基于A(yíng)E的廣西肝癌與氣候危險因素GIS系統研究

　第三次全國死因回顧抽樣的結果顯示，廣西是肝癌高發(fā)的省(市、自治區)之一，而且其發(fā)病地區分布很不均衡，肝癌的發(fā)病與地理氣候因素密切相關(guān)。然而對于肝癌與氣候、土壤、地形等環(huán)境氣候因素之間的關(guān)系國內外基本缺乏系統地研究，出現的客觀(guān)原因可能是地理、氣候等，其空間數據的復雜性與海量化，傳統的流行病學(xué)方法與手段對于空間數據的獲取與分析存在相當大的難度。再加上廣西是一個(gè)丘陵地貌為主的地區，傳統文字描述和地圖等語(yǔ)言根本沒(méi)有辦法完成廣西肝癌與氣候危險因素GIS[1-2]系統(下文稱(chēng)“肝癌危險因素GSI系統”)開(kāi)發(fā)，同一個(gè)山體不同高度也會(huì )有不同氣候因素，所以這套系統難點(diǎn)就是做到三維可視化系統對山體不同高度環(huán)境氣候進(jìn)行建模存儲和開(kāi)發(fā)設計。
　組件式地理系統(CamGIS)[1-2]是GIS技術(shù)發(fā)展的潮流。ArcGIS Engine[3]是ESRI公司新推出的組件式GIS，它可以低成本為用戶(hù)提供用戶(hù)需要特點(diǎn)的GIS應用。另一方面，GIS能與以前的地理圖像進(jìn)行對比和分析。所以可以使用AR(ArcGis)技術(shù)對廣西肝癌與氣候危險因素GIS系統中去解決開(kāi)發(fā)的難題。
1 ArcGIS Engine組件式開(kāi)發(fā)概述與開(kāi)發(fā)方式
1.1 ArcGIS Engine組件式開(kāi)發(fā)概述
　ArcGIS Engine是ESRI公司新推出的GIS組件式開(kāi)發(fā)引擎。組件式開(kāi)發(fā)克服了傳統GIS與其他系統[4-5]集成困難的特點(diǎn)，便于與各種不同特性的組件無(wú)縫集成。
1.2 ArcGIS Engine的GIS組件開(kāi)發(fā)方式
　ArcGIS Engine的GIS組件系統開(kāi)發(fā)的方式有三種：
　(1)ArcGIS Engine的GIS組件系統的二次開(kāi)發(fā)：利用ArcGIS Engine已經(jīng)有的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和環(huán)境進(jìn)行再次開(kāi)發(fā)，不能脫離ArcGIS Engine的GIS開(kāi)發(fā)環(huán)境，屬于較簡(jiǎn)單開(kāi)發(fā)。
　(2)ArcGIS Engine的組件系統開(kāi)發(fā)：利用標準的通用開(kāi)發(fā)程序語(yǔ)言結合ArcGIS Engine的GIS組件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，如VC#語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境、調用ArcGIS Engine的GIS組件進(jìn)行開(kāi)發(fā)等。這種方法屬于比較高級的開(kāi)發(fā)方式，不依賴(lài)ArcGIS Engine的開(kāi)發(fā)平臺，可以自主單獨進(jìn)行，自主開(kāi)發(fā)部分可具有自主知識產(chǎn)權。
　(3)ArcGIS Engine的底層系統開(kāi)發(fā)：系統所有內容全部自主開(kāi)發(fā)，其中包括底層圖像驅動(dòng)等高難度開(kāi)發(fā)，不依賴(lài)任何開(kāi)發(fā)平臺，具有全部知識產(chǎn)權，開(kāi)發(fā)難度非常大。
　由于廣西肝癌與氣候危險因素GIS系統研究很復雜，圖像和數據非常多，在選擇VC#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言環(huán)境下，系統同時(shí)采用三種開(kāi)發(fā)方式，數據和圖像部分處理采用第一和第二種開(kāi)發(fā)方式，高級的圖像呈現必須要系統開(kāi)發(fā)小組自己完成，也就是第三種開(kāi)發(fā)方式。
2 肝癌危險因素GIS系統三維GIS定義與數據模型設計
2.1 肝癌危險因素GIS系統的定義及開(kāi)發(fā)流程
