数据字典在ArcView GIS中的实现与应用

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更多发布于：2004-04-20 14:36

摘 要：数据字典保存了有关数据库结构的重要信息，对于数据库系统的开发、维护有重要的意义。ArcView GIS是一款地理信息系统软件，具有对属性数据的操作功能，本文就数据字典在基于ArcView GIS的地理信息系统开发中的应用进行了探讨，通过数据字典技术管理ArcView中的图层，实现程序代码与数据模型的分离，从而提高程序的适应性。
关键词：数据字典 ArcView GIS 图层
 
数据字典是数据库系统中用来保存非数据信息的数据库，它承担着管理数据资源、数据标准化等功能，以其重要性被称为“数据库的数据库”[1][2]。ArcView GIS是ESRI（环境系统研究所）开发的桌面地理信息系统软件，采用了一种无拓扑关系的矢量数据格式shapefile，同时具有管理、处理属性数据表的能力[3][4]。
在“计算机辅助区域地质调查实习系统”的开发过程中，我们尝试了将数据字典技术应用到GIS图层的管理中。该系统涉及到地质观察点图层、GPS点图层、地质路线图层、地质界线图层、断层线图层、地质体图层等多类图层，而建立各类图层的关键在于建立图层的属性数据表，传统的编程开发都是将数据与代码紧紧绑在一起，这种方法的缺陷在于程序代码严重依赖数据模型，不利于系统的维护、升级，开发过程中一旦图层的属性表的结构发生了更改，开发者将不得不更改大量的代码段。
鉴于ArcView GIS中的图层同数据库系统中的数据表存在相似性，在ArcView GIS中可以借鉴数据库系统中的数据字典来管理图层。简单地说，该数据字典主要包括以下几个数据表： 
<v:shapetype><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:path connecttype="rect" gradientshapeok="t"></v:path></v:shapetype><v:shape><v:textbox style="mso-next-textbox: #_x0000_s1026"></v:textbox></v:shape>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">

<TR>
<TD >
<DIV class=shape v:shape="_x0000_s1026">
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 border=1>

<TR >
<TD vAlign=top width=77>
图层编号</TD>
<TD vAlign=top width=121>
图层说明</TD>
<TD vAlign=top width=76>
图层类型</TD>
<TD vAlign=top width=91>
图例文件</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=77>
001</TD>
<TD vAlign=top width=121>
地质观察点图层</TD>
<TD vAlign=top width=76>
Point</TD>
<TD vAlign=top width=91>
Legend1.avl</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=77>
002</TD>
<TD vAlign=top width=121>
地质路线图层</TD>
<TD vAlign=top width=76>
PolyLine</TD>
<TD vAlign=top width=91>
Legend2.avl</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=77>
003</TD>
<TD vAlign=top width=121>
地质体图层</TD>
<TD vAlign=top width=76>
PolyGon</TD>
<TD vAlign=top width=91>
Legend3.avl</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=77>
……</TD>
<TD vAlign=top width=121>
……</TD>
<TD vAlign=top width=76>
……</TD>
<TD vAlign=top width=91>
……</TD></TR></TABLE>
表1：图层信息表
 
