基于ＡｒｃＩＭＳ的旅游地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(WebGIS)技術(shù)的成熟發(fā)展及廣泛應(yīng)用為旅游信息化提供了很好的技術(shù)支持。在分析ArcIMS等WebGIS相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個基于ArcIMS的旅游地理信息系統(tǒng)方案，并結(jié)合杭州市的旅游特點給出了應(yīng)用實例。

關(guān)鍵詞：WebGIS；ArcIMS；ArcSDE；ArcXML；旅游地理信息系統(tǒng)

中圖法分類號：TP391文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1001－3695(2006)09－0160－03

杭州是國家首批歷史文化名城和著名的風(fēng)景旅游城市，旅游業(yè)對杭州的經(jīng)濟發(fā)展起著重要的作用。而旅游業(yè)具有與地理位置極其密切的關(guān)系，旅游景點的分布、旅游服務(wù)設(shè)施的位置、道路信息等地物［1］都包含相應(yīng)的地理坐標(biāo)、拓?fù)潢P(guān)系等空間信息，運用GIS的空間數(shù)據(jù)處理能力結(jié)合WebGIS技術(shù)，將地理信息發(fā)布于互聯(lián)網(wǎng)上，為GIS數(shù)據(jù)與信息的獲取、發(fā)布、共享與操作開辟了廣闊的前景，使基于地圖的應(yīng)用系統(tǒng)在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

通過Internet瀏覽器，旅游者可以從任何一臺與Internet聯(lián)網(wǎng)的計算機上看到自己感興趣的旅游勝地的風(fēng)景，甚至還可以看到圖文并茂的錄像，而無須通過問詢就可以獲取信息。本文正是基于此目的，采用ESRI公司的Arc－IMS平臺設(shè)計并實現(xiàn)了杭州市旅游地理信息系統(tǒng)（TGIS）。

1ArcIMS體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)簡介

ArcIMS是基于Internet的地理信息系統(tǒng)(GIS)，能夠支持基于網(wǎng)絡(luò)的地圖服務(wù)。ArcIMS運

行在分布式的環(huán)境中，由客戶端和服務(wù)器端的部件組成。用ArcIMS可以設(shè)計并制作一個GIS

站點，并使之有提供GIS服務(wù)的能力，通過Internet連接到許多客戶端以提供應(yīng)用服務(wù)。

應(yīng)用ArcIMS能夠隨時擴展服務(wù)器，以滿足日益增長的請求。

1．1ArcIMS體系結(jié)構(gòu)

ArcIMS是一個可伸縮的、基于網(wǎng)絡(luò)制圖和分布式GIS的新一代軟件系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。Web服務(wù)器通過ArcIMS連接器與應(yīng)用服務(wù)器連接，應(yīng)用服務(wù)器請求的數(shù)據(jù)從空間服務(wù)器中獲得；它處理所有請求的地圖數(shù)據(jù)和相關(guān)的信息；各組成部分依賴于TCP/IP協(xié)議通信，而各個部分之間的通信則是通過ArcXML格式傳遞。用ArcIMS構(gòu)建的GIS網(wǎng)站允許任意數(shù)量的用戶通過Internet或Intranet訪問和交互操作，能夠為瀏覽器端的客戶提供GIS地圖、數(shù)據(jù)和應(yīng)用等服務(wù)。

ArcXML是ArcIMS的核心模塊，是符合XML規(guī)范的Arc－IMS特有的標(biāo)記語言，具有很強的開放性和可擴展性，通過ArcXML特有的標(biāo)記實現(xiàn)其擴展性。正是具有XML的特性，用戶就可根據(jù)實際的需求自定義復(fù)合標(biāo)記，添加并實現(xiàn)所需的功能。在ArcIMS中，ArcXML主要負(fù)責(zé)矢量或圖像（柵格）格式數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方面的事務(wù)，如數(shù)據(jù)定義、圖形屬性、顯示特征、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等［2，3］。

1．2ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎

ArcSDE是一種構(gòu)建于大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫（Oracle，SQLServer等）之上的空間數(shù)據(jù)庫引擎。它在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）之間充當(dāng)一個應(yīng)用網(wǎng)關(guān)，以充分地把GIS和RDBMS集成起來［4］。ArcSDE為ArcIMS提供了一個在DBMS中存儲、管理和使用空間數(shù)據(jù)的通道，使任何網(wǎng)絡(luò)的用戶群體能夠共享空間數(shù)據(jù)庫，并能實現(xiàn)在任意大小的數(shù)據(jù)級別中伸縮。

