地理信息資源利用可視化分析系統設計

摘 ?要： 為實現對地理信息資源利用情況的展示和分析，基于天地圖API，以地理信息資源利用數據為業務數據，系統采用B/S的應用體系架構，采用ECharts可視化、GIS、數據庫等技術對地理信息資源利用數據進行管理與可視化分析。系統設計實現了基于地理信息資源利用數據的可視化Web應用功能，能更加高效地對地理信息資源利用數據進行管理分析，對地理信息資源的生產要素配置具有分析參考作用。

關鍵詞： ECharts;可視化;地理信息資源利用

中圖分類號： P208;TP39 ? ?文獻標識碼： B ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.08.039

本文著錄格式：王鳳嬌. 地理信息資源利用可視化分析系統設計[J]. 軟件，2020，41（08）：147-149

【Abstract】： In order to display and analyze the utilization of geographic information resources， based on the MapWorld API， taking the utilization data of geographic information resources as business data， using B/S architecture and ECharts visualization technology， GIS， database technologies to manage and visualize the utilization data of geographic information resources. The system realizes the visualization Web application function based on the geographic information resource utilization data. The system can manage and analyze the utilization data of geographic information resources more efficiently， and has an analysis reference function for the allocation of production factors of geographic information resources.

【Key words】： ECharts; Visualization; Geographic information resource utilization

0 ?引言

地理信息資源是通過測繪形成的數據、信息、圖件以及相關的技術資料，是地理信息的主要載體，和社會經濟發展、城市規劃建設、廣大人民的生產生活都有密切關系，國家及各省都高度重視促進地理信息產業高質量發展。而數據可視化是利用計算機圖形圖像理論和處理手段，以可視化方式直觀呈現復雜、多維度的數據，便于人們快速掌握信息變化趨勢和規律，為制定科學準確的決策提供有力支撐[1]。

地理信息資源利用分析主要是通過傳統的統計報表形式來進行匯總上報，或者利用傳統辦公軟件進行數據處理與統計圖表制作進行分析，缺乏對地理信息資源利用數據的圖表可視化分析。因此探索可視化、圖表等技術在地理信息資源利用上的應用，為地理信息資源的要素配置提供參考，具有一定的研究價值[2]。本文基于天地圖、地理信息資源利用數據，利用可視化、GIS、數據庫等技術對可視化編程模式進行探索，提出了采用AJAX和ECharts圖表控件等在地理信息資源利用可視化應用中的解決方案。

1 ?總體設計

1.1 ?總體框架

系統采用B/S體系架構，從下到上包括基礎層、數據層、業務層和用戶層，如圖1所示。

基礎層以軟硬件基礎環境為基礎，包含應用服務器、數據庫服務器、網絡設備、安全設備等;數據層包括系統數據庫及天地圖API等;業務層則是基于數據層實現的統計分析業務功能;用戶層主要指用戶在客戶端進行數據可視化呈現。

1.2 ?數據庫設計

系統業務數據為地理信息資源利用數據，主要包括地理信息資源訂單信息表和用戶信息表，訂單信息表記錄了用戶所利用的地理信息資源數據類型、圖幅、圖名、日期、項目所在地等信息，用戶信息表主要記錄用戶注冊基本信息、所屬的行業領域、與訂單信息的關聯關系等。

1.3 ?功能設計

系統主要實現對地理信息資源利用數據的可視化分析，按照時間、類別、行業、空間位置等多維度進行統計，對地理信息資源利用數據進行圖表統計分析，并以可視化形式動態展示數據的規律，展示形式包括實時熱力圖、動態飛行圖、多維柱狀圖、復合餅狀圖、專題統計圖等。

1.4 ?關鍵技術

（1）ECharts可視化技術

作為近些年流行的商業級圖表庫，ECharts是使用 JavaScript實現的開源可視化開發框架，可以流暢的運行在PC端和移動設備上，兼容當前絕大部分瀏覽器，它底層依賴輕量級的矢量圖形庫ZRender，提供直觀、交互豐富、可高度個性化定制的數據可視化圖表，ECharts 支持多類型的圖表可視化，并通過豐富的交互組件和高度個性化的可視化解決方案，靈活地實現各種圖表元素的聯動和混搭，實現用戶和數據的交互，從而增強用戶獲取知識、優化數據分析的能力[3]。

（2）AJAX異步傳輸技術

AJAX異步傳輸技術是用于創建交互式網頁應用的網頁開發技術，其特點主要是通過與服務器進行少量數據交換便可實現網頁的異步更新，這樣可以在不重復加載或刷新網頁的前提下，只需通過在服務端和客戶端之間傳送所需的分析業務數據便可以對網頁的某部分進行更新[4]。這種模式比較適合Web 應用程序中進行業務數據的請求和響應，節約了服務端響應更替的耗時操作，從而通過少量的數據交換實現異步更新[5]。

（3）AJAX框架下ECharts可視化實現

AJAX框架下ECharts的可視化開發流程模式中，將通過AJAX傳遞用戶交互需求中所獲取的數據，以ECharts圖表控件的形式在客戶端實現對交互數據的圖表可視化展示。因此，在Web應用程序中使用ECharts進行統計圖表繪制的開發流程如圖2所示。

AJAX框架下ECharts的可視化開發流程主要分為六個步驟[6]：（1）將ECharts控件庫添加到項目工程中;（2）在網頁端創建DIV容器用于顯示圖表;（3）利用JavaScript程序進行 ECharts 圖表實例的初始化;（4）利用AJAX技術獲取繪圖所需的交互數據;（5）配置ECharts圖表數據和參數項，主要通過調用ECharts圖表實例的setOption方法完成配置;（6）將繪制的圖表結果導入DIV容器中，完成圖表可視化。

