基于WebGIS的測量標志管理信息系統設計與實現

王濤濤

（1.廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500）

測量標志是國民經濟建設、科學研究、國防建設的重要基礎設施，是空間位置定位的基準，在國民經濟建設和社會發展中發揮著重要的基礎保障作用。改革開放以來，隨著城市化進程的加快和大量基礎設施的建設，難免會對測量標志造成損毀或破壞。建設測量標志管理信息系統不僅可統一監管體系，而且可解決測量標志管理點位查詢難等問題，有效實現測量標志管理信息化。總之，建立完整的測量標志管理技術服務體系是測量標志信息化監管常態化、網絡化的基礎，也是測量標志監管持續化，不斷更新的重要保障。

目前主流的大地測量成果管理系統一般采用B/ S架構，一方面能夠分布式存儲大量數據，另一方面也方便了用戶從不同終端對數據進行訪問[1]。例如，Malik T[2]等采用SkyQuery技術在聯合的多個數據源上執行分布式查詢并以Web Service發布，為有效查詢分散數據提供了一個解決方案；Tasoulas E[3]等提出了基于GIS的城市植被管理規劃系統，該系統以ASP.NET MVC4為基礎架構，采用Geoserver發布電子地圖服務，Entity Framework 5.0 進行數據持久化，OpenLayers和GDAL展示和分析數據，取得了較好的效果?；谏鲜鲅芯?，本文采用由傳統3層架構延伸而來的更具擴展性和低耦合性的4層架構框架，在調用天地圖服務作為底圖的同時，自行開發數據存儲管理、業務服務、用戶管理、安全審核等功能模塊，通過RESTful API發布和調用服務，實現跨操作系統、跨平臺的分布式WebGIS系統。

1 測量標志管理信息系統設計

1.1 系統設計原則

測量標志管理信息系統存儲的點之記信息是重要的基礎測繪成果，對系統的安全性、容錯性和穩定性具有較高要求，必須保證7×24 h全天候正常運行。同時，測量標志管理信息系統需要有較高的響應效率，保證高并發訪問時的數據庫反應速度，從而獲取較高的用戶滿意度。此外，隨著新需求的出現，數據結構、數據庫類型都可能發生變化，系統也可能會增加新的功能模塊，因此在設計開發時必須考慮程序的可擴展性和靈活性。目前計算機網絡和GIS技術發展迅速，若測量標志管理信息系統的設計不具有技術上的先進性，其開發的成果必將很容易被淘汰。基于上述考慮，系統采用ASP.NET MVC5+MySQL+Entity FrameWork6+Autofac的開發架構，能夠有效保證項目技術的先進性和適用性。

1.2 技術路線

系統采用數據訪問層、業務邏輯層、Web服務接口層和表現層4層架構，以ASP.NET MVC5為基礎開發框架，每層均采用Autofac框架實現依賴注入，降低對象和模塊間的耦合關系，實現代碼的重用。Autofac框架使用控制反轉模式將應用程序的配置和依賴性與實際的應用程序代碼分開（通過配置文件即可建立對象或模塊間的調用關系），即應用程序各層之間為弱耦合結構，使得整個程序框架能做到真正意義的代碼重用，也非常容易維護。Autofac框架的核心容器Components可把各業務邏輯和下層的數據訪問模塊綁定到容器中，通過配置文件建立對象或模塊間的調用關系，在大幅減少編碼工作的同時實現了代碼重用。

1）數據訪問層，負責數據在數據庫中的持久化和檢索，采用ORM數據實體關系映射部件實現，以統一的接口支持多種數據庫，使得數據庫之間的移植非常方便?；贠RM的數據庫訪問接口可實現一次編碼多 次使用，在不同系統中使用時不用重復編程。

