WEBGIS設計方案校園應用實例

1、WebGisS應用設計方案校園應用實例 TOC o 1-5 h z 引言1選題背景及意義1系統(tǒng)的總體設計32.1系統(tǒng)的總體目標32.2系統(tǒng)的總體結構32.3系統(tǒng)設計42.4系統(tǒng)功能設計6需求分析81.功能需求分析81.1前臺功能需求91.2后臺功能需求9開發(fā)及運行環(huán)境101硬件、軟件環(huán)境平臺102開發(fā)平臺核心技術113 MVC系統(tǒng)架構13引言選題背景及意義地理信息系統(tǒng)是一種采集、存儲、管理、分析顯示與應用地理信息的計 算機系統(tǒng)，以數(shù)字化的形式反映地球空間現(xiàn)勢和變遷的各種空間數(shù)據以及描述這 些空間數(shù)據特征的屬性，以模型化的方法來模擬地球空間對象的行為，在計算機 軟、硬件的支持下，以特定的格式支持

2、輸入/輸出、存貯、顯示以及進行地理空 間信息查詢、綜合分析、輔助決策，為人們提供了處理地理信息最佳的方法和手 段。校園在空間上是一個區(qū)域，其包含的信息大多具有空間屬性GIS是管理空 間信息最有效的工具，在數(shù)字校園中引入GIS將使校園教學、行政、科研、生 活等等相關的信息與空間位置建立緊密的聯(lián)系，從而為人們提供最為直觀的，深 層次的信息交互。因此，GIS在數(shù)字校園框架中有不可替代的位置。具體的說， GIS在數(shù)字校園中的作用主要有：科學的組織和管理校園的空間數(shù)據，并可以與 外界WebGIS進行數(shù)據交換；實現(xiàn)校園導航，通過互聯(lián)網，為師生以及公共用戶 提供校園環(huán)境的空間信息瀏覽、定位、導航等服務。傳統(tǒng)

3、校園地圖2不僅在空間上不能給用戶完整的展示，而且在查詢和辨識 上也有不足，基于WebGIS的校園電子地圖能夠很好的解決上述問題，與傳統(tǒng)校 園地圖相比，校園電子地圖具有以下特性和功能：1）可操作性。WebGIS將GIS軟件與Web服務器集成，利用通用的瀏覽器 進行地理信息的發(fā)布，并使用通常免費的插件ActiveX或JavaApplet，從而大大 地降低了終端客戶的培訓成本和技術負擔。2）開放性。WebGIS實現(xiàn)了在國家和世界范圍內的分布式環(huán)境下，地理空 間數(shù)據和地理信息處理資源的共享，它允許用戶通過網絡實時獲取不同系統(tǒng)中的 地理信息，而無需考慮數(shù)據和處理的起源地和規(guī)格，避免了冗余數(shù)據存儲，是實

4、現(xiàn)地理空間數(shù)據共享的一次深刻的技術革命。3）通用性。利用多種技術的WebGIS能做到“一次編寫，到處運行”。真 正發(fā)揮跨平臺的技術優(yōu)勢。WebGIS能夠讓GIS系統(tǒng)的用戶通過網絡不但能夠訪 問本系統(tǒng)中分散在不同站點的數(shù)據和數(shù)據處理服務，同時還能維持系統(tǒng)的一致性 以及平衡這種訪問的網絡負載。4）信息共享性。WebGIS使用了通用的瀏覽器進行信息發(fā)布，用戶就可以 透明地訪問WebGIS數(shù)據，在本機或某個服務器上進行分布式部件的動態(tài)組合和 空間數(shù)據的協(xié)同處理與分析，實現(xiàn)遠程異構數(shù)據的共享。5）高效性。WebGIS能充分利用網絡資源，將基礎性、全局性的處理交由 服務器執(zhí)行，而對數(shù)據量較小的簡單操作則由

