GIS可视化建模系统开题报告

毕业设计（论文）开题报告姓名专业地理信息科学学号班级论文题目GIS可视化建模系统一、选题背景和意义：地理信息系统（GIS）是强大的、以处理空间信息能力著称的专业信息系统，对地表现象通过矢量或者栅格形式的地理数据表达，通过一系列算法对地理现象进行分析，可以得到我们想要的结果。但一般的GIS系统对于用户的准入门槛较高，数据源的要求、算法的原理以及输出结果的导出等等，都需要用户对GIS系统有较深的理解能力。而在现在的地理信息系统软件中，可视化编程语言是普遍容易理解的。可视化编程提供了一些空间分析分步构建的方法，比如工作流，这对于没有传统文本式编程语言特殊知识的用户非常有用。通过可视化编程建模，用户仅需要知道如何选择合适的数据以及算法，再通过流程图的设计就可以得出自己想要的分析结果。这大大降低了GIS系统用户的准入门槛，有利于这类软件的推广和应用。二、课题关键问题及难点：可视化编程环境的建立需要把实体和算法通过图形化联系在一起，当中涉及到接口设计和计算机图形学方面的知识。本次课题主要基于vs2010编译平台，结合MO来进行二次开发，编程语言是C++。通过MFC设计图形化用户界面，调用系统GDI函数，处理消息响应和自动绘制，编程工作比较复杂，需要学习很多方面的知识。课题难点可以归纳为以下方面：1.多种数据信息打开编辑2.图形化界面设计3.ArcGIS组件库接口设计4.开发平台的搭建5.输出格式控制注：开题报告可单独装订，但在院（系）范围内，封面和装订格式必须统一。三、文献综述（或调研报告）：1.前言可视化编程表现了构建数据处理步骤的主要特定方式。可视化编程的想法是先基于图形代表分离步骤，然后基于简单图形构建算法。图形元素简单地通过一些图形和箭头代表程序元素，。直线和弧线把实体联系起来并表达他们之间的关系。一个可视化程序是一个有向图。Visualprogramminglanguages（VPL）可视化编程语言旨在帮助那些大多数没有高等编程语言特殊知识的用户团体。地理信息系统（GIS）是强大的、以处理空间信息能力著称的专业信息系统。地表现象通过矢量或者栅格形式的地理数据表达。矢量数据经常和属性数据一起被存在关系数据库中。矢量格式用三种主要形式表现实体类型：点，线，面。GIS因为其管理空间数据的能力在城市和领土组织，环境专家中越来越受欢迎。在GIS中空间决策，空间演变仿真和不同数据的对比引起越来越多人的兴趣。GIS的普通用户并不都要熟悉那些必需的文本式编程语言。通常他们在GIS应用中是专家而不是去自己编程。2.正文2.1MapObject功能简介一个GIS开发框架应提供应用软件所需的必要的空间分析功能，并允许软件开发人员集中精力构建软件的特定逻辑。ESRI公司的MapObject就是这样一个GIS框架，它是为响应ESRI用户的请求而创建的，可以把丰富的ArcGIS技术按产品进行分类，并将其空间分析功能嵌入新的或已有的应用软件中。MO组件是ESRI公司的产品，以空间数据访问、查询、制图为主要目标。其结构合理、简洁、易于扩充，是目前较为流行的GIS组件。它包括一个OLE控件（OCX），即地图控件（Map控件），以及一组（40多个）OLE对象（Object），适用于工业标准环境。MapObject不是一个终端用户产品，而是软件开发人员的工具包，包括一系列制图组件。2.2地理信息系统可视化编程的当前状态当今地理信息系统大多包含了可视化编程或者数据流构造的组件。可视化编程组件的名字在各自地理信息系统的用户界面中不同。术语“可视化编程语言”不会出现。ESRIInc.的ArcGIS软件中组件的名字叫ModelBuilder，意思是用户通过一系列的步骤建模并且把他们像建房子的过程一样组装起来。模型可以用于批处理数据，尽管组件名字没有明确的这样标明。