城市环境地质调查信息系统设计开发

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来源 |“自然资源智阅读平台”-《城市环境地质调查信息化建设》

作者:张礼中,张永波,周小元,王乾,蔡子昭,霍志彬,梁国玲,王伟等

出版社:地质出版社

信息化是当今社会发展的潮流和趋势,信息化程度标志着一个国家的生产力发展水平,也决定着未来的发展实力和机会。城市环境地质调查信息系统(简称:UEGInfo)是围绕城市环境地质调查数据库建设过程进行设计和开发的PC 机环境为主的城市环境地质调查及其相关数据信息的管理与应用系列软件。

城市环境地质调查信息系统是地理信息系统技术在城市环境地质调查评价中的应用,是一种运用计算机硬件、软件、数据库及网络技术,实现对城市环境地质调查评价用的各种空间、非空间地质数据和信息的采集、输入、存储、管理、查询检索、处理分析、显示和应用,以处理城市各种空间地质实体及其关系为主的技术系统。它是全国城市环境地质调查评价工作的重要组成部分,是调查评价过程中所使用的新的技术手段,体现为数据采集、数据管理、综合评价、成果编制、社会化服务等过程中的数字化形式,其核心是探索城市环境地质调查的数字化流程,构建城市环境地质调查信息化环境,实现城市环境调查评价主流程的信息化,达到提高工作效率和数据资料可持续利用的目的。

一.城市环境地质调查信息系统构成

城市环境地质调查评价信息化环境是一个多模块的复合系统构成的数字化工作环境,包括计算机硬件和系统软件、空间数据库、空间数据库管理信息系统、专业人员和组织结构四部分。计算机硬件和系统软件是开发和应用城市环境地质调查评价信息系统的基础,其中,硬件主要包括计算机、打印机、绘图仪、数字化仪等,系统软件主要指操作系统等。空间数据库实现对城市环境地质调查评价数据的存储,包括空间(图形)数据库和外挂属性数据库。空间数据库管理系统是核心,可以完成城市环境地质调查评价数据的输入、处理、管理、分析和输出。专业人员是系统应用成功的关键,强有力的组织是系统正常建设和运行的保障。

城市环境地质调查的信息化流程包括野外数据采集、空间数据库建设、空间数据库管理、数据应用(评价和分析)、数据共享,强调服务于一线调查人员,服务于分析研究人员,服务于城市规划和建设以及社会公众。从提供全程支持城市环境地质调查主流程信息化的技术手段出发,在统一的数据库标准前提下,需要基于大中型数据库来满足大规模的城市环境地质调查数据信息的管理;在城市环境地质调查评价的各个阶段,需要与之对应的应用系统来实现工作的数字化。需要研究各个阶段工作数字化的连贯一致性,实现无缝结合,同时也需要研究各种单因素评价和综合评价模型及方法,快速地提供城市规划和建设所需要的成果。

城市环境地质调查评价信息系统是应用型专业地理信息系统,是城市环境地质调查评价信息化环境的重要组成部分,围绕城市环境地质调查评价空间数据库的建设和应用进行设计和开发,由多个可独立运行的子系统构成。系统构成如图1所示。

(图1)

城市环境地质调查的目的是为城市规划和城市地质环境管理提供依据。城市环境地质调查主流程信息化体现为数据采集、数据管理、综合评价、成果编制、社会化服务等过程中的数字化形式。针对这些过程研制的城市环境地质调查信息系统由多个可独立运行的子系统构成,包括野外数据采集系统、数据综合整理与数据录入系统、城市环境地质调查信息应用系统、综合成果管理系统、城市环境地质调查数据共享与社会化服务系统。

1.野外数据采集系统

由野外数据采集子系统和管理野外采集数据的桌面系统组成。建立基于PD A、GPS、GIS和R S的城市环境地质调查野外数据采集子系统,直接实现城市环境地质调查野外数据获取的数字化过程。野外数据采集桌面系统是野外数据采集子系统的配套软件,主要实现野外采集数据的汇总和管理,具有和野外数据采集仪进行正逆数据通讯的能力。