5、客戶端直接完成。這種計算模式能 靈活高效地尋求計算負荷和網絡流量負載在服務器端和客戶端的合理分配，是一 種較理想的優(yōu)化模式?；赪ebGIS技術建立的校園電子地圖，能將多種校園信息服務以可視化的 方式呈現(xiàn)，可以快速、準確的對校園各類信息進行查詢和定位，有利于校園信息 的有序化管理，將校園內外的生活、學習、商業(yè)信息與空間信息相結合。為管理 和設計規(guī)劃提供準確而周詳?shù)臄?shù)據，極大的方便了師生的學習和生活。系統(tǒng)的總體設計2.1系統(tǒng)的總體目標系統(tǒng)總體目標是以學校基礎地理數(shù)據庫為依據，以GIS技術的理論和方法 為支撐，結合其他技術手段，建立基于Web技術的校園GIS。該系統(tǒng)是以大比 例尺數(shù)字地圖為核心，通

6、過對空間數(shù)據的分層管理實現(xiàn)對校園地理信息的瀏覽、 查詢、定位、量測、空間分析等功能；面向學校學生以及來學校參觀、學習和工 作的客人，提供網上電子地圖服務，實現(xiàn)網站與客戶之間的空間信息互動功能。2.2系統(tǒng)的總體結構本系統(tǒng)擬使用ESRI公司推出的第二代網絡地理信息系統(tǒng)平臺ArcIMS，屬 于基于中間件的B/S多層結構。ArcIMS的組件構成主要有Web服務器、 Servlet Engine、Servlet Connectors 和 Java Runtime Environmento1）客戶端。客戶端是通過HTTP協(xié)議從服務器獲取另一臺計算機服務并接受服務器響 應的一個計算機系統(tǒng)?？蛻舳丝梢允荌nt

7、ernet Explorer/Netscape瀏覽器，甚至是 無線接受設備。2）中間件。中間件是協(xié)調應用程序和網絡之間的軟件。它使用了 Java Serv技術，合成 了 GIS應用模塊，管理不同計算平臺程序之間的交互。在ArcIMS中，客戶和服務器之間的通訊是通過Web瀏覽器、Ser-vlets、Servlet Engine、Servlet Connectors ArcIMS應用服務連接器、應用服務器和ArcIMS Monitor來實現(xiàn)的。Web服務器接受客戶端請求，并創(chuàng)建網頁在客戶端發(fā)布。Servlets是能響應客戶請求的一個JAVA程序，它最常的功能就是能夠 擴展Web服務器的功能使之動態(tài)

8、地調整網頁的內容。它還可以用來接受客戶請 求，獲取并處理客戶所需要的數(shù)據以及將結果返回客戶端。Web服務器正是通 過Servlets與ArcIMS進行通信的，所以需要安裝支持Servlet通信的組件，包 括 Servlet En-gine 和 Servlet Connector oArcIMS應用服務連接器是用來連接Web瀏覽器和ArcIMS應用服務 器的。連接器主要有 ArcIMS Ser-vlet Connector Java Connector ColdFusion Connector ActiveX Connector 和.NET Link 五種。Servlet Connector 是

9、 ArcIMS 標準連接器。ArcIMS應用服務器是處理輸入請求負載平衡的程序。它是Java語言 編寫的應用程序，并作為一種后臺程序來運行。此外，它還能夠提供跟蹤地圖服 務及地圖服務運行所在的ArcIMS空間服務器的目錄。應用服務器正是在這種 信息的基礎上，合理分配空間服務器的。多個Web服務器可以同時和應用服務 器進行通信。ArcIMS Monitor是一個與空間服務器一起在后臺運行的程序，其作用是 啟動新的地圖服務和空間服務器，并在空間服務器或計算機出現(xiàn)故障時重新啟動 地圖服務。3）服務器。數(shù)據存儲層提供了對其他桌面式GIS應用系統(tǒng)的訪問，便于對空間數(shù)據庫 進行管理?？蛻艉头掌髦g的連接

10、一般是通過網絡上經過編碼的請求和響應來 傳遞信息的。ArcIMS空間服務器是接受處理客戶請求并向客戶返回地圖的程 序。服務器始終運行著，等待客戶端向其發(fā)出請求。服務器端 包括ArcIMS空 間服務器、數(shù)據服務器和ArcIMS Tasker。ArcIMS空間服務器是ArcIMS的主 要處理中心。空間數(shù)據在ArcIMS的空間服務器中進行處理，并將輸出的地圖 與數(shù)據返回給Web服務器。此外還有查詢服務器允許進行數(shù)據庫搜索、地理編 碼服務器進行地址匹配操作、提取服務器允許對數(shù)據進行剪裁提取子集。Tasker 是整理服務器的清道夫。它根據用戶在每個地圖服務設置中指定的間隔時間，刪 除影像地圖服務生成的臨