2）業務邏輯層，負責控制業務邏輯，對資源提交、更改和檢索的邏輯進行約束，并通過依賴注入技術把應用程序分離成一個個低耦合、高聚能的模塊，再采用一種靈活的方式組裝各模塊，方便后期系統的修改和維護。系統主要依靠Autofac框架的核心容器控制模塊間的關系，該容器在系統啟動時生成，并把各業務邏輯和下層的數據訪問模塊綁定到容器中。當系統調用業務邏輯時，依賴注入會根據需要自動注入其他依賴模塊。

3）Web服務接口層，負責發布資源接口，采用ASP.NET MVC5 的 RESTful Web API進行資源發布[4]，對系統數據庫的查詢、修改等采用OData技術發布接口。所有支持Linq查詢的集合均可采用OData技術查詢，實際的查詢語句被下放到客戶端，增加了查詢的靈活性，如查詢地址位于‘天河區伍仙橋’且已損壞的標志點，可在客戶端構造語句：URL: ～/api/mark?$filer=Address eq‘天河區伍仙橋’and IsDestroy eq‘true’，即可獲取以JSON格式返回的結果數據。采用OData技術能夠消除傳統開發過程中為每種查詢、修改數據庫的方法都單獨創建一個服務的步驟，可減少60%以上的編碼工作。

4）表現層，負責用戶界面呈現以及用戶交互處理，采用HTML5技術進行界面展示。其中地圖服務和動態地圖服務屬于外部服務，系統不獨立提供地圖服務，而是通過接口調用數字城市或天地圖提供的符合OGC標準的地圖服務[5]。

圖1 廣東省測量標志管理信息系統首頁

2 系統運行實例

2.1 桌面管理子系統

桌面管理子系統主要為用戶提供查閱或管理測量標志點之記和相應普查登記表信息功能（圖1）。通過該子系統，用戶能夠在電子地圖上瀏覽標志點的具體位置，查看標志點附近的地形地貌，并可根據查詢條件（如區域、位置范圍、點名關鍵字等），讓系統自動篩選符合條件的點之記顯示在地圖上；用戶也可使用統計功能，統計并自動輸出統計表（圖2）。

圖2 廣東省測量標志管理信息系統點之記詳情

2.2 用戶管理子系統

用戶管理子系統主要用于控制人員、系統和數據的權限。系統以角色為單位配置權限，不同的角色對應不同的權限。管理員可通過給不同用戶分配不同角色來管理用戶權限。

2.3 數據審核與回溯子系統

數據審核子系統能檢索出新增或被修改的數據，審核員對該數據進行二級判別以確保數據的合理性和準確性，審核通過的數據才能進入成果數據庫。審核不通過的數據需注明原因，以便返回數據修改操作者重新修改（圖3）。回溯子系統通過建立歷史數據庫和日志管理將被修改的信息存入歷史數據庫，審核員在進行數據審核時能方便地將同一份記錄修改前后的信息進行對比，從而確認是否通過審核；若發現修改有誤，可通過查詢日志找到修改記錄，從歷史數據庫中恢復被誤操作的信息。沒有審核權限的人員，可在審核信息查詢界面查看自己提交信息的審核情況以及審核員的審核意見。

2.4 業務服務接口子系統

業務服務接口子系統提供業務數據的對接模式，是業務數據的發布平臺。所有的業務工作流必須封裝在該系統下并由接口公開，從而使得桌面管理子系統或第三方業務系統能通過接口處理業務工作流，邏輯開發者能專注于業務邏輯的開發。該子系統需提供外部訪問接口，允許廣東省國土資源在線巡查系統外業移動巡查終端對測量標志點的現狀進行查詢和修改，確保測量標志管理數據的準確性和更新的及時性。

圖3 廣東省測量標志管理信息系統數據審核子系統

3 結 語

本文分析和研究了當前測量標志管理中存在的問題，并討論了測量標志管理信息系統建設的重要意義和價值；以現代Web技術為基礎，提出了測量標志管理信息系統的建設思路。在分析國內外大地測量管理系統研究現狀的基礎上，提出了以標石為基本存儲和管理對象，對測量標志數據進行管理的模式，打破了傳統的以點之記為對象的管理模式，更符合實際情況；同時有效解決了一石多點時的管理混亂，加強了測量標志的管理。