2. 数据综合整理与数据录入系统

基于PC 或局域网环境,数据综合整理与数据录入系统是专门为属性数据的录入而设计开发的,面向的数据对象是以前工作中形成的数据资料和野外采集系统采集的数据资料,适用于大规模的数据综合整理与数据录入过程。城市环境地质调查数据综合整理与数据录入系统实现各种相关数据信息的录入、编辑、管理、浏览和汇总等功能,为调查工作提供信息存储、管理、检索等过程的计算机处理软件工具。

3.城市环境地质调查信息应用系统

基于PC 或局域网环境,城市环境地质调查信息应用系统对某一城市环境地质调查产生的数据信息及其相关成果进行综合管理,具有数据输入、汇总、存贮、管理、查询、检索、统计、显示、输出和更新等功能,提供成果图的编制功能。同时,包含了常用的专业模型和方法,实现基于空间数据库的各种应用,依据新数据的增加而实现动态评价过程。它是整个城市环境地质调查信息系统的核心系统,是建立城市环境地质调查评价为城市建设和规划服务长效机制的保证。

4.综合成果管理系统

基于PC 或局域网环境,实现城市环境地质调查综合成果的有机管理,包括对调查的原始资料数据库、评价形成的综合成果数据库、技术文档资料的管理,并提供浏览、查询和输出功能。

5.城市环境地质数据共享与社会化服务系统

国土资源大调查数据的共享与服务是中国地质调查局的重要工作内容,实现基于Internet网络环境的共享服务是一种重要的信息传播方式。城市环境地质调查的共享服务包括:用户管理子系统、城市环境地质调查基础数据共享发布子系统、城市环境地质调查成果图数据共享发布子系统三个部分,实现对访问主要城市环境地质综合评价数据库数据的授权管理,基于权限管理的多级原始数据资料的检索、查询、显示;IE环境下的地图浏览(放大、缩小和移动等)、地图信息检索和图层要素的显示与关闭等功能。

二.城市环境地质调查野外数据采集系统

由野外数据采集子系统和管理野外采集数据的桌面系统组成。数据录入方式依据数据建库标准表格进行,针对不同的数据类型,提供不同的数据录入方法;野外数据采集桌面系统是野外数据采集子系统的配套软件,主要是实现野外数据采集的汇总和管理,是PC机环境下的数据库管理系统,具有和野外数据采集仪进行正逆数据通讯的能力,并具对野外获取的数据进行处理和管理的能力。

1. 城市环境地质调查野外工作流程

城市环境地质调查的重点是野外各种环境地质点的调查,以期通过对地表各种离散点的调查来了解城市地质环境状况,野外调查过程所获得的数据是以点为特征的空间数据对象以及和该点相关的环境地质描述信息和实验观测数据。

城市环境地质野外调查工作过程(图2),大致可以划分为四个阶段。

(图2)

准备阶段。调查前需要进行充足的准备工作,包括准备工作区范围的历史资料和数字地形图资料。鉴于水工环调查重复性的特点,尽可能地把工作区的各种环境地质资料收集起来,尤其是工作区的历史调查资料。根据工作区已有的研究程度和本次调查的目标任务,规划野外调查路线和调查点。

野外数据采集阶段。根据规划的野外调查路线,开展城市环境地质野外调查。定位调查点,录入点位调查数据信息,包括现象描述、数据观测、实验测试、样品采集、记录访问录音和数码照片的位置等内容。

数据整理阶段。将野外调查数据汇总、整理,形成项目野外调查实际材料库。在此实际材料库中进行数据的分析处理,形成实际材料图。

成果图件编制阶段。野外调查完成之后形成所有的调查数据汇总到一块,表现为大量的数据记录簿及其他记录资料。这些调查形成的资料结合地理底图图形数据形成全要素地图,可以根据实际需要分层输出各种专题地图。还可以通过空间分析得到一些特殊的分析用图。

2. 硬件设备

野外数据采集系统的硬件设备包括两方面,一是野外数据采集设备,二是用于数据处理的PC电脑设备。

(1)野外数据采集仪

野外数据采集仪是系统运行的主体设备,鉴于城市环境地质野外调查数据特点,要求该设备具有如下特征:

