基于WebGIS的在線觸控式領導工作用圖信息系統(tǒng)構建

吳利青

（山西省測繪地理信息院第三測繪院，山西 太原 030002）

0.引言

領導工作用圖是近些年來測繪地理信息部門為各級政府領導量身定制的專題地圖，是服務于政府領導快速了解?。ㄊ小⒖h）情和進行輔助決策的地圖產品[1-3]。伴隨著通訊技術、互聯(lián)網技術和計算機技術等各項科學技術成幾何級數(shù)發(fā)展，各級政府領導對信息服務的需求越來越旺盛[4]。地圖作為人類對空間認知的重要工具，無論在產品形態(tài)、表現(xiàn)形式、服務方式、生產技術，還是在用戶的閱讀方式和閱讀習慣上都發(fā)生著迅速而顯著的變化[5-7]。顯而易見，傳統(tǒng)的地圖形式已經無法完全滿足當今以及未來社會發(fā)展對地圖的需求，迫切需要進行轉型升級。WebGIS 突破了傳統(tǒng)紙質地圖時間和空間上的局限性，以信息量大、更新快、使用方便已成為發(fā)展的必然趨勢。

本系統(tǒng)以朔州市為例，建設了滿足朔州市各級政府決策應用的基礎地理空間數(shù)據(jù)庫、數(shù)字影像數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫；基于SOA（面向服務的架構），通過GIS Web Service 與其他子系統(tǒng)的集成；客戶端采用大尺寸觸摸互動一體機，實現(xiàn)了在windows 平臺下網絡地圖與觸控技術的有效結合，只要輕輕用手指點擊或手勢劃過屏幕就可以實現(xiàn)所有操作，使用更加輕松。

朔州市在線觸控式領導工作用圖信息系統(tǒng)的開發(fā)，是WebGIS 技術的主要應用，是提升地圖服務水平的具體體現(xiàn)，本著地圖信息量大、觸控操作、便于查詢和更新、無級縮放、快速顯示等基本功能，將成為滿足各級政府領導日常工作的地理信息需求和決策的不可或缺的輔助工具。

1.系統(tǒng)設計

1.1 系統(tǒng)設計原則

1.1.1 堅持先進性、實用性原則

系統(tǒng)的設計通過人性化界面提供業(yè)務處理。在保證系統(tǒng)實用性的前提下，確保系統(tǒng)有一定的先進性、前瞻性、擴充性，符合技術發(fā)展方向，以延長系統(tǒng)的生命周期。

1.1.2 堅持可靠性原則

系統(tǒng)應保證長期安全運行，系統(tǒng)中的硬、軟件及信息資源要滿足可靠性設計要求。

1.1.3 堅持標準化和開放性原則

在系統(tǒng)架構、應用技術、平臺選用等方面都必須遵守IT 工業(yè)標準，系統(tǒng)的建設和軟件的開發(fā)必須按照部、省、市制定的統(tǒng)一標準進行。系統(tǒng)具備良好的開放性，應用系統(tǒng)的各個模塊之間應保持相對獨立。在科學規(guī)范的管理制度的保障下，數(shù)據(jù)資源能夠得以順暢流動，構成一個具有統(tǒng)一軟件平臺、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一數(shù)據(jù)的開放系統(tǒng)，具有易擴充的、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)與應用體系。

1.1.4 堅持可擴充性原則

信息化建設是一個循序漸進、不斷擴充的過程，系統(tǒng)的設計和建設應具有可擴充性和可維護性，能夠和其他系統(tǒng)以及基于本平臺的應用系統(tǒng)實現(xiàn)順利對接，為今后系統(tǒng)擴展和進一步集成留有擴充余量。

1.1.5 堅持可維護性原則

系統(tǒng)設計應按照標準化、規(guī)范化、分層化的方法設計，軟件實現(xiàn)時盡量采用構件化。

1.1.6 堅持安全性原則

系統(tǒng)應具有切實可行的安全保護措施。對計算機病毒具有強有力的防范能力，保證數(shù)據(jù)存儲、傳輸安全可靠，防止數(shù)據(jù)丟失和被破壞，確保數(shù)據(jù)安全，這主要依靠服務器的配置管理實現(xiàn)。

1.2 系統(tǒng)設計思路

1.2.1 基于SOA 體系設計平臺系統(tǒng)框架

SOA 使用REST 風格的Web Service，旨在建立一種在多個應用程序中都能重用的通用服務。這些服務是自包含的，具有定義良好的接口，允許這些服務的使用者知道怎樣與其進行交互。SOA 帶來了“松散禍合”的應用程序組件，在此類組件中，代碼不一定綁定到某個特定的數(shù)據(jù)庫，甚至不一定綁定到特定的基礎設施。正是得益于這個松散藕合特性，才使得能夠將服務組合為各種應用程序。這樣大幅度提高了代碼重用率，可以在增加功能的同時減少工作量。

