土遗址地理信息系统的设计与实现
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摘要
土遗址是一类非常珍贵的文物,蕴含着丰富的历史文化信息,具有极为重要的历史价值、科学价值、艺术价值。但是,由于其固有的不可移动性,且完全为土质或以土质为主的形式存在,极易遭受毁损。中华民族作为世界上最古老的名族,创造了非常灿烂的人类文明,遗留下了非常丰富的土遗址。但是,由于土遗址自身原因和周围环境的长期影响,加之自然灾害和人类活动的破坏,大多数土遗址都遭到了不同程度的损害,甚至有些已消亡。因此,如何对它们实施有效的保护和管理,是摆在文物保护工作者面前的重要任务。
地理信息系统作为专门处理空间信息的技术,非常适宜于采集、管理、分析和显示土遗址及其相关的各种信息。通过建立土遗址地理信息系统,可及时了解我国境内各种土遗址的保存现状,为土遗址专家和文物工作者进行土遗址保护和研究提供辅助决策依据;普通公众也可以利用它查询和检索自己感兴趣的信息,以满足其旅游、学习和工作的需要。
本文以建立土遗址地理信息系统为目标,通过对地理信息系统及其在土遗址管理和保护中的作用的分析,根据用户要求,综合利用面向对象方法、设计模式、架构设计等软件开发技术,实现了土遗址地理信息系统,并对系统设计和实现中的一些关键技术作了细致的论述。论文基本上按以下四个步骤来展开。
第一:简要论述了土遗址及其保护,说明了地理信息系统在土遗址管理和保护中的作用和建立土遗址地理信息系统的可行性和必要性。
第二:从地理信息系统、面向对象方法、设计模式三个方面对系统建立的主要方法和理论基础作了论述。
第三:按照地理信息系统工程的步骤,对系统进行了分析和总体设计,说明了系统的功能需求和性能要求,论述了土遗址数据库的专题类别、获取方式及其它各种相关信息,提出了土遗址数据库的逻辑结构和物理实现方式;
第四:采用面向对象方法和设计模式等软件设计方法,按表示层、业务逻辑层、二次组件层、数据访问层的四层结构模式对整个系统进行了对象设计和实现,并详细论述了系统对象设计和实现中的一些关键技术。
Earth Site, containing a wealthy of historical and cultural information, and with important historical, scientific and artistic value, is a kind of very valuable heritage. However, it is vulnerable to be damaged because of its non-mobile nature and its soil form fully or mainly. As one of the world's most ancient nations, Chinese has created a very brilliant human civilization and left many Earth sites. Now, the majority of Earth sites have been damaged in different degree, even some of them have been disappeared due to its soil nature, the long-term impact of the surrounding environment, natural disasters and human destruction. Heritage conservation workers are facing the important task that how to implement the effective protection and management.
Geographic Information System, as the special technology of dealing with spatial data, is suitable for information collection, management, analysis and display of various sites. It is of great significance to establish the Geographic Information System of Earth Site. It can provide some information of the existing earth sites, provide heritage workers and experts some decision-making basis of research and protection. Also, the public can use it to enquire and retrieve some information to meet their needs of travel, study and work.
Based on the analysis of GIS and its role in Earth Site management and protection, according to the user requirements, the Geographic Information Systems of Earth Site is implemented through comprehensive utilization of object-oriented approach, design pattern, structure design. The thesis has given detailed exposition of some key technologies in systems design and implementation. The main work and conclusions are as follows:
1 Basic information of Earth Site and its protection is briefed, the role of GIS in earth site management and protection is described, and the feasibility and necessity of the establishment of Geographic Information Systems of Earth Site is expounded.
2 The main methods and its theoretical foundation of the system establishment are discussed in three aspects: GIS, object-oriented approach, design pattern.
3 According to the steps of geographic information systems engineering, the Geographic Information Systems of Earth Site is designed, and its function and performance requirements are explained clearly. The Thematic Classification, the access methods and other relevant information of the Earth Site database is discussed in this thesis, the logical structure and the physical achievement ways are put forward.
4 The entire system is designed and realized through a four-story structure model: the expression layer, the business logical layer, the second-components layer and the data access layer. Some of key technologies in the system object design and implementation are discussed in detail.