大显示屏幕,以解决复杂表格的显示;

便携式,以解决携带和掌上使用问题;

大数据量存储卡,以解决多幅地形图的存储;

处理速度要快,减少用户等待时间,提高工作效率;

集成GPS;

价格适中,用户用得起。

(2)PC电脑

原则上可以使用任何电脑,但为便于野外使用,应具有可携带性;建议使用当前流行的笔记本电脑,且具有和野外数据采集仪相连的数据传输线接口。

3.系统结构

城市环境地质调查野外数据采集系统以数据库为运行基础,目标是实现从野外数据采集、数据整理至成果图编制整个过程信息化。采集系统面向的是水工环野外调查工作,其主要数据对象是各种环境地质点的调查,系统设计时依据如下原则:

调查的野外工作涉及的区域范围需要多幅野外地形图同时使用,在系统设计时应考虑多幅图的调用与显示。

城市环境地质调查野外工作在空间上具有重复性,以完成城市地质环境的动态特性调查;这就需要多期调查数据同时保留在野外数据采集仪上,尤其是已经调查过的城市环境地质点的位置信息。

系统的用户是在野外从事环境地质调查工作的一线技术人员,从推广应用的角度考虑,要求系统的使用操作极为简单,简化一切不必要的操作。

采用模块化设计,在结构上由数个独立的子系统构成。软件体系可划分为四个层次,主要包括专业子系统、通用支持组件系统、核心支持开发系统以及操作系统。野外数据采集系统软件的体系结构如图3所示。

(图3)

4.采集子系统功能

根据城市环境地质调查的特点,水点调查、环境地质问题调查、取样等数据的采集是重点。调查点与上述要采集的数据通常是一对多的关系。采集系统的功能结构如图4所示。

(图4)

(1)地图显示

野外手图采用国家地理信息中心提供的标准比例尺的标准数字栅格地图或有经纬度范围的常用比例尺栅格地图。从整体上说,系统应具有将离散的栅格地图无缝拼接、显示、放缩和与大地坐标配准等基本功能。桌面系统中地图标定并没有改变原来的图片文件,要将原来一个一个单独的文件按照用户选择的区域完整地连成一片,必须在标定的基础上添加新的功能。对拼接功能而言,在内部提供一个自身的世界坐标系,地球上所有地图的大地坐标都位于这个坐标系之中,因而,只需要根据用户当前窗口的大地坐标,去标定数据库中找到相应的地图,将其作为纹理贴在相应的位置即可。

将一幅标准比例尺的标准数字栅格地图完全解压的内存消耗是非常大的,而在拼接系统中,为了平滑显示,可能会出现同时四幅图显示在一个窗口中的情况,其内存占用是相当惊人的。考虑PDA的硬件实际情况,因而在系统中采用了栅格地图切分办法。

(2)野外数据调查

野外数据调查模块主要完成野外数据的调查信息的记录,包括野外调查路线、野外调查点及调查点属性信息。

野外调查路线根据GPS信息自动记录而成。按照类型可划分为:野外观测路线、野外调查规划路线及检查路线。由统一编号、路线名称等属性值来描述,整条调查路线由多个轨迹点(经纬度值及高程)构成。统一编号是调查路线起点经纬度,即8位经度+7位纬度+2位识别码,构成路线的唯一识别码。

野外调查点包括环境地质野外综合调查类、野外动态数据监测类及样品测试类三类点构成,是野外调查需要采集的相关数据的集合。具体为:野外综合调查类,包括机(民)井调查点、泉点野外调查点、岩溶水点综合调查点、矿坑(老窖)调查点、地表水点、不稳定斜坡调查、崩塌调查、滑坡调查、泥石流调查、地面塌陷调查和地裂缝调查等;野外动态数据监测类,主要是地下水位统测点;样品测试类,主要包括岩土样品采集点、野外水样采集记录点。野外调查点的点位由经纬度描述。

