18基于ArcEngine的白水县苹果信息管理系统设计与实现

发布时间：2016-11-27 09:14

本文关键词：基于ArcEngine的白水县苹果信息管理系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

西北林学院学报2012，27(2)：203；208；JournalofNorthwestForest；doi：10．3969／j．issn．100卜7；毛晓利1，刘智勇2，毛洋3，周平4(1．西北农林；林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨陵71210；3．西安电子科技大学，陕西西安710126；4．；摘要：结合组件式地理信息系统(GIS)开发技术，；息管理系

西北林学院学报2012，27(2)：203

208

Journal of Northwest Forestry University

doi：10．3969／j．issn．100卜7461．2012．02．40

毛晓利1，刘智勇2，毛洋3，周平4 (1．西北农林科技大学林学院，陕西杨陵712100；2．西北农

林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨陵712100；

3．西安电子科技大学，陕西西安710126；4．广东省林业科学研究院，广东广州510520)

摘要：结合组件式地理信息系统(GIS)开发技术，基于Visual Studio 2008(C#语言)开发平台，以ArcEngine9．3组件为开发工具，并在ArcCatalog中建立用于存储系统所需的空间和属性数据的Personal Geodatabase数据库，采用嵌入式集成方式，开发出基于GIS的白水县苹果信

息管理系统。该系统不仅能够对白水县苹果信息资源进行查询、统计分析、生成相关报表等，还能进行病虫害防治分析及对未来产量进行预测，实现了对白水苹果资源高效、科学、准确的管理，为相

关部S'l提供科学的决策依据。关键词：苹果；GIS；ArcEngine；信息管理系统中图分类号：$661．139 文献标志码：A 文章编号：1001—7461(2012)02—0203—06 of Apple Information Design and Implementation Management System

Based on ArcEngine in Baishui County

MAO Xiao-lil，LIU Zhi-yon92，，MAO Yan93，ZHOU Pin94

(1．College of Forestry，NorthwestA&F University，gangling，Shaanxi 712100，China；2．College of Water Resource and

ArchitecturalEngineering，NorthwestA&F University，gangling，Shaanxi 712100，China；3．XidianUniversity，Xi'an，

Shaanxi 710126。China：4．Guangdong Academy of Forestry，Guangzhou，Guangdong 510520，China)

Abstract：According to the ComGIS development technology，the information management system for apple

production in Baishui County，Shaanxi Province，China was developed based on Visual Studio 2008 devel— opment platform and ArcEngine9．3 component was constructed．The spatial data and attribute data were stored in the Personal Geodatabase(in to query，statisti— ArcCatalog)．This system could be used not only

in Baishui，and generate the related state—

cally analyze the apple production information and

ments，but also to predict the future apple outputs and control pests．This system will help the related de— partments to manage the information and more efficiently and accurately． apple

Key words：apple；GIS；ArcEngine；information management system 白水县处于关中平原与陕北高原的过渡地带，化和科学化，没有一个有效的管理系统来管理白水属

于大陆性季风气候，光照充足，降雨适中，日温差的苹果信息数据及果园数据。本研究充分采用GIS 较大，土层深厚，具有苹果生产最优越的自然资源条技术，通过ESRI公司推出的ArcEngine开发工具，件，被誉为“苹果之乡”，同时也是国家命名的苹果在Visual Studio 2008集成开发环境下建立白水县 20强县之一[1_2|。白水县苹果已经成为白水县的主苹果资源管理软件系统，用于管理白水县苹果资源

要经济支柱之一，目前各种基于微观的病虫害防治数据，包括白水县每一块苹果园的位置、权属、面积、和

林分管理技术已经得到了充分利用和推广，但是品种、投入、产出、病虫害防治、历史变迁等，并分别基于宏观的资源调查、统计和分析尚未实现计算机以农户、行政村、行政乡和整个县为单位对苹果资源