11、時文件。2.3系統(tǒng)設計1）確定存儲方式GIS系統(tǒng)數(shù)據一般包含兩部分，即空間數(shù)據和屬性數(shù)據，與一般數(shù)據庫的不 同主要在于空間數(shù)據的存儲?？臻g數(shù)據包含地理實體的坐標信息、幾何信息與實 體間的空間關系，比一般信息處理中的數(shù)據更復雜，主要體現(xiàn)在數(shù)據類型多、數(shù) 據輸出形式多樣化、數(shù)據量大等方面，并且在數(shù)據組織和管理方面具有非結構化 的特征，面對這樣的數(shù)據，主要的存儲方式有：（1）文件存儲方式；即將所有 的空間數(shù)據和屬性數(shù)據都存儲在一個或多個文件中，優(yōu)點是可以任意定義自己的 文件格式，缺點是需要自己開發(fā)工具來實現(xiàn)數(shù)據的更新、查詢、檢索等操作，增 加了數(shù)據管理的工作量。不能多用戶并發(fā)操作數(shù)據，數(shù)據共享是最大

12、的問題，二 維GIS軟件仍就喲本地文件形式存儲和組織這些數(shù)據，如VegaLynx的adf格式， VRMap軟件的vm格式，VPRLatfrom的vrp格式。（2）數(shù)據庫存儲方式：利 用數(shù)據庫存儲所有空間數(shù)據和屬性數(shù)據，解決了用文件存儲空間數(shù)據時，對數(shù)據 不能進行并發(fā)操作的缺點，但數(shù)據轉換過程復雜。（3）存儲虛擬化技術：將系統(tǒng)中各種異構的存儲設備映射為一個單一的存儲資源，對用戶來講，完 全透明。單個存儲設備的容量、速度等物理特性對用戶而言是不可見的，無論后 臺的物理存儲采用什么進行對應，達到同時使用文件和關系數(shù)據庫管理GIS數(shù) 據。2）數(shù)據庫選擇關系型數(shù)據庫則在數(shù)據庫領域內處于主要地位SQL S

13、erver2005在Windows Server 2003 Datacenter Edition 上支持多達 8 個節(jié)點的集群；在 Windows Server 2003 Enterprise Edition 和 Windows Server 2000 Datacenter Edition 上支持 4 個節(jié)點 集群；在 Windows Server 2003 Advanced Edition上支持2節(jié)點集群，其安裝過程 和管理工具都支持集群。SQL Server2005 Enterprise Edition還通過堆多個服務器 間的數(shù)據進行分區(qū)提供了提高可用性的能力。而且，其價格滿足客戶的高可用

14、性 要求。因此，采用SQL Server2005數(shù)據庫。3）開發(fā)工具選擇為了快捷構建GIS應用系統(tǒng)，幾乎每個GIS平臺開發(fā)商都提供了自己的二 次開發(fā)語言。這些開發(fā)語言都有自己的語法和結構，只能在固定的開發(fā)商的軟件 環(huán)境下運行。用專門的開發(fā)語言卡發(fā)的程序，很難擴展和維護。固定的文件格式 無法共享數(shù)據。GIS開發(fā)人員需要具有構建領域專用且易于使用的應用軟件的能 力，軟件需將廣泛應用的GIS技術與友好用戶的經驗結合起來?，F(xiàn)階段，組件 技術已經廣泛的被引入到GIS軟件的設計與開發(fā)中，使得高效便捷的開發(fā)應用 地理信息系統(tǒng)成為現(xiàn)實。Map Objects的開發(fā)難度比較低，因此采用Map Objects5

