基于Web的地理矢量數據采集系統研究

崔　健，楊娜娜，張子民

（1.山東建筑大學測繪地理信息學院，山東濟南250101；2濟南市房產測繪研究院，山東濟南250001）

基于Web的地理矢量數據采集系統研究

崔健1，楊娜娜2，張子民1

（1.山東建筑大學測繪地理信息學院，山東濟南250101；2濟南市房產測繪研究院，山東濟南250001）

Web的地理矢量數據采集系統可為地理信息矢量數據的獲取提供新途徑。文章運用EPS和CAD兩種軟件對城市基礎地理框架數據進行整理、入庫，在ArcGIS Sever平臺上發布地理信息Web服務，以此為用戶提供地理矢量數據采集時的空間參考信息。利用ArcGIS平臺設計開發了基于Web的地圖矢量數據采集系統，提供矢量數據的在線錄入、修改、審核和管理等功能，實現了面向普通大眾的地理矢量數據采集機制，并將此系統運用于智慧社區的商業網點數據采集中，應用效果良好，可為商家和社區居民帶來便利，提升社區的管理水平和服務質量。

地理信息系統；地理矢量數據；數據采集；Web

0　引言

地理信息矢量數據作為數字城市和智慧城市空間信息數據庫的一類基礎數據源，具有精度高、類型豐富、空間分析與表現能力強等特點，在城市建設和管理中應用廣泛。在結構上，矢量數據采用基于輪廓的地理對象表達方法，其坐標信息采集的工作量很大，一直以來都是工程應用中投入最大的基礎性工作。近年來，互聯網技術的快速發展為矢量數據的采集提供了新的平臺和技術，通過搭建開放的、用戶可參與的網絡地理信息數據服務平臺，可達到在平臺支持下的矢量數據離線采集、在線維護和共享與管理，使以往由專業人員完成的工作可面向所有互聯網用戶開放，從而極大提高數據采集的效率，在地理國情普查、城市地名、地標數據維護以及警用案件和人員信息采集等應用中已經取得了較好的效果［1-3］。

基于Web網絡的矢量數據采集系統應當具有功能開放、數據可交換、以及圖示符號編碼科學、規范和開放的特點［4］，同時還必須提供豐富的地理信息元數據，來輔助非專業用戶進行地理信息的分類［5-7］。當采集數據量較大時，網絡漸進傳輸技術可以實現在單鏈路環境中的大量數據的快速傳輸［8-9］。在系統結構上，基于服務的架構（SOA）被廣泛用于這種系統的構建中［10-13］，通過將一些基礎地理信息打包成“底圖”，并以WMTS（網絡地圖瓦片服務）、WMS（網絡地圖服務）和WCS（網絡地圖柵格服務）等OGC（開放地理信息協會）標準Web服務形式向用戶提供，從而為用戶進行數據空間定位提供了地理參考。此外，為進一步提升信息采集效率，移動技術也開始被集成到Web采集系統中［14-15］，用戶通過移動App可隨時將發現的地理信息上傳至系統數據庫中，例如天地圖系統提供的位置糾錯App。

文章針對地理矢量數據，提出了一種基于Web網絡的采集系統。通過將現有城市1∶500地形圖數據進行整理、分類、符號化和網絡發布，制作輔助用戶進行地理信息定位和繪制的地理底圖。以ArcGIS平臺為基礎開發Web采集系統，實現矢量數據的協同采集、統一管理和多用戶共享；通過在數字社區中的應用，系統可顯著提升地理矢量信息的采集效率。

1　基于Web的地理矢量數據采集系統設計

當前，地理信息的使用已深入到人們的工作和生活中，例如興趣點搜索、路徑規劃與導航，這些應用要求地理信息具有較高的現勢性，數據更新已成為地理信息系統面臨的重要問題。如興趣點和道路狀況等地理信息變化頻繁，傳統測繪手段進行數據獲取周期長效率低。而基于Web的數據采集系統不僅投入低而且持續性強，是地理信息數據更新的新手段。為方便用戶的數據采集，基于Web的數據采集系統應當提供地理框架數據作為參考底圖，并實現數據錄入、提交、審核和修改等處理流程，來確保用戶采集的地理信息數據的正確性。