(3)调查数据管理

调查数据管理模块由调查数据、调查参考数据、属性数据交互及属性数据查询四个子模块构成。

调查数据模块主要功能是野外调查数据的编辑、修改、删除。完成在野外调查过程中调查点属性的录入、属性的修改和调查点属性的删除,实现调查点属性数据的信息入库。

调查参考数据主要功能是完成工作区的历史调查数据的再利用。完成历史调查数据在系统中的点位显示及记录的历史属性的浏览,以供当前调查参考使用。

属性数据交换模块主要功能是完成属性数据的汇总与导入,为系统数据交互的接口。完成调查参考数据的导入及野外调查数据的汇总。

属性数据查询模块主要功能是按照特定的条件完成调查点属性的查询。例如根据调查点类型查询实现根据某类调查点的显示等。

(4)调查辅助工具

调查辅助工具模块由GPS定位、调查定位、距离测算及系统设置四个子模块构成。

GPS定位模块主要功能是通过GPS自动获取当前位置的经纬度信息,及GPS的开关设置。完成调查点经纬度获取,实现调查路线轨迹的记录。

调查定位模块主要功能是实现具体调查位置的定位。通过指定经纬度值、GPS定位及行政区划定位三种方式指定调查位置。

距离测算模块主要功能是完成图上调查点间直线或者折线间的距离量算。

系统设置模块主要完成GPS相关属性、调查路线宽度及颜色和调查点大小及颜色等有关系统属性的设置功能。

5. 桌面系统功能

桌面系统负责维护城市环境地质调查野外数据采集数据库(UEGField),为采集系统提供历史数据和准备地理底图,同时也接受和汇总野外采集的数据入库,桌面系统还负责向城市环境地质调查数据库(UEGExplore)获取和提供数据。桌面系统在功能上划分为3个子系统,包括数据信息管理子系统、数据处理与导入导出子系统、帮助子系统。数据信息管理子系统主要功能是对数据进行存贮、管理、查询、显示和更新。数据处理与导入导出子系统实现为采集系统提供历史数据和准备地理底图,同时也接受和汇总野外采集的数据入库,并负责向城市环境地质调查数据库(UEGExplore)获取和提供数据,其中主要包括野外数据采集工作所需底图数据的准备、野外数据采集工作所需历史数据准备、设计野外调查的路线、导入采集路线和备份与汇总数据库等功能;帮助子系统以多种形式提供系统使用的帮助功能。桌面系统的功能结构如图5所示。

(图5)

6.数据采集流程

所有城市环境地质数据的相关数据均保存在城市环境地质这个领域数据库中。当确定工作区范围之后,从这个领域数据库中提取相关数据,并导入到野外数据采集系统的桌面系统中;在桌面系统中标定工作区的地理底图,并利用获取自领域数据库中的数据规划好野外采集路线供实际野外工作过程参考,然后利用野外数据采集系统的桌面系统将上述三种数据导入到野外数据采集系统中。

在野外数据采集子系统导入工作地区的底图、路线、工作区历史数据之后,可以利用GPS定位到当前工作地区。进行野外调查和数据采集,调查信息被存放到数据库中。

采集系统的数据采集流程如图6所示。

(图6)

7. 子系统与数据库的关系

野外数据采集系统由桌面系统和采集子系统两子系统组成。桌面系统负责维护城市环境地质调查野外数据采集数据库(UEGField),为采集系统提供历史数据和准备地理底图(手图),同时也接受和汇总野外采集的数据入库,桌面系统还负责向城市环境地质调查空间数据库(UEGExplore)获取和提供数据。采集子系统则实现野外数据采集功能。图7为这两个子系统及与数据库之间的关系。

(图7)

8.采集子系统的开发与实现

(1)开发环境

根据城市环境地质调查的特点,确定城市环境地质调查野外数据采集子系统的开发环境为:

野外数据采集器:基于Windows Mobile 6以上平台的PDA;

软件环境:Windows 2000/X p;

GIS支持系统:MapGIS 6.7/6.6/6.5;

