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1WebGIS概述及構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)（WebGIS）是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于地理信息系統(tǒng)的一個新領(lǐng)域。在WebGIS中,地理信息系統(tǒng)整體運行在Internet平臺上,用戶客戶端通過Web瀏覽器中的Web頁面作為GIS軟件的用戶界面,用戶客戶端通過互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)、空間屬性數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽等地理信息系統(tǒng)的基本功能。網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的核心就是在傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)中嵌入互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,系統(tǒng)開發(fā)時嚴(yán)格遵循這些協(xié)議,并以互聯(lián)網(wǎng)作為傳輸媒介,對傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)的功能進行了擴展。由于Web技術(shù)是眾多互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種,所以WebGIS也可以說是網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)中的一種具體體現(xiàn)形式。MapXtremeforJava是MapInfo公司開發(fā)推出的一款基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、符合SunJ2EE規(guī)范的純Java地圖管理、平臺軟件。用戶可通過Web瀏覽器訪問服務(wù)器,就可以非常方便地使用MapXtreme所支持的地理信息系統(tǒng)的基本功能,如地圖的顯示、瀏覽、縮放、查詢地圖信息點信息、功能地圖生成、信息數(shù)據(jù)分析等。在開發(fā)WebGIS應(yīng)用過程中,開發(fā)人員使用MapXtreme能便捷地、更新和維護地圖數(shù)據(jù)和空間屬性數(shù)據(jù),較好地實現(xiàn)地圖應(yīng)用程序基本功能,比較適合信息量大、訪問用戶多的地理信息系統(tǒng)。

2系統(tǒng)的分析與設(shè)計

基于WebGIS的部隊庫站地理信息系統(tǒng)是以地理信息系統(tǒng)（GIS）的理論和方法為支持,充分利用計算機網(wǎng)絡(luò)、Java網(wǎng)絡(luò)編程的技術(shù)優(yōu)勢,實現(xiàn)庫站管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和可視化,提高庫站的管理工作質(zhì)量、效率和水平。

2.1用戶需求分析部隊庫站網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的建立是為了加快部隊信息化建設(shè)步伐,提高工作效率,強化信息管理。經(jīng)過認(rèn)真地與庫站管理部門溝通,系統(tǒng)主要功能除了對地圖的基本操作外,還能夠?qū)?shù)據(jù)庫進行操作,必須有效地實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)（圖形數(shù)據(jù)）和非空間數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)）這兩種不同性質(zhì)數(shù)據(jù)的操作、管理和查詢。只有兩者有效地結(jié)合才能使地理信息系統(tǒng)統(tǒng)計與分析的優(yōu)勢得以發(fā)揮。所以,系統(tǒng)具體功能需求應(yīng)包括以下幾個方面：（1）電子地圖操作功能：包括地圖的顯示、縮放、漫游、清除、打印和圖層控制等功能。同時還要實現(xiàn)地圖兩點之間（或多點折線）距離的測量功能和鷹眼模式下地圖的隨動顯示。（2）庫站信息查詢功能：包括對庫站位置、數(shù)量、類型、庫容信息的查詢,以及庫站中存放油料種類、數(shù)量情況的查詢,以及庫站周邊興趣點的查詢,包括：地方加油站、醫(yī)院等。（3）路徑查詢功能：車輛到達滿足條件庫站最優(yōu)路徑的查詢,包括繞行和不繞行兩種方案。（4）系統(tǒng)幫助功能：為使用者提供相關(guān)幫助文件,便于使用者正確使用系統(tǒng)并能進行初步系統(tǒng)維護。

