基于ＡＲＣＩＭＳ９．０的導航系統(tǒng)設計與開發(fā)

摘 要：運用WebGIS發(fā)布系統(tǒng)ARCIMS和網(wǎng)絡技術，設計長江大學東校區(qū)網(wǎng)絡電子地圖，提出了在建立校園空間信息數(shù)據(jù)庫的基礎上，通過ARCIMS9.0實現(xiàn)對校園公共設施的電子地圖的實時查詢等基本的空間分析能力。

關鍵詞：ARCIMS9.0；長江大學東校區(qū)導航系統(tǒng)；WEBGIS；電子地圖

中圖分類號：TP文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）10-0382-03

隨著計算機技術的飛速發(fā)展，Internet帶寬和網(wǎng)絡通訊能力大大提高，萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)軟件技術取得了長足發(fā)展，這一技術正成為高效的全球性信息發(fā)布渠道快速進入千家萬戶。WebGIS 是 Internet 技術應用于 GIS 開發(fā)的產物，它是利用www方式向用戶提供地理空間信息服務的地理信息系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的GIS相比，WebGIS訪問范圍更加廣泛，實時性強，數(shù)據(jù)可分布管理，操作也更簡單，適用于不同的軟硬件平臺，降低了系統(tǒng)成本。

WebGIS是當今的熱點，作為在GIS方面的一個特殊應用領域，它使全球范圍內實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，它可應用于農業(yè)、林業(yè)、水利、交通、通訊、城市規(guī)劃、國土防治、軍事、環(huán)境、教育等等幾十個領域，建立WebGIS已經成了大到大型國家級的應用小至小型企業(yè)內部應用的重要任務。但是，由于計算機網(wǎng)絡等各方面的限制，目前WebGIS構建的大多是局域網(wǎng)或城域網(wǎng)，并且只能完成地理數(shù)據(jù)的網(wǎng)上發(fā)布，以及簡單的空間和屬性的雙向查詢等功能，并不能完成GIS的空間分析功能，并且還伴有網(wǎng)絡安全問題。

近年來，各種電子導航系統(tǒng)慢慢發(fā)展起來，充分利用WWW帶來的便利。WEBGIS采用普通的WEB瀏覽器，簡單易用，用戶不需進行專業(yè)培訓，更實現(xiàn)了全球訪問范圍，是GIS走向平民化和大眾化的最佳途徑。本系統(tǒng)正是從WWW的大眾化特點出發(fā)，設計建成長江大學東校區(qū)網(wǎng)絡電子地圖，為長江大學提供更多的宣傳手段。本系統(tǒng)面向全校廣大師生以及社會提供長江大學東校區(qū)導航服務，提供基礎教學設施、運動場所、后勤服務、綠化場所等等校園設施的查詢功能，為更多師生提供便利的生活條件，并不斷完善系統(tǒng)，直至能提供西校區(qū)乃至全校的導航功能，并實現(xiàn)最佳路線分析等空間分析能力，將其打造成長江大學服務大眾和對外宣傳的重要手段。

1 系統(tǒng)實現(xiàn)環(huán)境與開發(fā)工具

本系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境是基于Windows NT平臺，使用IIS5.0（InternetInformation Server）服務，以及Servlet Connectors的標準連接器，它使用ArcXML語言在WEB服務器與ArcIMS應用服務器之間進行通訊，客戶端采用ArcIMS Java Standard瀏覽器。在ArcIMS體系中，使用管理工具實現(xiàn)將要發(fā)布的地圖的數(shù)據(jù)整理、網(wǎng)站設計以及網(wǎng)絡服務的管理，它包括以下三部分：

ArcIMS Author：用戶通過它定義地圖內容，包括添加數(shù)據(jù)圖層，設置地圖屬性（包括圖層顯示方式，顯示比例尺，建立查詢和地理編碼功能及增加描述地理要素的標注等），產生一個在線地圖作為地圖服務。ArcIMS Author最終輸出一個.axl格式的地圖配置文件，它可以獨立于ArcIMS平臺用文本編輯器進行編輯，里面用HTML語言描述了輸出地圖的大體框架和基本圖層元素及其布局。