开发工具:MapGIS SDK 6.7,Microsoft VC++6.0,D elphi 7.0,Rational Rose 2000,MicroSoft Visual SourceSafe 6.0;

数据库系统:MS SQL Server 2000+SP3,M SSQL Server Mobile Edition。

(2)运行环境

运行硬件环境推荐为Windows Mobile 6 Professional以上平台,2GB大容量存储空间,自带GPS的PDA设备。

(图8)

(3)采集子系统基本界面

系统面向城市环境地质野外调查人员,可将野外的调查数据直接输入PDA掌上机,形成数字化资料。依据PDA硬件设备环境,界面设计尽量简单化,以适应野外采集仪屏幕不大的现实。系统基本界面如图8所示,系统只提供了菜单,所有调查工作均围绕此菜单展开。

(4)新建和选择调查路线

在图9所示的界面中新建路线(跑新路线…),输入路线名称,如果GPS获取数据有效,通过“GPS自动获取点”,系统将根据所获取点的经纬度自动生成路线统一编号。如果GPS获取数据无效,则需要在图上选择一点作为新建路线的起点,系统将根据该点的经纬度坐标自动生成路线统一编号。选择开始定位按钮,完成新建路线。

选择继续跑已有路线,系统打开图10所示的界面,选择一条路线作为当前调查路线。实际工作过程中,可能有多条历史路线,如果想把当前的工作追加到某一路线上时,选择这个路线,那么以后录入的点信息就附属于这条路线。

(图9) (图10)

(5) 图形浏览

采集系统使用的地理底图主要以栅格图为主,通常为国家地理信息中心提供的1:5万地理数字栅格图。多幅数字栅格图通过桌面系统的预处理功能进行了标定。在本系统中图形浏览功能实现矢量、栅格叠加显示功能,包括图形的放大、缩小、复位、漫游、显示分层控制和鹰眼等功能。图形放大缩小功能对放缩比例进行一定的限制,对于栅格图,放太大没意义,效果也不好,这种限制比例可由用户适当设定。漫游功能可实现整个研究区(多幅图)的漫游显示,另外,在野外调查过程中,漫游功能还随GPS的定位而移动图幅,使当前位置能在屏幕中显示出来。显示分层控制是对采集的数据点和历史数据点而言,根据数据点类型进行图形分层,通过分层显示控制功能,用户可只显示关心的数据点,关闭其他点。数据点类型的划分是依据野外调查的内容划分的,图4.11为显示分层控制选择界面。

(图11)

(图12)

(6)空间点位定位与查询

城市环境地质调查除有新的调查点外,有很大部分工作是对老数据点重复调查,如水位统测等动态数据的调查往往如此。因此,在野外数据采集时,首先要进行数据点选取或定位。

如果是新定位调查点(新点),可通过GPS或光标定位;定位后,系统将出现图4.12界面让用户输入定位点的基础信息。

如果是已有历史数据点,可通过GPS或光标选取,选取后,用户可查看点的数据信息(图13)。

(图13)

(7)数据信息的录入和编辑

对于历史数据,系统禁止用户对其进行编辑修改,历史数据只能供用户浏览参考。历史数据是从桌面系统获得的数据。数据录入和编辑功能仅对新数据有效。录入数据状态下,用光标选择屏幕上数据点,系统给出界面(图4.14)让用户选择要录入的数据表,并打开相应的数据表界面(图15)录入数据。修改数据状态下,系统给出已有数据表让用户选择。

(图15)

(8)数据库管理

数据库管理功能实现调查数据的导入、导出功能。

【数据库导入】将桌面管理子系统生成的数据包导入野外数据采集子系统中,以备野外工作使用。界面如图16所示。

(图16)

在此对话框中,可以选择我们需要导入的数据,主要包括野外调查参考路线和野外调查历史参考数据。野外调查参考路线是在桌面系统中规划好的预定路线,野外调查历史参考数据是工作区已有的历史数据。在导入数据的时候,只需选择需要导入的数据文件。

【导出数据库】将野外数据采集子系统上录入的数据导出到桌面系统上,实现数据的汇总。界面如图17所示。

(图17)