 
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 border=1>

<TR >
<TD vAlign=top width=88>
字段代号</TD>
<TD vAlign=top width=112>
字段名称</TD>
<TD vAlign=top width=88>
字段类型</TD>
<TD vAlign=top width=88>
字段宽度</TD>
<TD vAlign=top width=88>
小数宽度</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=88>
QDEBGA</TD>
<TD vAlign=top width=112>
地质点编号</TD>
<TD vAlign=top width=88>
CHAR</TD>
<TD vAlign=top width=88>
8</TD>
<TD vAlign=top width=88>
0</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=88>
QDETYP</TD>
<TD vAlign=top width=112>
地质点类型</TD>
<TD vAlign=top width=88>
CHAR</TD>
<TD vAlign=top width=88>
1</TD>
<TD vAlign=top width=88>
0</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=88>
PADTHP</TD>
<TD vAlign=top width=112>
地质路线编号</TD>
<TD vAlign=top width=88>
CHAR</TD>
<TD vAlign=top width=88>
6</TD>
<TD vAlign=top width=88>
0</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=88>
……</TD>
<TD vAlign=top width=112>
……</TD>
<TD vAlign=top width=88>
……</TD>
<TD vAlign=top width=88>
……</TD>
<TD vAlign=top width=88>
……</TD></TR></TABLE>
表2：字段属性表
 </DIV></TD></TR></TABLE> 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
其中，表1是关于图层信息的数据表，主要保存系统中所存在的各图层的基本信息，其中［图层编号］字段中的值对于各个图层来说是唯一的，此编号由系统开发者编制，而非系统运行过程中随机生成。［图层类型］字段保存了各图层中空间对象的类型，［图例文件］字段中保存了缺省状态下系统为该图层配置的图例文件；表2是字段属性表，描述所有图层的属性表中包含的所有字段的信息，由于不同的图层可能包含同一字段，因此另有专门的数据表在图层与字段间建立链接。表２中各条记录（即各个字段）以”字段代号”相区别；表3表示了图层包含字段的关系。
 
<v:shape></v:shape>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">

<TR>
<TD >
<DIV class=shape v:shape="_x0000_s1027">
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 border=1>

<TR >
<TD vAlign=top width=95>
图层编号</TD>
<TD vAlign=top width=95>
字段代号</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=95>
001</TD>
<TD vAlign=top width=95>
QDEBGA</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=95>
001</TD>
<TD vAlign=top width=95>
QDETYP</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=95>
002</TD>
<TD vAlign=top width=95>
PATHID</TD></TR>
<TR >
<TD vAlign=top width=95>
……</TD>
<TD vAlign=top width=95>
……</TD></TR></TABLE>
表3：图层与字段间的联系
 
 </DIV></TD></TR></TABLE> 
 
 
 
 
 
 
通过建立数据字典，就可以编写一个公用的程序文件，实现数据模型与代码文件的分离。在实际应用中，还要考虑以下情况：
（1） 建立数据表的索引：给数据表建立索引能较迅速地获取目标记录。这里表１的索引是建立在［图层编号］字段上，表２的索引建立在字段［字段代号］上，表３的索引则建立在［图层编号］字段上。
（2） 数据表的链接：这里在表1和表3间根据［图层代号］字段建立了链接，在表３和表２间根据［字段代号］建立链接。为数据表建立链接可以提高系统的运作效率，具体地说，当表1中选中“图层代号”为“001”的记录时，表3中所有满足“［图层代号］= <st1:chmetcnv w:st="on" TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="1" UnitName="”">001”</st1:chmetcnv>的记录将自动被选中，同时保存在表2中的、与表3［字段代号］取值一致的记录也被自动选中。
（3） 数据字典的存在形式：数据字典在系统的工作期间应该始终处于打开状态。为了隐匿数据字典，避免用户的认为破坏，可以利用全局变量来表示数据表。
 
下面所示的代码即通过操作数据字典建立一个空的新图层，并添加到当前的View文档中。其中共涉及到三个代码文件：System.GlobalVariables，View.NewTheme和Program.MakeTheme。第一个文件负责打开数据字典，建立表与表间的链接，定义全局变量，此文件是针对整个系统的，因此应在系统启动时执行；第二个文件进行与用户的通话，获取新图层的路径、名称等，并调用建立新图层的程序文件；文件三──Program.MakeTheme──是一个子程序，根据主调用程序传递的参数，从数据字典中提取相干数据，建立新图层并返回之。
 
文件System.GlobalVariables： 
_dd_theme = Vtab . Make ( "$AVHome\data_dict\dd_theme.dbf".asfilename, false, false )
_dd_fields = Vtab . Make( "$AVHome\data_dict\dd_fields.dbf".asfilename, false, false )
_dd_connect = Vtab . Make( "$AVHome\data_dict\dd_connect.dbf".asfilename, false, false )
‘建立数据表间的链接
fld_thmid1 = _dd_theme . FindField("图层编号")
fld_thmid2 = _dd_connect . FindField("图层编号")
fld_fldid1=_dd_connect . FindField("字段代号")
fld_fldid2=_dd_fields . FindField("字段代号")
_dd_theme . Link( fld_thmid1, _dd_connect, fld_thmid2 )
_dd_connect . Link(fld_fldid1, _dd_fields, fld_fldid2 )
 