2系統(tǒng)架構(gòu)

本旅游地理信息系統(tǒng)基于ArcIMS平臺，通過ArcSDE訪問旅游專題空間數(shù)據(jù)庫，采用標(biāo)準(zhǔn)三層體系結(jié)構(gòu)，分別由表示層、應(yīng)用邏輯層和數(shù)據(jù)層組成，具體實現(xiàn)中三層結(jié)構(gòu)分為客戶端、應(yīng)用服務(wù)器和空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)器三層。三層結(jié)構(gòu)應(yīng)用的模型圖如圖2所示。

客戶端采用Web瀏覽器，應(yīng)用服務(wù)器（ArcIMS服務(wù)器）利用ArcXML定制擴展模塊，空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（ArcSDE服務(wù)器）以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫為基準(zhǔn)高效地存儲管理旅游專題空間數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2．1Web瀏覽器端

ArcIMS提供兩種客戶端可供選擇：①HTMLViewer，用來獲取圖像的地圖和表格數(shù)據(jù)，雖然支持最廣泛的瀏覽器并有高度的可定制性，但這是一個輕量級的瀏覽器，不支持一些GIS工具，也不支持與本地數(shù)據(jù)的集成。②JavaViewer，又分為JavaStandardViewer和JavaCustomViewer兩種。前者提供一個標(biāo)準(zhǔn)的界面，不需要定制并支持更多的瀏覽器；而后者在定制時有更大的靈活性和更多的功能，用戶可以進行多種定制。這兩種JavaViewer都是較重量級的客戶端，包含豐富的GIS工具，而且支持要素流，這樣就可實現(xiàn)更多的GIS功能，還可以把本地數(shù)據(jù)以及其他站點的數(shù)據(jù)集成，提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率。JavaViewer所帶的工具和外觀可以根據(jù)實際的需求自行定制。

基于ArcIMS客戶端的以上特點，根據(jù)用戶對旅游信息的實際需求，本系統(tǒng)采用的是JavaCustomViewer客戶端，用戶的界面通過HTML，Servlet，JSP和JavaScript等語言來實現(xiàn)；在服務(wù)器端，通過編寫的JavaApplet定制所需要的功能，由此增強瀏覽器端用戶界面的交互性；并利用ArcIMS服務(wù)器進行后臺的圖形發(fā)布，這樣任何一臺計算機都可以通過互聯(lián)網(wǎng)與之相連接，用戶的客戶端只要具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，如MicrosoftInternetExplore，NetScapeNavigator等，就可以訪問本旅游地理信息系統(tǒng)，根據(jù)需要進行所需旅游信息資源的瀏覽、查詢與分析等操作。

２．２ＡｒｃＩＭＳ應(yīng)用服務(wù)器端

ＡｒｃＩＭＳ服務(wù)器提供基本的地圖縮放、漫游、查詢、編輯和統(tǒng)計等功能，能夠滿足用戶的基本需要。ＡｒｃＸＭＬ提供了訪問所有ＡｒｃＩＭＳ功能的能力，并且實現(xiàn)了瀏覽器和服務(wù)器之間的信息交換。ＡｒｃＸＭＬ的格式是專為在ＡｒｃＩＭＳ中不同部件之間進行數(shù)據(jù)交換而設(shè)計的一種協(xié)議，它的四個根子標(biāo)簽ＣＯＮＦＩＧ，ＲＥＱＵＥＳＴ，ＲＥＳＰＯＮＳＥ和ＭＡＲＫＵＰ定義了ＡｒｃＸＭＬ聲明的類型。其中，ＣＯＮＦＩＧ標(biāo)簽通過設(shè)定屬性和定義圖層來配置地圖，ＲＥＱＵＥＳＴ，ＲＥＳＰＯＮＳＥ和ＭＡＲＫＵＰ標(biāo)簽用于在不同部件之間進行通信。ＡｒｃＸＭＬ提供的多種Ｒｅａｄｅｒ元素與Ｓｙｍｂｏｌ元素進行相互組合，可以制作出各類地理要素的不同效果和適應(yīng)地圖表現(xiàn)的不同需求［５］。本系統(tǒng)根據(jù)ＡｒｃＸＭＬ的定制擴展功能，完成系統(tǒng)的配置文件的部分代碼如下：