在此对话框中,可以选择需要导出的数据和文件,主要包括两个方面:调查路线和调查数据。调查路线是野外数据采集子系统在野外工作工程中实际采集到的路线,调查数据文件是工作区录入的调查数据。在导出数据的时候可以选择需要导出的数据类型文件。

(9)系统设置

系统设置完成系统基本参数的配置,包括GPS配置、颜色配置、底图路径设置等功能,界面如图18所示。

(图18)

【GPS配置】用来修改GPS串口参数,当启动GPS时,弹出“端口被占用”的消息框时则重新选择GPS端口号,再重新【打开GPS】,其他选项选用默认值。

【颜色设置】实现历史点颜色、新建点颜色、规划路线颜色、调查路线颜色、路线名颜色的设置,如图19所示。

(图19)

【系统参数设置】用来设定路线采集点保存的频率和图上所画路线的宽度。

【底图路径设置】用来设定系统底图的存放位置。

9.桌面系统的开发与实现

城市环境地质调查野外数据采集桌面系统采用面向对象的程序设计思路,在VC++6.0环境下基于MapGIS二次开发函数库、D elphi组件技术实现软件系统的开发,形成具有数据信息管理、手图资料准备、数据导入导出等功能的一体化W indow s应用程序。

(1)开发环境

软件开发环境为:

操作系统:Windows 2000/Xp;

数据库系统:MS SQL Server 2000+SP3;

支持软件:MapGIS 6.7/6.6/6.5;

开发工具:MapGIS SDK 6.7,Microsoft VC++6.0,Delphi 7.0,Rational Rose 2000,Microsoft Visual SourceSafe 6.0。

(2)运行环境

运行的硬件环境推荐为Intel奔腾750M hz以上主频,128MB以上内存,1024×786×256色,300MB以上可用硬盘空间的PC兼容机(键盘、鼠标必不可少)。如需打印输出,则要求配用W indow s驱动的打印机。

运行软件环境为中文Windows 2000以上的操作系统(中文Windows 2000/Xp/2003)。另外,由于其主体是用MapGIS二次开发函数库开发的,其结果是软件运行需要MapGIS加密卡(狗)的支持,但并不需要安装MapGIS软件。

(3) 系统界面

城市环境地质调查野外数据采集桌面系统的界面是基于Windows的单文档界面(SDI),是整个信息系统的基本界面,主要由标题条、主菜单条、工具条、信息集管理工作台、图形数据显示区域、属性数据显示区域和状态条等组成,其中图形数据显示区域和属性数据显示区域是一个采用分视结构的子窗口(图20)。

主菜单条用来显示系统主窗口界面的功能菜单,包括了系统的所有操作功能,一级主菜单(水平菜单)有:系统(S)、图形编辑(M)、图形浏览(B)、查询(Q)、导出数据(E)、导入数据(I)、选项(O)、帮助(H)。

系统工具栏是菜单系统中常用的菜单命令的集合,在处理方式上和主菜单具有相同的形式,将根据当前子窗口的不同自动设置图形按钮的可用性。工具栏包括图形浏览工具栏等。工具栏在主框架窗体上可停靠,也能浮动,具显隐功能。

信息集管理工作台表现为目录树窗口,是整个软件系统数据管理的核心。显示数据源的目录结构,是数据信息操作的入口。信息集管理平台为各个子系统公用。信息集管理工作台具有显示、隐藏、浮动和停靠等功能,其中停靠功能限定为左右停靠。

(图20)

(4)数据管理

信息集的管理

信息集是系统的一个子窗口,用来建立数据源目录树,实现对整个调查数据信息的综合索引,其自身具有可编辑功能。

信息集的数据划分为4大类:地理底图、空间数据库、规划采集路线和用户生成的临时成果。

信息集管理具有如下功能:

信息集显示的是一个多级分类目录,反映了图层数据的隶属关系;

具有对数字编图成果进行管理的功能,并能够对工程和文件项进行编辑;

能够管理系统运行过程的临时成果,实现临时成果的保存与输出;

能够对每一个图层实现打开/关闭操作;

