基于 GIS的数字校园地理信息系统的设计与实现

【摘 要】数字校园地理信息系统是GIS技术在校园空间的综合应用，是高校进行教学管理、决策和提供生活服务的先进工具。本文从当前数字校园的需求出发，首先介绍了高校校园GIS 发展的必要性，然后以山东协和学院遥墙校区为例介绍了数字校园地理信息系统的方案设计，研究了数字校园地理信息系统的构建思路、设计目标以及系统的实现，最后对高校数字校园系统GIS应用进行了展望。

【关键词】数字校园；GIS；ArcGIS Engine；数据库

【Abstract】The digital campus digital campus geographic information system is comprehensive application of GIS in campus space.Its also an innovative tool for the scientific teaching，decision and providing life service in universities.Its set out for the requirement of digital campus，where the necessity of development is first introduced.Its introduced of the design of the digital campus geographic information system which is based on Shandong Xiehe University.Its studied for the establish of digital campus geographic information system，design goals and the realization of the system.At last，there is an expectation for the GIS in universities.

【Key words】Digital campus；GIS；ArcGIS Engine；Database

数字校园已经成为当今建设校园系统的重要部分[1]。数字校园地理信息系统是建设数字校园内容的核心内容之一，它主要是利用GIS的地理空间信息服务和数据管理技术服务，将学校的各种地理信息资源进行深度的数据细化与整合，最终为校园进行科学管理、决策和提供生活服务提供数据支撑。山东协和学院位于山东省济南市，国家教育部批准的普通本科高校，也是山东财政支持的本科“特色名校”建设单位。近几年来，学校发展迅速，现在有郭店和遥墙两个校区，为了更高效地进行校园规划以及设施管理，建设数字校园地理信息系统是十分有必要的。

本文以当前数字校园建设的现实需求为出发点，总结了当前关于数字校园地理信息系统的建设方法，研究了构建数字校园地理信息系统数据的构建思路、系统的构建目标、系统的建设内容，针对山东协和学院遥墙校区设计了其数字校园地理信息系统，为建设符合当前的数字校园发展的校园基础地理信息系统提供了一种新的借鉴模式。

1 系统总体设计思路

数字校园地理信息系统应具备基本的GIS功能。为了能高效、快捷地开发出山东协和学院数字校园地理信息系统，系统采用ArcGIS Engine组件技术，在Microsoft Visual Studio 2010.NET开发平台下采用C#编程语言对 ArcGIS10.2 平台的基本控件AO（Arc Objects）基础函数进行集成和二次开发，最终实现一个能够独立运行的应用程序。

2 系统建设

2.1 系统功能

根据系统需求，基于ArcGIS Engine开发的数字校園地理信息系统的基本功能主要包含以下方面：

1）图形浏览操作功能。实现图层控制显示，地图全图、放大、缩小、漫游、拉框选择、地图视图与布局视图的交互操作显示[2]。

2）空间信息查询功能。可在图上查询校园现有道路、建筑物等空间位置信息和属性信息。也可根据目标要素的非几何属性字段通过 SQL语句进行限定查询并在图上高亮显示，或者是通过拉框选择图元进行批量浏览查询，实现长度距离和区域面积的动态量算显示[3]。

3）文件管理功能。包括地图文档打开、数据添加、地图文档导出、JPEG图像文件导出、页面设置及各个专题图打印输出等功能。

4）系统管理功能。包括用户管理和数据库备份两个功能。其中，用户管理功能主要是增加、删除用户以及修改用户密码等。

5）专题图及文档查看功能。 实现了对基础地理信息图、基础设施专题图、建筑物专题图等及相应文档的查看。

2.2 数据来源

该数字校园地理信息系统主要以实地考察和网络获取的地图数据作为数据源。在Google Earth中利用BIGEMAP谷歌地图下载器，下载山东协和学院遥墙校区卫星地图。以此为基础，进行实地考察，得到各个教学楼、宿舍楼、道路等的相关属性信息。其余描述性信息主要依据学校内部资源进行综合整理。

2.3 系统建设原则

为确保系统的建设成功与可持续发展，在系统的建设与设计技术方案时主要遵循如下的原则：

1）开放性原则

日后为了使数据库能够根据实际进行不断更新，在设计数据库时应当保证在插入数据和修改数据时，各个数据的相互关系保持不变，以利于日后数据库的扩展[4]。

2）先进性原则。借鉴国内外目前成熟的主流信息系统的体系结构设计信息系统，用以达到系统的易扩展性和较长的生命周期。系统的开发采用成熟、具有国内先进水平，并符合国际发展趋势的技术和软件产品[5]。