文档解释“模型是通过把一个工具的输出作为另一个工具的输入，从而使地理数据处理工具串联起来的工作流”[4]。ArcGIS软件的用户非常了解ModelBuilder下的模块并且他们非常熟悉这些用法。而另一边，AutoCADMap3D软件中的可视化编程组件名为WorkflowDesigner[5]。这个组件名字更好地表达了批处理数据的能力。第二个单词“Designer”也指明算法是可视化设计的。然而可视化编程的组件名重要性并不等于其功能性和可用性程度。2.2.1ArcGISDesktop10中的ModelBuilder在2004年ESRI发布了一个平面流图模型构建环境想法名为ModelBuilder。从旧版本到新版本功能在不断地提升。到今天，版本10已经彻底完备和详尽了。比如，通过迭代实现循环构建的。模型中使用两种基本图形化实体。第一种是圆角箱。这些可以拖曳的图形可以表达任何来自于ArcToolBox应用的空间函数（工具）。这些工具数量超过500，具体取决于ArcGIS的授权级别。这些图形被填充成黄色。第二种实体是椭圆形或卵形的，代表输入和输出数据。代表输入数据的椭圆是蓝色的，而代表输出数据的椭圆是绿色的。因此，不同填充颜色的图形是很直观的。连接箭头可以被用户绘制或者在函数库中设置输入/输出特征类名字后被自动绘制。图形可以被安排成任何方向，可以水平也可以垂直。箭头长度可以根据连接图形的位置灵活调整。流程图的开始和结尾不是非常直观和明确。在大多数例子中，起点在左上角而结尾在右下角。六边形符号代表迭代器。迭代器是一种工具用来重复相同操作或者依次通过一系列输入的数据或值[4]。六边形的背景颜色是橙色。ModelBuilder中最终的模型被封装并以文件拓展名为TBX存储在定制工具箱中。一个定制工具箱可以收录几种模型。模型编辑只能通过图形化编辑器来编辑。在已存储的模型中不能浏览查看其内容资料。但是可以输出模型到图形文件然后打印。ModelBuilder更大的优点是模型验证，用户标签和模型报表。验证模型可以通过validation按钮实现。这种验证检查避免了用户在模型中的错误。用户也可以通过textannotations对数据流做一些解释说明的注记。除此之外，描述最终模型的report可以以文本文档形式自动地生成。模型窗口可以放大和缩小使阅读更加详尽。图形化编辑器ModelBuilder拥有舒适和用户友好的界面。2.2.2AutoCADMap3D2011中的WorkflowDesigner工作流组织（创建、编辑和运行）在功能区的“Workflow”选项卡中访问。详细的工作流设计在WorkflowDesigner独立窗口中完成。使用的图形化实体仅有逻辑框。数据没有专门的图形化代表。关于输入和输出数据的信息和活动一起包含在逻辑框中。每个活动的细节描述通过逻辑框右边的按钮设置。输入和输出数据的名字被指定为一个参数。带有活动的逻辑框也包含了关于活动的文本标签。通过禁用可以跳过某个带有活动的逻辑框。因此没必要从数据流中删除某个活动，禁用就足够了。禁用某个活动会使它变为粉色。叠置分析的逻辑框会提供一张关于叠置类型的说明图片。箭头会自动的添加到工作流图中，箭头长度是固定的。它只允许从上到下的方向。窗口右部的活动可以拖放到在设计的数据流。图有两种颜色。绿色圆是图的起点而红色圆是图的终点。缩放通过动态缩放工具实现。工作流图通过按下右下角的按钮来延伸到适合设计窗口。漫游工具可以在窗口中改变图的位置。2.3可视化环境研究意义可视化环境给程序员和用户的人机界面的开发带来了巨大的变化，使人机界面的实现可以通过可视化操作，以“所见即所得”的方式进行定制；可视化运行主要是程序在运行过程中的数据结构、算法流程可视显示，将抽象的数据和处理方法转换成图形的方式展示出来，使得初学者不必深究其中的原理，从而在枯燥乏味的菜单选择中解脱出来，降低地理信息系统软件的准入门槛，提高用户的使用体验。