可进行整个信息集目录的保存、导出与导入操作。

属性数据的维护

属性数据的处理以外挂属性为主体,并形成独立的属性数据信息管理系统,即可脱离图形数据独立运行,而又以子窗体为独立单位实现与图形数据的联合操作。属性数据的维护包括图形内部属性和外挂属性的输入和编辑。同时实现基于关键字的图元与外挂属性的连接。系统将提供包括两种方式的数据输入与编辑模块,即:卡片与二维表格式,并可由用户进行自由切换。

属性数据的图形显示

图形浏览显示是在窗口下进行的。图形浏览是用户常用的功能。采用图形浏览水平菜单、图形浏览快捷菜单和图形浏览工具箱三种方式引导操作,图形浏览工具箱复制了图形浏览快捷菜单项中的功能项,主要包括:放大、缩小、漫游和属性连动等。窗口中的水平、垂直滚动条实现的图形漫游和更新视图范围,实际上起到了移动图形的作用。

数据交互

数据交互是指系统与系统之外的数据联系,包括数据导入和数据导出。数据交互包括属性数据和图件数据的交互,属性数据的交互包括Access、Excel、SQL Server等多种形式,图件数据主要为MapGIS文件。此外系统还支持多种类型的数据输出,包括属性数据打印输出、文件输出、数据备份和图件的打印输出等。

(5)数据查询

二维表格内置查询

在数据表格中,单击表头下拉箭头,弹出图4.21窗口,系统对当前字段的数据进行自动分组,生成一个不重复的数据列表,列表前有一个框,在框上打钩表示选择此数据,不打钩表示不选择此数据,勾选完毕后关闭对话框,系统进行查询,查询后的结果显示在数据窗口中。如图是水样表,样品编号的列表,勾选的数据表示只显示这些数据,不勾选的表示不显示这些数据。

定制查询

在数据网格中,针对某个特定列进行常用的查询,如统一编号,包含116,且不等于11626011395648601的记录,可按图22输入,定制查询是针对某个特定的列,查询条件比较简单的时候使用。系统找到后,会将查询后的结果数据显示在右边的数据显示窗口中,并在属性数据表格下方显示当前查询到数据的一个简单统计情况。

(图22)

查询设计是针对数据查询条件比较复杂的时候使用,如在野外水样采集记录表中,希望查询“采样时间为2008年10月9日,并且井深大于200m的数据”情况,按下边步骤操作:打开查询设计窗口,单击“…”添加查询条件,在字段列表中选择“采样时间”,条件上选择“等于”,条件值上输入“2008-10-09”,再添加查询条件,选择字段“井深”,条件上选择“大于”,条件值上输入“200”即可,这个条件之间是“与”的关系,如果再加一个条件组,在“查询条件”上单击,弹出菜单上选择“添加组”,并选择组条件,是“与”还是“或”等,再在这个组上添加条件即可。输入查询条件后,按确定关闭查询条件窗口,并对数据检索,按应用按钮,不关闭窗口,并进行数据检索,数据检索结果同样也是显示在数据显示窗口中。查询设计窗口如图23所示。

(图23)

相关查询

相关查询主要用于查看当前点数据周围相关点的分布情况,如在查看某一地区的水质数据时,发现此地地下水质量有异常情况,就需要查看周围环境状况,如是否存在大的工业企业或其他养殖基地等。

在当前点上单击菜单上相关查询或点击工具栏上相关查询图标,打开(如图4.24)查询窗口,上边显示当前的点的编号,及地理位置信息。在下边编辑框上输入给定的查询范围,系统以给定的数值作为半径构造一个查询区域,对周围的点,进行查询,将查找到的点显示在列表中。如果查到相关数据,双击对应的数据可打开查询相关数据情况。

(图24)

图形检索

图形检索是在数据库中查找符合某些特定条件的数据信息,包括空间特征数据和属性特征数据,并能够把这些数据标识出来,独立地提交给用户使用。由于描述某个实体的信息包括空间位置和属性数据两部分,相应地,数据检索就可以依据实体的空间位置来检索查询,也可以根据实体的属性来检索。系统提供“图示点检索”、“图示范围检索”、“相临区域检索”、“区域内/外检索”等基于空间特征数据的查询功能。