3）可扩展性原则。要考虑到未来业务发展的需要，尽可能地将系统设计得简单明了，降低系统各功能模块的耦合度，并充分考虑系统的兼容性。系统能够支持对多种格式数据的存储[6]。

2.4 系统菜单设计

根据需求分析和系统开发的目标，将系统设计为6个功能菜单来实现，有文件管理菜单、地图工具菜单、基础地理信息菜单、基础设施菜单、建筑物菜单、系统管理菜单。

2.5 系统建设流程

3 数据库建设

数字校园地理信息系统数据库应当紧紧围绕学校的业务管理对象和业务管理流程，以打造学校的数据资源中心为目标，为学校的信息化平台和管理决策提供数据支撑和数据保障，数据库内容包含如下内容：

1）数字校园地理信息系统基础空间数据库。基础空间数据是对现实世界空间现状的数字化描述，是地理信息系统的核心，它是整个数据库的基础数据资源[7]。

2）数字校园地理信息系统专题数据库。专题数据主要包括基础设施、建筑物等专题的地图文档。

3）专题文档数据库，指对各个专题地图文档的介绍和说明。

4）系统管理员数据库。只有在系统管理员数据库内的用户才能进入数字校园地理信息系统，可在此数据库中添加用户、删除用户及修改用户密码等。

4 数字校园地理信息系统的实现

4.1 开发平台选择

结合系统的设计要求、设计特点和设计目标，本系统选用采用Microsoft Visio Studio2010平台（C#）语言和ESRI公司的ArcGIS Engine产品进行二次开发。

4.2 数据处理

对应系统的数据库建设，数据处理主要包括以下几个方面：

1）基础空间数据。首先启动软件BIGEMAP谷歌地图下载器，找到山东协和学院遥墙校区截图。然后通过实地考察，得到各个教学楼、宿舍楼、道路的相关属性信息。最后在ArcGIS10.2加载得到的卫星图，修改坐标系、空间配准等一系列操作，将得到的地图进行数据矢量化，并添加属性信息。

2）专题数据。利用基础空间数据库的内容和划分的专题菜单，制作各个专题图。例如，校园道路专题图，将以校园边界数据为主的基础地理信息作为基础图层，然后加载道路图层，最后选择合适的符号进行渲染。为了方便以后对地图进行打印输出，在页面视图下，添加地图标题、图例、比例尺、指北针等信息。

3）专题文档数据。对专题图进行文字性的描述，介绍专题图的数据及一些其他的基本情况。

4）系统管理员数据。有管理权限才可以进入此系统，该系统预设两个账户，根据以后实际使用情况，再增加其他管理员账号。

4.3 系统实现

经过编写代码，实现了山东协和学院数字校园地理信息系统。主界面如图2所示。

5 结语

数字校园地理信息系统是数字校园系统的基础，是数字校园系统的一部分。它的建立是学校各项资源管理信息图示化、分析功能空间化的前提。在数字校园系统中应用GIS 技術可以大大提高各类信息管理的能力和效率。随着我国高校改革的深入进行，如高校合并、后勤社会化，高校招生规模的扩大等，这些因素对高校校园管理提出了更高的要求，这将加速高校校园GIS的发展[8]。因此，应用GIS 技术要比单纯的基于属性数据库的管理信息系统有着更直观、信息容量更大的优点。随着认识的改革和注重程度的加深，相信不久适合各个高校的、灵活方便的、功能强大的校园管理GIS 系统软件能很快地发展建设起来。

【参考文献】

[1]刘振.数字校园基础地理信息平台构建方法研究[J].中国高新技术企业，2016（19）：18-19.

[2]吕家骐.企业级燃气管网地理信息系统建设方案研究[J].测绘与空间地理信息，2015（6）：121-124.

[3]许晓宏.基于GIS的数字校园系统的设计[J].地理空间信息，2008（2）：62-64.

[4]张文华.城市抗震防灾规划信息管理系统的开发[D].青岛：中国海洋大学，2014.

[5]吕杰.基于ArcGIS Engine的校园安全系统设计与实现[J].湖北农业科学，2015（4）：1731-1734.

[6]李明.基于GIS的智能小区信息管理系统设计与实现[D].天津大学，2013.

[7]黄伟.车舱厂制造信息管理系统的设计与实现[D].厦门大学，2013.

[8]邓九生，陈亚李.GIS在高校校园管理中的应用[J].武汉工程职业技术学院学报，2003（9）：55-59.

[责任编辑：田吉捷]