＜？ｘｍｌｖｅｒｓｉｏｎ＝＂１．０＂ｅｎｃｏｄｉｎｇ＝＂ＵＴＦ８＂？＞

＜ＡＲＣＸＭＬｖｅｒｓｉｏｎ＝＂１．１＂＞

＜ＣＯＮＦＩＧ＞

＜ＭＡＰ＞

＜ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ＞

＜ＥＮＶＥＬＯＰＥｍｉｎｘ＝＂５１０２６２．５８７８５０５１２２＂ｍｉｎｙ＝＂３３４４８８８．８３９３６００４２５＂

ｍａｘｘ＝＂５１５２７８．０２９８９８４９７７４＂ｍａｘｙ＝＂３３４９９０４．２８１４０８０２８＂ｎａｍｅ＝＂Ｉｎｉｔｉａｌ＿Ｅｘｔｅｎｔ＂／＞

＜ＭＡＰＵＮＩＴＳｕｎｉｔｓ＝＂ｄｅｃｉｍａｌ＿ｄｅｇｒｅｅｓ＂／＞

＜／ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ＞

＜ＷＯＲＫＳＰＡＣＥＳ＞

＜ＦＥＡＴＵＲＥＳＥＲＶＥＲＷＯＲＫＳＰＡＣＥｎａｍｅ＝＂ｉｆｓ＿ｗｓ２０＂

ｕｒｌ＝＂ｈｔｔｐ：／／２００．０．０．１６６／ｓｅｒｖｌｅｔ／ｃｏｍ．ｅｓｒｉ．ｅｓｒｉｍａｐ．Ｅｓｒｉｍａｐ＂ｓｅｒｖｉｃｅ＝＂ｈａｎｇｚｈｏｕ＂／＞



＜／ＷＯＲＫＳＰＡＣＥＳ＞

…

＜ＬＡＹＥＲｔｙｐｅ＝＂ｆｅａｔｕｒｅｃｌａｓｓ＂ｎａｍｅ＝＂市區(qū)道路３＂ｖｉｓｉｂｌｅ＝＂ｔｒｕｅ＂ｉｄ＝＂３＂＞

＜ＤＡＴＡＳＥＴｎａｍｅ＝＂３５＂ｔｙｐｅ＝＂ｌｉｎｅ＂ｗｏｒｋｓｐａｃｅ＝＂ｉｆｓ＿ｗｓ１２＂／＞

＜／ＬＡＹＥＲ＞

＜ＬＡＹＥＲｔｙｐｅ＝＂ｆｅａｔｕｒｅｃｌａｓｓ＂ｎａｍｅ＝＂市區(qū)水系＂ｖｉｓｉｂｌｅ＝＂ｔｒｕｅ＂ｉｄ＝＂４＂＞

＜ＤＡＴＡＳＥＴｎａｍｅ＝＂３８＂ｔｙｐｅ＝＂ｌｉｎｅ＂ｗｏｒｋｓｐａｃｅ＝＂ｉｆｓ＿ｗｓ１２＂／＞

＜／ＬＡＹＥＲ＞

＜ＬＡＹＥＲｔｙｐｅ＝＂ｆｅａｔｕｒｅｃｌａｓｓ＂ｎａｍｅ＝＂旅游景點＂ｖｉｓｉｂｌｅ＝＂ｔｒｕｅ＂ｉｄ＝＂５＂＞

＜ＤＡＴＡＳＥＴｎａｍｅ＝＂４３＂ｔｙｐｅ＝＂ｐｏｉｎｔ＂ｗｏｒｋｓｐａｃｅ＝＂ｉｆｓ＿ｗｓ１２＂／＞

＜／ＬＡＹＥＲ＞

…

＜／ＡＲＣＸＭＬ＞

2．3旅游專題空間數(shù)據(jù)庫

地圖的所有矢量數(shù)據(jù)(Shape格式)都存放在旅游專題數(shù)據(jù)庫中。本系統(tǒng)主要涉及到兩類矢量數(shù)據(jù)：①旅游資源空間數(shù)據(jù)，包括景區(qū)、景點、道路、交通、住宿等的地理位置信息；②屬性數(shù)據(jù)，即旅游區(qū)的基礎(chǔ)資料，如旅游區(qū)的自然特征、社會經(jīng)濟情況、旅游資源的分布與區(qū)域地理特征、旅游設(shè)施狀況、旅游路線等。在二維或三維空間內(nèi)，每種地物通過其空間位置特征和屬性特征，能夠精確定義實體地物間的空間關(guān)系；對每種地物類型用不同的方法編碼和量化，并利用其公共ID碼將空間數(shù)據(jù)與屬性信息進行關(guān)聯(lián)后生成空間數(shù)據(jù)庫，而且可以方便地對不同的地物類型進行空間信息的查詢和分析［6］。

