空间数据库批量投影系统的设计与实现

黄金玉，姜月华，苏晶文，张泰丽

（1. 南京地质调查中心，江苏 南京 210016）

空间数据库投影是地理信息研究的基础操作之一。然而，在使用GIS软件进行空间数据投影时，或多或少都存在操作上的困难，尤其是重复相同操作，无法实现一次操作、批量投影的功能。空间数据库投影系统（CSData）的开发目标就是简化这些软件繁琐的操作步骤，并合理补充原有GIS软件欠缺的相关功能。为此，空间数据库投影系统（CSData）设计出操作数据和投影成果图件双可视化界面，实现了空间数据与投影图件的双重管理功能。整个投影过程只需用户选择操作目标，系统自动获取各类参数、读取空间数据以及存储投影成果图件。

1 投影系统开发设计

系统基于MapGIS二次开发实现[1]。MapGIS二次开发库主要提供API函数、MFC类库、ActiveX 控件3种方式，CSData系统选择基于MFC类库开发，是由于MapGIS类库提供了多个可重用基类，调用内部开发函数更灵活。原有的GIS空间数据投影过程是很复杂的人工交互操作，需要将人工设置转换为系统自动获取，补足相关功能，使投影更完善、灵活。

投影系统开发实现了3大功能：数据库管理、数据库投影以及GIS图件管理。整体框架如图1。

1.1 数据库管理功能模块

原始的GIS软件没有数据库管理功能，而用户可能需要对原始数据进行分类投影。为此，投影系统设计了数据库查询检索功能，提供需查询的数据项，进行查询条件语句编写，可实现各类条件查询选项，如大于、小于、等于、并且、或者、不等于等。

用户也可以根据需要，通过双击相应编辑数据框对投影数据进行编辑修改。在实现这个功能时，程序上采用了特殊处理，在列表中使用编辑控件，修改编辑控件隐藏，在用户双击激活修改功能时，编辑控件获得所处行列号，置于修改数据所处框内，完成编辑修改工作。

1.2 数据库投影功能模块

用户选定需要投影的数据后， 即可以进行投影。系统设计了自动读取投影参数的功能，无需人工输入操作，大大简化了原始GIS软件的步骤。根据投影需求，系统将数据单位分为度、度分秒和公里网，每一个数据单位都有对应的操作菜单，数据库中各项数据都会作为属性自动赋予图元，投影结果文件会即时显示在窗口中。

1.3 GIS图件管理功能模块

系统设计了启动界面，用户选择GIS文件后，GIS图件即显示在主窗口中。GIS图件管理具有浏览、编辑修改、鹰眼等功能，对GIS工程内部文件也具有文件管理功能。

2 系统界面及功能实现

2.1 投影系统操作界面

投影系统界面主要包括启动界面、主功能菜单、快捷键、树型目录菜单、数据库列表窗口、GIS图件显示窗口、文件管理窗口和状态栏，如图2。

1）启动界面。用户选择需要投影的底图，要求底图具有标准的投影参数，用户确定底图装入之后，系统启动主操作窗口。

2）主功能菜单。包括点文件操作、文件属性操作、系统参数设置、数据库投影操作等，用户点击相应功能菜单完成各种操作。

3）树型目录菜单。显示数据库中各类表的名称，方便用户点击完成数据库链接工作。

4）数据库列表窗口。此窗户是结合树型菜单和主功能菜单完成数据库的显示功能。当用户选择或者输入需投影数据表名称后，此窗口自动链接相应数据表并将全部数据显示在列表窗口中。该窗户也可用于修改数据和显示检索数据。

5）GIS图件显示窗口。当用户在启动界面中选择了投影底图后，所选工程文件就会显示在此窗口中。基本的GIS图形操作如编辑、查询、放大、缩小、复位等都可以实现，数据库投影结果也会显示在此工作区中。

6）文件管理窗口。打开的工程底图中文件项目情况都在此窗户显示，文件名称、存储路径、文件编辑状态等都详细说明，用户可以改变工程文件的状态。

7）状态栏。状态栏中可显示两组坐标单位，一组是投影参数单位值，一组是经纬度值，随着鼠标的移动可以灵活显示鼠标所在点位的两组值。

2.2 自动读取投影参数

CSData系统将原GIS软件需要人工一步步输入的过程优化为系统自动读取，则需要对其投影原理和相关数据函数进行剖析。投影参数结构如下[2]：

typedef struct MAP_PARA struct

{

char type;//空间数据水平坐标系类型

char unit;//空间数据水平坐标单位,

double mapw;//空间数据图幅理论宽，type坐标系,unit单位

double maph;//空间数据图幅理论高，type坐标系,unit单位

char projType;//空间数据投影类型

char earthParam; //空间数据参考椭球体参数类型

double jd0; //空间数据数据左下角经度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double wd0; //空间数据数据左下角纬度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double djd;//空间数据数据经度跨度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double dwd; //空间数据数据纬度跨度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double rate;//空间数据数据水平比例尺倒数,无单位

double lon;//空间数据中央经线经度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double lon1; //空间数据双经线1经度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double lon2; //空间数据双经线2 经度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double lat;//空间数据投影原点纬度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double lat1; //空间数据双纬线1纬度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double lat2;//空间数据双纬线2 纬度, 数据单位统一采用UNIT_DMS格式

double dx;//空间数据图纸坐标原点在投影坐标系中的X偏移值 ,type坐标系,unit单位

double dy;//空间数据图纸坐标原点在投影坐标系中的Y偏移值,type坐标系,unit单位.

