楊 曦，薛 婧通信作者

（1.甘肅省生態(tài)環(huán)境信息中心，甘肅 蘭州 730030；2.蘭州大學(xué)，甘肅 蘭州 730030）

1 WebGIS的發(fā)展分析

1.1 概述

在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)全球飛速發(fā)展中，Web逐漸成為高效的全球性信息發(fā)布渠道，研發(fā)計算機(jī)硬件設(shè)施也為GIS技術(shù)研究提供了全新方向。隨著硬件技術(shù)和個人計算機(jī)功能的不斷優(yōu)化，社會公眾對地理信息的重視度越來越高，WebGIS應(yīng)運而生，其不僅能讓用戶在自己的計算機(jī)瀏覽器上查閱感興趣的地理信息，還可以在系統(tǒng)分析后打印下載出來[1]。現(xiàn)如今，大部分WebGIS技術(shù)選用了CGI/Sever API方法，但因為CGI機(jī)制本身存在缺陷，每處理一個客戶機(jī)請求，就要重新啟動全新的服務(wù)進(jìn)程，這直接限制了整體系統(tǒng)的運行速度。因此，不管是利用進(jìn)程間DDL還是ORB對象的方案，都需要將HTTP和Web服務(wù)器看作是運行中介，科學(xué)協(xié)調(diào)客戶機(jī)和服務(wù)器之間的通信。

1.2 特征

第一，廣泛訪問?？蛻裟芡瑫r訪問處在不同區(qū)域的服務(wù)器數(shù)據(jù)，以此方便系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理。第二，獨立性。無論是客戶機(jī)還是服務(wù)器，都要利用Web瀏覽器進(jìn)行設(shè)計，所以用戶可以直接訪問WebGIS數(shù)據(jù)信息，并在某個服務(wù)器上協(xié)同處理和研究空間數(shù)據(jù)和動態(tài)組合，由此完成遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享分析。第三，降低成本。普通GIS在客戶端要配備成本較高的專業(yè)軟件，而用戶通常只需要利用基礎(chǔ)功能，這就導(dǎo)致系統(tǒng)資源過度浪費。而WebGIS只需要利用瀏覽器和部分插件就能正常運行，相比其他軟件設(shè)計更加節(jié)省[2]。同時，WebGIS的客戶端更加簡單，實際維修成本更低。第四，簡單操作。GIS系統(tǒng)更容易被普通受眾所接受，并不需要局限于專業(yè)的技術(shù)人員，由此降低系統(tǒng)操作的基本要求。其中，通用型Web瀏覽器就是降低系統(tǒng)操作難度的最佳選擇。

2 WebGIS在生態(tài)環(huán)境信息管理中的重要性

2.1 有助于提供動態(tài)化的基礎(chǔ)監(jiān)測信息

生態(tài)環(huán)境資源會在人類和自然因素的影響下持續(xù)發(fā)生變化，且這種變化范圍廣，儲存數(shù)據(jù)多，因此如果沒有針對不同階段或不同空間系統(tǒng)整理的數(shù)據(jù)體系，那么很難全面了解生態(tài)環(huán)境資源的變化趨勢。在這一情況下，合理運用信息獲取技術(shù)和處理技術(shù)等對生態(tài)環(huán)境的動態(tài)變化過程進(jìn)行監(jiān)測，構(gòu)建大型生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺，提出具有標(biāo)準(zhǔn)化和開放性的信息交換機(jī)制，不僅能持續(xù)分享技術(shù)研究的成果，還可以在分級管理中構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境。

2.2 有助于為宏觀規(guī)劃和決策分析提供依據(jù)

利用技術(shù)構(gòu)建生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)，能對生態(tài)環(huán)境工程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)管和分析，提升項目工程建設(shè)水平，保障工程運行效率和質(zhì)量[3]。結(jié)合系統(tǒng)查詢分析功能，呈現(xiàn)可視化的空間信息資料，能在全面掌握生態(tài)環(huán)境變化趨勢的基礎(chǔ)上，盡快調(diào)整實踐管理對策，提出規(guī)范的解決方案。