旅游專題數(shù)據(jù)庫以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫作為存儲數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)，結(jié)合ArcIMS服務(wù)器，通過ArcSDE數(shù)據(jù)庫引擎中間件進行接口的連接。在ArcSDE的支持下，系統(tǒng)利用ArcXML技術(shù)進行擴展，響應(yīng)ArcIMS服務(wù)器對數(shù)據(jù)的請求，并檢查數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)訪問控制，同時具有網(wǎng)絡(luò)支持功能，完全可以安全、有效地管理基層旅游信息數(shù)據(jù)和便捷地向上層提供服務(wù)。

3系統(tǒng)組成與功能

3．1旅游地理信息系統(tǒng)組成模塊

本旅游地理信息系統(tǒng)在WebGIS這一新興技術(shù)的支撐下，針對旅游機構(gòu)、旅游企業(yè)和旅游者等不同用戶的需求，需要分別設(shè)計不同的功能模塊，如圖4所示。

系統(tǒng)主要功能應(yīng)提供三大部分服務(wù)：為旅游管理部門提供的旅游資源調(diào)查、旅游資源評價和旅游開發(fā)與規(guī)劃服務(wù)；為旅游企業(yè)提供的旅游營銷服務(wù)；為旅游者（包括潛在旅游者）提供的基本信息咨詢、位置信息查詢服務(wù)等內(nèi)容。

3．2旅游地理信息系統(tǒng)的功能

3．2．1圖形操作功能

本旅游地理信息系統(tǒng)在瀏覽器端顯示系統(tǒng)的主界面，在地圖操作部分，通過選擇操作工具，包括放大、縮小、漫游、全圖、選擇、測距等，實現(xiàn)具體旅游景點的瀏覽。在選擇功能中，用戶可以通過選擇工具對自己感興趣的區(qū)域進行多種形式的選擇，選中區(qū)域高亮顯示，再對此區(qū)域進行其他功能的操作。測距實現(xiàn)兩地間的最短路徑查詢；通過屬性和條件查詢，在彈出的對話框中，用戶可以具體了解所需要的信息；鷹眼部分可以使用戶快速索引定位地理位置。為了管理信息的需要，在圖層顯示區(qū)域，利用各個圖層前的復(fù)選框控制顯示圖層的信息，并在地圖顯示區(qū)域中實現(xiàn)動態(tài)地更新相應(yīng)圖層的顯示與隱藏；同時，選擇一個圖層點擊右鍵，通過選擇菜單可以控制該圖層在鷹眼部分的顯示。系統(tǒng)還可以通過超鏈接獲得其他的一些信息，如火車站、氣象、交通等，通過把圖片、圖像、聲音等多媒體信息集中起來，大大增強了信息的表現(xiàn)能力。同時系統(tǒng)還提供了鷹眼功能，使用戶能隨時了解當(dāng)前圖形縮放的區(qū)域在整個地圖中的位置。

3．2．2信息查詢分析功能

空間信息的查詢由ArcIMS中SpatialServer的QueryServer處理完成［7］，系統(tǒng)提供了屬性查詢和條件查詢：①屬性信息的查詢。根據(jù)用戶的需求，提供風(fēng)景點信息化，如賓館酒店分布查詢、旅游交通路線的選擇，并且圍繞食、住、行、游、娛、購等內(nèi)容向游客提供各種屬性信息查詢服務(wù)，如旅游社團、車站碼頭、公交路線、醫(yī)療服務(wù)、娛樂場所、大型商場等。②條件查詢。系統(tǒng)提供查詢條件，用戶通過選擇條件，此條件可以自動構(gòu)建SQL語句，并且傳到服務(wù)器端進行處理；用戶在瀏覽器端通過點擊查詢在新的窗口中就可看到查詢的結(jié)果，即用戶所需要的旅游景點、商場、賓館等的道路圖，并且可以打開各圖層顯示景點的詳細(xì)信息。對于緩沖區(qū)分析的功能，主要的使用對象一般是旅游機構(gòu)。在地圖上圍繞點、線或面等要素劃出一定寬度的“影響地帶”，旅游管理部門可以確定風(fēng)景區(qū)的保護區(qū)域、道路紅線等；同時，對于旅游者可以了解某旅游景點在多大的范圍內(nèi)具有影響力，從而選擇合適的旅游范圍以及線路等。地圖定制功能允許用戶對感興趣區(qū)域中的矢量數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)下載到本機，保存成BMP，JPG等格式的柵格圖像與文本文件，也可以通過打印機直接打印輸出；方便旅游管理者進行分析，旅游者也可對地圖進行收藏，方便其旅游出行；特別是針對杭州旅游景點的多樣性，旅游者可以獲得各個景點的導(dǎo)航路線圖等。

