基于WebGIS的地理信息系統開發應用

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(1. 陜西鐵路工程職業技術學院 測繪工程系,渭南 714099； 2. 揚州市職業大學 資源與環境工程學院,揚州 225009)

0 引言

目前，在發達的西方國家地理信息系統比較完善，地理信息系統的應用領域也比較廣泛，更具有社會普遍性，同時也增加了社會收益。但是在我國1989年10月提出了《關于地籍管理信息系統總體方案》(試行)，并開始在全國各地實施，從此以后地理信息系統才開始逐步發展起來。隨著時代和科技的需求，現代地理信息系統需要與科技技術共同來完成人們的期望，本文采用WebGIS技術可以建立一個完善、經濟耐用、多功能的地理信息系統，從而將信息化、科技化帶入地理信息管理中，進一步帶動我國土地資源的發展，為“數字國土”、“智慧城市”埋下伏筆。

1 基本概念

1.1 地理信息系統

地理信息系統(Global Information System，GIS)，是有關地理信息的計算機系統，其能夠進行信息的采集、存儲、管理、以及應用等，主要是通過處理大量的地理數據得到相關技術[1]。三維GIS系統把地理數據經過處理更加直觀的展現出來，GIS系統結構分為3個部分：數據層、應用層和業務邏輯層[2]。1)數據層，GIS所需的全部地理信息的數據庫存在里面，空間場景通過數據層優化模型，從而使空間場景方便瀏覽；2)業務邏輯層，主要作用是調用GIS內的數據，并系統性的定位與分析建設規劃區等，其內容主要是地理信息系統所涉及所有業務功能；3)應用層，負責把用戶與系統間的接口連接，有利于空間場景瀏覽的直觀效果和規劃場景的改善等。

1.2 WebGIS技術

WebGIS(網絡地理信息系統)是基于Internet技術和GIS系統開發的產物，是一個交互式、分布式、動態的地理信息系統。其主要是通過互聯網來顯示地理信息，讓用戶在web瀏覽器的環境下得到GIS數據，并實現預期的功能。WebGIS技術提供以下幾個主要功能：地圖服務、數據查詢服務、地理編碼服務、要素服務。其特點是：適用性廣泛、跨平臺性好、成本低、操作性簡單、擴展性好[3]。所以基于WebGIS技術作為地理信息系統開發應用是當下一個熱門研究課題。

2 基于WebGIS的地理信息系統總體結構設計

2.1 總體結構

對于該系統總體結構主要分為4個部分，1)用戶服務層，通過web應用程序為用戶提供服務，用戶服務層由窗體和隱藏的程序文件構成，其中窗體需要使用HTML腳本實現基本功能，隱藏的程序文件用于處理控件的各個功能；2)業務邏輯層，主要用于實現各個業務事件和邏輯功能，例如驗證身份、轉出憑證等業務；3)數據訪問層，主要完成系統管理規則的數據庫操作；4)數據庫層，主要分為系統管理數據庫、辦公辦文數據庫、業務數據庫等各種業務的數據，數據庫類型為SQL。這樣將地理信息系統分為多級分布式體系結構獨立管理，有利于較好的控制信息訪問，保障信息的安全性[3]。圖1是地理信息系統總體框圖。

圖1 地理信息系統總體框圖

3 基于WebGIS的地理信息系統應用開發

3.1 多級分布式應用

在地理信息系統中應用應用多級分布式技術可以更容易的管理分級模式，傳統上地理數據庫管理采用集中式管理形式，但這種管理形式不能保證數據可靠性和新穎性。所以多級分布式應用改善了這一缺點，為了實現數據分布式管理，有一些單位會將共享地理數據存到自己的“單位服務器”(各個局屬機構。鎮區國土資源部門)上，并由內部人員進行管理，再把核心數據庫數據索引與“單位服務器”建立鏈接，從而可以通過索引來訪問查詢地理信息。在該系統的建設中，實現分布式管理需要3個步驟：集中式管理、分布同步集中管理、分布式管理實現多級分布式應用。

3.2 地理空間數據管理

地理空間數據管理通過空間數據引擎存取空間數據庫中的數據，現階段關系、對象關系數據庫管理空間數據在GIS系統發展中占據主導地位，傳統的空點數據存儲是文件型，而目前的GIS技術具有如下優點：數據管理能力強、權限控制規范、空間屬性一體化存儲[4]。

3.3 基于WebGIS的工作流管理

工作流管理系統(WFMS)是一個可以定義、創建和管理工作流執行的系統。它可以通過一個或多個工作流引擎來運行，并能解釋過程定義、與工作流參與者交互，有時還要引用 IT 工具和應用[3]。地理信息系統管理每項業務都具有流程性，基于WebGIS的工作流管理可以對業務定制調整、監督查詢、統計工作效率，提供一個良好的技術機制。工作流的“建模”實現地理管理信息系統中的業務搭建平臺，“運行”實現地理管理信息系統中的業務運行平臺之。流程性業務將采用Super Map BCPlatform平臺，結合多分支并發、可視化定制監控、綠色通道、任意流轉控制等工作流技術，將在構建WebGIS地理信息系統建設中發揮重要作用。

