費(fèi) 龍，項(xiàng)晏琳

(1.長(zhǎng)春師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130032;2.中科宇圖天下科技有限公司，北京100000)

我國(guó)快速的城鎮(zhèn)化進(jìn)程和互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展帶動(dòng)了人們對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)注，作為傳統(tǒng)的地理學(xué)與現(xiàn)代新興的計(jì)算機(jī)科學(xué)相互影響而成的地理信息系統(tǒng)其功能日益增強(qiáng)，并迅速在各行各業(yè)中應(yīng)用起來(lái)。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，GIS與Web的結(jié)合對(duì)人們的生活產(chǎn)生了重大影響。WebGIS是在Internet或Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的一種兼容、存儲(chǔ)、處理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)［1］。WebGIS出現(xiàn)的歷史相對(duì)較短，但它的便捷應(yīng)用優(yōu)于軟件系統(tǒng)，使WebGIS得到快速的推廣和普及，同時(shí)成為GIS界的研究熱點(diǎn)。但是，隨著Web-GIS功能的增加，應(yīng)用的復(fù)雜度也有了相應(yīng)的提高，除了基礎(chǔ)的空間數(shù)據(jù)操作功能以外，人們有了更多的應(yīng)用和分析功能的要求。為了滿(mǎn)足數(shù)據(jù)共享和信息化高效管理的需要，本文針對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行充分利用和整合，構(gòu)建一個(gè)便捷、高效、信息豐富、查詢(xún)方式直觀(guān)的公共信息呈現(xiàn)平臺(tái)，以解決以往GIS系統(tǒng)平臺(tái)專(zhuān)業(yè)性過(guò)強(qiáng)、操作不直接的問(wèn)題，我們利用ArcGIS Server提供的技術(shù)基礎(chǔ)，搭建高效、內(nèi)容豐富、用戶(hù)界面美觀(guān)的公共信息呈現(xiàn)系統(tǒng)。

1 需求分析

近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)生了巨大變化［2］，人們不再滿(mǎn)足于系統(tǒng)與軟件大版本不更新而頻繁打補(bǔ)丁的狀況。隨著移動(dòng)智能設(shè)備的普及，操作習(xí)慣上的改變也影響到了PC端用戶(hù)的習(xí)慣用法，微軟自2009年推出win7后至今又接連推出win8、win8.1、win10，為了實(shí)現(xiàn)微軟現(xiàn)階段統(tǒng)一平臺(tái)的愿望，微軟系統(tǒng)的底層架構(gòu)也在進(jìn)行更新。隨之而來(lái)的是，GIS行業(yè)的領(lǐng)頭企業(yè)ESRI將ArcGIS平臺(tái)也進(jìn)行了大系統(tǒng)的更新，由原來(lái)主流應(yīng)用的 ArcGIS9.3，推進(jìn)至10.0、10.1、10.2、10.3?，F(xiàn)根據(jù)多數(shù)開(kāi)發(fā)者的使用情況，筆者在 win8.1x64 系統(tǒng)下使用目前穩(wěn)定性更高的ArcGIS10.1平臺(tái)，選擇微軟的RIA技術(shù)Silverlight進(jìn)行公共信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

公共信息呈現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)立足于Web端，呈現(xiàn)長(zhǎng)春市的地理信息，將公眾最想要獲取的政府、教育、公眾休閑等信息進(jìn)行專(zhuān)業(yè)加工，以長(zhǎng)春市小區(qū)圖層為操作源數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)顯示、查詢(xún)、添加、圖形操作等功能。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同時(shí)滿(mǎn)足公眾對(duì)于需求信息的獲取。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體上設(shè)計(jì)了電子地圖操作最基本、最常用的GIS功能，包括縮放、漫游、全圖顯示、鷹眼等。基本實(shí)現(xiàn)了地圖信息瀏覽、圖形分析等功能。其功能設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊圖

在操作過(guò)程中，利用了基于ArcGIS API For SilverLight的定位工具，使得無(wú)論是放大、縮小還是移動(dòng)地圖，頁(yè)面圖形的更新只是對(duì)顯示的圖形進(jìn)行刷新操作，并不是刷新全部圖形，已經(jīng)加載過(guò)的圖形部分會(huì)保留在本地的緩存中，可以被直接調(diào)用，從而加快了地圖的瀏覽顯示速度，提高了地圖的顯示效率。

鷹眼工具功能可以從宏觀(guān)角度查看興趣點(diǎn)位置，將鷹眼顯示框和地圖顯示的比例尺進(jìn)行適時(shí)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的關(guān)聯(lián)操作，通過(guò)鷹眼移動(dòng)當(dāng)前位置到感興趣位置。

針對(duì)地圖圖層的專(zhuān)題數(shù)據(jù)，我們通過(guò)圖形化選擇工具提供的點(diǎn)選、線(xiàn)選、多邊形等選項(xiàng)來(lái)選取數(shù)據(jù)。體現(xiàn)了GIS的本質(zhì)特征，通過(guò)建立不同事務(wù)的空間模型來(lái)解釋自然和社會(huì)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了為興趣區(qū)域的目標(biāo)數(shù)據(jù)的展示。

2.2 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)層:包括地理數(shù)據(jù)集和服務(wù)數(shù)據(jù)集。地理數(shù)據(jù)集使用ArcGIS進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的整理、分類(lèi)、發(fā)布。在地圖數(shù)據(jù)的處理中著重調(diào)整了各圖層的符號(hào)呈現(xiàn)及呈現(xiàn)比例，以獲得良好的地理信息呈現(xiàn)效果。關(guān)于各圖層的說(shuō)明及呈現(xiàn)比例尺設(shè)定如表1所示。

表1 圖層數(shù)據(jù)說(shuō)明及呈現(xiàn)比例尺設(shè)定

RoadLine2 次干路 1∶600000000無(wú)RoadLine3 支路 1∶550000000無(wú)Railway 輕軌線(xiàn) 1∶2750000000無(wú)BusLine 公交線(xiàn)路 1∶400000000無(wú)面狀要素ResidentialArea 區(qū)劃 無(wú) 無(wú)WaterPoly 水域 無(wú) 無(wú)Vegetable 植被 無(wú) 無(wú)AreaPoly 地塊 無(wú) 無(wú)Frame_R 數(shù)據(jù)框 無(wú) 無(wú)

服務(wù)數(shù)據(jù)集建立在對(duì)小區(qū)有無(wú)租房信息的更新上，通過(guò)關(guān)鍵字段的關(guān)聯(lián)將地理數(shù)據(jù)與服務(wù)數(shù)據(jù)連接起來(lái)，查詢(xún)結(jié)果既體現(xiàn)地理位置信息，又體現(xiàn)相關(guān)服務(wù)屬性信息，在擴(kuò)展使用其他關(guān)鍵主題數(shù)據(jù)時(shí)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的修改來(lái)實(shí)現(xiàn)。

表2 地理數(shù)據(jù)庫(kù)同服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的映射表

2.3 系統(tǒng)的地圖服務(wù)設(shè)計(jì)

在ArcGIS Server的先前版本中，GIS Server由兩個(gè)不同的部分組成:server object containers(SOCs)和server object manager(SOM)。SOCs托管了GIS services，而SOM管理著這些服務(wù)并且把它們提供給客戶(hù)端使用［7］。在ArcGIS Server 10.1中，SOM－SOC模型已經(jīng)被ArcGIS Server site代替。一個(gè)ArcGIS Server site是一個(gè)或多個(gè)安裝了ArcGIS Server的機(jī)器(GIS servers)的一個(gè)部署。地圖、地理編碼、地理處理等Web服務(wù)請(qǐng)求被一個(gè)個(gè)分配到site中一個(gè)已有的GIS server中。那個(gè)機(jī)器負(fù)責(zé)繪制地圖、查找地址、執(zhí)行地理處理等操作，并且將結(jié)果返回給客戶(hù)端(圖2)。

圖2 Arcgis server manage地圖服務(wù)管理頁(yè)面

2.4 地圖的前端設(shè)計(jì)