(6)底图数据预处理功能

城市环境地质野外调查过程中,野外手图是必不可少的。野外调查手图主要来源是国家地理信息中心提供的各标准比例尺的地形图。同时各种比例尺的基础地质、水文地质、遥感影像等参考图件在野外调查过程中也有相当的应用。野外调查用图主要考虑四种来源:

国家地理信息中心提供的标准比例尺图件;

能够对野外调查提供帮助的基础地质、水文地质等专业图件;

广泛使用能为野外调查提供较大便利的交通图;

遥感影像图。

一般地,因为地图旁边有很多标注以及图纸的白边,所以不能直接进行拼接,必须通过一些方法将地图的范围从图片中提取出来。为解决标准比例尺图像跨带不能无缝拼接这一问题,系统采用墨卡托(M ercator,正轴等角圆柱)投影坐标系。

野外手图处理主要分为三个步骤:手图校正、手图标定切分和手图输出。

手图校正

在城市环境地质调查野外数据采集系统中使用的底图都是墨卡托投影坐标系下的栅格图。收集的手图资料源的比例尺、地图参数各种各样,要进行投影变换和图像校正才能够在采集子系统中使用。手图校正利用MapGIS软件提供的功能完成。

手图标定切分

野外手图标定主要是记录每幅手图的四个角点的像素位置及对应的经纬度。通过图幅信息对话框(图25)设定待标定手图的基本信息,然后在图幅标定对话框中通过鼠标进行手图标定(图26)。

(图25)

(图26)

每幅图像标定完毕之后,选择保存则系统将当前图像切分(图27)。

(图27)

手图导出

手图经过校正、标定、切分之后,通过“手图导出”功能提取调查所需图像。首先选择提取图像存放位置、原图比例尺等。已处理图幅一栏列出已经完成标定切分的图像,选中并点击添加则将该图幅添加至提取图幅一栏中,可以重复多选。选择完毕之后选择图像提取把图像存放至目的路径之下(图28)。

(图29)

(7)历史数据导出

为野外数据采集工作提供属性数据。提取的属性数据可以直接导入到野外数据采集子系统中,在采集子系统中可进行查看和浏览,但是不能进行编辑和修改、删除等操作。

数据提取采用“先选后做”的规则,先用鼠标圈定要提取数据的空间范围,再用“提取子数据库”功能,通过目录树列表选择要提取的数据类型,系统将提取的数据形成一个数据包输出。

(8)设计调查路线

规划和设计一条或多条本次野外数据采集工作的路线图。将设计好的采集路线保存为文本文件格式,提供给野外数据采集工作人员。野外数据采集人员可以直接在野外数据采集子系统读取路线,显示在野外数据采集子系统中。

(9)导入导出调查路线

在前面设计的采集路线,只是规划路线,与实际的野外数据采集路线很可能不一样。在野外工作中要对其进行修改和编辑,修改和编辑后的实际采集路线,通过文本的方式输出出来。通过本系统的导入采集路线功能,直接读取该文本文件,就可以将编辑和修改后的实际数据采集路线导入进来,绘制成MapGIS文件格式的线图元,并在本系统中显示出来。

(10)备份数据库

备份数据库是将提取子库功能中提取的数据,进行备份输出,以提供给野外数据采集工作人员。输出的数据库是以一个Microsoft SQL Server的数据库备份文件格式存储的,野外数据采集人员直接恢复这个数据库,就得到了提取的属性数据。

(11)汇总数据库

汇总数据库是将野外数据采集人员采集到的数据,汇总到野外数据采集桌面系统中来,为保留原始调查数据,这些汇总进来的数据将不能再进行修改、编辑和删除。数据包汇总的流程如图4.29所示。

(12)导出采集数据库

桌面系统维护的采集数据库,通过导出采集数据库功能将野外采集的数据打包输出,供城市环境地质调查数据综合整理与数据录入系统汇总用。

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