地理信息系统作为专门处理空间信息的技术,非常适宜于采集、管理、分析和显示土遗址及其相关的各种信息。通过建立土遗址地理信息系统,可及时了解我国境内各种土遗址的保存现状,为土遗址专家和文物工作者进行土遗址保护和研究提供辅助决策依据;普通公众也可以利用它查询和检索自己感兴趣的信息,以满足其旅游、学习和工作的需要。
本文以建立土遗址地理信息系统为目标,通过对地理信息系统及其在土遗址管理和保护中的作用的分析,根据用户要求,综合利用面向对象方法、设计模式、架构设计等软件开发技术,实现了土遗址地理信息系统,并对系统设计和实现中的一些关键技术作了细致的论述。论文基本上按以下四个步骤来展开。
第一:简要论述了土遗址及其保护,说明了地理信息系统在土遗址管理和保护中的作用和建立土遗址地理信息系统的可行性和必要性。
第二:从地理信息系统、面向对象方法、设计模式三个方面对系统建立的主要方法和理论基础作了论述。
第三:按照地理信息系统工程的步骤,对系统进行了分析和总体设计,说明了系统的功能需求和性能要求,论述了土遗址数据库的专题类别、获取方式及其它各种相关信息,提出了土遗址数据库的逻辑结构和物理实现方式;
第四:采用面向对象方法和设计模式等软件设计方法,按表示层、业务逻辑层、二次组件层、数据访问层的四层结构模式对整个系统进行了对象设计和实现,并详细论述了系统对象设计和实现中的一些关键技术。
Earth Site, containing a wealthy of historical and cultural information, and with important historical, scientific and artistic value, is a kind of very valuable heritage. However, it is vulnerable to be damaged because of its non-mobile nature and its soil form fully or mainly. As one of the world's most ancient nations, Chinese has created a very brilliant human civilization and left many Earth sites. Now, the majority of Earth sites have been damaged in different degree, even some of them have been disappeared due to its soil nature, the long-term impact of the surrounding environment, natural disasters and human destruction. Heritage conservation workers are facing the important task that how to implement the effective protection and management.
Geographic Information System, as the special technology of dealing with spatial data, is suitable for information collection, management, analysis and display of various sites. It is of great significance to establish the Geographic Information System of Earth Site. It can provide some information of the existing earth sites, provide heritage workers and experts some decision-making basis of research and protection. Also, the public can use it to enquire and retrieve some information to meet their needs of travel, study and work.
Based on the analysis of GIS and its role in Earth Site management and protection, according to the user requirements, the Geographic Information Systems of Earth Site is implemented through comprehensive utilization of object-oriented approach, design pattern, structure design. The thesis has given detailed exposition of some key technologies in systems design and implementation. The main work and conclusions are as follows:
1 Basic information of Earth Site and its protection is briefed, the role of GIS in earth site management and protection is described, and the feasibility and necessity of the establishment of Geographic Information Systems of Earth Site is expounded.
2 The main methods and its theoretical foundation of the system establishment are discussed in three aspects: GIS, object-oriented approach, design pattern.
3 According to the steps of geographic information systems engineering, the Geographic Information Systems of Earth Site is designed, and its function and performance requirements are explained clearly. The Thematic Classification, the access methods and other relevant information of the Earth Site database is discussed in this thesis, the logical structure and the physical achievement ways are put forward.
4 The entire system is designed and realized through a four-story structure model: the expression layer, the business logical layer, the second-components layer and the data access layer. Some of key technologies in the system object design and implementation are discussed in detail.