3．2．3數(shù)據(jù)動態(tài)管理和維護功能

利用ArcXML的定制擴展模塊，服務(wù)器端通過改變地圖配置文件可以把定制服務(wù)和工具等集成起來，以滿足用戶的多種需求。通過ArcSDE服務(wù)器，系統(tǒng)實現(xiàn)旅游空間數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的動態(tài)管理功能，并在后臺對數(shù)據(jù)庫進行管理和維護。本系統(tǒng)根據(jù)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、旅游風(fēng)景名勝點的擴建和改建等目的，可隨時實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的動態(tài)添加、刪除、修改和實時更新，保持?jǐn)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的現(xiàn)實性；系統(tǒng)還實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的備份，以防止數(shù)據(jù)丟失。同時，系統(tǒng)通過超級鏈接提供在線幫助，能隨時幫助用戶解決使用過程中可能遇到的問題，并且可以將問題返回到后臺服務(wù)器，對具體的問題由服務(wù)器端進行處理。

4系統(tǒng)實現(xiàn)

本系統(tǒng)的服務(wù)器端運行在MicrosoftWindows2003Server系統(tǒng)上；系統(tǒng)硬件采用個人PC機（CPU為P41.4GHz或以上，內(nèi)存為128MB或以上，硬盤為40GB或以上）作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；Web服務(wù)器采用ArcIMS4.0實現(xiàn)旅游信息在Internet上的發(fā)布；客戶端可以使用IE6.0及其以上的瀏覽器來訪問數(shù)據(jù)信息。

服務(wù)器端只需要啟動ArcIMS服務(wù)，用戶在客戶端輸入正確的URL地址就可以通過瀏覽器瀏覽地圖，查看地圖發(fā)布的信息。本系統(tǒng)具體的工作過程是：用戶在客戶端提出操作請求，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器接收到請求后，根據(jù)請求獲取旅游資源空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)的操作，然后把結(jié)果返回客戶端，最后客戶端把用戶所需要的信息以圖形的方式顯示出來。本系統(tǒng)在IE6.0中的運行主界面如圖5所示。

該實例中的圖形數(shù)據(jù)來源于杭州市旅游信息數(shù)據(jù)，利用GIS的專業(yè)軟件ArcGIS將圖形數(shù)據(jù)矢量化，轉(zhuǎn)換成ShapeFiles格式的數(shù)據(jù)，然后導(dǎo)入ArcIMS中直接被Author應(yīng)用，生成所需的.axl文件格式。圖5中劃分了四個大區(qū)域：①地圖操作區(qū)域，通過選擇工具來實現(xiàn)操作地圖的功能；②圖形顯示區(qū)域，可以看到整個操作的結(jié)果，給用戶提供了直觀的顯示；③鷹眼顯示區(qū)域，提供了當(dāng)前地圖區(qū)域顯

示部分在整個地圖中的位置，便于用戶從局部把握全局；④圖層操作區(qū)域，通過復(fù)選按鈕來控制圖層的可見與不可見的特性。

5結(jié)論

本文針對旅游業(yè)目前的發(fā)展?fàn)顩r和對WebGIS技術(shù)的需求，基于ArcIMS4.0平臺設(shè)計了杭州市旅游地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了旅游地理信息系統(tǒng)的基本功能。ArcIMS表現(xiàn)出操作簡單、響應(yīng)快、安全性好等優(yōu)點，在諸多的WebGIS平臺中脫穎而出，因此，基于ArcIMS平臺開發(fā)旅游地理信息系統(tǒng)是旅游業(yè)信息化發(fā)展的重要技術(shù)支撐之一。隨著WebGIS技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和ArcIMS平臺的不斷完善，基于ArcIMS的旅游地理信息系統(tǒng)將會在旅游行業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用，對旅游業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動作用。它與交通、氣象、商業(yè)等部門的信息系統(tǒng)相結(jié)合，將會給人們提供更完備、更豐富的信息服務(wù)。

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作者簡介：

竇長娥(1979)，女，山東濰坊人，碩士研究生，主要從事WebGIS方向的開發(fā)及應(yīng)用研究;劉仁義(1960)，男，湖北武漢人，教授，博導(dǎo)，博士，主要從事時態(tài)GIS方向的研究;劉南(1944)，男，湖北武漢人，教授，博導(dǎo)，主要從事GIS理論研究。