基于WebGIS的库站地理信息系统设计与实现

孔德川

（河南科技学院,河南新乡453003）

基于WebGIS的库站地理信息系统设计与实现

孔德川

（河南科技学院,河南新乡453003）

通过对库站管理的需求分析,研究设计了基于WebGIS的库站网络地理信息系统.采用MVC框架实现以交互方式动态维护库站站点,及时了解各地库站部署情况.整个系统分层构架、结构清晰,数据传输方案合理,交互操作方便,数据处理高效,总体方案对此类系统的研发具有一定的实用性和推广价值.

网络地理信息系统；库站管理；MVC框架；设计与实现

地理信息系统（Geospatial Information System,GIS）是一种以空间的地理信息数据库为基础的数据管理系统,用户可以通过多种方式来展现地理信息数据,也可以通过多种途径和方法对地理信息数据进行查询和分析,为地理信息数据研究提供必要的地理空间数据和属性信息的支持.基于互联网技术的网络地理信息系统（WebGIS）的出现,为地理信息系统开拓了一个崭新的技术平台.

库站管理是现代军事后勤物资管理的重要组成部分,某部现有的库站管理地理信息系统开发时间较早,功能不够完善,空间信息反映不直观,库站信息不能及时上报和更新,不能适应部队在特殊情况下所需要的库站管理需求.加之计算机资源、信息与网络资源建设的不足,特别是在指挥员不能及时了解所属库站的油料、物资情况下,不能准确地调度相关车辆及时准确地补充油料物资,对车辆运输路线规划能力较差.现有的库站管理地理信息系统的库站布局和图形显示基于栅格图形,文件检索速度慢,检索功能过于单一局限,数据更新不及时,系统扩展性也不好.在库站管理领域,基于WebGIS的系统应用开发还处在起步阶段,没有较好的、成熟的案例可供参考.随着库站的不断建设和发展,对新的库站管理地理信息系统平台的设计和开发提出了更高的要求.

1 WebGIS概述及构建

网络地理信息系统（WebGIS）是将互联网技术应用于地理信息系统的一个新领域.在WebGIS中,地理信息系统整体运行在Internet平台上,用户客户端通过Web浏览器中的Web页面作为GIS软件的用户界面,用户客户端通过互联网来实现地理信息数据发布、空间属性数据查询浏览等地理信息系统的基本功能.网络地理信息系统的核心就是在传统的地理信息系统中嵌入互联网的相关网络协议,系统开发时严格遵循这些协议,并以互联网作为传输媒介,对传统GIS系统的功能进行了扩展.由于Web技术是众多互联网技术的一种,所以WebGIS也可以说是网络地理信息系统中的一种具体体现形式[1-2].

MapXtreme for Java是MapInfo公司开发推出的一款基于互联网技术、符合Sun J2EE规范的纯Java地图管理、发布平台软件.用户可通过Web浏览器访问服务器,就可以非常方便地使用MapXtreme所支持的地理信息系统的基本功能,如地图的显示、浏览、缩放、查询地图信息点信息、功能地图生成、信息数据分析等.在开发WebGIS应用过程中,开发人员使用MapXtreme能便捷地发布、更新和维护地图数据和空间属性数据,较好地实现地图应用程序基本功能,比较适合信息量大、访问用户多的地理信息系统[3-4].

2 系统的分析与设计

基于WebGIS的部队库站地理信息系统是以地理信息系统（GIS）的理论和方法为支持,充分利用计算机网络、Java网络编程的技术优势,实现库站管理的网络化、数字化和可视化,提高库站的管理工作质量、效率和水平.

2.1 用户需求分析

部队库站网络地理信息系统的建立是为了加快部队信息化建设步伐,提高工作效率,强化信息管理.经过认真地与库站管理部门沟通,系统主要功能除了对地图的基本操作外,还能够对数据库进行操作,必须有效地实现对空间数据（图形数据）和非空间数据（属性数据）这两种不同性质数据的操作、管理和查询.只有两者有效地结合才能使地理信息系统统计与分析的优势得以发挥.所以,系统具体功能需求应包括以下几个方面：

（1）电子地图操作功能：包括地图的显示、缩放、漫游、清除、打印和图层控制等功能.同时还要实现地图两点之间（或多点折线）距离的测量功能和鹰眼模式下地图的随动显示.

（2）库站信息查询功能：包括对库站位置、数量、类型、库容信息的查询,以及库站中存放油料种类、数量情况的查询,以及库站周边兴趣点的查询,包括：地方加油站、医院等.

（3）路径查询功能：车辆到达满足条件库站最优路径的查询,包括绕行和不绕行两种方案.

（4）系统帮助功能：为使用者提供相关帮助文件,便于使用者正确使用系统并能进行初步系统维护.