2.2數(shù)據(jù)庫需求分析對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計要充分滿足系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)特點以及庫站信息數(shù)據(jù)的特點。系統(tǒng)中需要維護管理的庫站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多、數(shù)據(jù)層次多的特點,所以設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫必須從數(shù)據(jù)庫的訪問效率、靈活性、可擴充性等角度出發(fā)。因此,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要滿足以下幾方面的要求：（1）數(shù)據(jù)庫的存儲應(yīng)按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行分層,為確保數(shù)據(jù)訪問的安全性和高效率性,涉及庫站信息到與其他部分的數(shù)據(jù)共享,應(yīng)通過遠程數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換來實現(xiàn)。（2）由于本系統(tǒng)的庫站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量大而且數(shù)據(jù)類型多,考慮以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來管理系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)。（3）按照庫站管理基礎(chǔ)信息的技術(shù)特征,將本系統(tǒng)中使用的平面電子地圖分為若干個圖層。在對屬性數(shù)據(jù)的組織上,對每一圖層設(shè)計一張與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)表,存儲與該圖層相關(guān)的空間屬性信息。

2.3系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)建設(shè)一切從實戰(zhàn)角度出發(fā),利用先進的互聯(lián)網(wǎng)和GIS技術(shù),開發(fā)出友好的人機交互界面,便于用戶在互聯(lián)網(wǎng)上隨時隨地瀏覽使用。系統(tǒng)功能的操作盡可能簡單,簡化操作步驟,避免人為錯誤的發(fā)生。數(shù)據(jù)庫要便于使用、管理,各種數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r更新,能夠?qū)崿F(xiàn)遠程維護,同時充分考慮各種數(shù)據(jù)維護的過程,盡量簡化維護過程,確保數(shù)據(jù)安全可靠。2.3.1表示層設(shè)計這里主要對應(yīng)MVC中的模型（View）層設(shè)計,主要運用Ajax技術(shù)和JSP動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù),把用戶的輸入操作,形成命令字符串,以用戶Servlet的URL構(gòu)造URL類向WEB服務(wù)器Servlet發(fā)出請求,傳遞用戶客戶端的地圖信息應(yīng)用請求（如：地圖的縮放、漫游、打印等）。2.3.2業(yè)務(wù)邏輯層設(shè)計這里主要對應(yīng)MVC中的模型（Model）層設(shè)計,主要是查詢功能的實現(xiàn),主要有以下幾個部分：庫站基本信息查詢,庫站周邊信息查詢的實現(xiàn)。2.3.3業(yè)務(wù)控制層設(shè)計系統(tǒng)中,控制（Controller）層是視圖層與模型層之間進行信息交互的重要媒介,是實現(xiàn)J2EE與WebGIS協(xié)調(diào)工作的關(guān)鍵部分。系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)不同的中間件來控制處理頁面請求,并根據(jù)不同請求來觸發(fā)模型層的不同狀態(tài),繼而將這種狀態(tài)傳遞給視圖層以使其同步更新。這種實現(xiàn)方式主要以通過對各種配置文件的設(shè)置來自動實現(xiàn)維護。

2.4系統(tǒng)功能設(shè)計庫站網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)是將庫站部署分布圖與庫站相關(guān)信息結(jié)合在一起,加以空間分析功能,在可視環(huán)境下解決與庫站分布等有關(guān)信息的查詢功能等。根據(jù)需求分析中各工作層的具體需求,將系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)劃分。2.4.1圖層操作功能模塊包括①圖層顯示：包括地圖的顯示、縮放、瀏覽、復(fù)位、測距、打印控制、地物對象的操作和查詢相關(guān)信息等；②圖層控制：包括地圖圖層的分層顯示、疊加和關(guān)閉,便于用戶根據(jù)對目標(biāo)信息快速查詢。例如,當(dāng)部隊需要查尋駐防區(qū)域內(nèi)的所有的庫站的部署情況和地理位置時,可以通過關(guān)閉其他駐防地區(qū)和與庫站部署無關(guān)的各個圖層的顯示,使查詢的結(jié)果更加清晰明了。2.4.2信息查詢功能模塊包括①庫站信息查詢：可以通過選擇地圖上某一庫站,來查詢相關(guān)屬性信息（空間信息查找屬性信息）,也可以利用庫站屬性表中的相關(guān)屬性信息對地圖上的庫站進行篩選查詢（屬性信息查找空間信息）；②興趣點查詢：根據(jù)需要對地圖上的興趣點（如：醫(yī)院、學(xué)校、廠礦等）進行查詢；③最短路徑查詢：根據(jù)車輛目前所在位置,查詢目的庫站所在位置點,并根據(jù)不同路面情況計算出最短路徑以供指揮員決策使用；④自定義查詢：通過在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)庫查詢字段,使用SQL條件表達式的形式輸入相關(guān)查詢條件的查詢出相關(guān)的數(shù)據(jù)。2.4.3空間分析功能模塊利用VML技術(shù)實現(xiàn)在該圖層上畫線,同時還利用DOM技術(shù)來實現(xiàn)將多余的線刷新掉,然后再將得到的各個線段累加,并得到其總的像素點數(shù),然后運用Ajax技術(shù)將像素點的長度傳到服務(wù)器端,經(jīng)過服務(wù)器端的處理后,再將處理后得到的實際距離返回到用戶客戶端瀏覽器上。