2.3 有助于構(gòu)建具有規(guī)范化和系統(tǒng)化的生態(tài)環(huán)境

在構(gòu)建生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)時，要提出明確的示范推廣體系和組織保障體系，從示范區(qū)域和試驗點兩方面入手進(jìn)行建設(shè)推廣，為有關(guān)部門的管理規(guī)劃和決策調(diào)度提供依據(jù)，以此加快我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)發(fā)展步伐。

3 基于WebGIS建設(shè)生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)需求

根據(jù)近年來對我國各地生態(tài)環(huán)境建設(shè)和決策管理的基本需求分析，系統(tǒng)建設(shè)要結(jié)合3S集成技術(shù)進(jìn)行分析，以此保障信息資源在快速傳遞中得到合理運用，真正實現(xiàn)資源信息共享和實時檔案管控[4]。實際系統(tǒng)設(shè)計需求分為以下幾點：首先，要在集成3S技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，運用空間信息加工和增值服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，在獲取平面電子地圖和信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，并針對具體生態(tài)工程建設(shè)大規(guī)模的監(jiān)測系統(tǒng)，實時了解生態(tài)環(huán)境工程的運行情況；其次，要將信息技術(shù)看作系統(tǒng)的運行后盾，建設(shè)規(guī)范化的推廣體系，促使空間信息可以在生態(tài)環(huán)境建設(shè)中全面發(fā)展；最后，要為各級政府部門和行業(yè)公眾提供網(wǎng)絡(luò)空間信息服務(wù)，提升生態(tài)環(huán)境的信息化科技水平，以此為部門管理決策提供依據(jù)。

3.2 系統(tǒng)原則

由于生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)要具備監(jiān)測、建設(shè)、規(guī)劃等基礎(chǔ)功能，所以將3S集成開發(fā)技術(shù)看作主要手段，并圍繞WebGIS研制具有層次性的功能結(jié)構(gòu)。生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)中的大部分信息都和地理有關(guān)，基于技術(shù)研制的中心任務(wù)分為三方面內(nèi)容：首先是指信息高速公路，其次是指空間信息，最后是指系統(tǒng)集成。由此可見，基于WebGIS建設(shè)生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)，不僅要解決傳統(tǒng)MIS系統(tǒng)無法展現(xiàn)地理信息的問題，還要探討DIS系統(tǒng)無法呈現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的缺陷，充分整合兩項開發(fā)技術(shù)，構(gòu)建規(guī)范化的生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)，從而在系統(tǒng)中直觀呈現(xiàn)現(xiàn)實中的生態(tài)環(huán)境[5]。

3.3 數(shù)據(jù)源

根據(jù)現(xiàn)代化數(shù)字地球的發(fā)展觀念，在構(gòu)建生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)時，要全面收集有關(guān)不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境信息，特別是空間信息。具體內(nèi)容涉及以下幾點：首先，地圖數(shù)字化。利用高精度掃描儀掃描圖像屏構(gòu)成柵格數(shù)據(jù)文件，而后運用掃描矢量化軟件處理相關(guān)文件，最終將其轉(zhuǎn)變成矢量圖形數(shù)據(jù)[6]。同時，利用GeoWay軟件掃描修正地圖，賦予屬性數(shù)據(jù)，而后結(jié)合Oracle 9i空間數(shù)據(jù)庫實施信息管理和共享。其次，遙感數(shù)據(jù)圖像處理。運用SPOT5衛(wèi)星數(shù)據(jù)建設(shè)與地理信息空間數(shù)據(jù)庫相匹配的內(nèi)容，直觀展現(xiàn)土地利用覆蓋和所在地區(qū)的遙感影像資料，以此為環(huán)境保護(hù)工程的動態(tài)監(jiān)測提供有效依據(jù)[6]。這種數(shù)據(jù)資源分為兩種處理方式，一種是指常規(guī)化，要將處理好的圖像看作基礎(chǔ)底圖，而后運用調(diào)繪或目視解譯的方式進(jìn)行判讀，最終得到不同專題的分類內(nèi)容；另一種是指數(shù)字化，要利用計算機(jī)處理航空圖像，在獲取圖像的柵格數(shù)據(jù)文件后進(jìn)行精度調(diào)整，最終運用采樣結(jié)果和圖形功能軟件進(jìn)行自主分類。最后，GPS補(bǔ)測補(bǔ)繪。根據(jù)地面調(diào)查和遙感調(diào)查結(jié)果，利用GPS技術(shù)對遙感分類中需要核實或缺失的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)測補(bǔ)繪。從本質(zhì)上講，GPS定位要運用空中交會原理，在獲取衛(wèi)星信號的基礎(chǔ)信息后，準(zhǔn)確計算衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離，進(jìn)而得到運動的時間和速度。