基于Web的地理矢量數據采集系統采用瀏覽器/服務器（B/S）結構設計，系統由基礎數據源、地圖服務發布、系統數據庫、系統功能和用戶五個部分構成（如圖1所示）。

圖1　系統的邏輯結構圖

（1）基礎數據源

基礎數據源向地圖服務提供基礎數據，包括城市基礎地理框架數據、遙感影像和POI數據。城市基礎地理框架數據包括道路、河流、居民地、地貌、植被等要素，是城市二維矢量地圖的核心。遙感影像為城市航空攝影數據，提供了城市地理環境的真實映像。POI數據是城市的地名和地標數據，為用戶進行地名查詢、快速定位和地理方位參考提供支撐。

（2）地圖服務

地圖服務將基礎數據源以Web服務形式進行網絡發布，用來向系統提供地圖數據和查詢定位等功能。系統發布三種地圖服務為WMS服務、WMTS服務和WFS服務。更新頻率不高的城市基礎地理框架數據和遙感影像發布為WMTS服務，POI和其他矢量數據發布為WMS服務，對于需要在客戶端進行實時渲染的矢量數據層發布為WFS服務。

（3）系統數據庫

系統數據庫存儲采集的矢量數據、系統用戶信息、審核記錄和日志記錄等。采集的矢量數據被提交后，需要經過系統管理員的審核后才能作為系統的新數據源。日志記錄詳細記錄了數據提交、審核、修改和刪除等數據庫操作。

（4）系統功能

系統由疊加顯示、查詢定位、采集錄入、數據編輯、數據審核和系統管理等6個模塊構成。疊加顯示實現系統地圖數據的分層顯示和控制，查詢定位支持POI數據的查詢和快速地圖定位，采集錄入提供了矢量數據及其屬性信息的輸入接口，數據編輯可對已錄入且未提交、或者審核未通過的矢量數據進行修改，數據審核由系統管理員對提交的矢量數據進行審核，系統管理實現系統用戶、數據服務、系統日志等的管理。

（5）系統用戶

系統用戶包括普通用戶和系統管理員，普通用戶通過注冊即可登錄系統，可進行矢量數據的采集、修改和提交操作，系統管理員由系統預置，具有系統管理和數據審核權限。

2　基于Web的地理矢量數據采集系統的實現

基于Web的地理矢量數據采集系統在ArcGIS平臺軟件基礎上構建，地圖服務封裝和發布使用ArcGIS Server實現，Web系統客戶端開發語言為JavaScript，服務器端開發語言為asp.net，使用了ArcGIS API For JavaScript開發接口實現，Web服務器軟件采用開源軟件Tomcat，數據庫采用Oracle。系統實現主要包括：基礎數據處理與地圖發布和系統服務器端和客戶端的開發兩個過程。

2.1基礎數據處理與發布

（1）基礎數據的整理入庫

首先，借助EPS數據處理軟件，將測繪外業采集的地形圖CAD數據進行整理和入庫，修正圖形中的斷線和重復線等拓撲錯誤，并按照國家要素分類編碼進行分層。然后，將整理完成的數據利用ArcGIS軟件的SDE接口保存至系統數據庫中。最后，依照國家1∶500比例尺地形圖圖示標準制作ArcGIS符號庫并與系統數據庫進行掛接，生成對矢量數據進行可視化的工程文檔（如圖2所示）。

圖2　基礎數據的整理入庫圖

（2）地圖服務的發布

借助ArcGIS Server的地圖發布功能，將整理好的空間數據和屬性數據發布在線服務。對于發布為WMTS服務的遙感影像和地形圖數據，瓦片的分級、編號和地面分辨率等設置依照國家《地理信息公共服務平臺電子地圖數據規范》進行，共劃分20級瓦片。對于發布為WMS服務的POI數據和其他矢量數據層，選擇支持透明的png格式。對于發布為WFS服務的矢量數據，選擇文件較小的Json作為矢量數據傳輸格式。

2.2系統服務器端和客戶端的開發

（1）系統服務器端開發

系統服務端采用asp.net開發，主要完成對系統數據的增、刪、改、查等功能接口，包括接收和處理Web請求、讀取數據庫數據、保存用戶提交的矢量數據、記錄審核信息、保存和修改用戶注冊信息等。為了降低網絡傳輸的數據量并方便客戶端對數據進行解析，服務器端生成的數據都以Json格式進行封裝。

