función de conversión de datos de SuperMap 2000 puede * * * disfrutar cómodamente de datos geográficos de otras plataformas de software GIS, brindando la capacidad de convertir varios formatos de datos.
u soporte de base de datos espacial. El motor de base de datos espacial de Hypergraph puede admitir directamente el almacenamiento y la gestión de datos espaciales basados en bases de datos relacionales a gran escala (como Oracle, SQL Server, etc.).
).
4.2 Implementación de SuperMap Survey
Al desarrollar SuperMap Survey, utilizamos el SDK subyacente de SuperMap y el lenguaje de programación utilizó Visual C 6.0. Con el soporte de SuperMap SDK. funcionalidad ampliada para satisfacer las necesidades de los sistemas de cartografía digital. En cuanto a la estructura de almacenamiento de datos, utilizamos la estructura de almacenamiento de datos en formato SDB proporcionada por SuperMap2000. Su mayor ventaja es que adopta una estructura de archivos duales en lugar del método de almacenamiento común de un grupo de archivos en una capa, lo que resulta beneficioso para mantener la integridad de los datos. En términos de edición y mapeo, hemos ampliado aún más las funciones de edición proporcionadas por SuperMap y agregado funciones de edición adecuadas para mapeo digital. El soporte del sistema para bases de datos espaciales y datos GIS en otros formatos se basa en la tecnología de bases de datos espaciales y la tecnología SIMS de SuperMap2000.
Después de un intenso desarrollo, basado en el SDK de SuperMap2000, inicialmente completamos el desarrollo de un sistema de mapeo digital con SIG como núcleo y básicamente logramos los objetivos de diseño del sistema. En el estudio de hipermapa, implementamos las siguientes funciones:
(1) Admitir métodos topográficos comunes para el mapeo digital de campo. Incluye métodos de medición y registro (incluidos cuadernos electrónicos) y recolección integral de datos (tabletas electrónicas). SuperMap Survey se puede utilizar para la cartografía digital convencional a gran escala.
(2) Vectorización de imágenes escaneadas. SuperMap Survey admite la importación, el registro, el recorte, el registro y la vectorización de pantalla de imágenes de formatos de imágenes comunes.
(3) Admite operaciones de bases de datos espaciales basadas en SQL Server y Oracle. Puede editar datos directamente en la base de datos.
(4) Admite la importación y exportación de datos GIS y datos CAD en varios formatos.
(5) Adecuado para funciones de edición y captura de sistemas de cartografía digital. Creación de entidades GIS totalmente automatizada. Módulo de levantamiento catastral personalizado para levantamiento catastral.
(6) Proporciona las funciones de análisis, estadísticas y consultas SIG más utilizadas.
(7) Salida de mapa estándar basada en plantilla.
(8) Diseño abierto. Se pueden personalizar fácilmente varios parámetros utilizando el programa de gestión de parámetros proporcionado por SuperMap Survey.
La figura 1 está basada en SuperMap2000, un sistema de cartografía digital con SIG como núcleo.
Cinco conclusiones
El desarrollo de sistemas cartográficos digitales con SIG como núcleo ha resuelto el problema de los datos electrónicos proporcionados por los sistemas cartográficos digitales tradicionales que ingresan a los SIG y ha logrado grandes resultados en la práctica. aplicaciones lograron buenos resultados.
Durante el proceso de desarrollo del sistema, nos dimos cuenta profundamente de que ComGIS, como plataforma de desarrollo para sistemas de mapeo digital, tiene una dificultad de desarrollo moderada, un ciclo de desarrollo corto, una pequeña inversión en desarrollo y una buena compatibilidad con SIG. Herramienta ideal para desarrollar sistemas basados en SIG. Ideal para sistemas centrales de cartografía digital.
[Referencias]
[1] Chen et al., Introducción a los sistemas de información geográfica, Science Press, Beijing, 2008 0.
[2] Yang Delin et al., Principios, métodos y aplicaciones de cartografía digital a gran escala, Tsinghua University Press, Beijing, 1998.2.
[3] Song, Zhong Ershun, "Investigación y desarrollo de sistemas de información geográfica componentes", Journal of Image and Graphics, Volumen 3, Número 4, 1998.4.
[4] Centro de Desarrollo de la Industria de Información Geográfica de la Academia de Ciencias de China, Sistema de Información Terrestre de Hangzhou Esquema de estratificación y codificación de información topográfica básica, 2000.2.
[5]Beijing SuperMap Geographic Information Technology Co., Ltd., Understanding SuperMap GIS, 2000.9.
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