3.4 綜合集成

第一，多源多尺度的數(shù)據(jù)綜合。尺度主要用來表現(xiàn)事物的規(guī)模大小，而地理數(shù)據(jù)尺度是指運用地理數(shù)據(jù)表現(xiàn)的空間范圍大小和時間長度，以及描述語義等級的高低。各種尺度的數(shù)據(jù)信息密度存在差異，通常尺度越大，信息密度越低。由于生態(tài)環(huán)境信息具有多元性和動態(tài)性，所以在以WebGIS技術(shù)為核心的生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)中，要想保障多源數(shù)據(jù)更新符合精度需求，要利用高精度數(shù)據(jù)取代低精度信息。

第二，信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)綜合。要想保障系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)可以共享應(yīng)用，避免重復(fù)采集出現(xiàn)資源損耗，提升生態(tài)環(huán)境信息數(shù)據(jù)的更新效率，在以WebGIS技術(shù)為核心的生態(tài)環(huán)境管理工作中，要利用大比例尺信息更新小比例尺信息，其他系統(tǒng)信息則是數(shù)據(jù)更新的主要源頭。

第三，空間數(shù)據(jù)綜合。這項工作分為圖像概括與屬性概括兩項內(nèi)容，前者是指在視覺表達(dá)上科學(xué)處理派生之后的數(shù)據(jù)庫，由此得到符合制圖原則和可視化要求的地圖；后者是指對真實客觀世界進(jìn)行模型化處理的過程，主要探討地理目標(biāo)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，此時并不需要研究圖形顯示問題[7]。

第四，以Spatial Database技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)集成?，F(xiàn)如今，在多尺度數(shù)據(jù)組織管理中，為了達(dá)到綜合集成管理要求，在利用統(tǒng)一坐標(biāo)將數(shù)據(jù)整合到空間數(shù)據(jù)庫中，而后在有機(jī)管理下，利用空間數(shù)據(jù)庫的引擎定義圖層級的數(shù)據(jù)庫和坐標(biāo)系。

3.5 生態(tài)環(huán)境信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)

在規(guī)定范圍內(nèi)構(gòu)建生態(tài)環(huán)境的信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，規(guī)范管理長期儲存的多尺度多種類信息資料，并運用網(wǎng)絡(luò)化的方式服務(wù)于各個地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和管理工作。通常來講，要利用以B/S和C/S為核心的星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，在市區(qū)和郊區(qū)、單位和單位之間，選用DDN專線或光纖等性價比更高且安全的連接線路和TCP/IP傳輸協(xié)議，其他場合從安全角度思考利用IPX等協(xié)議。

3.6 迭代研制

為了保障系統(tǒng)研發(fā)流程具有完善性，要結(jié)合迭代理念進(jìn)行以下工作：第一，編碼前的流程。在系統(tǒng)設(shè)計前，基于用戶需求整理清除部分信息，很容易產(chǎn)生信息變形或丟失等問題。由于需求信息的失真性具有普遍性，所以要利用有效的方式加強(qiáng)反饋。在利用WebGIS建設(shè)生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)時，如果沒有提出明確的反饋機(jī)制，那么很難保障軟件開發(fā)具有規(guī)范性和有效性。第二，初始設(shè)計。在正式設(shè)計前，設(shè)計人員將原始架構(gòu)傳遞到所有研發(fā)者的手上，根據(jù)開發(fā)團(tuán)隊提出的想法思考，可以向著共同目標(biāo)穩(wěn)步前進(jìn)。第三，迭代設(shè)計。將早期的原始框架看作第一次迭代之前的投入，且每一次迭代都要根據(jù)上一次迭代進(jìn)行修改和重用，這樣不僅能明確原始框架對后續(xù)架構(gòu)設(shè)計的重要性，還可以持續(xù)優(yōu)化架構(gòu)設(shè)計。