char levelType;//空间数据大地水准面类型

double h;//空间数据大地水准面与参考椭球面之间的高差, 单位为m

double H;//空间数据投影平面与大地水准面的高差, 单位为m

double vRate;//空间数据垂向比例尺倒数

char vUnit;//空间数据垂向数据单位

char TICtype;//TIC点理论坐标系类型

char TICunit;//TIC点理论坐标单位

char infoUnit;//图形显示参数单位

double infoRatex;//图形显示参数单位值相对于当前数据单位值的x比例系数, 初始值必须赋0或1

double infoRatey;//图形显示参数单位值相对于当前数据单位值的y比例系数, 初始值必须赋0或1

}MAP_PARA;

以上都是投影参数，如一一人工输入会浪费大量时间。CSData系统设计了初始用户界面用于选择GIS工程文件，装入投影底图的工程文件后，工程自带的标准投影参数就会被系统获取，并将各数值后台赋予上面投影结构中的对应参数，无需人工输入。工程文件装入使用到的接口函数是_PRJLoadAProject（Char *name,AREA_HINST aInst, Short fastOpen）， 其 中 Char* name表示装入的GIS工程对象；AREA_HINST aInst表示工作区实例，由_InitWorkArea函数创建；Short fastOpen表示参数默认为0。

通过对函数参数的分析，在启动界面由用户自行选择需要的GIS图件，系统读取图件所在路径进行显示。通过接口函数返回GIS工程对象后，通过循环和大量内部函数获取参数值，为投影作准备。

2.3 数据库的批量投影

现有的GIS软件在设置完成投影参数后，只能完成一个空间数据投影。CSData将获取的投影参数作为系统内部参数保存，而读取数据是根据用户选取的数据名称链接到数据表获取坐标数据，完成的空间投影结果文件也会自动根据数据表名称保存。用户选择批量投影操作，进入批量投影选择界面，系统将自动读取的数据库全部表名都显示在选择列表中，用户选择需要投影的全部数据表，系统会一次将所有数据表全部投影，所有投影结果文件都自动保存在对应的文件目录下，投影结束后提示用户查看。

2.4 系统功能优化介绍[3,4]

CSData的核心就是最大程度地减少人工干预。CSData系统的整个投影操作只需要人工交互三步[5-7]：首先装入需要投影的GIS底图，而后选择需要投影的数据对象，最后启动投影程序，系统就会完成所有投影参数获取和设置以及结果文件保存。CSData系统将专业性很强的操作都设计为自动完成，真正实现了“傻瓜式”投影系统。系统实现的批量投影功能，也同样只需要人工干预三步，区别就是选择的投影数据对象通过多选模式提供给用户勾选。由于参加投影计算的参数都是通过内部函数直接获取，系统通过复杂程序完成判定和赋值，可以充分避免人工错误操作产生的误差和投影失败的情况。

2.5 系统应用实例

CSData系统已被应用到多个项目中，如地下水污染详查项目、地质灾害调查项目、长三角综合研究项目、淮河流域调查项目等。图3为地质灾害详查项目中，将空间数据通过CSData完成的投影结果。

[1]王敬恩,康义凯,景俊红.MapGIS在地理信息数据处理中的应用[J].工程技术,2007(28):253-255

[2]中国地质大学（武汉）信息工程学院.MapGIS地理信息系统开发手册[Z].武汉：华地图形数据公司,1998

[3]中地软件丛书编委会.MapGIS组件开发手册[Z].武汉：中地信息工程有限公司,2002

[4]吴信才.地理信息系统原理、方法及应用[M].武汉:中国地质大学出版社,1998

[5]曹瑜,胡光道.地理信息系统在国内外应用现状[J].计算机与现代化,1999,61(3):1-4

[6]施伯乐,顾宁,刘国华.数据库处理基础、设计与实现[M].北京:电子工业出版社,2001

[7]Lernechker R C，Archer T. VC++6 宝典[M]. 北京:电子工业出版社,2001

[8]舒飞跃, 闾国年, 陆婧, 等. 基于知识对象的土地管理空间数据库模型设计与实现[J]. 地球信息科学学报,2010, 12(3):348-357

[9]杨忠德, 曹新平. 基于时空关联的警用信息系统的设计与应用[J]. 地球信息科学学报, 2011, 13(4): 480-485