本文研究了測量標志管理信息系統實現的關鍵技術，并對系統進行了詳細設計，開發了廣東省測量標志管理信息系統。在整體架構上，系統采用4層架構合理地劃分層次，在大大加強系統可擴展性的同時減少了耦合性，增強了系統的融合能力和易維護性。在地圖服務方面，鑒于天地圖、廣東省地理信息公共服務平臺已建設完成，各級地理信息公共服務平臺均發布了符合OGC標準的地理信息服務（WFS服務和WMS服務），系統沒有發布單獨的電子地圖服務，而是調用天地圖提供的WFS和WMS（或WMTS）服務作為系統底圖進行展示。在業務服務的發布和調用方面，系統自行開發了數據存儲管理、業務服務、用戶管理、安全審核等功能模塊，并通過RESTful技術實現了Web Service的發布和調用。在系統認證方面，系統采用OAuth技術實現了安全而開放的認證服務，有效解決了第三方應用接入時用戶信息的安全問題。在數據庫操作管理方面，采用ORM技術建立了對象和實體之間的映射關系，隱藏數據訪問細節，將數據庫訪問過程進行封裝，用戶不必考慮具體的SQL語句，實現了方便快捷的數據持久化。同時，為了保持數據庫在高并發訪問條件下的良好性能，系統采用了緩存策略，有效減少了數據庫訪問次數，提升了系統性能和用戶體驗。

測量標志管理信息系統的進一步完善和改進主要分為兩個方向：以用戶需求為導向，根據用戶在實際生產應用中提出的需求對業務邏輯進行改進；持續關注新興技術，不斷提升系統性能。

1）目前測量標志管理信息系統提供的服務都是測量標志信息的簡單呈現，沒有更進一步的分析和應用。通過對數據庫中測量標志信息進行統計分析，可提供水準路線、GPS點構網等服務，提升了測量標志管理信息系統的應用深度。

2）擴展測量標志管理系統的管理對象范圍。諸如重力點、像控點等測量成果類型和結構均與系統已入庫的測量標志相似，可很容易地納入系統管理，從而拓展測量標志管理信息系統的應用范圍。

綜上所述，隨著時代發展，WebGIS技術正在日新月異的飛速發展。下一步工作將會繼續關注新興技術，重點研究網絡環境下更好的WebGIS程序架構、開放式GIS[6]、面向對象的地理信息數據庫以及更有效率的空間數據交換格式[7]等，爭取能持續地用更合適更優異的技術代替陳舊方法。在滿足未來需求拓展的同時，也要努力避免陷入“過度設計”的陷阱，實現更好的WebGIS系統，從而帶給用戶更好的體驗。

[1] 孟令奎,史文中,張鵬林.網絡地理信息系統原理與技術[M].北京:科學出版社,2005

[2] Malik T, Szalay A S, Budavari T, et al. SkyQuery: a Web Service Approach to Federate Databases[J].Computer and Information Science,2002,11(2):23-32

[3] Tasoulas E, Varras G, Tsirogiannis I, et al. Development of a GIS Application for Urban Forestry Management Planning[J].Procedia Technology,2013(8):70-80

[4] Esposito D. Which ASP.NET Is Better?[J]. InformationWeek,2011(1 307):50-52

[5] 鐘廣銳.基于OGC規范的WebGIS解決方案研究[J].微計算機信息,2007,23(31):184-186

[6] Alex M. Web Service [J]. Bollettino del CILEA,2007:105

[7] 沈曄,馮徑,舒躍強,等.WebGIS數據高效傳輸技術的研究與實現[J]. Computer Science and Application,2012,2(1):40-46