　因為肝癌危險因素GIS系統調查的對于山體氣候不同高度氣候是有要求的，所以傳統的基于平面的二維GIS不適合設計本文系統，必須使用三維GIS才能完成，特別在空間位置與拓撲關(guān)系的描述及空間分析的伸展上更能體現其優(yōu)勢[6-7]。
　肝癌危險GIS系統可以采用的開(kāi)發(fā)方式有三種：(1)難度最大的底層開(kāi)發(fā)，對開(kāi)發(fā)小組要求最高，本系統山體底層立體成像細微部分即采用這種方式的；(2)對于系統大面積的顯示整體，本系統利用可視化的軟件實(shí)現三維信息的顯示過(guò)程；(3)借助成熟的GIS軟件進(jìn)行三維二次開(kāi)發(fā)，使系統能分山體不同高度建模，增強肝癌危險GIS系統可視化的功能，達到對危險因素準確的數據分析，這種開(kāi)發(fā)是肝癌危險GIS系統[8]最主要的開(kāi)發(fā)方式。
2.2 GIS系統Multipatch多片模塊三維數據模型
　Multipatch多片模塊在A(yíng)rc GIS開(kāi)發(fā)系統中定義表示為：描述三維表面的元素集合，在肝癌危險GIS系統中主要是描述山體各種不同的元素集合。系統的多片模塊就是在二維山體圖形的基礎上，將垂直值作為系統山體高度坐標值，得到系統所要的山體三維圖形。
2.3 GIS因素系統Multipatch多片模塊獲取與建模
　肝癌危險因素GIS系統的Multipatch多片模塊采用基于矢量結構的三維表面數據模型。而實(shí)際采集到的數據是二維的數據，與系統需要的三維數據有很大差距，要求用便捷的方式由二維數據變?yōu)槿S數據。本文采用兩種方法進(jìn)行二維數據與三維數據的轉換：(1)在二維數據生成的圖形基礎上直接建模轉換；(2)把二維數據導入三維模型中，由編程糾錯的方法把二維數據轉變成三維數據使用。
2.4 GIS系統Multipatch多片模塊創(chuàng )建的方式
　肝癌GIS系統的采用在二維數據的圖形的基礎上直接建模的方式，通過(guò)SceneControl控件和C#圖形編程結合顯示，直接實(shí)現肝癌GIS系統對各個(gè)采集數據點(diǎn)肝癌發(fā)生區在同一個(gè)山體不同高度的查詢(xún)與立體式訪(fǎng)問(wèn)。
建模方式為：(1)拉伸二維底面，用IconstructMultipatch接口實(shí)現；(2)使用IGeneraMultipatch接口結合C#編程，并利用GeometryMaterailList實(shí)現肝癌GIS系統中更加逼真的多維模塊。
可以用IConstructMultipatch接口去創(chuàng )建多維模塊的圖形的起始底面，從而得到山體不同高度的模型。其代碼如下：
　For Altitude=0 TO Altitude(MAX)
　//從山體最低處到山體最高處
　Set cylinder=Shape
　Set IConstructMultipatch=New AltitudeMultipatch
　 IConstructMultipatch point=100meter
　//假設每百米列出數據
……
　Next Altitude
3 肝癌危險因素GIS系統設計與開(kāi)發(fā)
3.1 GIS系統設計
　肝癌危險因素GIS系統提供一個(gè)廣西肝癌與氣候危險因素與三維信息的互相操作和查詢(xún)的平臺，在該平臺上的用戶(hù)可以很方便看到廣西肝癌與氣候危險因素在各個(gè)地區情況，特別是可以看到同一座山上不同高度不同氣候條件下各種因素對肝癌危險的關(guān)系。
3.1.1 GIS系統開(kāi)發(fā)環(huán)境
　肝癌危險因素GIS系統采用的語(yǔ)言是Visual C#2008，GIS系統的GIS平臺是ArcGIS Engine，GIS系統存放空間數據和屬性數據采用Geodatabase空間數據庫。
3.1.2 GIS系統實(shí)現功能目標
　(1)圖層不同高度的操作：對肝癌危險因素GIS系統中各種不同山體三維的圖層進(jìn)行增加、刪除和轉換。
　(2)多角度數據的瀏覽操作：能實(shí)現肝癌危險因素在山體的三維空間多角度的放大、縮小、漫游、縮放、拖動(dòng)等功能及顯示相應危險數據。
　(3)查詢(xún)功能：能在三維視圖中快速地查詢(xún)到所需要的山體不同對于高度系統的數據。
　(4)屬性查詢(xún)：顯示山體選中三維不同高度肝癌危險因素信息。