3主要系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.1地圖基本操作由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用的是B/S結(jié)構(gòu),用戶在瀏覽器端獲取的是系統(tǒng)生成的JPG（或GIF）格式的圖片,所以用戶在實現(xiàn)顯示、瀏覽、縮放等地圖基本操作時,所產(chǎn)生的鼠標(biāo)點擊、拖拽等動作,必須通過從瀏覽器端鼠標(biāo)坐標(biāo)到服務(wù)器端地理信息系統(tǒng)中矢量地圖體系坐標(biāo)的等一系列坐標(biāo)映射過程。

3.2地圖測距本系統(tǒng)所實現(xiàn)的測距,是運用Ajax技術(shù)和VML技術(shù)來實現(xiàn)的。首先在瀏覽器上顯示地圖的上建立一個透明圖層,利用VML技術(shù)實現(xiàn)在該層上畫線,同時還利用DOM技術(shù)來實現(xiàn)將多余的線段刷新掉,然后再將得到的各個線段累加,并得到其總的像素點,然后運用Ajax技術(shù)將像素點的長度傳到服務(wù)器端,經(jīng)過服務(wù)器端的處理后,再將處理后得到的實際距離返回到客戶端瀏覽器上,這樣就可以實現(xiàn)測距功能,實現(xiàn)效果。

3.3鷹眼功能鷹眼功能便于用戶快速確定當(dāng)前地圖位置在整個地圖中的位置,從而實現(xiàn)地圖的快速瀏覽和定位。實現(xiàn)鷹眼功能的關(guān)鍵在于當(dāng)用戶通過瀏覽器在地圖上進行瀏覽、縮放等操作時,能及時地反映在彈出的鷹眼地圖窗口中,而用戶在鷹眼地圖上進行的相應(yīng)操作也能夠反映在地圖上。功能實現(xiàn)過程：在瀏覽器中設(shè)置一個Applet容器來一同存放鷹眼地圖窗口和主地圖窗口的MapJ地圖對象,通過對這兩個地圖對象的控制實現(xiàn)鷹眼地圖和主地圖的聯(lián)動功能。由于在鷹眼模式下,地圖中沒有使用固定視野的方式,所以需要重新初始化一個MapJ對象myMap來獲取對視野的控制。

4小結(jié)

本文通過對WebGIS原理和特點的分析,結(jié)合庫站地理信息系統(tǒng)的功能需求,利用Java編程語言的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢進行了基于WebGIS的系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā),實現(xiàn)了對空間地理信息數(shù)據(jù)的組織與管理,解決了地圖數(shù)據(jù)、存取、查詢和可視化等技術(shù)問題。系統(tǒng)整體構(gòu)架、結(jié)構(gòu)清晰,數(shù)據(jù)傳輸方案合理,用戶交互操作便捷,數(shù)據(jù)處理高效,總體方案對此類系統(tǒng)的研發(fā)具有一定的實用性和推廣價值。（本文來自于《河南科技學(xué)院學(xué)報》雜志。《河南科技學(xué)院學(xué)報》雜志簡介詳見.）

作者：孔德川單位：河南科技學(xué)院