三维海岛信息查询系统的设计与实现

尹鹿英,樊 红,冯 浩,赵 锐

（1. 中国电信 陕西公司 信息技术支撑中心，陕西 西安710065；2.武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北 武汉 430079）

浙江省舟山市位于我国东南沿海，全市包含岛屿1 390个，“港、景、渔”是舟山最大的海洋特色资源。综合考虑舟山海岛建设的信息化需求，舟山市民政局地名委员会办公室决定建设“舟山市海岛信息查询系统”，对舟山海岛的地理数据与专题数据进行一体化组织和管理。本文总结了舟山市海岛信息查询系统的设计与开发经验，详细地介绍了该系统的设计、实现方法、关键技术等。

1 系统设计

1.1 数据及其组织

系统使用的数据包括地理数据和专题数据。地理数据包括矢量数据、影像数据以及DEM数据，主要是为系统的三维影像显示及地图矢量查询提供数据支持，如表1所示。专题数据包括兴趣点数据，如海岛汇总数据和兴趣点数据，专题数据名称为海岛，属性含名称、类别、坐标、文字目录、图片目录、音像目录6项。

表1 地图数据

1.2 功能设计

系统将通过三维地图浏览模块、信息查询模块以及海岛专题模块等，实现下列功能：

1）三维地图浏览模块，包括三维地图漫游、放大、缩小、长度量算、面积量算等基本功能。

2）信息查询模块，提供"鼠标点击查询"和"基于关键字查询"两种查询手段。前者支持用户点击查询兴趣点信息，后者支持用户通过输入关键字查询感兴趣的内容。它还支持模糊查询、周边查询等功能。

3）海岛专题模块，包括海岛专题信息浏览和专题数据更新两部分。前者支持用户浏览海岛的文字、图片、视频等信息，后者支持管理员添加、修改、删除海岛专题数据。

2 系统实现及关键技术

2.1 系统架构

系统采用B/S（浏览器/服务器）架构。服务器端包括：①Web服务器，接收客户端请求并转发给应用程序服务器，随后将应用程序服务器的处理结果发送给客户端。②应用程序服务器与GeoGlobe服务器、专题服务器一起组成逻辑上的业务层。应用程序服务器通过调用GeoGlobe服务器与专题服务器中提供的服务来处理Web服务器转发的用户请求，并将处理结果发送给Web服务器；GeoGlobe[1]服务器提供地图数据服务、查询服务、空间分析服务；专题服务器提供专题数据服务、专题数据查询服务。③数据库服务器相当于逻辑上的数据层，负责存储和管理系统中所需的数据。系统的客户端是Internet浏览器，相当于逻辑上的表示层，提供了人机交互功能，如图1。

2.2 开发的平台及技术

本文使用Microsoft .NET平台以及武汉大学自主研发的GeoGlobe完成整个系统的开发。具体使用的技术包括：.NET Web服务技术，实现数据相关的服务；ASP.NET与JavaScript技术，实现网站开发；GeoGlobe三维可视化插件，实现客户端地图三维浏览；GeoGlobe地图数据与目录服务发布工具，用于发布地图数据服务及目录服务；SQL Server 2008数据库管理系统，管理海岛专题数据。

图1 系统架构

2.3 瓦片金字塔技术

本文采用瓦片金字塔模型来组织影像、矢量、地名、DEM等数据。具体方法如下：全球经度范围[-180，180]，纬度范围[-90，90]，将第0层划分为5行10列共50个36°×36°瓦片；在第1层中，将第0层中36°×36°的瓦片剖分为4个18°×18°瓦片，形成10行20列共200个瓦片；依此类推。其中，瓦片行列号的编码方法为从左到右、从下至上，即左下角的瓦片编号为（0，0），右上角的瓦片编号为（5×2n-1，10×2n-1）。本文基于目录的方法管理这些数据，如图2。

图2 影像瓦片的目录格式

2.4 影像瓦片服务

本文采用Web服务的方式向应用程序提供瓦片形式的数据服务。影像瓦片服务请求格式为：http://localhost /MapDataService/GetTile.ashx?T=datasetName&L=levelNum&X=colNum&Y =rowNum，其中，问号之前的部分为影像瓦片服务URL，后面是请求的参数对，T表示请求的数据集，L表示请求的是数据集的哪一层，X表示请求的瓦片列号，Y表示请求的瓦片行号。

2.5 专题服务和专题查询

专题服务包含专题数据服务、专题查询服务等，其实现方法类似，都是先解析用户请求参数，再查询数据库获得相关数据，最后以xml形式向用户返回结果。此处以专题查询服务中的普通查询为例，介绍专题服务的实现方法。

普通查询服务定义了QueryType（查询类型，普通查询时值为normal）、Category（兴趣点类型，如学校、海岛等）、KeyWord(查询关键字，可多个）。当查询名称中包含"寺"时，发送的数据请求为："http://localhost/NormalThematicQuery.ashx?QueryType=normal& Category = 寺庙&name=寺"。问号之前的内容为普通查询服务URL，返回结果中包含了符合条件的兴趣点名称、类型以及经纬度坐标，如图3。查询结果经过解析后，兴趣点会标绘在GeoGlobe上，以便用户定位。

图3 普通查询服务返回结果

2.6 三维地图浏览技术

三维地图浏览功能是通过在网页中嵌入GeoGlobe三维可视化AcitveX插件实现的。本文在GeoGlobe中定义了一些接口及事件，包括：属性接口，控制三维地图的显示；地图操作工具接口，实现地图的操作；地图标注接口，定义在地图上添加、修改和删除标注的操作；鼠标单击事件，当单击插件中某一位置时，会计算该点的地理坐标，并触发鼠标单击事件且事件参数为该点的地理坐标。利用JavaScript脚本语言调用该插件的接口和响应该插件的事件，可以实现三维漫游、空间量算、地图标注等一系列功能。

2.7 网站的动态配置和维护

本文采用xml文件来配置网站，将需要动态改变的信息写入xml文件，程序运行时读取并使用xml中的内容即可。当用户需要更新上述信息时，只需改变对应xml文件中的内容，不必改动程序。本文将专题服务的地址写入专题服务配置xml文件，程序运行时，读取该xml文件获得专题服务的地址，也可以在该xml文件中改变专题服务的地址（图4）。

图4 网站专题服务地址配置示例

3 系统运行效果

目前，系统已通过验收并交付使用，运行状况良好。该系统全面直观地反映了舟山诸岛的现状，为舟山市政府各部门提供了基础地理信息服务，有利于有关部门掌握舟山海岛的基本情况，进而为海岛建设提供有力的决策工具。

[1]李德仁,龚健雅,朱庆，等.GeoStar ——中国人为“数字地球”设计的GIS 软件[J].遥感信息，2000，58:37-41

[2]蔡磊,龚健雅.分布式海量多源空间数据的组织与网络可视化[J]. 测绘信息与工程,2009(6):28-30

[3]张书亮,陶陶.地理信息共享与互操作框架研究[J].测绘科学,2004(6):58-61

[4]朱铁稳,陈宏盛,景宁.开发地理数据互操作规范综述[J].计算机科学,2001(7):12-15

[5]OpenGIS Web Map Service (WMS) Implementation Specification [EB/OL]. http://www.opengeospatial.org/standards/wms，2006-04-02

[6]OpenGIS Web Feature Service (WFS) Implementation Specification [EB/OL]. http://www.opengeospatial.org/standards/wfs/，2004-09-04

[7]Web Coverage Service (WCS) Implementation Standard [EB/OL].http://www.opengeospatial.org/standards/wcs，2007-06-07