3.2 GIS系統功能實(shí)現
3.2.1 圖層不同高度的操作實(shí)現
　使用Visual C#對系統進(jìn)行對接編程，裝載ArcGIS Engine中的SceneControl和MapConrrtrol用于顯示系統圖形，然后再裝載ArcGIS Engine中的TocControl控件進(jìn)行對山體三維層的增加、刪除和轉換。
3.2.2 多角度數據實(shí)現
　使用Visual C#對系統進(jìn)行對接編程，使用SSTab控件裝載ArcGIS Engine可視化控件SceneControl和MapConrrtrol的容器，實(shí)現山體的三維空間的放大、縮小、漫游、縮放、拖動(dòng)等功能，以及顯示相應危險因素數據。
3.2.3 查詢(xún)功能實(shí)現
　肝癌危險因素GIS系統查詢(xún)功能指系統用戶(hù)能在三維視圖中快速地查詢(xún)到所需要的山體不同高度系統對應的數據。使用Visual C#編程工具快速按字段關(guān)鍵字(如“高度”，“溫度”，“肝癌患者數”等)查詢(xún)。使用Visual C#對系統進(jìn)行對接編程。
4 肝癌危險因素GIS系統實(shí)例分析
　系統開(kāi)發(fā)與展示環(huán)境：1臺數據服務(wù)器、1臺應用服務(wù)器和65個(gè)鄉鎮衛生站的統計客戶(hù)端，2臺服務(wù)器配置基本需要四核八線(xiàn)程CPU，內存4 GB，采用Win7系統。
根據以上所討論的技術(shù)與方案設計開(kāi)發(fā)了廣西肝癌與氣候危險因素GIS系統，在廣西肝癌與氣候項目中進(jìn)行了示范應用，實(shí)現項目組與各個(gè)部門(mén)統計數據的集成與共享，并對該系統進(jìn)行一體化的存儲與管理。特別是在三維展示各自與肝癌有關(guān)系的因素上發(fā)揮出了不錯的效果?！”疚尼槍V西肝癌與氣候危險因素GIS系統的實(shí)際需求，提出了基于AE和C#聯(lián)合開(kāi)發(fā)的三維GIS系統，突破了傳統醫學(xué)統計的局限性，通過(guò)傳統醫學(xué)統計學(xué)與現代GIS計算機技術(shù)有效結合，使得醫學(xué)統計學(xué)更加高效率和更加直觀(guān)化。但由于這方面研究剛剛起步，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，很多現代醫學(xué)統計技術(shù)與GIS的結合上還存在學(xué)科融合問(wèn)題，有待進(jìn)一步的改進(jìn)。
參考文獻
[1] 鄭坤，劉修國.基于啟發(fā)式規則的網(wǎng)頁(yè)主題信息精確定位方法[J].地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2010，35(3)：369-374.
[2] 顧洪祥，李建忠.基于A(yíng)rcObjects的環(huán)境規劃與管信息支持系統[J].計算機系統應用，2010，35(3)：369-374.
[3] 張賜，吳健平.基于AE的校園房產(chǎn)三維GIS系統開(kāi)發(fā)與研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2011，21(2)：215-222.
[4] 孫棟，陳莉.基于數據倉庫的決策支持系統[J].微機發(fā)展，2005，15(10)：67-72.
[5] 程亮，張友靜.Web環(huán)境下房產(chǎn)測繪信息三維可視化技術(shù)研究[J].測繪科學(xué)，2008，33(1)：119-121.
[6] 范力銘.基于A(yíng)rcObjects的三維GIS系統開(kāi)發(fā)與應用[M].上海：華東師范大學(xué)，2007.
[7] 汪明沖，趙軍，李玉琳.空間數據庫引擎及其解決方案分析[J].地理信息時(shí)間，2006，8(4)：63-6.
[8] He Xubin， Ou Li， KOSA M， et al. A unified cache for high perfman cluster storage Systems[J]. International Journal HighPer formace Computering and Networking 2007，5(1/2)：97-100.