1.2.2 采用B/S 模式進行系統(tǒng)開發(fā)

為了提供客戶端的響應速度和用戶體驗水平，應用系統(tǒng)開發(fā)將采用胖客戶端和瘦客戶端相結合的混合Web GIS 模式，綜合考慮客戶端和服務器端的計算能力和網絡通信量，適當?shù)卦诜掌鞫撕涂蛻舳朔植糋IS 的任務，以充分使用客戶端和服務器端的計算功能，提高互操作性和系統(tǒng)性能。

這種混合模式既不是把全部的空間處理功能模塊和數(shù)據(jù)下載到本地，再在客戶端進行所有操作，也不是把全部的空間處理功能放置在服務器端，在服務器進行所有的操作，而是在客戶端和服務器端進行空間處理功能的分配。例如，用戶對地圖的交互操作和控制、專題疊加分析等放在客戶端上進行，而復雜的空間分析功能則由服務器端實現(xiàn)。這樣，客戶端和服務器端實現(xiàn)了協(xié)同，從而提高了系統(tǒng)性能。

1.2.3 采用OGC 標準規(guī)范

本系統(tǒng)建設遵循OGC 標準的WMS（Web Map Service，Web 地圖服務）和WFS（Web Feature Service，Web 要素服務）服務標準。WMS 和WFS 是該組織制定的、符合國際通用標準的系列地圖服務標準之一。

1.2.4 完整的系統(tǒng)安全技術支撐體系

（1）網絡安全設計

對于網絡安全，針對本系統(tǒng)面向特定內部用戶群特點，采用了內外網物理隔離設計策略，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)不會受到毀滅性攻擊與破壞。

（2）應用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全設計

其他應用系統(tǒng)對本平臺數(shù)據(jù)的訪問，都是基于Web Service 的方法，避免了對數(shù)據(jù)的直接訪問，使得數(shù)據(jù)遭受侵入或破壞的機率大大降低。此外，通過選擇防火墻等軟件產品，可以大大加強系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，降低安全隱患。

（3）數(shù)據(jù)災難備份與恢復設計

GIS 系統(tǒng)的基礎是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的重要性不言而喻。如何安全可靠，萬無一失地保護所有數(shù)據(jù)，尤其是涉密數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)安全建設的重要問題。系統(tǒng)建設還必須考慮當各種災難發(fā)生時，如何有效地快速、準確地恢復相應數(shù)據(jù)。

1.3 系統(tǒng)總體架構

本文設計研發(fā)的基于WebGIS 技術的在線觸控式領導工作用圖信息系統(tǒng)以實現(xiàn)領導工作用圖在線觸控式互動為目標，整體架構采用B/S 結構（如圖1 所示），分為網絡與硬件層、平臺軟件層、數(shù)據(jù)層、應用支撐平臺層、應用層、用戶層6 個部分。

圖1 系統(tǒng)架構

網絡與硬件層：包括數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、交換機、防火墻。

平臺軟件層：包括基礎GIS 平臺軟件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理軟件、殺毒軟件。

數(shù)據(jù)層：包括基礎電子數(shù)據(jù)庫、專題電子地圖數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)。

應用支撐平臺層：主要是WebGIS 服務組件。

應用層：包括網頁和工具模塊。網頁主要由四大部分構成：朔州概況、資源環(huán)境、影像地貌、社會管理。工具模塊主要是標注、測量工具、新聞鏈接、天氣預報等功能。

用戶層：由普通用戶和管理員構成。

2.系統(tǒng)功能設計

根據(jù)各級政府領導日常工作需求，本文將在線觸控式領導工作用圖信息系統(tǒng)功能分為系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)編輯、查詢統(tǒng)計和其他輔助功能（如圖2 所示）：

圖2 系統(tǒng)功能結構

3.數(shù)據(jù)庫設計

本文參考基礎地理信息數(shù)據(jù)和行業(yè)專題數(shù)據(jù)已有的行業(yè)規(guī)范和技術規(guī)定，建立數(shù)據(jù)字典，對所需基礎地理信息數(shù)據(jù)和行業(yè)專題數(shù)據(jù)的存儲方式、圖層、分類、代碼、屬性項及對應關系等信息進行描述。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計遵循可靠性、可擴展性、可維護性等原則，分為基礎地理空間數(shù)據(jù)庫、數(shù)字影像數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫3 個部分，組成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)體系（如圖3 所示）：