15、進行WEB GIS的開發(fā)。Map Objects5提供了對地圖縮放和漫游，風格設置、圖 形屬性編輯、拓撲處理、空間分析、三位建模與分析、三位可視化、布局打印等， 以標準ActiveX組建的形式提供了 GIS的全部功能，目前主流的開發(fā)語言如 JAVAC#等都有可以采用。Map Objects的優(yōu)點是專門面向二次開發(fā)者設計的全 組件式開發(fā)平臺，給予該平臺開發(fā)的GIS應用軟件可以獨立奮發(fā)運行，并不依 賴于任何其他軟件，降低了應用軟件的成本。2.4系統(tǒng)功能設計根據校園總體規(guī)劃與發(fā)展布局，進一步擴展和完善空間數(shù)據基準。在這里， 應考慮與現(xiàn)有國家坐標系統(tǒng)和國家新一代地心、三維、動態(tài)大地基準之間的聯(lián)系 與融

16、合。建立起有效的空間基礎數(shù)據特別是框架數(shù)據更新機制，努力完善空間基礎數(shù) 據的分級、尺度和內容體系，實現(xiàn)數(shù)據形式的多樣化、標準化，促使DOM、DEM、 框架DLG以及三維數(shù)據成為未來空間數(shù)據的主導形式。建立空間數(shù)據的分發(fā)和服務體系，使空間基礎數(shù)據更好地為數(shù)字化校園、數(shù) 字社區(qū)建設服務。通過建立良好的數(shù)據分發(fā)與服務模式，最大程度地發(fā)揮空間數(shù) 據產品的應用潛力和效益。發(fā)展先進實用的空間信息獲取、更新、管理與應用服務技術支撐體系，為地 理空間基礎框架建設提供技術保障。數(shù)字化校園地理信息系統(tǒng)功能主要包括以下 幾個部分：1）校區(qū)導航各層次的用戶可以通過各種終端連接地理信息系統(tǒng)，在自己的權限范圍內查 詢校內

17、設施、道路的詳細數(shù)據。系統(tǒng)提供搜索功能，讓用戶快速定位自己需要尋 找的建筑或單位。2）管網管理對各類管線進行快速方便的編輯、查詢、定位與統(tǒng)計，制出標準的管線剖面 圖；具有故障定位、關閥方案、最佳路徑、最短路徑等管網分析功能；可實現(xiàn)管 網的自動標注、自動捕點，自動提示安全間距，并能顯示及打印標準的管線圖與 三維管線圖。極大的簡便工作人員的操作管理，同時能提供輔助決策支持。包括 燃氣管網管理；供水管網管理；電力輸配管網系統(tǒng)。（3）環(huán)衛(wèi)地理信息環(huán)衛(wèi)地理信息提供對廁所分布、垃圾箱分布、果殼箱分布、道路清掃面積、 垃圾產量及清運等信息的地圖查詢及記錄查詢、分析、統(tǒng)計。同時提供對各類基 礎設施的損壞及維修

18、進行記錄、跟蹤、分析、查詢。4）路燈地理信息路燈地理信息提供道路路燈、校區(qū)路燈分布信息的地圖查詢及記錄查詢、分 析、統(tǒng)計。同時對路燈的巡視檢查、損壞、維修、檢修等信息進行記錄、跟蹤、 查詢。5）養(yǎng)護地理信息養(yǎng)護地理信息提供對道路、橋梁、排水設施等基礎設施的地圖查詢、跟蹤、 統(tǒng)計、查詢。它可以對這些基礎設施的抽查、檢查、巡視、維修、施工質量、竣 工驗收等工作記錄、統(tǒng)計、查詢。6）綠化地理信息綠化地理信息提供對綠地、行道樹、古樹名木等信息的地圖查詢、統(tǒng)計，對 綠地、行道樹、古樹名木的修剪、施肥、巡視、移植的跟蹤、統(tǒng)計及審批，同時 對綠化養(yǎng)護設施的損壞、維修、質量檢查的記錄、統(tǒng)計。7）消防地理信息消

19、防地理信息提供對校內消防設施、設備、通道的地圖查詢、跟蹤、統(tǒng)計、 查詢。同時對它們的損壞及維修進行記錄、跟蹤、分析、查詢。8）土地利用規(guī)劃管理該系統(tǒng)是針對土地利用現(xiàn)狀及規(guī)劃數(shù)據的建庫、管理、空間分析和圖形輸出 而開發(fā)的一個應用系統(tǒng)，實現(xiàn)圖形數(shù)據采集、編輯及各種屬性數(shù)據的錄入和修改。 圖形數(shù)據獲取可通過數(shù)字化儀數(shù)字化或屏幕數(shù)字化，也可直接將其它格式的圖形 數(shù)據導入，系統(tǒng)提供了多種數(shù)據轉換功能。系統(tǒng)功能模塊提供了對數(shù)據庫中各種比例尺專題地圖進行瀏覽和編輯的方 法和手段，包括索引圖、基本要素分布圖等。地圖顯示功能有放大、縮小、漫游、 地圖刷新等。地圖控制和綜合信息查詢功能有信息查詢、圖層控制、距離量