2.2 数据库需求分析

对数据库的设计要充分满足系统自身结构特点以及库站信息数据的特点.系统中需要维护管理的库站基础数据具有数据量大、数据类型多、数据层次多的特点,所以设计系统数据库必须从数据库的访问效率、灵活性、可扩充性等角度出发.因此,系统数据库设计需要满足以下几方面的要求：

（1）数据库的存储应按照系统结构进行分层,为确保数据访问的安全性和高效率性,涉及库站信息到与其他部分的数据共享,应通过远程数据库进行数据交换来实现.

（2）由于本系统的库站基础数据量大而且数据类型多,考虑以关系型数据库来管理系统属性数据.

（3）按照库站管理基础信息的技术特征,将本系统中使用的平面电子地图分为若干个图层.在对属性数据的组织上,对每一图层设计一张与之对应的数据表,存储与该图层相关的空间属性信息.

2.3 系统总体设计

系统建设一切从实战角度出发,利用先进的互联网和GIS技术,开发出友好的人机交互界面,便于用户在互联网上随时随地浏览使用.系统功能的操作尽可能简单,简化操作步骤,避免人为错误的发生.数据库要便于使用、管理,各种数据能够实时更新,能够实现远程维护,同时充分考虑各种数据维护的过程,尽量简化维护过程,确保数据安全可靠[5].

为了提高系统的灵活性和数据库检索的效率,开发中系统体系结构采用了MVC三层体系框架.系统架构如图1所示.

图1 系统体系结构模型Fig.1 Model of system structure

2.3.1 表示层设计这里主要对应MVC中的模型（View）层设计,主要运用Ajax技术和JSP动态网页技术,把用户的输入操作,形成命令字符串,以用户Servlet的URL构造URL类向WEB服务器Servlet发出请求,传递用户客户端的地图信息应用请求（如：地图的缩放、漫游、打印等）.

2.3.2 业务逻辑层设计这里主要对应MVC中的模型（Model）层设计,主要是查询功能的实现,主要有以下几个部分：库站基本信息查询,库站周边信息查询的实现.

2.3.3 业务控制层设计系统中,控制（Controller）层是视图层与模型层之间进行信息交互的重要媒介,是实现J2EE与WebGIS协调工作的关键部分.系统通过协调不同的中间件来控制处理页面请求,并根据不同请求来触发模型层的不同状态,继而将这种状态传递给视图层以使其同步更新.这种实现方式主要以通过对各种配置文件的设置来自动实现维护[6].

2.4 系统功能设计

库站网络地理信息系统是将库站部署分布图与库站相关信息结合在一起,加以空间分析功能,在可视环境下解决与库站分布等有关信息的查询功能等.根据需求分析中各工作层的具体需求,将系统功能结构划分如图2所示.

图2 系统功能模块划分Fig.2 System collectivity function module

2.4.1 图层操作功能模块包括①图层显示：包括地图的显示、缩放、浏览、复位、测距、打印控制、地物对象的操作和查询相关信息等；②图层控制：包括地图图层的分层显示、叠加和关闭,便于用户根据对目标信息快速查询.例如,当部队需要查寻驻防区域内的所有的库站的部署情况和地理位置时,可以通过关闭其他驻防地区和与库站部署无关的各个图层的显示,使查询的结果更加清晰明了.

2.4.2 信息查询功能模块包括①库站信息查询：可以通过选择地图上某一库站,来查询相关属性信息（空间信息查找属性信息）,也可以利用库站属性表中的相关属性信息对地图上的库站进行筛选查询（属性信息查找空间信息）；②兴趣点查询：根据需要对地图上的兴趣点（如：医院、学校、厂矿等）进行查询；③最短路径查询：根据车辆目前所在位置,查询目的库站所在位置点,并根据不同路面情况计算出最短路径以供指挥员决策使用；④自定义查询：通过在预设的数据库查询字段,使用SQL条件表达式的形式输入相关查询条件的查询出相关的数据.

2.4.3 空间分析功能模块利用VML技术实现在该图层上画线,同时还利用DOM技术来实现将多余的线刷新掉,然后再将得到的各个线段累加,并得到其总的像素点数,然后运用Ajax技术将像素点的长度传到服务器端,经过服务器端的处理后,再将处理后得到的实际距离返回到用户客户端浏览器上.

2.4.4 统计分析功能模块按距离计算对所查询库站周边范围的相关空间信息数据进行统计和分析.比如,对库站周围2 km范围内的符合条件的兴趣点（如医院等）进行统计分析,就会得出所有满足条件的兴趣点的信息.

2.4.5 系统设置功能模块对系统的相关基础信息进行设置,对使用本系统的用户分组进行设置、创建新用户、权限设置、密码修改、删除用户等操作,对系统网络参数进行设置,对系统数据库进行备份、恢复.

