WebGIS技術在現代遠程教育中的應用

[摘 要]WebGIS與現代遠程教育深度融合，促進了現代遠程教育信息化、網絡化、智能化和可視化發展。文章從WebGIS和遠程教育地圖的概念出發，介紹了WebGIS技術在遠程教育地圖系統開發的需求分析、設計方案、系統結構和功能模塊等，并進行了運行測試，最后探討了位置服務應用在遠程教育地圖中的意義。

[關鍵詞]WebGIS;遠程教育;遠程教育地圖;數字化學習

[中圖分類號]G434 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-7656（2019）03-0022-04

引言

現代遠程教育是以網絡技術、信息技術為基礎的一種新型教育形態或教學模式。推廣并使用現代遠程教育技術，不僅需要依托強大的信息化基礎設施為支撐，也需要雄厚的資金支持才能取得快速發展。遠程教育具有普通教育不可比擬的網絡優勢，比如，電大系統開展的遠程教育，其網絡技術、學習機構布局，大大突破時空、地域限制;其豐富的學習資源，可以覆蓋城鄉的各個角落，為社會個體創造“人人可學，時時能學”的機會[1]。在我國教育事業發展過程中，遠程教育機構主要包括普通高校的網絡教育學院（遠程教育學院）、各級開放大學（廣播電視大學系統）和社會各類遠程教育培訓機構等[2]。這些遠程教育機構，不但要有完善的教育基礎硬件設施，也需要有優良的教育教學師資力量，更離不開現代信息技術的強力支撐。將WebGIS引入到現代遠程教育中，既可以共享教育數據信息，也可以方便學習者尋找學習資源，促進學習者之間的溝通和交流，Web教育地圖是未來遠程教育發展的重要技術手段。研究GIS基礎算法，準確判斷不同類型空間實體之間的位置關系[3]， 能為GIS的Web應用奠定良好基礎。文章在參考Web地圖和信息技術教育研究的基礎上，提出“WebGIS技術在遠程教育中的應用”模型，其目的是為了在遠程教育中應用Web地圖，對“遠程教育地圖”的理論創新和Web應用提供參考。

一、基本概念

（一）WebGIS

WebGIS是將Web技術應用在GIS信息服務及產品開發中，將Web頁面作為GIS服務界面，提供地圖數據發布、查詢、共享、交流協作和業務處理能力，包括集中模型、C/S模式和B/S模式。

（二）遠程教育地圖

遠程教育地圖是現代遠程教育理論和方法與GIS地圖服務為代表的信息技術相結合的產物，主要為遠程學習者提供地圖數據查詢服務，將地理信息技術應用到遠程教育學習模式改革中，創新遠程教育學習理論和方法，實現教育資源、社會、地理位置一體化的有效配置和合理安排。

二、需求分析

（一）跨區域學習

隨著教育技術的快速發展，對教育信息化提出了更高要求，將人工智能、移動學習、網絡技術、位置服務等各類信息技術廣泛與遠程教育相融合，應用領域越來越趨向智能化、跨地區、同步性和協作發展。但是，傳統的數字化學習通常是在平臺中學習固定的資源，學科之間和地區之間缺乏必要的聯系和溝通，學習資源共享比較困難，造成學習資源的重復建設和浪費，產生數據孤島。

（二）社區參與建設

現代遠程教育更多的是服務開放教育教學和學習，很少讓社區居民參與到數字化學習資源建設中，其主要原因是由于部分教育資源未真正面向社會開放和位置服務信息不夠方便，信息傳遞的可達性較差，較多社區居民未聽說過遠程數字化教育相關內容。另一方面，要讓社區居民參與遠程教育數字化建設，不得不有意識地提高居民的文化素質，這就要求系統為注冊用戶提供學習規則和知識推薦等。

（三）系統業務規劃

系統業務涉及到功能模塊、服務對象和服務流程等內容，是遠程數字化學習的核心內容。支持位置信息的遠程學習服務不僅在遠程教育模式創新中有著重要作用，還可為社區學習者和開放教育學生提供空間位置服務。

