基于Google Map API的國界信息發(fā)布系統(tǒng)研究

曹一冰，華一新，文志成，姜 波

(1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450052；2.61243部隊，甘肅 蘭州 730020；3.61175部隊，江蘇 南京 210049)

基于Google Map API的國界信息發(fā)布系統(tǒng)研究

曹一冰1，華一新1，文志成2，姜 波3

(1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450052；2.61243部隊，甘肅 蘭州 730020；3.61175部隊，江蘇 南京 210049)

邊界工作是我國外交工作中一項長期而重要的任務(wù)，如何實現(xiàn)周邊事務(wù)的快速標(biāo)繪、實時共享和制圖輸出，對于政府決策者以及外交工作人員具有重要意義。然而目前的國界信息系統(tǒng)大多存在地理空間數(shù)據(jù)更新工作繁重、缺乏實時標(biāo)注工具和地理事件難以共享等問題，已嚴(yán)重制約了邊界工作的順利開展。地理信息技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展為解決上述問題提供了可能。文中采用四層B/S體系結(jié)構(gòu)，在Google地圖服務(wù)支持下，基于ASP.NET+C#網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)和Ajax技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)了國界信息發(fā)布系統(tǒng)。為政府決策者及外交工作人員實時標(biāo)注和共享周邊信息提供輔助決策支持。實踐證明，系統(tǒng)具有良好的可用性和較強(qiáng)的實時性。

Google Map API；國界信息；標(biāo)注；B/S；Ajax；決策支持

隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的快速發(fā)展，周邊事務(wù)以及外交活動日益增多，亟需一種既能表達(dá)周邊位置信息又能反映周邊態(tài)勢變化的信息系統(tǒng)的出現(xiàn)。計算機(jī)技術(shù)水平的快速提高極大地推動了地理信息服務(wù)理論、技術(shù)與方法的發(fā)展[1]，使應(yīng)用地理信息服務(wù)解決國界周邊事務(wù)標(biāo)繪、表達(dá)與發(fā)布成為可能。地理信息服務(wù)已從早期以地圖為載體的信息傳遞方式發(fā)展到建立在計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間技術(shù)、通訊技術(shù)以及地理信息技術(shù)等基礎(chǔ)上的現(xiàn)代地理信息服務(wù)模式[2-5]。

傳統(tǒng)的邊界地理信息系統(tǒng)由于使用的是C/S結(jié)構(gòu)，不僅適用范圍小，還需要同時考慮數(shù)據(jù)和平臺問題。開發(fā)時即要購買GIS公司的GIS平臺產(chǎn)品又要找地圖供應(yīng)商購買地圖產(chǎn)品，費(fèi)用開銷很大，同時存在數(shù)據(jù)更新工作繁重、缺乏實時標(biāo)注工具以及多用戶地理事件難以共享等問題，極大地制約了邊界工作的順利開展。網(wǎng)絡(luò)電子地圖服務(wù)為解決上述問題提供了一種新的途徑。目前，各大網(wǎng)絡(luò)電子地圖服務(wù)供應(yīng)商都提供了免費(fèi)的數(shù)據(jù)和平臺，發(fā)布了相關(guān)數(shù)據(jù)接口API，使用非常方便，需要的就是一些開發(fā)和集成，使開發(fā)者可以快速地將地圖嵌入到網(wǎng)站中，并借助地圖數(shù)據(jù)為用戶提供位置服務(wù)。同時允許開發(fā)者利用JavaScript腳本語言進(jìn)行應(yīng)用、開發(fā)和擴(kuò)展以添加用戶的特殊需求。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)和平臺都是免費(fèi)的，任何非營利性網(wǎng)站均可使用[6]。