引文
1 周双林.土遗址防风化保护概况[J].中原文物.2003,(2):78
2 黄杏元,马劲松,汤勤.地理信息系统概论[M].北京:高等教育出版社.2001,3
3 陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社.2000
4 国家文物局博物馆司“十一五”国家科技支撑计划重点项目:《大遗址保护关键技术研究与开发》课题申请指南[S].2006.10
5 Timothy C Lethbridge.面向对象软件工程[M].张红光等译.北京:机械工业出版社.2003,10-12
6 Erih Gmmaa,Riehard Helm,Ralph Johnson,et al.设计模式:可复用面向对象软件的基础[M].李英军等译.北京:机械工业出版社.2000,1
7 齐乌云,周成虎,王榕勋.地理信息系统在考古研究中的应用类型[J].华夏考古.2005,(2):108-111
8 肖彬,谢志仁,闾国年等.GIS支持的考古信息管理系统——以长江三角洲地区为例.南京师范大学学报[J].1999,(3):110-114
9 陈德超,刘树人.GIS支持下的上海考古信息系统的研发[J].测绘与空间地理信息.2004,(10):41-43
10 李安波,毕硕本,裴安平等.田野考古地理信息系统研究与建设[J].地理与地理信息科学.2004,(1)39-42
11 祝炜平,王治文,吴建平.文物管理信息系统的构建与应用—以浙江文物管理信息系统为例[J].地球信息科学.2005,(12):77-80
12 高丽军.文物资源综合分析系统设计[J].测绘通报.2004,(10):51
13 于荣花,沈涛,苏山舞.面向文化遗产的全国1:100万地形数据库扩充研究与实现[J].测绘科学2006.(2):106
14 曾群华,郭跃.基于RS与GIS的三峡库区文物保护信息系统研究[J].地域研究与开发.2004,(6):118
15 董仲奎,顾旭东.面向文物保护的地理信息系统研究[J].工程勘察,2005,(6):46
16 M.Lonnqvist,M.Torma,MSci.SYGIS-The finnish Archaeological project in Syria.http://www.helsinki.fi/hum/arla/sygis
17 RalfKlamma.MarcSpaniol,MatthiasJarke etc.ACIS:Intergenerational Community Learning Supported by a Hypermedia Afghan Sites and Monuments Database[C].Advanced Learning Technologies.2005.ICALT 2005.Fifth IEEE International Conference.2005
18 Naguib.Egyptian Antiquities Information System.http://www.ymparisto.fi
19 张超.地理信息系统实习教程[M].北京:高等教育出版社.2000
20 李连营,李清泉,李汉武等.基于MapX的GIS应用开发[M].武汉:武汉大学出版社.2003
21 黎夏,刘凯.GIS与空间分析—原理与方法[M].北京:科学出版社.2006
22 李德仁.地理信息系统导论[M].北京:测绘出版社.1993
23 邬伦等.地理信息系统——原理、方法和应用[M].北京:科学出版社.2004
24 吴信才.地理信息系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社.2002
25 张海藩.软件工程导论[M].北京:清华大学出版社.2004
26 殷人昆,陶永雷,谢若阳等.数据结构(用面向对象方法与c++描述)[M].北京:清华大学出版社.1999
27 国刚,周峰,孙更新.软件工程—统计建模原理与实践教程[M].北京:电子工业出版社.2007
28 Robert C.Martin.敏捷软件开发—原则、模式与实践[M].邓辉译.北京:清华大学出版社.2003
29 James O.C.Douglas C.S.程序设计的模式语言(卷1)[M].谢文亮,梁金昆等译.北京:清华大学出版社.2006
30 John M.V,James O.C.,Norman L.K..程序设计的模式语言(卷2)[M].詹文军。周毅等译.北京:清华大学出版社,2006
31 Robert Martin等.程序设计的模式语言(卷3)[M].朱志博等译.北京:清华大学出版社.2006
32 Neil Harrison,Brian Foote,Hans Rohnert.程序设计的模式语言(卷4)[M].SPIN译.北京:清华大学出版社.2004
33 Christopher Alexander,Sara Ishikawa,Murray Silverstein,etc.A Pattern Language.Oxford University Press,New York.1977
34 Martin Fowler.分析模式:可复用的对象模型.倪硕译.北京:人民邮电出版社.2007
35 李满春,任建武,陈刚等.GIS设计与实现[M].北京:科学出版社.2003
36 Martin Fowler.企业应用架构模式[M].王怀民,周斌译.北京:械工业出版社.2004
37 Frank Buschmann,Regine Meunier,Hans Rohnert,etc.面向模式的软件体系结构(卷1)—模式系统[M].责可荣等译.北京:机械工程出版社.2003
38 张逸.软件设计精要与模式[M].北京:电子工业出版社.2007