在Web應用程序中，聯合使用Echarts和AJAX技術解決數據傳輸造成的頁面刷新等待問題，可以提升系統訪問速度，頁面無刷新、用戶無等待，使用戶獲得較好的操作體驗[7]。

2 ?系統實現

基于系統的總體設計，系統采用JavaScript、JAVA、CSS等搭建B/S的Web應用體系架構，前端采用ECharts圖表控件進行圖表分析展示，后端使用Spring Boot作為系統框架，以Tomcat作為應用服務器，采用MySQL數據庫存儲業務數據。

2.1 ?技術路線

系統的關鍵在于數據可視化，可視化流程的實現主要通過引用ECharts控件庫，基于AJAX異步傳輸技術實現Web應用程序客戶端的動態數據異步加載，完成動態圖表的繪制。

（1）在客戶端引入ECharts包

根據系統體系架構需求，系統選用微服務構架進行系統功能開發，開發時采用基于模塊化的開發方式，將ECharts控件庫所提供的js包文件引入開發項目的Html文件中，在項目文檔中加載ECharts主文件（echart.js），根據所需的圖表類型再動態加載圖表類型引用[8]。

（2）動態數據異步加載

按照圖表控件的可視化步驟，在項目中引入ECharts控件庫js包文件以后，需要對ECharts進行實例化，實例化后的ECharts，可以通過setOption方法進行數據和參數的配置，從而完成各類圖表的繪制[1]。在進行系統數據可視化時，所需的繪圖數據需要從服務器端實時讀取并進行動態加載，具體的動態數據異步加載流程如圖3所示。

在客戶端瀏覽器使用JavaScript通過AJAX技術發起請求參數，參數為URL形式，主要包括后臺服務地址及相關的統計參數等，服務器端通過后臺程序對請求進行解析處理，調用JAVA封裝的數據庫訪問方法，將參數傳入后對MySQL數據庫表進行庫表關聯查詢，并將獲取的查詢數據序列化為JSON格式返回客戶端，在客戶端ECharts不能直接讀取JSON數據，需要利用AJAX解析JSON格式數據后，通過setOption方法設置ECharts實例的數據和參數配置，諸如legend、tooltip、title、grid、xAxis、yAxis、series等參數項，從而實現統計圖表的動態繪制。

2.2 ?數據庫建設

數據庫選用MySQL作為存儲數據庫，并使用InnoDB作為數據庫引擎，業務數據以二維表形式存儲在MySQL數據庫中;地圖數據通過調用天地圖API獲取顯示。

2.3 ?功能實現

系統實現了地理信息資源利用數據的可視化展示功能，主要形式有實時熱力圖、動態飛行圖、多維柱狀圖、復合餅狀圖、專題統計圖等，提高了地理信息資源利用知識的可視化分析效率[9]。

（1）地理信息資源利用熱點統計

使用熱點圖顯示數據利用的熱點區域，支持根據時間、行業進行熱度區域的熱力圖定制，微觀上使用在地圖上疊加各類型數據利用數量展示，宏觀上使用動態熱力圖展示。

（2）地理信息資源利用過程統計

使用飛行圖動態展示用戶訂購地理信息資源的過程，主要按照時序統計用戶的區域和用戶的地理位置的飛行動態圖，可直觀展現資料的利用過程。

（3）地理信息資源利用數量統計

按照特定時間、年度時序等，以圖表形式展示各類地理信息資源利用數量情況，從而發現各類地理信息資源的利用情況變化規律。

（4）地理信息資源利用類別統計

根據特定時間、年度時序、用戶行業等條件，實現對各類別的地理信息資源利用情況的統計分析，并以多維柱狀圖、餅狀圖形式顯示統計數據。

（5）地理信息資源利用區域統計

根據特定時間、年度時序等，生成各地所有類別資源利用情況的專題統計圖，從而直觀的展現地理信息資源利用區域相關的規律。

3 ?結束語

地理信息資源作為地理信息的主要載體，其應用的廣度和深度，從一定程度上也影響著地理信息產業的發展動向。本文介紹了AJAX框架下的ECharts可視化編程思路，設計了Web應用程序中數據的可視化開發過程，并以地理信息資源利用數據為實例進行實現，使得地理信息資源利用數據以圖表形式直觀高效的展示。通過可視化技術展示地理信息資源利用的動態變化及發展規律，有助于促進決策者全面深入的理解與分析數據，并制定科學的發展決策。

參考文獻

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[3] Baidu公司. ECharts官方網站[EB/OL]. https：//www.echar-tsjs.com/zh/index.html.

[4] W3Cschool.AJAX簡介[EB/OL]. 2020-3-26. https：//www. w3school.com.cn/ajax/ajax_intro.asp.

[5] 宋文文， 孫力群. 大數據可視化數據加載模式比較分析[J]. 電腦知識與技術， 2019， 15（36）： 11-12.

[6] 崔蓬. ECharts在數據可視化中的應用[J]. 軟件工程， 2019， 22（06）： 42-46.

[7] 趙海國. Ajax 支持下的ECharts 圖形報表技術的應用[J]. 電子技術， 2018（4）： 66-69.

[8] 王子毅， 張春海. 基于ECharts的數據可視化分析組件設計實現[J]. 微型機與應用， 2016， 35（14）： 46-48.

[9] 岳鋼， 王楠. 網絡學習中知識可視化效率研究[J]. 軟件， 2015， 36（2）： 92-96.