目前常見的電子地圖服務(wù)有：Google Map；Yahoo！Map；Microsoft Virtual Earth；百度地圖；天地圖等。本文通過對以上電子地圖服務(wù)平臺進(jìn)行分析，并考慮到國界信息發(fā)布系統(tǒng)的特殊需求，認(rèn)為無論在衛(wèi)星影像的清晰度、API的完整性和地圖的覆蓋范圍等方面，Google Map都是目前最好、最完整的。因此，本文采用Google Map實現(xiàn)了周邊事務(wù)空間信息標(biāo)繪與表達(dá)、熱點信息管理與維護(hù)、多用戶標(biāo)注信息共享等功能。最終為邊界工作者提供簡單易用、實時高效的在線地圖標(biāo)注與共享工具。

1 相關(guān)背景及Web技術(shù)

1.1 國界信息

國界信息按其內(nèi)容分主要包括：國界線的基本情況、相關(guān)邊界口岸的設(shè)置情況、國界線周邊重點地物信息、未定國界的雙方主張線信息、爭議區(qū)信息和周邊突發(fā)地理事件等(如地質(zhì)災(zāi)害引起的周邊地貌變動、邊民沖突、人為事故等)；按其標(biāo)注類型又可分為點狀標(biāo)注、線狀標(biāo)注和面狀標(biāo)注。最終每一條國界信息的幾何數(shù)據(jù)通過標(biāo)注類型、位置坐標(biāo)和標(biāo)注樣式存儲在tb_plots數(shù)據(jù)表中，屬性數(shù)據(jù)通過新聞網(wǎng)頁的形式存儲在tb_news數(shù)據(jù)表中。

1.2 Google Map API

Google Map是Google公司向全球提供的地圖服務(wù)，包括地標(biāo)、線條、形狀等信息，提供矢量地圖、衛(wèi)星照片、地形圖等3種視圖，于2005年在谷歌博客上首次公布，并逐漸將覆蓋范圍擴(kuò)大至全球[7]，它是一款基于瀏覽器的免費(fèi)在線地圖工具，其廣泛使用對互聯(lián)網(wǎng)及GIS領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響。Google Map API是谷歌地圖的二次開發(fā)接口，目前更新至V3版本，開發(fā)者可以方便地將谷歌地圖數(shù)據(jù)嵌入到自己的網(wǎng)站中實現(xiàn)個性化應(yīng)用，添加地標(biāo)、線條、形狀目標(biāo)或者響應(yīng)用戶的單擊事件彈出信息窗口。它提供了兩種不同形式的API：Google Map Java Script API和Google Maps API for Flash，本文使用的是Google Map JavaScript API V2。

根據(jù)其特性可以將Google Map API分為兩個部分：顯示特性，包含的對象有GMap2，GPoint，GIcon和GLatLng；其它特性，包括GControl，GMapPane，GMapType和GOverlay。開發(fā)者可以使用它們創(chuàng)建自己的控件、標(biāo)注和地圖類型。以下是Google Map API中常見的對象[8]：

1)GMap2：Google Map API的核心類，主要用來創(chuàng)建地圖控件和控制地圖的基本行為。

2)GControl：它由一組對象組成，包括GLargeMapControl，GMapTypeControl等。

3)GMaker：主要用來指示位置和顯示信息。

4)GInfoWindow：使用文本或html顯示彈出信息。

5)GPolyline，GPolygon：分別用來在地圖上標(biāo)注線條和形狀目標(biāo)。

1.3 ASP.NET

ASP.NET是微軟在.NET Framework框架中提供的用于開發(fā)Web應(yīng)用程序的類庫，主要用來創(chuàng)建動態(tài)網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是一種使嵌入網(wǎng)頁中的腳本可由因特網(wǎng)服務(wù)器執(zhí)行的服務(wù)器端腳本技術(shù)，ASP.NET是ASP技術(shù)的后繼者，允許開發(fā)者使用任何支持.NET的語言編寫ASP.NET代碼[9]。使用它可以方便在客戶端和服務(wù)器端傳送數(shù)據(jù)，是一種構(gòu)建Web-GIS的常用技術(shù)。

