基于WebGIS的數字城市應用平臺設計

[摘要]本文通過空間信息服務管理實現了城市基礎地理數據、企業信息化數據和電子政務數據的整合，利用中間件技術和XML技術實現了數據庫引擎和數據庫接口設計，通過工作流技術實現整個或部分業務過程的自動化描述和運行，從而構建了基于WebGIS的數字城市應用平臺。該平臺為各類與城市空間信息相關的資源信息網絡提供了開放的信息空間，為城市的信息化建設提供了參考，為政府和專門機構提供了決策支持和信息服務平臺。

[關鍵詞]數字城市；WebGIS；XML；工作流技術；中間件技術

[中圖分類號]F270.7；F12 [文獻標識碼]A [文章編號]1673—0194(2009)19—0080—03

1 引言

“數字城市”是指綜合運用地理信息系統(GIS)、全球衛星定位系統(GPS)、遙感(RS)、多媒體及虛擬現實(VR)等現代信息技術，實現對城市自然資源、生態環境、人口、經濟、社會和城市設施、城市規劃、建設、管理等信息的采集、更新和集成，并且具有數字化、網絡化、地學仿真、優化決策支持等強大功能的信息平臺。隨著我國數字城市建設的逐步開展，絕大多數城市的三級信息網絡建設已基本完成；各種已建地理信息系統已經應用到各行各業中，這些都為城市的數字化建設打下了良好的基礎。而WebGIS一方面具有基于HTTP協議的請求／應答機制，用戶可以在網絡上實時交互地理信息，同時WebGIS可用圖形方式顯示空間數據，并進行多媒體數據的傳播與處理；另一方面WebGtS可將高精度數據處理與一般應用緊密結合，可實現專門機構的專業應用與一般用戶普通瀏覽查詢的有效統一，真正實現了數據共享。因此，采用WebGIS構建數字城市應用平臺是實現城市數字化的一條高效途徑。

2 平臺總體框架

2.1 主要功能

應用平臺主要功能包括地理空間基礎框架的建設、基礎地理信息數據庫的建設、城市管理、規劃、建設與服務數據庫的建設、網絡建設與計算機硬件系統的整合與集成、軟件系統的集成和城市應用系統的建設等。其中城市應用系統主要功能包括無線數據采集子系統、地理編碼子系統、數據交換子系統、基礎數據資源管理子系統、城市部件在線更新子系統、呼叫中心受理子系統、協同工作子系統、大屏幕監督指揮子系統、市民服務子系統等。

2.2 平臺總體框架結構

一般而言，數字城市框架體系由數據層、技術層和應用層構成。其中數據層是數字城市的關鍵，集中各種影像數據、地形數據、地名數據、電子文件和元數據文件等；技術層則包括了數字城市公用信息網、中心骨干網、區域骨干網、通訊線路等網絡基礎和各種GIs技術、GPS技術、計算機技術、軟件集成技術、數據處理技術、虛擬仿真技術和分析決策技術等，用以滿足城市規劃、管理、監控和決策分析功能的需求；應用層則滿足政務信息化、企業信息化和和城市社會服務。根據以往設計經驗，本平臺在設計時采用5個層次的框架體系，其總體結構如圖1所示。主要包括硬件與網絡平臺層、基礎軟件平臺層、應用支撐平臺層、信息采集與業務處理層和信息展現層5個層次。

2.3應用平臺軟件開發框架

數字城市平臺由數據庫服務器、WebGIS服務器和客戶端組成，采用3層B／S結構體系，如圖2所示。數據庫服務器選用SQL Server 2000為數據庫管理系統軟件，并采用SuperMap SDX實現屬性數據與空間數據統一存儲和空間數據庫引擎；WebGIS服務器，采用IIS6.0作為Web服務器，系統使用，NET集成開發環境中c#作為開發語言，并要求安裝Microsoft，NET Frame—work；客戶端，用戶在客戶機上可通過Intemet Explorer等Web瀏覽器訪問WebGIS服務器進行相關操作，在客戶端不需要安裝任何軟件或插件。

3 平臺的設計與實現

3.1 空間數據整合

以對象關系型的組織方式來構建空間數據庫，以空間數據引擎(spatial Data Engine)結合商業關系型數據庫的方式來實現城市信息的空間數據庫，從而實現了空間數據與屬性數據的無縫集成和一體化存儲管理。空間信息服務管理主要包括矢量地圖的發布、空間數據管理、空