03 22 基金项目：西北农林科技大学校专项。作者简介：毛晓利，男，副收稿日期：2011,02—23修回日期：2011

教授，博士，主要从事遥感与地理信息系统研究。E—mail：xlma0668@yahoo．corn．cn

基于ArcEngine的白水县苹果信息管理系统设计与实现

resources

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西北林学院学报 27卷

的全方面进行统计和比较，自动输出各种统计报表

析功能。主要目标有以下4点。(1)规划方面：充

结合GIS技术对白水苹果规划的资料进行

分和专题图件，为相关决策部门提供准确详实的图文科学有资料，为白水县苹果产业助力。 1

效的管理，提高资料查询检索速度并保证准确性。 (2)销售方面：根据苹果面积、品种、树龄等指标精准

ArcEngine简介

预测某一年份的苹果产量，为白水苹果销售提供科

ArcEngine是ESRI公司推出的组件式GIS二学的预测数据。(3)管理方面：可以为各个果农提供

准确、直观的数据，使白水苹果管理实现现代化，通过互联网向社会提供无偿或有偿的信息服务。(4) 辅助决策方面：及时提供白水苹果生长、管理以及病虫害防治、销售等方面的信息，支持政府的科学决策。序中的业务逻辑中，而不必从头开始建立 2．2系统总体架构集[4]。ArcEngine的开发人员

系统采用c／s(客户机／服务器)3层结构，分

次开发工具口]。ArcEngine作为一个用户建立自定义独立地理信息系统应用程序的平台，不但提供了强大的空间分析功能，并将其空间分析功能嵌入到新开发的应用软件中，也支持多种应用程序接口 (API)，允许开发者精力集中到解决他们的应用程 GIS功能

允许使用许多道具、

及可视化控件集(提供丰富的三维显示和三维分析功能)。ArcEngine对象仓库提供基础服务、数据访空间数据格式和强大的符号库系统。ArcEngine支持多种开发语言(如．NET、Java和C++)，它允许围的工具对这些对象进行编程，无需开发门的语言，所有的用户

开发控件都可以像ActiveX控件、NET视窗控件和

Visual

为事件和方法，丰富的GIS软件空间分析组件集合以数据层、应用层和服务层(图1)。数据层主要存储白

水县苹果相关的属性数据和空问数据以及用于软件

管理的用户数据等。服务层主要是依靠系统的数据支持。应用层是在数据层和服务层的支持下，通过人机交互界面进行相关的处理与分析。使用大范 2．3系统数据库设计人员去学习一门新的或者专 2．3．1数据字典的设计数据字典主要内容包括数据的名称、定义、数据类型、逻辑长度、关系、属性、数据说明等，是关于数据集要素值、数据集描述及数据产品等字典形式的文件集，即数据字典中存储

的是关于数据的数据(元数据)。数据字典作为管理数据的基础，不仅仅只作为数据结构的描述文档，

问、地图显示、地图分析及开发控件，并支持广泛的库和模型库为白水县苹果信息管理和分析提供方法

JavaBeans一样的使用。

系统总体设计

2．1系统设计需求分析

白水县苹果管理信息系统要求能满足不同地理

还能描述更为详细的数据内容。本系统采用的数据位置苹果属性及产量、病虫害状况、水肥管理等具有字典基本信息包括：数据项名称、字段类型、字段长空间地理信息管理的要求，同时具有强大的空间分度、小数位数、是否为空、备注说明及代码索引号等。

应

用层

-一一一一-一●●-一--一一一一一-一一一一_一一__一一_--一一一-一一一一_-_ _一一一一-一一_一-一_一一__一-一_一__’一一--一●一一_一__，__^--★一-一一一一一

ShapefiMqr式数据

数据层

Access 2003

存储

图1 系统总体架构图

Fig．1 Overall framework of the system

第2期

毛晓利等：基于ArcEngine的白水县苹果信息管理系统设计与实现

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2．3．2数据库的设计根据研究区域数据的特点，水县行政区划图、道路交通图、果园斑块图及河流湖在

ArcCatalog中新建Personal Geodatabase文件用泊图等(图2)。为避免数据的冗余和冲突，将与图于数据管理，数据库主要有空间数据和属性数据两形关联的属性数据存储到空间数据表中，并将空间部分组成，并遵循可靠性、可扩展性、可维护性等原数据统一集中在ArcMap中，保存为mxd文件，便则

[5书]。属性数据表主要包括果园基本数据表、果树于ArcEngine控件读入，而系统相关的属性数据以类型表、果农表、病虫害类型表以及与空间图形数据数据表的形式存储到Personal Geodatabase中，即关