1.4 AJAX

AJAX即Asynchronous JavaScript and XML，指的是一套綜合了多項技術(shù)的瀏覽器端網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)[10]。

傳統(tǒng)的Web應(yīng)用允許用戶端填寫表單，當(dāng)提交表單時就向Web服務(wù)器發(fā)送一個請求。服務(wù)器接收并處理傳來的表單，然后返回一個新的網(wǎng)頁，但這種做法浪費(fèi)了許多帶寬，因為在前后兩個頁面中的大部分HTML代碼往往是相同的。由于每次應(yīng)用都需要向服務(wù)器發(fā)送請求，應(yīng)用的響應(yīng)時間依賴于服務(wù)器，這就導(dǎo)致了用戶界面的響應(yīng)比本機(jī)程序慢得多。

與此不同，AJAX可以僅向服務(wù)器發(fā)送并取回必須的數(shù)據(jù)，它使用SOAP或其它一些基于XML的頁面服務(wù)接口，并在客戶端采用JavaScript處理來自服務(wù)器的回應(yīng)。因此在服務(wù)器和瀏覽器之間交換的數(shù)據(jù)大量減少，提高了服務(wù)器的響應(yīng)速度。同時，很多的處理工作可以在發(fā)出請求的客戶端機(jī)器上完成，因此Web服務(wù)器的負(fù)荷也減少了，能夠使Web應(yīng)用程序更小、更快、更友好。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)使用B/S四層體系結(jié)構(gòu)，每一層在功能上都是獨立的，任何一層的更改不會影響其它層的功能，極大地提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性[11]。系統(tǒng)從下到上分為數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)存儲層(Data Storage Layer)：主要用來管理數(shù)據(jù)，執(zhí)行用戶的數(shù)據(jù)查詢、修改、更新和地圖服務(wù)。包括存儲于SQL Server中的用戶標(biāo)注數(shù)據(jù)、新聞數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)(統(tǒng)稱為國界信息數(shù)據(jù))和存儲于Google地圖服務(wù)器的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)訪問層(Data Access Layer)：提供訪問國界信息數(shù)據(jù)和Google地圖數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接口，介于數(shù)據(jù)存儲層和業(yè)務(wù)邏輯層之間。

業(yè)務(wù)邏輯層(Business Logic Layer)：在數(shù)據(jù)訪問層的基礎(chǔ)上提供四大類服務(wù)，分別是標(biāo)注服務(wù)、新聞服務(wù)、用戶管理服務(wù)和地圖服務(wù)。它響應(yīng)來自瀏覽器的請求，并將其發(fā)送到數(shù)據(jù)訪問層，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫能夠接收的形式(例如SQL)，然后將返回的數(shù)據(jù)經(jīng)過邏輯處理轉(zhuǎn)換為HTML和其它的腳本形式給客戶端。對于空間數(shù)據(jù)的操作(顯示、縮放等)，主要通過使用Google Map API來訪問Google地圖服務(wù)器上的瓦片數(shù)據(jù)。

表示層(The Presentation Layer)：位于客戶端瀏覽器，用戶使用瀏覽器與系統(tǒng)交互和響應(yīng)，向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)請求并將返回的結(jié)果進(jìn)行顯示，表現(xiàn)為國界信息發(fā)布系統(tǒng)平臺。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計主要包括數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和主要功能模塊的設(shè)計。