（四）個性化在線學習

社區教育和開放教育面向的服務對象大多是非全日制學習者，學習時間和學習地點都不確定，傳統模式的固定面授無疑會帶來教學進度緩慢、學習效率低等不足，同時也給教學管理者和教師帶來時間方面的不便。在線學習不僅可以緩解教學管理者的壓力，也可以方便學習者在任意空閑時間找到最鄰近的學習點，查詢自己最感興趣的學習資料，通過各類終端進行個性化學習。

（五）信息共享

利用WebGIS技術，選擇基于B/S架構的標準三層結構體系，結合Web地圖路線規劃和數據分析模塊，改變傳統的C/S地圖數據處理和訪問固定的學習資源，從根本上解決空間數據共享與互操作，降低產生信息孤島的可能性，實現跨區域資源共享，學習者查詢和統計學習概況更加方便。

三、遠程教育地圖系統設計方案

1.支持Web地圖服務的遠程教育學習平臺采用B/S三層架構WebGIS模型，利用中間件技術框架（如圖1所示）將GIS應用系統轉換為Web服務[4]， 結合.Net、Web和百度地圖，運行在微軟IIS組件服務器上，提供空間信息管理、查詢及輸出結果的網絡訪問服務。

圖1 GIS中間件結構示意圖

2.使用面向對象的分析和設計方法，借助UML進行系統的功能結構設計。

3.借助RSRI公司的ArcIMS和Visual Studio .Net為開發環境。

4.ArcXML請求Application服務器和百度地圖API數據訪問接口。

5.使用JavaScript腳本語言在客戶端進行界面和功能設計。

6.借助微信web開發者工具V.02.1901230，利用微信小程序完成遠程教育地圖移動端的開發與設計。

四、系統模型結構及功能

（一）模型的結構

支持地理位置服務的遠程教育地圖系統結構原理包括用戶使用瀏覽器訪問系統授權的數據和信息，提供了直接訪問方式和間接訪問方式，直接訪問方式就是充分利用GIS構件，再通過GIS服務器訪問GIS數據庫，獲取所需的信息，完成空間分析功能。間接方式是將數據處理請求提交到Web服務器，再通過構件訪問GIS服務器獲得空間數據庫的地理數據。遠程教育地圖系統結構功能見下頁圖2。

（二）系統主要功能介紹

遠程教育地圖系統主要包括如下功能模塊。

1.空間信息、屬性信息的雙向查詢。在WebGIS地圖上，可以根據地圖實體的屬性查詢實體的空間信息，也可以根據實體的空間信息查詢實體的屬性（詳細地址、聯系電話和基本簡介）等，還可查詢實體周圍的環境、酒店、餐館、銀行、醫院和公交站等便利數據，進行最近路線規劃及查詢，可以將二維平面實體圖與衛星影像無縫切換，實現衛星遙感數據和場景要素的動態顯示。

2.地圖實體屬性管理。在系統中，可以設置地理實體的名稱、所屬類別、聯系電話、地理位置（經緯度）、詳細地址、開放時間等信息。

3.用戶管理。主要是設置用戶的賬號和密碼、所屬部門、用戶權限分組等信息。

4.功能模型及應用管理。該模塊可以實現系統功能的無限擴展，可任意添加功能模型，自定義模型的數據表，完成數據表的結構設計，定義數據字段（單行文本、多行文本、下拉列表、復選框、單選框、日期、日期+時間、文件、綁定其他單個模型、上傳多圖、密碼、組織架構、身份證文本、地理經緯度、綁定其他多個模型等），定義字段類型（輸入項、檢索項、必填項和管理項），字段狀態等。

5.標簽及數據接口。可自定義數據接口、自定義數據標簽、自定義SQL數據查詢，實現功能模塊的二次開發。

6.空間分析。可在平面地圖上進行歐幾里得的空間距離分析，完成空間實體的緩沖區分析、實體的非直線距離測算等功能，并將專題地圖加載完成后，聯合顯示地圖數據。

7.學習資源庫。通過系統功能定義學習資源模型，包括學習資源標題、發布者、資源類型、形式和內容，按一定的標準添加的系統中。學習者利用學習資源模塊使用關鍵詞能快速檢索到所需學習資源。

8.移動端微信小程序。在移動終端采用html5技術通過調用百度API對地圖數據進行訪問，在申請訪問百度地圖密鑰和相關信息的前提下，地圖開發者可以免費調用百度API數據訪問接口。本系統以南寧市中心經緯度為固定地位坐標，具體實現代碼如下：