3.7 功能實現(xiàn)

第一，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全性?？臻g數(shù)據(jù)庫要利用多用戶密碼式管理模式，確保各類用戶擁有不同的空間數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。同時，不同圖層的空間數(shù)據(jù)庫要利用多樣化的空間投影系，這樣不僅能有效轉(zhuǎn)換各類坐標(biāo)系，還可以增強(qiáng)空間數(shù)據(jù)儲存的安全性。

第二，數(shù)據(jù)透視。除了利用DIS系統(tǒng)呈現(xiàn)可視化地理位置，還要運用圖表展現(xiàn)非直觀數(shù)據(jù)，比如說工程進(jìn)展、環(huán)境指標(biāo)等。這項功能要利用Sybase的Web.PB技術(shù)實現(xiàn)，并基于圖表數(shù)據(jù)窗口嵌入到Active X Window中，最終在網(wǎng)頁利用JavaScript技術(shù)靈活調(diào)用。

第三，充分融合MIS和GIS。GIS作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)組成部分，傳統(tǒng)生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)的建設(shè)存在服務(wù)器壓力過大等問題，而充分融合MIS和GIS建構(gòu)Oracle空間數(shù)據(jù)庫，并基于圖屬一體化的先進(jìn)思想，將所有圖形信息和屬性信息統(tǒng)一儲存在數(shù)據(jù)庫中。具體內(nèi)容分為以下兩方面：一方面是指屬查圖，矢量數(shù)據(jù)儲存在服務(wù)器端的地理數(shù)據(jù)庫中，客戶端調(diào)用服務(wù)器端的ASP程序，服務(wù)器將查詢到的矢量數(shù)據(jù)傳遞給客戶端，而客戶端IE將會利用控件瀏覽顯示結(jié)果；另一方面是指圖查屬，ASP程序在搜索地圖的過程中賦予一個action，并依據(jù)點擊激發(fā)相應(yīng)的action就可以調(diào)用ASP程序及其程序。

第四，上傳地圖數(shù)據(jù)。GeoMedia WebMap可以動態(tài)呈現(xiàn)源自于最新操作中的GIS數(shù)據(jù)，由于這些內(nèi)容屬于矢量圖，所以并不需要轉(zhuǎn)變成其他全新形式，或是復(fù)制相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，可以直接在網(wǎng)絡(luò)上瀏覽搜索空間數(shù)據(jù)信息。

第五，瀏覽器端的空間分析。在生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)運行期間，要提供以Sever為核心的分析組件，這樣能保障用戶在客戶端直接經(jīng)過瀏覽器進(jìn)行專業(yè)分析，比如說空間分析、地理編碼、路徑分析等。運用空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)對集成數(shù)據(jù)進(jìn)行空間研究，要根據(jù)已經(jīng)獲取的查詢結(jié)果再次研究生成的子查詢，此時分析工具允許以空間關(guān)系或?qū)傩詳?shù)據(jù)為核心進(jìn)行深層研究[8]。

第六，組件式封裝。相比傳統(tǒng)意義上的組件式開發(fā)形式，基于WebGIS建構(gòu)的生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)要選用HTTP，換句話說要結(jié)合廣域網(wǎng)的組件式進(jìn)行WebGIS開發(fā)，其根本意義在于降低信息流量。

第七，嵌入式功能。運用嵌入式開發(fā)技術(shù)，設(shè)計遠(yuǎn)程訪問的生態(tài)環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)程序，可以跨區(qū)域?qū)崟r了解所在地區(qū)的生態(tài)環(huán)境資源。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于網(wǎng)絡(luò)開發(fā)技術(shù)明確生態(tài)環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)管理目標(biāo)，綜合運用多尺度多分辨率的數(shù)據(jù)集成、空間數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，既可以規(guī)范管控生態(tài)環(huán)境的信息資料，又可以為各地研究提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，最終為各地決策部門和社會建設(shè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)保障?！?/p>