4 基于WebGIS的地理信息系統功能結構設計

該系統功能結構主要分為六個子系統土地登記子系統設計、地理調查子系統設計、查詢統計子系統設計、工作流子系統設計、系統管理子系統設計和網絡發布子系統。這些系統依據邏輯進行區分，實際上存在很多交集，本文著重介紹調查、查詢與統計、網絡發布3個子系統。

4.1 地理調查子系統設計

地理調查系統中最重要的是調查子系統，完成土地工作前必須先進性地理調查，是為了確定宗地權屬和界址問題，確保平面位置、土地形狀及面積的數據能夠準確無誤。其地理調查實現過程為：導入測繪結果、界址精確編輯、權屬編輯、宗地編輯、地物編輯。而宗地編輯又分為生成宗地、刪除宗地、合并宗地及分割宗地。基于web的地理調查實現過程，如圖2所示。

4.2 查詢統計子系統設計

查詢與統計子系統主要是分為查詢和統計兩個功能。查詢包括：圖書互查、組合查詢、SQL查詢、緩沖查詢、臨宗地查詢。實現過程是在查詢匹配數據庫中將對應的配置文件調整，再找到準確的土地信息，再從SMID對空間信息表中查詢到準確的宗地ID屬性表，最后定位到圖形。統計分析包括：臺賬、地理類型、發證宗地。當下征遷和道路拓寬查詢統計是地理信息系統研究的一個熱點話題，本文的調查統計子系統可以實現這一項目分析，該系統可以自動掌握宗地面積情況，為征遷項目提供準確數據，還可以查詢統計出地形、權屬信息，為道路拓寬提供輔助數據。地理查詢統計子系統層次圖，如圖3所示。

圖2 基于web的地理調查實現過程

圖3 地理查詢統計子系統層次圖

4.3 網絡發布模塊設計

網絡發布主要是可以讓大眾通過Internet廣域網登錄土地局管理網站查詢各項業務，該模塊設計具有如下優點：低成本、高效率、查詢操作簡單、低端間遲延、容易安裝、管理壓力小、良好的控制網絡數據訪問。該模塊在Web層緩沖、應用服務器緩沖、地圖引擎均開啟時工作，主要實現過程分為3個部分:1)首先用戶登錄后獲得項目ID，并自動與數據庫鏈接，通過權限設定即可進行登錄查詢；2)其次用戶可以通過業務辦理大廳的觸摸屏查詢業務辦理進度與流程，用戶界面會自動發送數據庫請求，終端接到請求后自動查詢辦理記錄并返回到用戶界面呈獻給用戶。3)當用戶發送請求后，Web緩沖層查找是否有合適的地圖信息，如果有立即返回用戶界面，反之沒有找到合適的地圖，Web緩沖會請求傳達到GIS服務層，首先通過MapParam參數查找，若匹配到結果返回用戶界面，若沒有匹配到再通過地圖引擎調用底層Objects組件處理并返回用戶界面。

5 基于WebGIS的地理信息系統實現與創新

通過基于WebGIS的地理信息系統的應用分析和總體設計，隨機選擇一個城市進行各個模塊的驗證，著重以下幾個模塊的驗證：1)土地登記子系統，該系統分為工程登記、記錄數據、工程核查、發證受理等模塊，業務辦理需要經過初始登記、變更登記、其他權利登記、分割登記、注銷登記。2)地理調查子系統，通過地形分成編碼和地理交互格式直接連接空間數據，保證數據采集和調查順利進行，得到的調查結果直接存入。3)查詢統計子系統，主要查詢土地屬性、發證狀況、界址點和界址線等空間數據，統計數量、質量、權屬等指標。然后清晰的顯示土地證書、歸戶卡、界址等，再以圖表的形式給出統計結果。4)系統管理子系統，主要實現規劃業務流程、數據管理及維護等模塊。

主要創新點：1)設計了基于WebGIS的地理信息系統總體結構體系模型，對地理空間數據、網絡發布模式、調查與統計分析進行了詳細設計；2)設計了基于WebGIS的地理空間數據模型的思路與方法，建立完善的我國地理信息管理數據庫模型；3)設計實現了了基于WebGIS的地理信息系統的土地登記子系統、地理調查子系統、查詢統計子系統、系統管理子系統，實現了一個新型的、大眾化的應用平臺。

6 總結

隨著我國科技領域逐漸強大和地理信息系統的功能需求，傳統的地理信息管理方法已經不能滿足我國土地資源的規劃管理，而基于網絡一體化的地理信息管理建設會受到市場更多的青睞。本文對現有的國有地理信息系統應用上進行調研，結合目前的地理信息發展形勢，從實際與技術結合基于WebGIS的地理信息系統開發應用，并進行了實際系統編碼與實現，該系統具有的特色和優勢在今后地理信息技術發展中勢必會受到廣泛關注。雖然現階段地理信息系統在各個方面都不是很完善，但在今后科技的不斷進步下，一定可以做到更全面、更好的為人民生活創造福利。