（2）系統客戶端開發

系統客戶端利用ArcGIS API For JavaScript接口進行開發，通過調用發布的地圖服務為用戶提供基礎地圖（如圖3（a）所示），并按照面向對象的設計方法，將每個功能模塊封裝成一個或多個javascript文件，用戶利用系統提供的數據采集界面可完成矢量數據的采集，包括圖形坐標和屬性信息（如圖3（b）所示）。

圖3　基于Web的地理矢量數據采集系流圖

3　基于Web的地理矢量數據采集系統應用

基于Web的城市矢量數據采集系統具有開放的結構，可集成到任何需要提供用戶數據采集的應用中。為了驗證系統的實用性，將其集成到某社區建設的智慧社區平臺中，用于實現對該社區內各種商業網點信息的采集。

社區用戶通過平臺接口進行注冊和登錄后，即可在數據采集頁面中新增商業網點并錄入其位置和屬性信息，由于商業網點的位置信息為點狀幾何類型，為方便用戶采集系統客戶端提供地圖選點功能，用戶可在地圖上指定商業網點的位置，然后在屬性列表中錄入商家的名稱、地址、電子郵箱、聯系電話、負責人等信息。

對于用戶提交的商業網點數據，由社區指定專門人員進行審核，審核人員要求對社區環境較為熟悉，網點可以通過查看系統的在線地圖或實地查看來確認網點的位置是否正確，網點的屬性信息則可以通過電話或實地調查等形式進行審核，圖4（a）為平臺提供的數據審核接口。對于審核通過的數據，系統自動將其增加到系統矢量地圖中，如圖4（b）所示。社區用戶可查看到所有已審核通過的商業網點的分布及其屬性信息。

利用數據采集系統，智慧社區平臺可以快速達到對商業網點數據的采集與共享，為社區居民的生活服務提供了極大便利。一方面，每個商家為擴大店鋪用戶覆蓋、提高營業收入，對于數據采集具有極高的積極性，使得網點數據被快速采集到系統數據庫中。另一方面，廣大社區用戶可通過平臺快速搜索到需要的商業網點，從而為自身的生活帶來了極大方便。因此，系統的應用不僅提高了社區管理的水平，也提升了整個社區的服務質量。

圖4　基于Web的地理矢量數據采集與流應用圖

4　結語

基于Web的地理矢量數據采集系統提供了一個面向普通用戶的數據采集平臺，使得原本由專業人員完成的工作現在可由廣大民眾來參與完成，對于精度要求不高的矢量數據采集來說，可顯著提高數據采集的效率，降低數據生產成本。文章提出了一個基于ArcGIS平臺的Web地理矢量數據采集系統，它以城市地理空間框架數據服務為基礎，實現了矢量數據的在線錄入、修改、審核和管理等功能。通過在某智慧社區平臺商業網點數據采集中的應用，系統為商家和社區用戶都帶來了效益和便利，取得了很好的應用效果，在GIS的社會化應用中具有廣闊的使用前景。

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Research on geographic vector data collection system based on web

Cui Jian1，Yang Nana2，Zhang Zimin1

（1.School of Surveying and Geo-informatics，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2 Jinan Real Estate Surveying and Mapping Research Institute，Jinan 250101，China）

Vector data collection system based on web provides a new approach to collecting geospatial vector data.Firstly，the urban geospatial framework data are reduced and loaded into a database by two softwares of EPS and CAD，and subsequently are published in ArcGIS Server as geospatial web services which provide spatial reference information to user when inputting geospatial vector data. Then a vector data collection system is developed under J2EE framework，which provide the online functions of inputting，editing，auditing and maintaining the geospatial vector data，and make vector data collection available to the general public.By the application of the system to a smart community platform，it can provide convenience to the sellers and residents，and improve the management level and service competence of the community.

Geographic Information System；geographic vector data；data collection；web

P208

A

1673-7644（2016）04-0385-05

2016-07-06

山東省住房和城鄉建設廳科技計劃項目（2011RK015，KY010）

崔?。?964-），女，教授，碩士，主要從事測繪數據處理及GIS在城市建設中的應用等方面的研究.E-mail：cjian122@126.com