基于WebGIS的校園地理信息系統關鍵技術研究

劉凱 呂璐

摘要：隨著科學技術的不斷發展，數字化技術在人們的學習、生活、工作中出現的頻率越來越多，數字化已經成為一種發展趨勢。尤其是數字化地球的出現使得數字化技術躍上一個新的臺階，各國數字化技術也因此迅速發展起來。由此帶來的小型數字化建設越來越多，校園數字化就是一個非常典型的例子。本文將基于WebGIS技術對校園地理信息系統建設進行詳細全面的研究，加快我國校園數字化的建設進程。

關鍵詞：WebGIS；校園；地理信息系統；數字化網絡地理信息系統WebGIS是傳統GIS的必然發展趨勢。隨著互聯網、信息高速公路等Internet技術的不斷發展和人們對于地理空間數據需求的不斷擴大，通過Internet實現Web和空間數據的結合已經成為很多人所期望的結果。近年來，隨著數字化技術和網絡技術的不斷發展，這一發展趨勢最終成為現實，WebGIS在今天應運而生，并逐漸應用于多個領域。現代校園地理信息系統的設立能夠方便人們對校園地理信息的查詢，通過網絡，實現校園二維、三圍的在線可視化，輕松找到目標點，并且學生家長還能通過網絡實現對學校的信息查詢，增加對學校的了解。

1WebGIS概述

WebGIS通俗的講就是出現在Web上的GIS系統，是運用現代技術，將互聯網技術和WWW技術結合，用于擴展地理信息系統功能的網絡技術。采用現代化的WebGIS技術，人們可以在互聯網上發布一些地區的空間數據和電子地圖等，同時也能通過互聯網去查詢其他地區的空間數據，滿足個人的某些需求。基于WebGIS的地理信息系統已經被廣泛應用于多個領域，用于空間數據的檢索與分析。

2校園地理信息系統設計目標

基于WebGIS的校園地理信息系統建設的目標在于通過網絡實現對校園地理信息的查詢、瀏覽、定位以及控制等功能。另外，通過對地理信息系統的控制和數據分析，幫助相關管理人員提供決策依據和幫助。基于WebGIS的校園地理信息系統以整個校園為對象建立大比例尺數字地圖，通過空間數據處理將其放置在互聯網上。此地理信息系統的核心是數字地圖，將學校的所有建筑物和道路等標記在圖上，比如宿舍、實驗室等，為管理人員的管理提供更多手段。

校園地理信息系統是校園信息化、數字化建設的一個環節，它的建設完成能夠與其它信息化、數字化建設實現無縫對接，使學校的信息化、數字化水平進一步提高，提升學校的現代化水平，增強辦學實力，改善和提升學校外部形象。

3關鍵技術簡介

基于WebGIS的校園地理信息系統在開發建設過程中采用的技術主要由Internet技術、GIS技術以及數據庫技術。其中關鍵技術有數據產生技術、基于Silverlight的GIS應用程序接口設計以及ArcGIS Server的配置。

⑴數據產生技術包括數據的采集、數據的矢量化以及數據的入庫等。地理信息系統數據采集，是指將非數字化形式的各種信息通過某種方法數字化，并經過編輯處理，變為系統可以存儲管理和分析的形式。

空間數據的來源方式主要可以通過以下幾種途徑：

地圖：各種類型的地圖是GIS最主要的數據源，因為地圖是地理數據的傳統描述形式。我國大多數的GIS系統其圖形數據大部分都來自地圖。

遙感影像數據：遙感影象是GIS中一個極其重要的信息源。通過遙感影象可以快速、準確地獲得大面積的、綜合的各種專題信息，航天遙感影象還可以取得周期性的資料，這些都為GIS提供了豐富的信息。

統計數據：國民經濟的各種統計數據常常也是GIS的數據源。如人口數量、人口構成、國民生產總值等等。

實測數據：各種實測數據特別是一些GPS點位數據、地籍測量數據常常是GIS 的一個很準確和很現勢的資料。

將通過上述方法獲取的源數據，通過專業軟件（如：AutoCAD）的加工，可以將數據轉化為GIS可以接受的數據格式。

⑵基于Silverlight的WebGIS地理信息系統在邏輯上設計為三層架構，即地理信息表示層、應用服務器層和地理數據庫服務器層。

地理信息表示層是該系統的用戶交互界面，是各種多媒體地理信息的表達平臺，實現MVC中的View模塊。該層由XAML描述交互操作的功能界面，僅用于顯示地理信息和接收用戶操作信息，并不實現任何業務邏輯和數據庫操作。基于Silverlight的WebGIS使用安裝了Silverlight插件的瀏覽器加載表示層，利用XAML（eXtensible Application Markup Language）實現了用戶界面（UI）和后臺代碼（Code Behind）的分離，并實現了應用程序的跨瀏覽器、跨平臺。

