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本论文研究源自三峡灾害防治指挥部“三峡库区地质勘察数据采集与图形编绘子系统”项目下设的子课题。针对项目研究的要求,研制开发“三峡库区地质勘察数据采集与图形编绘子系统”,实现地质勘察工作中的测量(综合地质测量、工程测量)、山地工程编录、钻孔岩心编录等数据采集、存储、维护、查询及统计分析的计算机化,实现地质勘察名词术语标准化以及与国标系统的对接;建立灾害体空间数据库,实现工程地质图、钻孔柱状图机助编绘与输入输出。
以上要求包含了大量的图形的显示及输入输出,贯穿地矿资源勘察采集信息、加工信息、存储信息、处理信息和利用信息诸多环节,因此对常规的符号系统提出了新的考验。为此,本项研究所设计开发的符号子系统需要满足的要求和研发的功能包括:
(1)共用的平台。即要求与勘察数据采集与图件编绘子系统使用相同的开发平台。
(2)符号系统的基本功能。包括点线面符号的创建、删除、保存、检索和显示等等。
(3)符号的共享。考虑和其他符号系统的文件共享,提供符号库的输入输出功能。
(4)其他功能。比如由本符号系统生成的符号库的单类型合并和多类型的合并等。
图件(包括地图、地质图以及各类矿产地质图)符号是表达图件内容的基本手段,它由形状不同、大小不一、色彩有别的图形和文字组成。图件符号是图件的语言,与文字语言相比较,其最大的特点是形象直观,一目了然。
包含图件符号库的软件有很多,各种GIS软件和制图软件都包含自己的符号库系统。符号系统往往作为软件的子模块使用,代表性的GIS软件包括国外的ArcInfo,MapInfo以及国内的MapGIS软件,制图软件包括Microstation和CorelDraw等软件。由于GIS应用领域的不同,所需的符号体系也不尽相同,因此为提高地理信息系统的适应性,地理信息系统应具有符号设计、图件制图的功能。
目前业界一致的看法是为系统提供一个符号编辑器(即符号设计系统),以用于符号设计,其对符号设计系统的要求是:
(1)组成符号的图素需满足符号设计要求;
(2)设计时,能实时观察所设计的符号;
(3)符号设计系统界面友好、操作方便灵活;
(4)符号设计精度应满足一定的精度要求;
(5)符号设计系统、符号显示软件应具有良好的封装性、可维护性和可适应性。
解决这一问题的关键是在符号设计系统的符号库组织、程序设计等方面需以面向对象的技术为中心。
符号编辑系统按照组织方式分为矢量符号系统和栅格符号系统,即符号分别以矢量数据和栅格数组织。矢量方法通常采用矢量数据作为输入,这种方法的特点是符号信息可用参数表示,因而符号库中保存的信息量小,但绘图精度高。矢量绘制方法难以实现纹理影像的绘制。
栅格制图方式通常采用栅格数据作为输入,确定数据所在单元对应的制图单元并将它们以颜色、灰度表示。栅格制图计算量小、可视化速度快,适合面对象任何形式的可视化方法,但要基于栅格绘图仪才能得到较好的输出效果。
目前GIS系统中的符号编辑子系统多半采用的是单一组织方式,这样势必导致某些不足。从地矿图件符号标准化和应用领域的实际情况出发,应用面向对象方法,借鉴已有符号库的优点,设计和开发符合地矿信息系统要求的符号系统,是本次研究的核心内容。
本文主要研究成果如下:(1)重点从图件语言的角度,分析了构成图件符号的符号变量种类和功能。深入研究了点、线、面符号的构图规律和构造原理,设计了一种用于点、线、面符号库的存储数据结构;并用面向对象的程序设计方法,设计了实现点、线、面符号库的程序类结构。
(2)应用面向对象方法,对符号系统进行了全面的设计和实现。从符号的功能和本质出发,分析符号构造特点,并在此基础上建立符号模型。
(3)在系统实现中,全过程引入建模工具RationalRose,保证模型前后的一致性。
(4)传统符号系统多半是单一的数据组织方式,本文在继承传统符号系统的优点的基础上,提出两种数据混合的组织方式,对符号系统的发展方向提供参考。
通过对上述研究工作,建立了基本符合项目需求的符号系统,实现了符号的创建、存储,管理等基本功能;同时,符号系统也还存在以下的不足,主要有:
1)输入输出功能还不完善。目前实现矢量符号输入,栅格符号的输入仅在理论上实现。
2)符号库的分级概念还不完善。符号库应该是分级分层的,比如按照应用可以创建岩石花纹符号库,城市交通符号库等等,而岩石花纹库又可以细分为沉积岩符号库,岩浆岩符号库等,分工越细,使用和查询越方便。
3)符号显示有待优化。点、线、面符号现在能满足基本需求,但是显示细节等方面有待优化。比如面符号的多样化显示,线符号的拐弯处的处理等。
在今后的开发完善工作中将进行这些方面的完善工作,以使符号系统更加完善,从理论研究走向实用阶段。