基于ArcIMS的地理信息查詢系統的設計與實現

楊國飛,王 燕,王兆亮

(中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇徐州 221116)

基于ArcIMS的地理信息查詢系統的設計與實現

楊國飛,王 燕,王兆亮

(中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇徐州 221116)

基于Internet和Web操作平臺的WebGIS是未來一段時期內GIS的一個發展趨勢。ArcIMS是目前最常用的WebGIS實現方式之一。介紹了 ArcIMS主要特點和體系結構；闡述了基于ArcIMS平臺的地理信息查詢系統的設計思路和開發方法；最后完成了地理信息的網絡發布，實現了在WebGIS平臺下對地理信息的多種形式查詢、統一管理和網絡共享。

地理信息查詢；ArcIMS；WebGIS

在GIS和Web技術的支撐下，對各種地理信息的電子地圖數據進行格式轉換與整合后，WebGIS可以建立統一的地理空間信息框架和地理信息共享平臺，提供對電子地圖數據和業務數據的關聯查詢與服務功能，實現對電子地圖數據的統一管理和網絡共享，為地理信息的進一步應用奠定基礎；研究基于WebGIS的地理信息查詢系統是有意義的。ArcIMS（ArcView InternetMap Server）是美國ESRI公司推出的第二代互聯網地理信息系統平臺，是目前最常用的WebGIS平臺實現方式之一[1]。它可以創建基于地理信息的Internet網站并維護，進行基于網絡的GIS服務應用軟件的開發。

1 ArcIMS的主要特點

ArcIMS是一個分布式系統，主要用于在 Internet上提供GIS服務。它可以很容易地制作地圖服務，開發與地圖服務進行通訊的Web頁面，并且進行站點管理。

ArcIMS的一個顯著特點是可以在服務器端和瀏覽器端之間建立“數據流”。這一功能使得用戶可以將本地數據與 Internet上的數據結合起來[2]，即在 Internet客戶端瀏覽器中集成本地數據與網絡中的數據，從而為用戶和數據發布者提供一個更廣闊的空間。

ArcIMS的另一個顯著特征是支持要素數據流方式，把多個數據源的地理數據結合在一起進行本地化查詢和分析。通過要素數據流方式，ArcIMS不僅能夠向客戶端傳輸影像數據，而且還可以傳輸矢量數據。同時它還允許進行一些超出制圖的功能，如數據的空間疊加、地理分析等。最重要的是，通過要素數據流方式，不僅可以通過網絡訪問遠程數據，而且還可以使用自己本地機上的數據。

2 ArcIMS的體系結構

ArcIMS有著由許多軟硬件組合而成的復雜體系。ESRI按照MVC模型將其劃分為3層：表現層（Presentation Tier）、事務邏輯層（Business Logic Tier）、數據存儲層（Data Storage Tier）[3]（如圖1所示）。

圖1 ArcIMS體系結構的3層模式

ArcIMS由客戶端和服務器端部件組成。客戶端從Web服務器向ArcIMS服務器端發出一個地圖請求。服務器端負責提供地圖服務，用圖像或矢量流的方式把根據用戶要求處理后生成的地圖發送至客戶端。當采用圖像地圖服務時，ArcIMS空間服務器在服務器端對地圖做一個快照并發送到客戶端。每次客戶端有新的請求時，服務器端都產生一幅新的圖片。若采用矢量地圖服務，ArcIMS會把矢量要素以流的方式發給客戶端。矢量要素使得高級功能能夠在客戶端實現，允許用戶在客戶端改變地圖的表現形式[4]。

3 系統的設計

借助WebGIS技術，基于ArcIMS平臺進行B/S結構的地理信息查詢系統的設計與開發具有可行性和現實意義。采用ArcSDE9.2和Oracle10g存儲和管理地圖數據和屬性數據；ArcIMS9.2進行地圖服務的創建、發布；IIS6.0作為 Web服務器連接到網絡并與地圖服務器進行通信。選擇工具ASP.NET、C#.NET，并結合HTML、JavaScript等語言設計系統界面，開發系統功能。

3.1 軟硬件環境

3.1.1 客戶端

在客戶端，用戶連接到網絡的計算機上只需有一般的瀏覽器如InternetExplorer5.0或更高版本、Netscape等，即可登錄并使用系統。

3.1.2 服務器端

Web服務器IIS6.0。IIS作為在WindowsNTServer上建立Internet服務器的基本組件，允許使用Windows NT Server內置的安全性以及NTFS文件系統建立強大靈活的Internet/Intranet站點。由ASP.NET、HTML和JavaScript等完成系統頁面搭建后，IIS將進行網頁的發布。

地圖服務器 ArcIMS 9.2。它是可伸縮的，通過開放的Internet協議創建和發布地圖服務，進行GIS地圖、數據和元數據發布。

利用ArcIMS提供的Servlet Connector在服務器端把Web站點的服務器同ArcIMS的應用服務器連接起來后，使用ArcIMS的應用服務。

3.2 數據組織與管理

將 Shape格式的矢量地圖，借助空間數據庫引擎ArcSDE 9.2，存儲于關系數據庫Oracle 10g，建立面向對象的空間數據庫。通過ArcSDE接口，在關系數據庫Oracle10g中管理地圖數據，實現關系數據庫的擴展。

4 系統的開發與實現

4.1 系統的開發

基于 ArcIMS 9.2平臺，使用Visual Studio2005的ASP.NET、C#語言為工具進行WebGIS系統二次開發，流程依次為地圖數據的處理和入庫；地圖服務的創建與發布；采用ArcIMS 9.2控件、Web和HTML控件等并結合HTML和JavaScript腳本語言，進行系統界面設計和功能開發；系統的測試和維護，具體的開發流程如圖2所示。