從目前的技術(shù)發(fā)展速度看，客戶(hù)端的硬件性能不斷提高，各類(lèi)信息出現(xiàn)兩種趨向的呈現(xiàn)，即簡(jiǎn)約向和全面向。往往在GIS的信息表現(xiàn)上是傳統(tǒng)形式，筆者認(rèn)為對(duì)于公共的信息呈現(xiàn)，類(lèi)別宜精簡(jiǎn)不宜繁雜，簡(jiǎn)化使用用戶(hù)界面來(lái)展示系統(tǒng)風(fēng)格的關(guān)鍵因素，系統(tǒng)采用Silverlight等富客戶(hù)端表現(xiàn)技術(shù)，其微軟系統(tǒng)提供的圖形界面最大程度上地接近傳統(tǒng)的微軟應(yīng)用程序的美工風(fēng)格，將界面的表達(dá)形象化、直觀(guān)化，同時(shí)降低服務(wù)器的壓力，減少客戶(hù)端與服務(wù)器端的交互次數(shù)，優(yōu)化瀏覽體驗(yàn)［3］。

系統(tǒng)的主窗口設(shè)計(jì)為五個(gè)區(qū)域:圖層控制區(qū)域、地圖操作區(qū)域、查詢(xún)區(qū)域、鷹眼設(shè)置區(qū)域、查詢(xún)狀態(tài)區(qū)域。

圖層控制區(qū)域:為用戶(hù)提供地圖的各類(lèi)圖層的加載控制操作。

地圖操作區(qū)域:利用GIS常用的工具條實(shí)現(xiàn)基本的放大、縮小、移動(dòng)、全屏、前屏、后屏的顯示模式，以及操作元圖層與全圖層顯示等功能。

鷹眼設(shè)置區(qū)域:提供了當(dāng)前顯示位置在全圖中的縮略圖，幫助用戶(hù)宏觀(guān)把握整體情況。具體的功能是:鷹眼區(qū)地圖會(huì)以比主顯示窗口更小比例來(lái)展示地圖，不論主顯示窗口地圖范圍如何，都可以顯示用戶(hù)所操作的地圖部分在整個(gè)圖中的基本情況，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)細(xì)節(jié)和全局的綜合信息提取(圖3)。

圖3 系統(tǒng)頁(yè)面設(shè)計(jì)

查詢(xún)輸入、輸出區(qū)域:分別用于提供服務(wù)的數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)顯示等功能(圖4)。

圖4 空間分析示例

3 結(jié)語(yǔ)

作為各種基于ArcGIS提供的API實(shí)現(xiàn)地圖信息操作的諸多嘗試之一，在GIS的二次開(kāi)發(fā)研究過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)因?yàn)閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不理想而推翻開(kāi)發(fā)布局的情況，出現(xiàn)過(guò)因?yàn)槿龑蛹軜?gòu)在對(duì)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用中頻繁報(bào)錯(cuò)的情況，也出現(xiàn)過(guò)因?yàn)榈貓D數(shù)據(jù)的圖形化展示導(dǎo)致瀏覽效果不被接受的情況。在系統(tǒng)的需求分析、總體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)上都出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題，這些問(wèn)題有些可以得到徹底解決，有些只是針對(duì)癥狀解決了一部分，需要大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)完善開(kāi)發(fā)的缺陷。針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)影響WebGIS的呈現(xiàn)，瘦客戶(hù)端的WebGIS面對(duì)不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪Ｊ酱_實(shí)有諸多隱患。

地理信息系統(tǒng)以數(shù)據(jù)為根源，處理龐大的數(shù)據(jù)的能力隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷更新將會(huì)更加強(qiáng)悍，與此同時(shí)，地理信息作為國(guó)家的保密數(shù)據(jù)，給人們的學(xué)習(xí)研究過(guò)程造成了不少問(wèn)題，能夠獲取到的實(shí)時(shí)有效數(shù)據(jù)不足，概念中的物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系地理信息系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中并沒(méi)有顯著突破，但實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、高緯呈現(xiàn)，這些更加炫酷的地理信息系統(tǒng)未來(lái)模式有待進(jìn)一步發(fā)展。

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