联的属性表。空间数据(Featureclass)主要为白不再单独创建属性数据库。

数据库

空间数据属性数据

特征数据集数据表

特征类

行政区划图

道路交通图

果园斑块图河流湖泊图

图2数据库设计

图

Fig．2 Design of database 2．4系统结构图设计用户最近打开过的mxd文件供用户选择打开。

该根据系统设计的目标和原则，并充分考虑到系模块同时也提供专题图制作和打印输出功能。

统的完整性和功能性，系统主要由文件操作模块、数 2．5．3数据检查模块为保证数据的完整性、一致

据检查模块、数据查询模块、产量预测模块、报表统性和准确性，该模块实现对加载的白水县苹果信息

计图模块、制图输出模块、系统管理模块及GIS操数据进行数据检查，这些检查包括：空值检查、值范作模块构成(图3)。围检查、唯一性检查、一致性检查、面积检查、锐角检

2．5系统功能模块设计查、重叠检查及自相交检查等，并将检查的结果保存

2．5．1 GIS常规操作模块模块用以实现常规的为文档输出。 GIS软件操作功能，可对地图进行放

2．5．4数据查询模块根据业务需要，用户可以固定放大、固定缩小、向后大、缩小、漫游、

根据指定的方式进行查询。如按图层查询：根据用等操作并查找所需的内定位、向前定位、全图显示

容。需求不同对地图所要求户所选的图层(包括区县图、乡镇图、村图及果园的信息详细程度也就不

同，用户可按任意比例尺来图)，遍历图层中的所有字段，再通过所选的字段进显示查看地图。地图测量工具可使用户通过鼠标操行查询，并在图中高亮显示出来。实现空间查询：作实现点位置、线长度、多边形周长与面积的测量。

让用户可以通过点选查询、矩形查询、圆形查询、多

2．5．2 文件操作模块该模块主要实现工程文件变形查询等空间范围方式查询数据，同时提供综合 mxd文件的加载、编辑、保存和调用，并能进行图层

查询工具，该工具是利用对象之间的关联实现图层

管理，即向当前的mxd文件从地理数据库中添加新查询以及sQL属性查询，达到直观显示空间信息图层、移出已有图层、分组管理图层，设置图层是否的位置、属性信息的效果。通过选择属性表某一行

可选以及图例管理等操作。用户每次打开地图进行或多行记录，可以使其对应空间信息高亮显示。在

进行有选择条件属性查询时，可以用SQL语句进操作需要把当前地图的比例、图层的显示顺序、可视

性以及渲染属性设置都将保存下来，该模块“打开最行条件查询，得到自己所要的结果并显示。近文

档”子菜单能够调用系统配置INI文件存储的

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西北林学院学报 27

卷 GIS操作模块 l产量预测及病虫害防治模块I 制图输出模块 I系统管理模块

蓝放漫鹰马病生人种生系用系

尔产产统大游眼虫果均植户统

产图科害总收结投日管管士

缩全夫入入理理防量值构

小图测模治图图图图图显量型功

皿工不预能移具测

白水县苹果信息管理系统

文件操作模块I I数据检查模块I 数据查询模块 l I报表统计模块

投导添保空唯面蓝逐自打种点多报入入加存值积级边定表果植开／／／／／产结／查矩形义属初导移退值自询形查查性始量构收

入出除出范致相询询表化报报数图系围性交圆表表报据层统检检检查表库查查查询图3系统功能结构设计

of the Fig．3 Design of function and system

2．5．5 报表统计模块该模块实现由系统调用理措施等[7]。传统对苹果产量预测的方法主要是灰 Visual Studio 2008报表控件和相关内部函数，在色GM(1，1)模型，该模型具有所需数据少、计算简

SQL命令和苹果信息数据库的支持下，实现了苹单等特点，因此被广泛使用，但由于苹果产量的时问果信息相关情况进行统计，形成报表上报，如苹果产数据序列经常表现一定的趋势性和波动性，该模型

量、种植结构、生产投入、生产总值、人均收入等报对随机波动较大的数据序列拟合效果较差，预测精表。度较低，其预测的数据总是稳定的上升趋势，但实际 2．5．6制图输出模块该模块能将统计得到的苹的情况经常并非如此。BP神经网络模型是近年来果

产量、种植结构、生产投入、生产总值、人均收入等比较流行的一种预测模型，一些学者[81的研究成果数据以图表(包括直方图、饼图、柱状图、散点图及折表明，该模型具有网络结构简单、使用方便、较好的线图)

的形式输出并保存到本地。容忍噪声能力等优点，但该模型一般包含大量的自

2．5．7 系统管理模块系统管理功能主要包括系由参数，容易过度训练，对数据的预测精度较差。苏

统代码管理、数据上报、文件上传、文档资料下载等。哲斌[91根据灰色GM(1，1)预测模型[10。121和马尔科用户管理工具让当前登录用户实现自身密码的修夫链[1 3。16]2种方法的优点(前者可以主要用来揭示