(1)矢量地圖的發布。完成矢量地圖發布的自動化，應對大規模數據的要求，實現分工的具體化、高效化，支持本地和遠程數據庫。具體實現方法如下：在擁有完整數據配置信息(.xml)，不存在工程的情形下，根據配置信息把所需圖層從數據庫中讀取進行組合，得到圖集工程，還可以直接發布圖片；在擁有完整數據配置信息(.xml)和對應的工程的情形下，直接打開xml和工程文件，進行添注記、鋪符號、平移要素、平移注記?？梢愿鹿こ涛募约爸苯影l布圖片；在僅有局部矢量圖層，不存在完整數據配置信息(.xml)，不存在對應的工程的情形下，直接打開矢量圖層，創建新的數據配置信息xml、工程文件以及可以直接發布圖片。

(2)空間數據管理、編輯和符號化。空間數據管理的主要操作對象為空間數據庫中的數據，支持本地數據。主要功能包括：數據源管理、數據管理、數據瀏覽、空間數據的瀏覽、數據用戶和權限管理；空間數據編輯主要用來完成空間數據編輯，實現對各種地物要素如矢量數據、柵格數據、注記和屬性數據的編輯、顯示；空間數據符號化是用來制作地圖符號的工具，完成符號庫的編輯、符號的設計、符號系統庫的管理、符號庫的輸出等。

3.2 數據庫訪問接口界面設計

在應用平臺設計過程中，為了方便數據庫的安裝和系統移植，以及提高代碼的利用率，在數據庫訪問接口界面設計過程中采用所有模塊的數據庫連接均取自Application[“ Conn”]，并將數據庫配置函數模塊xml文件命名為DataConfig.xml，通過在DataConfig.xml文件中寫入3個標簽對來實現，此模塊需要連接到SQL Server 2000數據庫，連接信息保存在Global.asax。

3.3 基于XML工作流的信息發布

工作流是一種重要的協作機制，目的是實現整個或部分業務過程的自動化描述和運行。服務工作流是指為完成某一業務功能而對一個或多個Web／Grid服務的調用序列，服務是服務工作流的組成單位。Web服務與其他服務構成了服務環境，即工作流的運行環境。服務環境包含了服務以及服務所使用的資源。服務環境中的所有實體都是資源，如數據文件、處理能力、存儲系統、數據庫等。服務也可以看成一類特殊的資源。本部分針對信息發布，提出了一個基于工作流的從高層業務工作流到底層服務工作流的分層描述模型。按照任務粒度和抽象層次將工作流從高到低逐層進行建模，自上而下分別定義了業務工作流、抽象工作流和執行工作流等。

XML是W3C組織創建的一組規范，具有良好的可靠性和互操作性，本文采用XML作為工作流的信息發布模型描述方法。下面是業務工作流的XML任務描述。業務工作流是一個任務節點序列，其中任意一個任務節點可以映射成抽象工作流的抽象服務和抽象資源序列，任務層元數據主要描述任務節點與抽象資源和服務的映射關系，基于這樣一種映射關系，一個業務工作流文檔就可以自動映射成使用抽象資源和抽象資源描述的抽象工作流。

3.4 平臺設計的改進

(1)面向服務架構(Service Oriented Architecture)與服務式GIS(Service GIS)技術。Service GJs是一種基于面向服務軟件工程方法的GIS技術體系，它支持按照一定規范把GIS的全部功能以服務的方式發布出來。Service GIS包括3個要素，即服務器、服務規范和客戶端。Service GLS的服務器是服務的提供者，可以遵循某一種或多種規范發布服務。

(2)基于IPv6地址接入與三維虛擬現實場景實現?？蓪鞲醒b置采用IPv6地址接入，實時采集各種監測設備的數據，依據高帶寬、高性能的特性，實現大規模三維虛擬現實場景的共享。

4 結論

平臺以基礎地理空間信息為框架，面向政府、企業和公眾應用，整合專業空間信息、國民經濟統計信息、政務文檔信息和多媒體信息，建立空間數據庫，實現了地理信息系統與決策支持系統功能的緊密集成，為各類用戶構建了統一的空間輔助決策平臺。

該平臺擁有內容豐富的基礎數據信息，能將電子政務辦公自動化(OA)、企業管理信息系統(MIS)和社會服務等功能通過Web技術和地理信息系統(GIS)等技術緊密地結合起來，實現了數字城市咨詢平臺的無縫集成，從而大大節省咨詢平臺對資源的占用，提高了咨詢平臺的穩定性及響應速度。在軟件設計方面采用類設計方法和XML技術，使平臺具有良好的移植特性和代碼復用特性。