3.1 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫，主要用來存儲用戶數(shù)據(jù)、標(biāo)注數(shù)據(jù)、新聞數(shù)據(jù)等國界信息數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶標(biāo)注一個點狀、線狀或面狀目標(biāo)時，系統(tǒng)通過Google Map地圖服務(wù)獲取標(biāo)注對象的坐標(biāo)信息(一個或多個坐標(biāo)點)，然后將其和用戶輸入的標(biāo)注標(biāo)題、描述信息、添加的新聞信息、設(shè)置的標(biāo)注樣式添加到tb_plots表中；將新聞標(biāo)題、新聞內(nèi)容存儲在tb_news表中，標(biāo)注和新聞通過唯一的GUID關(guān)聯(lián)；當(dāng)某一用戶想要查看其他用戶的標(biāo)注信息時，可以關(guān)注其他用戶，這樣就可以實現(xiàn)地理事件的實時共享，用戶的基本信息存儲在tb_users表中，tb_users和tb_plots通過用戶名關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)啟動時數(shù)據(jù)庫國界信息數(shù)據(jù)通過經(jīng)緯度與Google Map空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。部分?jǐn)?shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)見表1～表3。

表1 用戶表tb_users結(jié)構(gòu)圖

表2 標(biāo)注表tb_plots結(jié)構(gòu)圖

表3 新聞表tb_news結(jié)構(gòu)圖

3.2 主要功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)按其功能主要分為兩個模塊，每一模塊都包含若干子模塊，模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主要功能模塊結(jié)構(gòu)

3.2.1 注冊與登錄模塊

注冊一個新的用戶后，會在tb_users表中增加一條記錄，此時tb_users中沒有任何關(guān)注信息(Attention字段為空)；tb_plots中沒有任何標(biāo)注信息(沒有此用戶的標(biāo)注)；tb_news中沒有與標(biāo)注關(guān)聯(lián)的新聞信息。

3.2.2 標(biāo)注顯示模塊

用戶的標(biāo)注信息在顯示時是以圖層的形式進(jìn)行組織的，每個用戶為一個圖層。當(dāng)用戶標(biāo)注完成其所關(guān)心的所有國界信息后，標(biāo)注信息會增加至用戶圖層中(圖3所示為“三沙市”用戶標(biāo)注的是南海區(qū)域的國界信息)。用戶可以在列表中控制某一圖層或某一標(biāo)注的顯示狀態(tài)，單擊左側(cè)列表中的某一標(biāo)注時，地圖會定位到該標(biāo)注點，并顯示標(biāo)注的描述信息和新聞鏈接。點擊氣泡框中的“瀏覽新聞”鏈接可以查看與該標(biāo)注關(guān)聯(lián)的新聞數(shù)據(jù)，如圖4所示。

圖3 標(biāo)注顯示功能

圖4 標(biāo)注新聞顯示

3.2.3 用戶關(guān)注模塊

通過添加關(guān)注用戶可以將其他用戶的標(biāo)注信息顯示在“好友列表”中，相當(dāng)于添加了一個用戶關(guān)注圖層，進(jìn)而實現(xiàn)多用戶的實時在線地理信息共享，如圖5所示。

圖5 用戶關(guān)注功能

3.2.4 標(biāo)注查詢模塊

系統(tǒng)提供“站內(nèi)搜索”、“Google地圖搜索”、“全部”3種搜索模式?！罢緝?nèi)搜索”模式通過關(guān)鍵字匹配搜索所有存儲在數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)注信息；“Google地圖搜索”模式查詢Google地圖服務(wù)器中的標(biāo)注信息；“全部”模式查詢所有的標(biāo)注信息，同時可以對搜索結(jié)果瀏覽和顯示，如圖6所示。

圖6 標(biāo)注查詢功能

3.2.5 用戶標(biāo)注模塊

選擇標(biāo)注的目標(biāo)類型(點、線、面)，通過鼠標(biāo)交互在地圖上標(biāo)注國界信息，設(shè)置標(biāo)注的標(biāo)題、描述信息、樣式并添加與地理位置相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)即新聞信息(編輯新聞網(wǎng)頁)，完成標(biāo)注的添加，如圖7所示。

