基于GIS的數字校園管理解決方案

[摘 要] 本文針對青島理工大學黃島校區的實際情況，在GIS技術的支持下，提出了數字校園建設的具體思路?；贕IS-MapObjects技術，闡述了數字校園的內涵，提出了基于GIS的數字校園體系結構、系統功能及其主要支撐技術， 并立足于我校的發展現狀，提出了Visual Basic開發環境下，結合組件式GIS-MapObjects的數字校園管理解決方案。研制開發出一個集空間定位與分析、虛擬校園、信息查詢、輸出與表達功能的實現于一體的數字校園綜合管理信息系統。

[關鍵詞] 數字校園;MapObjects;GIS

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2010 . 11 . 030

[中圖分類號]F647;C931.6 [文獻標識碼]A [文章編號]1673 - 0194(2010)11- 0078 - 03

1國內外研究現狀

目前來說，歐美發達國家的教育信息化研究起步較早，其校園網的特點是:具有統一的集成平臺將多樣的系統整合在一起;提供統一的用戶信息管理服務;多種應用都以Web方式實現一站式服務，并提供統一和易用的門戶站點;利用成熟的流程管理、協同工作應用軟件在很大程度上取代傳統的教學辦公方式;校園的外延無限擴大，幾萬甚至幾十萬名的學生和教師存在于不同時間和空間的數字校園范圍之中。

國內數字校園的研究開發起步相對較晚，還沒有統一的標準，其特點是無統一規劃，無統一的開發標準;校內各部門沒有統一的管理機制;研究投入不大;無長遠規劃，信息化管理集成度還比較低。

2研究目的、價值及成果

數字校園在傳統校園的基礎上構建一個數字空間，拓展了現實校園的時間和空間維度，提升了傳統校園的效率，擴展了傳統校園的功能，通過數字校園的建設可以推動加速實現教育過程全面信息化的進程，進而達到提高教育管理水平和效率的目的。

在學?，F有內部網的基礎上，構建基于GIS的數字校園管理體系結構，然后整合集成為一套解決方案具有可行性和應用價值。

基于GIS的數字化校園管理解決方案，一方面為校園的動態管理與規劃提供了一個有效的、現代化的管理工具，它能有效地提高學校的數字化、信息化、協調化管理水平。另一方面，應用WebGIS技術將校園信息發布到網上，方便了同學、老師及其校外人士對校園信息的查詢，在提高了師生的工作和學習效率的同時也增加了學校的知名度。

3特色與創新點

(1) 立足于本校區實際提出基于GIS的數字校園管理解決方案:一個集空間定位與分析、虛擬校園、信息查詢、輸出與表達等功能于一體的綜合管理信息系統。

(2) 模塊基礎上的集成開發，系統實現定制化處理，具有高效、靈活的特點，并且可以其他系統進行友好對接。

4系統設計中采用的關鍵技術

4.1 系統開發模式的選擇

采用基于GIS組件的集成開發模式:組件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個組件，每個組件完成不同的功能。各個GIS控件之間，以及GIS組件與其他非GIS組件之間，可以方便地通過可視化軟件開發工具集成起來，最終形成GIS基礎平臺及應用系統。組件就好像形狀各異的拼圖塊，它們分別實現不同的功能，根據實際需求把實現各種功能的“拼圖塊”拼接在一起，構成應用系統。把GIS的功能合理抽象，以組件形式進行應用，與許多傳統GIS工具相比，其主要優點有: ① 小巧靈活、價格便宜; ② 無須專門的GIS開發語言; ③ 強大的GIS功能; ④ 面向大眾，擴展領域。

用戶可以像使用其他Active X控件一樣使用GIS控件，使非專業的普通用戶也能夠開發和集成GIS應用系統。它同時打破了以往GIS軟件的壟斷局面，也擴大了GIS的應用領域和應用范圍。

4.2 數據庫技術

數字化校園數據庫平臺要具有支持上萬用戶訪問的聯機處理能力、海量數據存儲能力、快速檢索能力、大量并發用戶的響應能力。要在異構數據庫平臺之間進行數據的存儲、轉換，需要應用以下技術:

(1) 數據交換技術。利用通信網絡和數據交換技術，實現計算機信息系統之間的數據自動交換。包括WebXML，RDF((Resource Description Framework，資源描述框架)，SOAP(Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協議)，WSUI(Web Sevrice User Interface，WebService用戶接口)，XML，Xquery(XML查詢語言)等技術。