39 邱锦伦,曹旻等.Visual C#.NET程序设计教程[M].北京:清华大学出版社.2006
2 黄杏元,马劲松,汤勤.地理信息系统概论[M].北京:高等教育出版社.2001,3
3 陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社.2000
4 国家文物局博物馆司“十一五”国家科技支撑计划重点项目:《大遗址保护关键技术研究与开发》课题申请指南[S].2006.10
5 Timothy C Lethbridge.面向对象软件工程[M].张红光等译.北京:机械工业出版社.2003,10-12
6 Erih Gmmaa,Riehard Helm,Ralph Johnson,et al.设计模式:可复用面向对象软件的基础[M].李英军等译.北京:机械工业出版社.2000,1
7 齐乌云,周成虎,王榕勋.地理信息系统在考古研究中的应用类型[J].华夏考古.2005,(2):108-111
8 肖彬,谢志仁,闾国年等.GIS支持的考古信息管理系统——以长江三角洲地区为例.南京师范大学学报[J].1999,(3):110-114
9 陈德超,刘树人.GIS支持下的上海考古信息系统的研发[J].测绘与空间地理信息.2004,(10):41-43
10 李安波,毕硕本,裴安平等.田野考古地理信息系统研究与建设[J].地理与地理信息科学.2004,(1)39-42
11 祝炜平,王治文,吴建平.文物管理信息系统的构建与应用—以浙江文物管理信息系统为例[J].地球信息科学.2005,(12):77-80
12 高丽军.文物资源综合分析系统设计[J].测绘通报.2004,(10):51
13 于荣花,沈涛,苏山舞.面向文化遗产的全国1:100万地形数据库扩充研究与实现[J].测绘科学2006.(2):106
14 曾群华,郭跃.基于RS与GIS的三峡库区文物保护信息系统研究[J].地域研究与开发.2004,(6):118
15 董仲奎,顾旭东.面向文物保护的地理信息系统研究[J].工程勘察,2005,(6):46
16 M.Lonnqvist,M.Torma,MSci.SYGIS-The finnish Archaeological project in Syria.http://www.helsinki.fi/hum/arla/sygis
17 RalfKlamma.MarcSpaniol,MatthiasJarke etc.ACIS:Intergenerational Community Learning Supported by a Hypermedia Afghan Sites and Monuments Database[C].Advanced Learning Technologies.2005.ICALT 2005.Fifth IEEE International Conference.2005
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22 李德仁.地理信息系统导论[M].北京:测绘出版社.1993
23 邬伦等.地理信息系统——原理、方法和应用[M].北京:科学出版社.2004
24 吴信才.地理信息系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社.2002
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26 殷人昆,陶永雷,谢若阳等.数据结构(用面向对象方法与c++描述)[M].北京:清华大学出版社.1999
27 国刚,周峰,孙更新.软件工程—统计建模原理与实践教程[M].北京:电子工业出版社.2007
28 Robert C.Martin.敏捷软件开发—原则、模式与实践[M].邓辉译.北京:清华大学出版社.2003
29 James O.C.Douglas C.S.程序设计的模式语言(卷1)[M].谢文亮,梁金昆等译.北京:清华大学出版社.2006
30 John M.V,James O.C.,Norman L.K..程序设计的模式语言(卷2)[M].詹文军。周毅等译.北京:清华大学出版社,2006
31 Robert Martin等.程序设计的模式语言(卷3)[M].朱志博等译.北京:清华大学出版社.2006
32 Neil Harrison,Brian Foote,Hans Rohnert.程序设计的模式语言(卷4)[M].SPIN译.北京:清华大学出版社.2004
33 Christopher Alexander,Sara Ishikawa,Murray Silverstein,etc.A Pattern Language.Oxford University Press,New York.1977
34 Martin Fowler.分析模式:可复用的对象模型.倪硕译.北京:人民邮电出版社.2007
35 李满春,任建武,陈刚等.GIS设计与实现[M].北京:科学出版社.2003
36 Martin Fowler.企业应用架构模式[M].王怀民,周斌译.北京:械工业出版社.2004
37 Frank Buschmann,Regine Meunier,Hans Rohnert,etc.面向模式的软件体系结构(卷1)—模式系统[M].责可荣等译.北京:机械工程出版社.2003
38 张逸.软件设计精要与模式[M].北京:电子工业出版社.2007
39 邱锦伦,曹旻等.Visual C#.NET程序设计教程[M].北京:清华大学出版社.2006
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