20、測、 信息定位、區(qū)域查詢、空間分析、專題圖顯示、預測決策數(shù)據提供等。以下分別 進行敘述。系統(tǒng)登陸頁面數(shù)字化校園信息收集用戶權限管理數(shù)據庫管理學生訪問頁面教師訪問頁面圖2-1基于WebGIS數(shù)字化校園地理信息系統(tǒng)功能需求二、需求分析功能需求分析1.1前臺功能需求前臺功能需求即普通用戶對系統(tǒng)的功能需求。1、地點查詢。根據用戶輸入的關鍵字查詢地點，通過點擊地點在地圖上顯 示該地點的詳細信息。2、活動查詢。根據用戶查詢的活動，計算出活動各個地點之間的路線。主 要是最短路徑查詢。3、專題查詢。根據用戶查詢的專題，在地圖上標識出專題的所有地點。4、生活信息查詢和展示。在地圖上顯示出商鋪、活動信息，通過點擊

21、查看 該地點的詳細信息，包括圖片，聯(lián)系方式以及評論等。5、信息分類列表。將校園信息根據功能分類作成列表，方便用戶點擊查找。1.2后臺功能需求后臺功能需求即管理員對系統(tǒng)的功能需求。1、地標管理。后臺管理員能對地標信息進行增、刪、改、查等操作。2、生活信息管理。后臺管理員能對生活信息進行增、刪、改、查等操作。3、地圖管理。后臺管理員能對地圖進行更新等操作。4、用戶管理。后臺管理員能對用戶信息進行查、禁封、解除禁封等操作。5、數(shù)據生成。后臺管理員能對地標數(shù)據進行批量生成管理。2.系統(tǒng)性能需求可理解性：網站地圖，目錄結構和索引。用戶界面及其友好性：包括產品宣傳的易得性、信息的本土化、業(yè)務規(guī)則說 明、溝

22、通渠道、下載設施、色彩的協(xié)調性、響應時間的一致性。性能：系統(tǒng)在響應時間、存儲空間和加載能力等方面應該能滿足客戶需求。 電子商務系統(tǒng)要求展開7*24小時的服務?？煽啃裕禾峁?*24小時的無故障服務，要求系統(tǒng)可以連續(xù)正常工作，即系 統(tǒng)應具有一定的錯誤識別能力，錯誤處理能力，具有一定的健壯性，最好有雙機 備份機制?？删S護性：易于故障的排除和日常管理操作方便?？芍赜眯裕合到y(tǒng)的組成模塊或者成分應該是結構化和參數(shù)化的，并且按照適 當?shù)姆绞酱鏅n。注意反映領域知識、領域模塊。靈活性和可擴充性：系統(tǒng)的規(guī)?？赡軙S著時間的推移進一步擴大，應滿足 系統(tǒng)生存期間的額外的要求。可跟蹤性：識別出原來的需求與被規(guī)范的功能之

23、間關系的可能性，便于系統(tǒng) 升級。開發(fā)及運行環(huán)境1硬件、軟件環(huán)境平臺本系統(tǒng)在LAMP環(huán)境下開發(fā)，系統(tǒng)可運行于LAMP(linux-apache-mysql-php) 和 WAMP(windows-apache-mysql-php)環(huán)境下。開發(fā)環(huán)境表1開發(fā)環(huán)境Table 1 Server-side operating environment硬件環(huán)境軟件環(huán)境CPUIntel(R) Core(TM)2操作系統(tǒng)Linux/ubuntu 11.04Web服務器Apache2.2.8內存1GB數(shù)據庫系統(tǒng)Mysql5.0硬盤160GPHP版本PHP5.0運行環(huán)境服務器端表2服務器端運行環(huán)境Table2 Ser