改，在本系统中用户主要有管理员用户和一般用户出预测数据序列的发展变化总体趋势，后者用来确 2个角色，管理员用户不仅可以对数据内容进行浏定状态的转移规律)，将两者有机的结合起来，形成

览、管理，还可以对系统所有用户成员进行添加、修了灰色马尔科夫预测模型，该模型提高了随机波动改、删除等管理操作。一般用户只能对系统数据进较大数据的预测精度，且该研究表明此模型能较好行浏览，不能进行修改和维护。的对陕西省苹果产量进行预测。此外，该模型已经

2．5．8产量预测及病虫害防治模块成功应用于社会经济系统中许多领域[17。1

2．5．8．1苹果产量预测功能苹果产量的形成是本系统根据苏哲斌[91和邵静[1妇等人的研究，采

一个非常复杂的生物学和生态学过程，主要影响因用陕西省白水县近5 a(2005—2009年)的苹果产量素有树种、树形、施肥模式、灌溉条件、气候条件、管数据，先利用灰色GM(1，1)预测模型获得苹果

产量

、

-——

、

_——

、

structure

8|。

第2期

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可以看出影响产量的主要病虫害及果园产量的损失马尔科夫链寻求系统的微观波动的规律，进而对灰色GM(1，1)模型预测的结果值进行修正，该方法减程度，为用户和相关部门提供决策支持。小了预测值与实际值之间的相对误差，提高了苹果病虫害影响区域预测功能。根据病虫害的发展

速度及影响范围，利用缓存区分析工具进行半径查产量预测的精度。本系统将该模型运算公式及运算

过程写人代码中，提供可视化的马尔科夫预测工具询，查询结果将直观展示病虫害将要影响到的果园，

便于这些果园提前做好预防措施。

来实现对白水县苹果产量进行预测。

2．5．8．2病虫害防治功能系统根据存储在数据 3 系统的实现与集成库中的病虫害基本信息表数据(包括病虫害名称、果树的发病位置、发病周期及阶段、适合病虫害发生的 GIS组件式开发具有无缝集成、投资低、效率

高、开发周期短、可扩展性强等优点，已经得到地理环境、防治方法、预防手段及时间等)，分别实现

泛的应用。系统采用Visual Studio 2008作了广针对治疗服务的查询功能、病虫害评估功能、病虫害

为集成影响区域预测功能。开发环境(基于Net Framework 3．0框架)，以

cEngine 9．3组件模型为开发工具进行开发，数据库害的 Ar— 针对防治服务的查询功能。用户可以根据病虫

名称，发病时间及位置(如果实、枝干、树根等)，采用ArcGIS提供的Personal Geodatabase数据库发病症状等信息对病虫害的治疗及防治措施进行查模型，并通过ActiveX数据对象(ADO．Net)访

问底询，查询结果为文字信息或者图片介绍，用户可与实层数据，采用动态函数库(DLL)的方式实现数据传际情况进行对比和判断。查询的形式包括点击地图递和表现。系统运行如图4所示，系统界面

的上方查询，用户手动选择诸如病虫害名称、发病时问及位为菜单栏和GIS工具操作栏，系统界面的左边窗口置等信息进行查询，以及对症状或病虫害形态特征为数据组织窗口(TOC)，通过它可以控制空间数据的模糊查询。与属性数据的显示与关闭，右边窗口为地图显示主病虫害评估功能。该功能可以根据实际的病虫窗口，主要用于空间数据的显示与编辑。害状况生成各种专题图，主要包括生成病虫害分布图4 系统运行界面殛部分对话框窗口

Fig 4 Running interface ot the system

白水县的苹果资源落实到每一块地，能够快捷的查 4 结论

询、预测、统计和分析白水县苹果信息资源并生成相

基于GIS技术，将ArcEngine控件和可视化的关报表，便于管理与决策人员对相关信息全面的了开发工具结合，可快速的实现组件重用，提高了编程解和掌握。该系统实现了白水县苹果资源管理的数

效率，利用Personal Geodatabase实现高效地管理字化和准确化，可为相关部门提供科学的决策依据。空间数据和属性数据。白水县苹果信息管理系统将

发展的趋势和预测值，再利用基于随机过程理论的

图和各果园因病虫害造成的产量损失分级图，从中

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