2.4.6 系统帮助功能模块系统为使用者提供详细的系统帮助支持文件,便于使用者了解系统主要功能,快速掌握操作方法,正确使用系统.在使用中能进行基本的系统维护工作,同时对出现的问题能作出基本判断[7-8].

3 主要系统功能实现

3.1 地图基本操作

由于系统结构采用的是B/S结构,用户在浏览器端获取的是系统生成的JPG（或GIF）格式的图片,所以用户在实现显示、浏览、缩放等地图基本操作时,所产生的鼠标点击、拖拽等动作,必须通过从浏览器端鼠标坐标到服务器端地理信息系统中矢量地图体系坐标的等一系列坐标映射过程,其实现流程如图3所示.

图3 鼠标定位逻辑流程Fig.3 Logic flow of mouse orientation

3.2 地图测距

本系统所实现的测距,是运用Ajax技术和VML技术来实现的.首先在浏览器上显示地图的上建立一个透明图层,利用VML技术实现在该层上画线,同时还利用DOM技术来实现将多余的线段刷新掉,然后再将得到的各个线段累加,并得到其总的像素点,然后运用Ajax技术将像素点的长度传到服务器端,经过服务器端的处理后,再将处理后得到的实际距离返回到客户端浏览器上,这样就可以实现测距功能,实现效果如图4所示.

VML画线主要代码如下：

＜v：line from="x0,y0"to="x1,y1"style="position：absolute；left：0px；top：0px；"strokecolor="red" trokeweight="2pt"/＞＜/v：line＞

其中x0,y0表示线段的起始坐标,x1,y1表示线段的终止坐标,style为线段样式,strokecolor和strokeweight分别表示线段颜色和宽度.

图4 地图测距实现效果Fig.4 Measure distance of map

3.3 鹰眼功能

鹰眼功能便于用户快速确定当前地图位置在整个地图中的位置,从而实现地图的快速浏览和定位.实现鹰眼功能的关键在于当用户通过浏览器在地图上进行浏览、缩放等操作时,能及时地反映在弹出的鹰眼地图窗口中,而用户在鹰眼地图上进行的相应操作也能够反映在地图上.

功能实现过程：在浏览器中设置一个Applet容器来一同存放鹰眼地图窗口和主地图窗口的MapJ地图对象,通过对这两个地图对象的控制实现鹰眼地图和主地图的联动功能.由于在鹰眼模式下,地图中没有使用固定视野的方式,所以需要重新初始化一个MapJ对象myMap来获取对视野的控制,如：

4 小结

本文通过对WebGIS原理和特点的分析,结合库站地理信息系统的功能需求,利用Java编程语言的网络技术优势进行了基于WebGIS的系统设计和开发,实现了对空间地理信息数据的组织与管理,解决了地图数据发布、存取、查询和可视化等技术问题.系统整体构架、结构清晰,数据传输方案合理,用户交互操作便捷,数据处理高效,总体方案对此类系统的研发具有一定的实用性和推广价值.

[1]陈磊,朱岩,裴国英,等.主要WebGIS平台的选择[J].测绘通报,2005（5）：10-13.

[2]何建军,孙磊,丁媛.基于WebGIS危险源管理系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2010,33（1）：90-93.

[3]揣媛媛,范继璋,张新宇,等.基于MapX开发WebGIS的关键技术研究与实现[J].辽宁师范大学学报：自然科学版,2005,28（3）：302-305.

[4]陈腾.基于WebGIS的空间数据发布技术研究[J].测绘与空间地理信息,2010,33（2）：46-48.

[5]蒋学文,代劲,宋娟.基于MVC模式的WebGIS架构设计[J].重庆邮电大学学报：自然科学版,2010,22（3）：365-370.

[6]吴丽.基于WebGIS的城市基础设施管理系统的设计[J].计算机技术与发展,2010,20（1）：221-224.

[7]王茂芝,佘纯东,郭科,等.基于Ajax的WebGIS土地信息管理系统应用开发[J].微计算机信息.2010,26（1）：36-38.

[8]刘志芳,付华.基于WebGIS的旅游信息系统建设[J].测绘科学,2009,34（1）：162-164.

（责任编辑：卢奇）

Design and realization of military depot geography information system based on WebGIS

Kong Dechuan
（Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China）

Based on WebGIS,the military depot Internet geographical information system were designed by means of analyzing the needs of military depot's management.The system maintains database network station in the way of alternation,in order to know about the distributing situations of every depot,to show immediately the depot capacity and it's disposing information.The delaminating truss of whole system and structure are clear,the blue print of date transmission is reasonable,alternative operation is convenient,the data processing is high efficient and convenient.In a word,the general blue print can be used for reference for the likewise system research.

WebGIS；depot management；MVC；design and realization

TP302.1

A

：1008-7516（2014）01-0062-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2014.01.012

2013-11-17

孔德川（1977-）,男,河南洛阳人,硕士,讲师.主要从事计算机应用技术研究.