ArcIMS Administrator：使用Author組織的數(shù)據(jù)建立地圖服務，設置地圖服務的屬性以及地圖服務的啟動、停止等，用于管理IMS 的Server、VirtualServer和 MapService，以及管理 IMS站點的配置信息，監(jiān)視客戶端等。

ArcIMS Designer：使用Administrator建好的服務，生成一個網(wǎng)站，通過一系列對話框幫助用戶選擇瀏覽器使用的地圖服務、模板和功能，其輸出結果為一系列HTML頁面。

本系統(tǒng)開發(fā)過程中主要使用HTML語言來建立頁面顯示框架，使用VB Script或Java Script腳本語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作，其中數(shù)據(jù)庫的操作大量使用了ASP.NET網(wǎng)頁變成語言中的對象，他們共同實現(xiàn)了導航系統(tǒng)的查詢等功能。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)總體設計

長江大學東校區(qū)導航系統(tǒng)以校園公共設施為基礎圖層，調用服務器數(shù)據(jù)庫的基礎信息數(shù)據(jù)，能詳盡、直觀的查詢東校區(qū)內的校園信息，包括教學樓、教工樓、學生宿舍、運動場所、后勤管理、綠化設施、道路等基本設施，查詢可包括圖查屬性和屬性查圖。利用ARCIMS發(fā)布的地圖，其工具欄里有一個添加標記的按鈕，用戶可以根據(jù)自己的需要添加一些注記，非常適用。其總體框架圖如圖1所示：

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織方案設計

（1）空間數(shù)據(jù)的組織主要就是根據(jù)實際地物建立點、線、面三種類型的圖層，然后再建立各圖層。本系統(tǒng)均有點、線、面的圖層，根據(jù)學校實際主要建立的以下圖層：

點類型：樹木2、點學生宿舍、點教工樓。

線類型：線道路。

面類型：公共設施、教學樓、教工樓、宿舍樓、綠化、后勤、其他、圖書館、運動場所、面道路。

（2）屬性數(shù)據(jù)的組織：ArcGIS自帶了數(shù)據(jù)庫——Geodatabase，由于在后續(xù)的屬性查詢中要用到屬性數(shù)據(jù)，故需建立屬性數(shù)據(jù)庫。屬性數(shù)據(jù)庫中有id，shape，name等字段，需要手工輸入。由于Geodatabase中對字段的值的文本長度有限制，對要素的詳細屬性不能在Geodatabase中存儲，只能通過SQL Server建表來存儲。SQL Server表中有以下字段：ID、類型、建筑時間、所屬院系、名稱、所屬圖層等字段。其中以ID號為主鍵。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)實現(xiàn)步驟

開發(fā)平臺的搭建：主要是安裝配置ARCIMS。在配置完成之后，可以測試配置是否成功，通過啟動ArcIMS的Diagnostics程序在頁面的Select component to test下面點擊1和2按鈕，分別彈出的窗口顯示“Test successful”，則說明ArcIMS Servlet連接器、ArcIMS應用服務器沒問題。此時ArcIMS9.0便安裝成功了。

地圖數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)布：通過ArcIMS發(fā)布地圖數(shù)據(jù)涉及地圖服務的創(chuàng)建、web站點的生成。

對ArcIMS生成的站點進行開發(fā)：當站點生成后，需要對系統(tǒng)進行必要的二次開發(fā)，使系統(tǒng)更易于用戶的使用。ArcIMS二次開發(fā)的幾種主要的方法如下：

（1）HTML Viewer方式下的開發(fā)；

（2）工具條的開發(fā)；

（3）系統(tǒng)的漢化；

（4）其他頁面的設計。

頁面作為系統(tǒng)與用戶交互的入口，如何設計的更為易用，簡潔，是非常重要的。頁面的圖片筆者使用Adobe公司的Photoshop 7.0.1軟件來進行編輯。框架使用Macromedia公司的Dreamweaver MX 2004軟件來進行設計。網(wǎng)站的用戶登陸頁面、屬性查詢頁面、校園簡介、三維漫游頁面采用Javascript連接Access和SQL數(shù)據(jù)庫進行設計。