24、ver-side operating environment硬件環(huán)境軟件環(huán)境CPUIntel(R) Xeon(R)操作系統(tǒng)Windows NT/2003/XP以上VISta、 UNIX、 LinuxWeb服務器Apache內存2BG以上數(shù)據庫系統(tǒng)Mysql5.0硬盤4OG以上PHP版本PHP5.02開發(fā)平臺核心技術主要采用的技術有 php、mysql、JavaScript、ajax、Google 地圖 API 等。(1)PHP技術PHP(Personal Home Page)5 是一種跨平臺的服務器端嵌入式腳本語言。它最 初是由Rasmus Lerdorf于1994年開發(fā)的。早期的版本，提供了

25、訪客留言本、訪 客計數(shù)器等簡單功能。隨后，在第二版中增加了對mSQL的支持。自此奠定了 PHP在動態(tài)網頁開發(fā)上的影響力，并迅速在Internet上流傳開來6。截止2009 年5月，在Google中搜索“php”，你將獲得95億條搜索記錄，可見php在當 今互聯(lián)網時代是非常流行的。PHP的源代碼完全公開，在Open Source意識抬頭 的今天，它更是這方面的中流砥柱。隨著新函數(shù)庫的不斷加入，使PHP無論在 Unix、Linux或是Win32的平臺上都可以有更多新的功能。如今，PHP已更新至 6.0版。在語法方面，PHP混合了 C、Java、Perl以及PHP以前版本的優(yōu)點。它 相當于Scrip

26、t與CGI的結合語言，但是其執(zhí)行將效率卻比CGI更好，程序編寫 也比HTML更便利且更富有彈性，程序的安全性及保密性也比Script好。在函 數(shù)支持方面，PHP幾乎覆蓋了 Web應用的各個方面，其中最有特色的是數(shù)據庫 函數(shù)，使用PHP完成一個含有數(shù)據庫功能的網頁非常簡單，而PHP支持的數(shù)據 庫也非常豐富，目前包括：MySQL、Oracle、Sybase、mSQL、Informix 等。(2)Mysql 技術MySQL是一個小型關系型數(shù)據庫管理系統(tǒng)，開發(fā)者為瑞典MySQLAB公司，在 2008年1月16號被Sun公司收購7。MySQL被廣泛地應用在Internet上的中 小型網站中。由于其體積小

27、、速度快、總體擁有成本低，尤其是開放源碼這一特 點，許多中小型網站為了降低網站總體擁有成本而選擇了 MySQL作為網站數(shù)據 庫。其特點是：核心線程使用完全多線程，這意味著它能很容易地利用多CPU； 支持 PHP、C、C+、Eiffel、Java、Perl、Python 和 TCLAPI 等客戶工具和 API； 可運行在不同的操作系統(tǒng)平臺上；利用一個優(yōu)化的一遍掃描多重聯(lián)結，可快速地 進行聯(lián)結；全面支持SQL的GROUP BY和ORDER BY子句，支持聚合函數(shù)COUNT()、 COUNT(DISTINCT)、AVG()、STD()、SUM()、MAX()和 MIN()； 一 個非常靈活且安 全的

28、權限和口令系統(tǒng)，并且它允許基于主機的認證；MYSQL特有的SHOW命令可 用來檢索數(shù)據庫、表和索引的信息，EXPLAIN命令可用來解釋優(yōu)化器如何執(zhí)行- 個查詢8。（3）JavaScript 技術JavaScript是一種廣泛用于客戶端Web開發(fā)的腳本語言，常用來給HTML網 頁添加動態(tài)功能，比如響應用戶的各種操作。它最初由網景公司的Brendan Eich 設計，是一種動態(tài)、弱類型、基于原型的語言，內置支持類。以它為基礎，制定 了 ECMA Script 標準9。（4）Ajax 技術Ajax是當今最為熱門的瀏覽器端開發(fā)技術之一10,簡單的來說，它是眾 多成熟技術的集合Ajax的出現(xiàn)，為傳統(tǒng)開發(fā)技術帶來全新的應用方式，極大地 提高了用戶對程序的操作體驗Ajax使用XMLHttpRequest對象以異步的方式與 服務器通信，從服務器獲取需要的數(shù)據后在頁面上進行局部刷新11 o