基礎地理空間數(shù)據(jù)庫主要涵蓋水系、街區(qū)、建筑物、鐵路、道路、行政區(qū)域、行政區(qū)界線、綠地、地名等圖層，城區(qū)信息點位基本滿足1∶2000 比例尺地形圖精度，其他至少滿足1∶50000 比例尺地形圖精度。

數(shù)字影像數(shù)據(jù)庫包含朔州市30 米分辨率的DEM數(shù)據(jù)和六縣區(qū)城區(qū)分辨率為0.5 米的影像數(shù)據(jù)。

專題數(shù)據(jù)庫包括居民點基本信息、資源環(huán)境和社會管理等專業(yè)數(shù)據(jù)。

以上所有空間數(shù)據(jù)均存儲在Oracle 關系數(shù)據(jù)庫中，通過ArcMap 中地圖服務發(fā)布工具條發(fā)布地圖數(shù)據(jù)服務得以訪問；文檔數(shù)據(jù)以網頁的形式存儲在服務器中；其他屬性數(shù)據(jù)以表的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中。

4.系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)模塊實現(xiàn)

系統(tǒng)是基于ArcGIS Server 10 for.Net Framework 平臺研發(fā)，運行于Window7 及以上環(huán)境。系統(tǒng)主要包含的模塊有朔州概覽、資源環(huán)境、影像地貌和社會管理模塊。

4.1.1 朔州概覽

朔州概覽模塊主要體現(xiàn)朔州市的行政區(qū)劃信息。分為市，縣，鄉(xiāng)鎮(zhèn)三個級別，提供導航欄。點擊相應條目，系統(tǒng)可定位到該區(qū)域，并展示出該行政區(qū)域人口、面積、負責人、聯(lián)系電話、詳情等信息?！霸斍椤睘槌溄?，點擊后會彈出詳細介紹該行政區(qū)域歷史文化和經濟發(fā)展的網頁。

4.1.2 資源環(huán)境

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)體系

資源環(huán)境模塊主要包括氣候資源、土地資源、旅游資源、農業(yè)資源、工業(yè)資源、人口資源、電力配置、森林資源、煤炭資源、水利工程、地質災害共11 個子模塊，其中每個子模塊包含不同顯示類型的專題信息。

4.1.3 影像地貌

影像地貌模塊主要包括朔州市地勢地貌暈渲圖，以及朔城區(qū)、平魯區(qū)、右玉縣、山陰縣、懷仁縣、應縣六個影像地圖。

地勢地貌圖由30 米分辨率的DEM影像及其山體陰影文件暈渲而成。圖中標出了朔州境內山川河流的名稱。

4.1.4 社會管理

社會管理模塊主要提供各類社會經濟專題信息點。主要分為公共管理和社會組織、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、金融銀行、商業(yè)零售、餐飲住宿、休閑娛樂、房產小區(qū)、汽車服務、郵政通訊共10 個專題。點擊相應欄目后，結果出現(xiàn)在結果列表中，在列表中點擊相應條目，地圖可定位到該點位置，并顯示該點數(shù)據(jù)的屬性信息。還可以通過搜索工具在不同的行政區(qū)域范圍內進行搜索。

4.2 系統(tǒng)運行環(huán)境

系統(tǒng)運行環(huán)境 具體要求服務器端硬件及網絡環(huán)境服務器：DELL PowerEdge R910處理器：Intel Xeon CPU E7 -4820 2.00GHz 2內存：32GB網絡環(huán)境：互聯(lián)網操作系統(tǒng)：Windows2008 R2 Server Web 服務器：IIS 7.5 GIS 平臺：ArcGIS Server 10 For .Net Framework Platform數(shù)據(jù)庫環(huán)境：Oracle 11g R2空間數(shù)據(jù)庫引擎：ArcSDE客戶端軟件環(huán)境服務器端軟件環(huán)境只要可以安裝IE 10 以上版本的瀏覽器的系統(tǒng)均可以

5.結束語

本系統(tǒng)基于REST 架構風格開發(fā)的GeoWeb 2.0應用系統(tǒng)，遵循SOA 體系平臺框架設計思路和完整的系統(tǒng)安全技術支撐體系，采用OGC 標準規(guī)范，數(shù)據(jù)內容全面，用直觀、形象、簡潔的地圖語言表達了多尺度、多時段、多類型的專題信息，信息量大、觸控操作、便于查詢和更新、無級縮放，方便了各級領導、政府部門、規(guī)劃管理等部門形象直觀地了解所轄區(qū)域自然、地理、人文、經濟、社會發(fā)展等基本情況，為宏觀管理、科學決策、規(guī)劃管理等提供清晰、可靠、科學的基礎地理信息依據(jù)，輔助各級政府領導日常工作和決策，為政府提供了更好地服務，并提升了地理信息數(shù)據(jù)的服務水平，具備較好的推廣空間。