文件View.MakeTheme：
alst={“地质点图层”, “地质路线图层”, “地质体图层”}
blst={“<st1:chmetcnv w:st="on" TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="1" UnitName="”">001”</st1:chmetcnv>, “<st1:chmetcnv w:st="on" TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="2" UnitName="”">002”</st1:chmetcnv>, “<st1:chmetcnv w:st="on" TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="3" UnitName="”">003”</st1:chmetcnv>}
thmid = msgbox.listasstring(alst, “要建的图层为”, “新图层”)
if (thmid = nil ) then
 return nil
end 
thmid = blst.get(alst.findbyvalue(thmid))
thmname = filedialog.put(“NewThm.shp”.asfilename, “*.shp”, “图层保存为”)
if (thmname = nil) then
 return nil
end
newthm=av.run(“Program.MakeTheme”, {thmid,thmname})
‘添加新图层到View中
aview=av.getactivedoc
aview.addtheme(newthm)
newthm.setvisible(true)
aview.invalidate
 
文件Program.MakeTheme： 
thm_id = self.get(0)
fl_name = Self . get(1)
querystr1 = "[图层编号]=" + thm_id . Quote
selbit = Bitmap . Make ( _dd_theme . GetNumRecords )
_dd_theme . Query (querystr1, selbit, #VTAB_SELTYPE_NEW)
_dd_theme.setselection(selbit)
for each sel in selbit
 thm_type = _dd_theme . ReturnValue ( _dd_theme.FindField("图层类型"), sel )
 thm_legend = _dd_theme . ReturnValue ( _dd_theme.FindField("图例文件"), sel )
end
typlst = { "point", "polyline", "polygon" }
classlst = { point, polyline, polygon }
thmclass = classlst.Get( typlst.FindByValue( thm_type.lcase ) )
fldtyplst={"#field_char","#field_decimal","#field_logic"}
fldtyp_lst={"char","decimal","logical"}
 
'建立新图层，设置新图层的图例
_dd_connect.updateselection
_dd_fields.updateselection
selbit2 = _dd_fields . GetSelection
fld_lst={ }
for each sel in selbit2
 fld_name = _dd_fields . returnvalue( _dd_fields.FindField("字段代号"),sel )
 fld_type = _dd_fields . returnvalue( _dd_fields.FindField("字段类型"),sel )
 fld_type = fldtyplst . get(fldtyp_lst.findbyvalue(fld_type.lcase)).asenum
 fld_width = _dd_fields . returnvalue( _dd_fields.FindField("字段宽度"),sel )
 fld_decimal = _dd_fields . returnvalue( _dd_fields.FindField("小数宽度"),sel )
 fld_lst.add( Field . Make( fld_name,fld_type,fld_width,fld_decimal) )
end
‘ 建立新图层
newFtab = Ftab . MakeNew( fl_name, thmclass)
newFtab . AddFields( fld_lst )
newthm = Ftheme . Make ( newFtab )
newthm.updatelegend
‘ 返回新建的图层
return newthm
 
通过建立数据字典把具体的图层抽象概括为数据字典中的记录，使得数据结构与程序代码分离，从而通过一个代码文件对数据字典的操作，就可以实现对所有图层的操作，而且更改图层的结构将不影响既有代码的执行效果，不仅可以提高程序代码在系统开发过程中的适应性，而且有助于系统的升级和再应用。
 
参考资料
1. 《地质矿产术语分类代码在地矿点源信息系统中的应用》.汪新庆，刘刚，袁艳斌，韩志军. 《地球科学》.
2. 《野外数据采集系统数据字典的研制》.韩志军，汪新庆，吴冲龙.《地球科学》.
3. 《Using ArcView》. ESRI. <st1:country-region w:st="on"><st1:place w:st="on">US</st1:place></st1:country-region> ESRI. 1990
4. 《Using AVENUE》. ESRI. <st1:country-region w:st="on"><st1:place w:st="on">US</st1:place></st1:country-region> ESRI. 1990

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