<view style=‘height：{{screenHeight}}px’>

<map id=“myMap”show-location longitude=“108.297233556”latitude=“22.8064929356”markers=“{{markers}}”/>

</view>

遠程教育地圖系統的核心是顯示整個南寧市地圖，裝入微信小程序以后，主要是將用戶的位置實時定位在地圖上，定位功能主要調用geolocation.getCurrentPosition函數，實現代碼：

<script>

var map=new BMap.Map（“allmap”）;

var point=new BMap.Point（經度，緯度）;

map.centerAndzoom（point，12）;

var geolocation=new BMap.Geolocation（）;

geolocation.getcurrentPosition（function（r）{

if（this.getStatus（）=BMAP_STATUS_SUCCESS）{

var mk=new BMap.Marker（r.point）;

map.addOverlay（mk）;

map.panTo（r.point）;}

else {alert（’failed’+this.getStatus（））;}

}，{enableHighAccuracy：true}）

</script>

為學習者規劃步行路線，實現核心代碼：

var map = new BMap.Map（“allmap”）;

map.centerAndZoom（new BMap.Point（經度， 緯度）， 11）;

var walking = new BMap.WalkingRoute（map， {renderOptions：{map： map， autoViewport： true}}）;

walking.search（“起點”，“終點”）;

</script>

通過BMap.DrivingRoute函數還可以為學習者提供駕駛路線的時間和最短距離。

在Utils文件夾中，主要包括app.js，app.json，app.wxss[5]。其中app.js文件中data類的locurl： 主要是設置網絡訪問地址;app.json文件，主要是定義pages和Window屬性。在Index文件夾中，主要包括map.js，map.json，map.wxml，map.wxss，qqmap-wx-jssdk.js文件，其中map.js主要是對頁面初始設置，wx.getLocation定義頁面地圖位置，wx.setNavigationBarTitle定義地圖主題，onReady：初次監聽頁面完成，onShow：頁面顯示，onHide：監聽頁面隱藏，onUnload監聽頁面卸載;map.wxml初始化定義地圖實體，并設置地圖中心位置的經緯度。qqmap-wx-jssdk.js中getWXLocation使用微信接口進行定位，getLocationParam獲取位置參數，calculateDistance用于單起點到多終點的路線距離（非直線距離）計算，getDistrictByCityId獲取對應城市ID的區縣列表，geocoder地址解析，reverseGeocoder逆地址解析，getSuggestion用于模糊檢索，search用于POI周邊檢索。

五、結語

支持地理位置服務的遠程教育地圖系統，可以從不同層次、不同角度為不同需求的用戶提供高效、豐富的空間位置信息和學習支持服務，從而滿足各種信息查詢需求，學習者既可以從系統獲取必要的知識和教學資源，也可以為學習者步行或駕駛提供智能的路線規劃服務，滿足社區居民和遠程教育學習者獲取咨詢的能力。將WebGIS與遠程數字化學習進行深度融合，開發設計遠程教育地圖，在開發過程中使用地圖API訪問接口，設計者只需了解獲取和轉換地理坐標的方法，熟悉創建流程和必要的類，結合自定義模型開發設計，可高效創建地圖交互應用。在應用過程中，學習者只需打開手機微信小程序或者PC就可以快速利用遠程教育地圖系統相關資源。經過實踐開發，將WebGIS信息服務引入到遠程教育中，不僅提供了新的教育信息化手段，也使學習者能快速查詢到最鄰近的學習資源并通過智慧交通規劃出最短的路程，提高學習者的學習效率。

[參考文獻]

[1]段然.現代遠程教育促進教育公平的功能探究[J].繼續教育研究，2017（4）.

[2]朱靜.現代遠程教育中新技術應用的反思[J].成人教育，2018（4）.

[3]向俊，王靜，夏幼明.判斷點與多邊形拓撲關系的改進算法[J].計算機工程與設計，2014（5）.

[4]馮晉軍，王穎.基于Web服務的WebGIS 技術研究[J].華北電力大學學報，2006（2）.

[5]武思怡，解佺.微信小程序開發研究[J].無線互聯科技，2018（11）.