應用服務器層是整個系統的核心，實現該系統的所有業務邏輯功能，具體實現MVC中的Model和Controller。該層主要關注業務規則的制定、業務流程的實現等與業務需求有關的系統設計，通過接收地理信息表示層的用戶交互信息，實時調用業務邏輯組件和數據庫引擎組件連接地理數據庫服務器層，完成地理信息的檢索、查詢及發布等功能。

地理數據庫服務器層主要完成多源、多尺度數字地圖、數字正射影像、專題信息等地理空間數據的存儲和管理。該層由地圖數據庫、專題數據庫和遙感影像數據庫組成，通過文件和大型關系數據庫管理系統（如SQL Server）進行一體化存儲和管理，并提供數據備份、數據存檔、數據服務、數據安全等機制。

⑶ArcGIS Server的配置。ArcGIS Server將地理數據以服務的形式發布，供上層應用訪問。服務的發布如果配置不正確將導致上層應用無法讀取地理信息數據。

ArcGIS Server根據平臺語言劃分為.Net和Java兩個版本，由于Silverlight是基于.Net平臺的組件，所以需要安裝.Net版本ArcGIS Server。安裝過程中需要新建SOM用戶作為安全訪問控制用戶，使用此用戶可以登錄ArcGIS Server Manager和REST服務管理器。

4系統實現

⑴本文采用Internet技術、GIS技術以及數據庫技術對地理信息系統進行具體實現，其中使用到數據產生技術、基于Silverlight的GIS應用程序接口設計以及ArcGIS Server的配置等幾項關鍵技術。首先確定組件式開發方法和OO（面向對象開發方法）是實現該系統的基本方法；其次，安排人員對校園的具體地理信息進行采集和處理，最后由專業人員對數據進行矢量化，做好輸入系統的最好準備；再次，確定在空間數據和屬性數據管理上采用Sql2000數據庫；最后，數據產生技術、基于Silverlight的GIS應用程序接口設計以及ArcGIS Server的配置等，結合使用，實現校園地理信息系統的網絡實現，讓用戶通過互聯網能夠看到校園內全部的地理信息，并且實現實時查詢功能。

⑵具體技術路線的實施可以根據該系統要實現的功能模塊來分析。該校園地理信息系統的功能模塊主要包括基本操作模塊，地名查詢模塊，道路分析模塊，2D、3D地圖模塊。

具體實現技術路線：①由信息采集人員到校園采集地理信息數據，并且將采集的基本數據利用CAD繪圖軟件繪制成為最基礎電子地圖，然后技術人才利用數據導入技術將CAD格式地圖數據導入到MAPGIS系統中，并且根據系統要求，修改數據屬性。利用修改過屬性的數據實現屬性數據和空間數據的連接，關鍵字為數據屬性。利用Sql2000數據庫對屬性數據和空間數據進行管理。②使用矢量工具文件對校園地圖的航空影像進行檢查，對錯誤的地方進行矯正。③進過以上兩步，WebGIS系統的基礎工作已經完成，接下來就要開始其實現過程。利用Internet技術、GIS技術以及數據庫技術實現WebGIS系統。④將設計好的WebGIS系統進行布置并且放到Windows系統中，最終采用IIS進行發布。通過以上四步，就將基于WebGIS的校園地理信息系統全部實現，此時通過互聯網就能實現對校園地理信息的訪問、查詢和控制等。

⑶根據地理信息系統要實現的具體功能模塊，我們對該系統的模塊功能進行簡單介紹。

①基本操作模塊。這是校園地理信息系統的基礎模塊，主要實現用戶在查看地圖時的一些基本操作，比如拖動、放大、縮小、測距、漫游以及計算面積等功能。②地名查詢模塊。校園地名查詢功能主要是方便用戶對校園地點的定位和了解。用戶如果對電子地圖的某個地點不熟悉，通過鼠標左鍵單擊就能看到屏幕上出現該地點的具體名稱和基本功能。如果用戶想知道某一特點地點的位置，只要在查詢窗口輸入該地點名稱，電子地圖就會自動定位，并顯示具體位置。③道路分析。根據用戶查詢的地點，現實客戶現在所在地點到查詢地點的最短路徑。④2D地圖，3D地圖。不同緯度的地圖設計是為了實現更好的查詢，通過二維和三維的轉換，可以滿足不同用戶的不同需要，更加具有實用性。

5結語

基于WebGIS的校園地理系統是校園建設的重要部分之一，方便了對空間數據的查詢和利用，同時該系統也是數字化技術發展過程中的一個重要應用。本文采用Internet技術、GIS技術以及數據庫技術對WebGIS系統進行了設計與實現，對其中數據產生技術、基于Silverlight的GIS應用程序接口設計以及ArcGIS Server的配置等關鍵技術進行了詳細分析，希望能夠對以后各學校進行校園地理信息系統設計有一定的指導作用。

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