2.3GIS可视化建模系统功能需求(1)打开地图文档需要能打开我们要进行操作的地图数据，可以是点、线、面三种数据类型。(2)创建初始模型创建初始模型，设置模型参数如输入数据来源、输出数据存放路径等等(3)显示工具参数选择算法工具（例如：Buffer）后，可以添加需要的工具参数（例如:距离Distance）作为模型变量显示在可视化模型中(4)创建模型参数添加了工具参数模型变量，还需要创建相关的具体的模型参数（例如：Distance的value）(5)对模型元素重命名可视化建模系统为变量指定默认名称。这些变量名用作模型工具对话框上的参数名称。对变量重命名是一种很好的做法，尤其是在变量为模型参数时。(6)不同模型元素赋不同颜色为方便用户查看，使不同模型元素之间的区别更加直观，对输入变量、工具和输出变量赋予不同颜色。没有参数数据的工具和输出变量不会赋予颜色。(7)保存输出最终处理结果设置输出数据路径和文件名，保存输出结果3.小结GIS可视化建模系统归纳矢量GIS地理计算的基本算法，并对其进行可视化管理，建立算法库，提供对算法库中的算法的进行选取、连接、参数设置和运行状态的可视化管理与表达。对于地理信息系统的初学者来说，可视化建模系统可以让他们从数量众多且枯燥乏味的算法工具选择中脱离出来，比较直观的看到GIS工作流程，从而能做出合适的选择和设置，得到自己想要的结果。参考文献：[1]Z.Dobesova,“Visualprogramminglanguageingeographicinformationsystems”,RecentResearchesinAppliedInformatics,2ndInternationalConferenceonAppliedInformaticsandComputingTheory,Prague,2011,WSEASPress,pp.276-280.[2]P.A.Longley,M.F.Goodchild,D.J.Maguire,D.W.Rhind.GeographicInformation.SystemsandScience,Wiley,ISBN0471495212,2001.[3]ESRI.ArcGISDesktopHelp10,WhatisModelBuilder?Available:[4]Autodesk.AutoCADMap3D.Features.Workflows&FeatureRules.Available:[5]陈雪梅，韩洁琼.C语言可视化编程环境的设计与实现.武汉理工大学学报·信息与管理工程版，2010，04[6]韩鹏.地理信息系统开发MapObjects方法[M].武汉：武汉大学出版社，2004[7]孙师尧.基于MapObject的军事标图系统关键技术研究.网络安全技术与应用.北京大学出版社，2014,08,15[8]张伟峰.GIS插件开发及共享研究.[硕士学位论文].华东师范大学,2004[9]吴其昌，陈天泽，粟毅.基于MapObjects的空间拓扑关系的建立.计算机仿真,2005,01期[10]黄华国，汤军，王蕾.基于MO和ArcSDE的城镇地籍建库工具箱开发与应用.国土资源信息化，2005,01期[11]吕敏，沙莎.可视化编程数字图像处理平台的界面设计与实现.中南大学信息科学与工程学院:计算机系统应用,2010年09期四、方案（设计方案、或研究方案、研制方案）论证：针对前面提出的系统开发设计难点，提出具体实施方案如下：1.多种数据格式打开编辑矢量算法可能涉及到多种数据类型参数，针对不同数据类型打开编辑能力的要求，解决步骤如下：(1)利用VS2010MFC重新编译OnFileOpen()函数，使之可以打开系统对话框，找到需要的数据(2)针对不同数据类型文件的后缀，与MO组件接口连接，设计对应的处理算法打开2.图形化界