利用ArcIMS 9.2的Author工具對地圖數據進行配置。打開Author界面并添加圖層后，對每個圖層進行相關配置，包括圖層名、圖層顏色、地圖要素的形狀、圖層的可見與否及其他多種設置；配置完成保存為AXL文件。

圖2 系統開發流程圖

利用ArcIMS 9.2的Adm inistrator工具發布地圖服務。打開Administrator界面并創建新服務（New Services），選擇上述配置好的AXL文件，選擇虛擬服務器Image Server，對服務進行命名后發布。

構建基于地圖服務的ArcIMS的Web站點，利用ASP.NET、HTML和JavaScript進行頁面的設計與編輯。新建ASP.NET網站，在界面上配置所需的各種控件，包括ArcIMS控件、Web控件、HTML控件、導航控件及其他類別控件。其中 ArcGIS控件之一的 MapSourceManager控件，將其地圖源選擇為已發布的服務。做好其他控件與服務的連接以及控件之間的連接工作。

系統功能的開發。設計與配置完成站點的界面后，在Visual Studio2005的代碼界面，使用ASP.NET、C#對上述配置好的各控件進行代碼的編寫與編譯，逐步實現GIS地圖基本操作功能和查詢功能。

4.2 系統的功能實現

用戶在瀏覽器端對地圖進行操作（如縮放、漫游、全幅顯示等），運行在客戶端瀏覽器的腳本程序對其進行部分處理后，將相關參數傳送至網絡服務器；網絡服務器根據相關參數操作地圖對象，在地圖服務器端生成用戶所請求的矢量地圖。地圖服務器將矢量地圖轉化為JPG圖像，送至網絡服務器，網絡服務器再將圖像傳回客戶端瀏覽器，顯示給用戶。用戶通過點擊地圖進行信息查詢或通過提交表單進行信息查詢[5]。

4.2.1 GIS地圖基本操作功能

它包括地圖的放大、縮小、漫游、全幅顯示、刷新功能以及在地圖上單擊鼠標右鍵顯示上下文菜單，使用常用功能。其他有關GIS地圖操作的常用功能如放大鏡、鷹眼、比例尺等。

4.2.2“圖層可視性管理”控制圖層的可見性

“地圖提示”對地圖中某圖層（點圖層）的地物具體信息進行表現。當鼠標懸浮在某地物上，出現小提示。單擊后，彈出更大窗口顯示該地物的具體信息，包括相關圖片、鏈接等內容。

4.2.3 查詢功能

1） 簡單量算查詢。“經緯度查詢”可查看地圖上的任一地點的經度和緯度。“距離量算”在地圖上畫多段線，懸浮窗口將顯示總長度和最近一次畫的線段部分長度。同時可選擇要顯示的長度單位，如m、km等，距離數值將隨之相應變化。“周長和面積量算”測算出用戶在地圖上任意畫多邊形的實地周長及其所表示的實地面積大小。同時可選擇要顯示的長度單位，以及面積單位，數值將隨之相應變化。

2）圖查屬性與定位。在地圖上選擇一個或多個地圖要素后，客戶端瀏覽器彈出懸浮窗口，在窗口中以TOC控件顯示要素詳細的屬性信息。在某個要素名上單擊鼠標右鍵選擇“放大到”、“漫游到”、“刪除”等上下文菜單命令，完成相應的功能。例如“放大到”是放大并定位到地圖要素，并進行高亮顯示。

3）專題信息精確查詢與定位。根據用戶要查詢的地圖要素名或者要素名稱的部分內容，“查找”出所有符合要求的內容，并在懸浮窗口以TOC控件的形式顯示要素的詳細屬性或含有輸入內容的所有要素的詳細信息。在查出的要素上單擊鼠標右鍵，可選擇上下文菜單命令，進行定位、移動到、刪除等操作。

4）專題信息模糊查詢與定位。根據用戶輸入的內容且選擇相關約束條件，“查找”出用戶感興趣的所有內容，并在懸浮窗口以TOC控件的形式顯示所有符合條件的要素的詳細屬性信息。在查出的要素上單擊鼠標右鍵，可選擇上下文菜單命令，進行定位、移動到、刪除等操作。

5）屬性選擇性查詢。結合SQL語句進行的選擇性條件查詢。例如對城鎮人口、街道信息進行感興趣的多條件相結合的選擇性查詢。

[1] 黃丙湖,閭國年,張亦含，等.基于ArcIMS的環保WebGIS的設計與實現[J].南京師范大學學報：工程技術版,2004,4 (2):59-61

[2] 楊揚.基于ArcIMS的WebGIS設計[J].電腦知識與技術, 2008,3(27):1979-1981

[3] 馬林兵,張新長,伍少坤.WebGIS原理與方法教程[M].北京:科學出版社,2006

[4] 顏輝武,吳濤,王方雄.網絡地理信息系統[M].北京:測繪出版社,2007

[5] 侯國祥,黃凱輝,李洪斌，等.基于WebGIS的漢江水環境管理信息系統[J].華中科技大學學報：自然科學版,2006,34 (10):67-69

Design and Realization of Query System of Geographic Information Based on Arc IMS

by YANG Guofei

Web GIS,based on the Internet and the Web,is the main trend of the developmentof GIS currently.And one of the most popular platform for realizing it is ArcIMS.We summarized the characteristics and the system structure of the ArcIMS, then described the idea of designing and developing the query system of geographic information by using Arc IMS.At last we made geographic information released online and queried in multiple forms,managed and shared in network by users.

Query of geographic information,Arc IMS,Web GIS （Page:84）

P208

B

1672-4623(2011)02-0084-03

2010-03-04

項目來源：國家自然科學基金資助項目（40901191）。

楊國飛，碩士，研究方向為地學三維認知模型與可視化。