圖7 用戶標(biāo)注功能

3.2.6 后臺模塊

用來管理用戶、新聞和標(biāo)注信息，實現(xiàn)上述信息的刪、改、查以及一些邏輯的處理，如當(dāng)刪除某一用戶時，需要同時刪除其標(biāo)注信息以及與標(biāo)注相關(guān)的新聞信息。

4 結(jié)束語

國界信息發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用改變了傳統(tǒng)邊界地理信息系統(tǒng)組織和管理周邊事務(wù)數(shù)據(jù)的方式。由于采用公眾地理信息服務(wù)平臺Google Map，使開發(fā)者不用考慮數(shù)據(jù)更新問題，降低了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)成本。系統(tǒng)提供了豐富的標(biāo)注工具，使用戶可以按照需求標(biāo)注不同的地理事件，同時標(biāo)注信息的圖層化組織有利于不同用戶實時在線共享地理事件，較好地滿足了政府決策者和邊界工作者的業(yè)務(wù)需求。實踐證明，系統(tǒng)具有良好的可用性和較強(qiáng)的實時性。

[1]梁建國，徐占華，夏君．面向服務(wù)的空間信息共享機(jī)制設(shè)計與實現(xiàn)[J]．測繪通報，2011(2)：56-58．

[2]柳佳佳，葛文．基于本體語義的地理信息服務(wù)發(fā)現(xiàn)[J]．測繪工程，2013，22(6)：9-13．

[3]徐永龍，李斌，郭海朋，等.數(shù)據(jù)字典驅(qū)動的地質(zhì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].測繪工程，2014，23(10)：41-44.

[4]繆鹍，田家凱，唐軍軍，等.公(鐵)路線調(diào)數(shù)據(jù)采集的GIS系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪工程，2014，23(7):68-71.

[5]郭范春.基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研建[J].測繪工程，2013，22(3)：80-82.

[6]丁毅，彭宏．Google Maps API在WebGIS定位中的應(yīng)用研究[J]．杭州電子科技大學(xué)學(xué)報，2012，32(5)：96-99．

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[9]R ANDERSON,B FRMCIS．ASP.NET高級編程[M]．王毅，楊浩,譯.北京：清華大學(xué)出版社，2002：2-8．

[10]R ASLESON,N SCHUTTA．Ajax基礎(chǔ)教程[M]．金靈,譯.北京：人民郵電出版社，2006：71-85．

[11]王廠．基于Google Map API的郵政運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)的分析與設(shè)計[D]．濟(jì)南：山東大學(xué)，2010．

[責(zé)任編輯：劉文霞]

Research of borders information distribution system based on Google Map API

CAO Yi-bing1，HUA Yi-xin1，WEN Zhi-cheng2，JIANG Bo3

(1.Institute of Geo-Spatial Information，Information Engineering University，Zhengzhou 450052, China；2.Troops 61243，Lanzhou 730020, China;3.Troops 61175，Nanjing 210049，China)

Border work is a long-term and important task in China’s diplomatic work.How to implement rapid plotting，real-time sharing and mapping surrounding affairs has taken great significance for government policy-makers and diplomatic staff.However，the existing boundary information systems have some problems: of which geospatial data update is heavily workload，plotting tools are in a state of serious lack and geographic events are difficult to share，which phenomenon has seriously hampered the smooth development of the border task.The development of GIS technology, especially the development of Web GIS offers the possibility to solve the above problems. Four layers of B/S architecture are adopted with the support of Google maps service，design and implement the borders information distribution system based on the web development technology of ASP.NET，C#，Ajax.The system can provide a decision support for the government policy-makers as well as diplomatic staff’s real-time plotting and sharing of surrounding information.The practice has proved that the system has good usability and strong real-time.

Google Map API；border information；Plot；B/S；Ajax；decision support

2014-01-16；補(bǔ)充更新日期：2014-11-01

“十二五”國家科技支撐計劃資助項目(2012BAK12B02)

曹一冰(1986-)，男，博士研究生.

P208

：A

：1006-7949(2014)12-0071-05