3.2 系統(tǒng)功能的結果

用戶可以通過登錄進入主頁面，然后再主頁面中進行簡單的地圖操作，比如說放大、縮小、全屏、通過輸入ID號查找所要找的要素的位置等；除此之外，還可以通過控件“屬性查詢”實現(xiàn)條件查詢，獲得要素的詳細屬性；同時點擊“三維漫游”，鏈接到校園整體的三維效果音頻文件；點擊“校園簡介”將鏈接到校園簡介網(wǎng)頁。

另外，用戶可以進行簡單的緩沖查詢(即查詢在某特定地物周圍一定距離的地物)，距離量測(對兩點間的距離進行測量)，面積測量等。

各功能頁面顯示結果如圖2所示。

當選中了當前的活動圖層，通過輸入查詢的ID號，將顯示出該圖層中ID號所對應的要素的位置，并在TextFrame中顯示該要素的其他屬性。比如選中當前的活動圖層為“后勤”，在查詢條件中輸入條件：“#ID#=2”，可以顯示出后勤圖層中ID為2的要素，并顯示出它在地圖中的位置。結果見圖2

點擊“屬性查詢”控件，將顯示出要素的詳細屬性信息，其結果圖見圖3。圖4是查詢表中字段“類型”為“polygon”的所有要素的信息

3.3 系統(tǒng)特點

本系統(tǒng)的特點之處在于：

（１）實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。目前大部分導航系統(tǒng)多為單機板的，不能實現(xiàn)及時的數(shù)據(jù)共享和更新，本系統(tǒng)通過WWW發(fā)布，任何一臺計算機均能訪問，真正實現(xiàn)了信息的共享。

（２）友好的用戶界面和操作方式。系統(tǒng)對前端的用戶技術沒有限制，并且客戶端采用普通瀏覽器，不需專業(yè)知識即可隨意操作，簡單易用，不需用戶維護。

（３）實現(xiàn)了圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接，滿足了用戶查詢和統(tǒng)計大量屬性數(shù)據(jù)的要求。

（４）采用VB Script、Java Script和ASP.NET語言，將數(shù)據(jù)庫的操作封裝起來，數(shù)據(jù)操作對用戶不透明，增加了系統(tǒng)的安全性。

（５）利用ArcIMS來開發(fā)系統(tǒng)，整個開發(fā)過程周期短，系統(tǒng)運行速度也較快。

（６）通過工具欄用戶可以增加自己想要的標注信息，實現(xiàn)了系統(tǒng)與用戶的交互。

4 結語

本系統(tǒng)經過測試，基本上能夠達到預先設計的功能目標，能夠準確的顯示校園內的各地理要素并能提供相應的地理定位，系統(tǒng)速度要較快。

由于時間和能力的限制，本系統(tǒng)也有許多不足之處，如能顯示的面積太少，僅僅局限于長江大學東校區(qū)，圖形界面不太美觀，圖形的屬性數(shù)據(jù)設計不夠全面，并且不能實現(xiàn)較高級一點的空間路徑分析功能，在下階段的發(fā)展中，通過網(wǎng)絡編程語言的學習改進頁面設計，使用戶界面趨于美觀，完善基礎圖層的屬性數(shù)據(jù)，使用戶能查詢到更多有用信息，通過采集各校區(qū)的地理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)導航系統(tǒng)的全校化，并實現(xiàn)一定的空間分析能力。

隨著各種WEB技術在GIS中的推廣和應用，WEBGIS技術正在不斷的發(fā)展和走向成熟，在各個行業(yè)中的應用也將越來越廣泛，本系統(tǒng)若能完善，它在實際生活中將有著重要的應用價值和作用。由于系統(tǒng)的開放性和可擴展性，它還可以結合數(shù)字攝影測量技術，通過衛(wèi)星照片或航空照片生成數(shù)字地面模型DEM，做出真實三維立體模型。

參考文獻

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［2］謝建華，陶紅，李培錚.開發(fā)WEBGIS的一種新技術——ArcIMS技術［Ｊ］.地球信息科學，2003，（３）.

［3］陳蓓青，利用ARCIMS和網(wǎng)絡技術開發(fā)長江中下游防汛調度信息系統(tǒng)［N］，《長江科學院院報》，2003，(3).［4］張正蘭，劉耀東，張明，基于ArcIMS的WebGIS系統(tǒng)開發(fā)［N］.《河南大學學報（自然科學版）》，2004.