(2) 數據鏈接技術。數字校園使用前臺和后臺相互獨立數據庫管理系統，后臺的數據庫管理系統獨立進行數據庫的管理和維護，通過數據鏈接技術與前臺的運行程序相結合。常用的數據鏈接技術有:ADO，ADO.NET ，DAO，DB2 Connector，JDBC，ODBC，OLE/DB。

5數字校園設計和實現

5.1 總體設計

青島理工大學黃島校區數字化校園的設計遵從系統工程的設計思想，使設計的系統滿足科學化、合理化、經濟化的總體要求。

5.2 用戶需求

該數字化校園系統是面向大眾用戶的，包括所有進入青島理工大學黃島校區的外來人員和本校師生。為了滿足用戶的需求，系統必須具有最基本的查詢功能，不僅要實現由屬性查圖，也要實現由圖查屬性的功能。系統必須具有一個完整的GIS 應該有的五大功能:數據采集、數據輸入與編輯、數據存儲與管理、空間分析、數據的輸出功能。其中，查詢功能是整個系統最基本也是最重要的功能。用戶在使用這個系統時，不僅可以通過點擊矢量化底圖上自己關心的地物來查詢地物的相關屬性，而且可以根據相關的屬性在圖上直觀地顯示對應的地物。

5.3 系統配置

操作系統:簡體中文版 Windows 2000，Windows XP

CPU:英特爾奔騰IV 1.7GHz以上中央處理器

內存:512MB

硬盤:80G

顯卡:GeForce2或以上性能顯卡(64MB顯存)

聲卡:DirectX9 (簡體中文版)兼容聲卡

網絡:ADSL專線

輸入設備:數字化儀、掃描儀

輸出設備:打印機、繪圖機

GIS中央數據庫及網管:磁帶機、CD-ROM、服務器

數據庫管理系統:Access 數據庫

軟件:VB+MapObjects

5.4 數據庫設計

數據庫是系統的核心組成部分，一個系統可以具備一個或多個數據庫。按信息內容，可將數據庫分為基礎數據庫和專題數據庫。按數據類型，可將數據庫分為空間數據庫和屬性數據庫。數據庫設計要確定空間數據與屬性數據的管理模式，集中式或分布式的建庫方案，采用的數據結構類型和數據庫管理信息系統以及數據分類等。

5.4.1 數據類別

校園數據的獲取主要是通過校內管理部門收集的現狀及規劃數據以及對現狀資料調查的相關信息獲得，按數據的類型主要分為空間數據(主要指圖形信息、圖像信息)和非空間數據(包括統計表信息、文本信息等)[1]。

空間數據，如圖像數據包括航測像片、校園建筑物像:校區圖、建筑平面圖、道路圖、水系圖等。

非空間數據包括文字數據:建筑物情況、用地規劃說明、系統說明;統計表數據:建筑物用途、道路等級等。

5.4.2數據存儲模式

數據管理部分設計的目的是確定在數據管理系統中存儲和檢索數據的基本結構，其原則是要隔離數據管理方案的影響，不管該方案是普通文件、關系數據庫、面向對象數據庫或者是其他方式的。

在GIS軟件中，需要管理的數據主要包括:空間幾何體數據、時間數據，結構化的非空間屬性數據以及非結構化的描述數據[2]。為了實現對這些數據的管理，我們需要對數據的存儲模式做一下選擇。

文件—關系型數據庫存儲管理模式會造成存儲和管理的割裂，勢必帶來數據綜合管理和數據一致性方面的問題，如屬性數據已經更新而空間數據卻沒有變化。而面向對象數據庫系統，技術不成熟且價格昂貴，所以現在技術成熟、功能完備而且價格低廉的全關系型數據庫管理系統成為數字校園信息系統的最佳選擇。本系統也采用了全關系型數據庫管理系統。

在這種管理方式中，不定長的空間幾何體坐標數據以二進制數據塊的形式被關系數據庫管理，換言之，坐標數據被集成到關系型數據庫管理系統中，形成空間數據庫。

6系統成果展示

系統主界面如圖1所示。

7結論與建議

本系統在功能上雖然能完成大部分的圖形管理及查詢工作，但其空間分析及三維顯示功能稍弱，目前只處于框架構建階段。

未來的校園GIS將實現集成化、網絡化和三維化，并與虛擬現實技術相結合，希望本解決方案能為校園的規劃、管理等工作提供方便，也希望本系統的研究能為探討如何建立經濟、高效、適用的數字校園系統提供借鑒。

主要參考文獻

[1] 張奮. 基于矢量圖形的校園地理信息系統技術研究[D]. 長沙:湖南大學，2005.

[2] 何玉潔. 數據庫原理與應用教程[M]. 北京:機械工業出版社，2003.