基于WebGIS的校園地理信息自主服務

俞獻隆 趙哲 姜華 余志堯 高濤 肖海平 劉德兒

摘 要：針對建立在二維平面地圖和影像地圖基礎上的傳統數字校園信息不夠豐富，交互性不足的現狀，文章提出了一種基于Web平臺上的校園地理信息服務。首先將用于交互的地理數據和屬性數據通過ArcServer發布，通過Web Services進行訪問，并在Web端將需要的數據添加至校園底圖，通過3D數據引擎技術將校園建筑立體呈現。利用GIS與Web的有效結合，實現了三維數字化校園的構建。

關鍵詞：Web Service；ArcServer；3DGIS；數字校園

引言

近幾年，隨著計算機技術的廣泛應用和數字化校園建設的發展與推進，三維數字化校園的建設已成為當前高校建設的熱點和焦點，高校相繼提出了建立三維數字化校園的構想。[1]利用GIS和網絡技術，建立WebGIS的校園地理信息自主服務平臺順應了社會發展的需求，具有重要的社會價值和實踐意義。

傳統的數字化校園基本上是建立在二維平面地圖的基礎上，這種模式已經無法滿足學校現在的需求，尤其是在信息化管理、對外宣傳、校園導航等方面。[2]然而，建立在Web平臺上的三維數字校園比傳統的二維平面數字校園更直觀形象，更逼近校園的實景，還具有智能化的POI查詢定位功能和管理后臺標注功能，是三維數字化校園建設的革命性突破。因此，文章提出了建立WebGIS的校園地理信息自主服務平臺，克服傳統數字校園的不足，更有效的促進數字化校園的發展。

1 系統總體設計思路

1.1 系統內容框架

文章提出了一種基于Web平臺上建立的數字校園，提供了包括地圖基本操作、導航、漫游、二三維查詢、制定應急解決方案等功能。如圖1所示。

圖1 系統結構圖

1.2 系統數據庫設計

系統采用SQL Server數據庫和Geodatabase空間數據庫來存儲屬性數據和空間數據。數據訪問層通過ArcGIS Server服務器發布的地圖服務實現空間數據的訪問，通過Web Service進行非空間數據的訪問。數據庫總體設計圖如圖2所示。

2 關鍵技術

2.1 Web Service

Web Service是基于網絡的、標準協議規范的、分布式的模塊化組件，具有跨平臺、低耦合、開放性的特點，可使用開放的XML標準來描述、發布、協調和配置Web應用程序，可用于開發分布式的互操作的應用程序。Web Service的體系主要包括以下幾個方面[3-4]：

2.1.1 Web Service組件

Web Service組件包括服務提供者、服務代理商和服務請求者。

2.1.2 Web Service操作

Web Service操作包括提供者向代理發布/不發布服務，服務請求者向服務代理執行發現服務，服務請求者和服務提供者之間綁定服務。

2.1.3 UDDI——通用發現、描述和整合

2.1.4 WSDL——Web 服務描述語言

WSDL是一種XML語法，用來描述一個Web Service能夠實現什么功能、服務的位置在哪里、如何調用服務等。

2.2 ArcGIS Server

ArcGIS Server是美國ESRI公司提供的ArcGIS系列產品之一，主要用于構建集中管理、支持多用戶的企業級GIS應用平臺。ArcGIS Server的核心組件是ArcObject，簡單講，它是運行在服務器端的ArcObject組件集。

ArcGIS Server是一個分布式系統的系統，可以部署到不同的機器上進行負載均衡管理[5]。ArcGIS Server包括GIS服務器、Web服務器、Web瀏覽器和桌面應用程序四部分組成。

2.2.1 GIS服務器：宿主和運行服務器對象，包括一個服務器對象管理器（SOM）和一個或多個服務器對象容器（SOC）。

2.2.2 Web服務器：用于裝載Web應用和服務。

2.2.3 Web瀏覽器：用戶通過瀏覽器終端連接到Web應用。

2.2.4 桌面應用程序：通過HTTP協議連接Web服務器中的Web服務，或者通過局域網連接到GIS服務器。

3 系統實現

3.1 校園導航

校園導航主要是為新生等對校園道路不熟悉的人群設計的，用于校園點對點的路徑查詢，可以便捷進行校園的導航。

3.2 校園查詢

校園查詢模塊主要包括綜合查詢、模塊查詢和公交查詢。綜合查詢即可對校園內的關鍵地名、建筑、標志等進行查詢和定位；模塊查詢是針對校園模塊進行分類查詢，如查詢教學樓；公交查詢是針對校園公交線路的公交站點和發車時間進行查詢，并提示最近的站點。

3.3 應急分析

應急分析主要是應用于校園發生緊急事故，進行事故引導與提示。在設計應急分析時，考慮到道路的暢通性，可以將道路阻斷，提醒用戶避開阻斷道路，選擇合適的避難路徑。

3.4 三維虛擬校園

建立三維校園模型，虛擬校園三維場景，實現了校園情景的立體呈現。通過校園三維模塊，可以進行縮放、旋轉、漫游等基本操作，可以對特定對象進行查找與定位，進行圖層基本管理。

圖4 校園三維場景

3.5 其他

除了以上核心功能以外，系統還設計了交流論壇、網絡分享、基本地圖操作、圖層管理及地圖類型的功能，能夠吸引更多的用戶選擇、使用校園信息自主化平臺。

4 總結和展望

數字化校園進入高校，建立更加智能的高校服務系統勢在必行。地理信息服務系統作為其中重要的組成部分，致力于提供便捷的服務平臺，滿足學校師生日常工作、學習需求。文章介紹了基于Web平臺的校園地理信息服務系統的設計與實現，由于主客觀因素的限制，僅對數字校園進行了初步的建設，今后可以從以下幾個方面展開后續研究與學習：

（1）進一步細化服務內容，允許師生查詢教室安排、課程安排等。

（2）對三維模型進行改進，設計更精美、更真實的立體模型。室內三維設計是三維校園的提升和發展，今后可以重點研究。

（3）Web服務與移動服務相結合，創建移動平臺上的地理信息服務，實現校園信息服務的全方位發展。

參考文獻

[1]董秀蘭.基于GIS的三維虛擬校園的設計與實現[D].安徽理工大學，2012.

[2]葛躍，趙愛，劉震東，等.基于GoogleSketchUp和ArcGIS的3維校園可視化研究[J].測繪與空間地理信息，2013，36（11）：64-67.

[3]劉佩賢.Web Services體系結構和應用研究[J].中國科技信息， 2010，（18）：97-99.

[4]孫瑋，焦明，劉勇等.基于地理信息服務的數字校園系統設計與實現[J].世界科技研究與發展，2009（2）：308-311.

[5]吳功和，叢明日.基于ArcGIS Server的分布式GIS應用[J].測繪科學技術學報，2006，23（1）：52-55.

作者簡介：俞獻隆（1990-），男，漢族，江西贛州人，在讀碩士研究生，當前研究方向為VGI數據挖掘，GIS應用與開發。

指導老師：肖海平，劉德兒。