基于WebGIS的山東省CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

馮彥同， 周子玥

(1.山東省國土測繪院， 山東 濟南 250102； 2.山東師范大學 附屬中學， 山東 濟南 250014)

基于WebGIS的山東省CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

馮彥同1， 周子玥2

(1.山東省國土測繪院， 山東 濟南 250102； 2.山東師范大學 附屬中學， 山東 濟南 250014)

隨著我國各省級連續(xù)運行參考站系統(tǒng)(CORS)的相繼建成，如何為CORS網(wǎng)所涵蓋的各行業(yè)用戶提供實時的外業(yè)服務平臺成為當前CORS網(wǎng)業(yè)務中亟待解決的問題之一.利用ArcGIS Server平臺發(fā)布的山東省CORS網(wǎng)空間數(shù)據(jù)，設計并實現(xiàn)了山東省CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng).系統(tǒng)基于Flex開發(fā)采用B/S結構，通過該系統(tǒng)可以為用戶提供實時監(jiān)控、查詢和定位等服務.

WebGIS； CORS； 網(wǎng)絡服務； Ajax

隨著高精度GNSS定位技術的發(fā)展，連續(xù)運行參考站系統(tǒng)(CORS)作為城市現(xiàn)代測繪基準的維持系統(tǒng)和定位服務系統(tǒng)，已經(jīng)逐漸成為城市的測繪基礎設施[1].當前，在已建成的CORS系統(tǒng)上如何為國土管理、規(guī)劃等不同行業(yè)部門的常規(guī)測繪應用服務，如何為用戶提供更好的外業(yè)用戶監(jiān)控及軌跡查詢服務是CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)所面對的主要問題[2-4].WebGIS技術已經(jīng)普遍應用到礦產(chǎn)、水文、地質、漁業(yè)等各行業(yè)[5-8]，其在區(qū)域CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)的應用研究相對較少.

WebGIS是一種通過網(wǎng)絡來發(fā)布地理信息數(shù)據(jù)的一種GIS技術，它能夠根據(jù)用戶的需求，在服務器端生產(chǎn)GIS數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)顯示在瀏覽器中.CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)中大量的外業(yè)工作均與地理位置相關，建立一個基于WebGIS的CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)可以更好地為各行業(yè)用戶提供定位服務.

Ajax(Asynchronous Java Scriptand XML)是由HTML，JavaScript，DHTML和DOM等多種技術組合而成，通過組合使得多種技術相互合作達到簡化Web應用程序的目的.與傳統(tǒng)的Web系統(tǒng)不同，Ajax技術通過發(fā)送控件ID和信息的改變量來實現(xiàn)頁面的局部更新，使得客戶端可以在頁面向服務器發(fā)送了請求以后仍然在頁面上執(zhí)行其他操作，這樣不僅可以節(jié)約服務器及客戶端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，同時也增強了網(wǎng)頁的用戶體驗.

為了滿足省級CORS網(wǎng)轄區(qū)范圍內的上述測量定位服務和維持省級的地方測繪基準，本文基于WebGIS和Ajax設計并實現(xiàn)了山東省CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的實現(xiàn)完成覆蓋整個省轄區(qū)的高精度定位服務監(jiān)控及查詢.

1 基于WebGIS和Ajax的CORS服務管理系統(tǒng)設計

1.1 系統(tǒng)架構設計

系統(tǒng)主要包括TOPNET、中間服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、WEB服務器、流動站等.TOPNET是省級CORS系統(tǒng)數(shù)據(jù)控制中心處理軟件，中間服務器實現(xiàn)實時坐標測量的參數(shù)加密功能，數(shù)據(jù)庫服務器保存系統(tǒng)運行的各種信息供用戶或管理員查詢統(tǒng)計，WEB服務器提供用戶操作本平臺的WEB服務，流動站用戶通過接收機連接到本系統(tǒng)，在符合參數(shù)安全的情況下實時測量獲取地方坐標.

整個CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)從邏輯上劃分，采用三層B/S結構.基于.NET技術開發(fā)系統(tǒng)應用平臺，整個系統(tǒng)分為表示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層，如圖1所示.基于RIA和Rest技術[9]，以山東省CORS網(wǎng)分布數(shù)據(jù)為基礎，構建相應山東CORS網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫，利用ArcGIS Server發(fā)布山東CORS網(wǎng)地圖服務.

(1)表示層：通過Web瀏覽器的形式實現(xiàn)多用戶信息共享，該層主要包括信息查詢，實時用戶的監(jiān)控，數(shù)據(jù)服務，坐標轉換服務等向用戶開放的服務，也包括為管理員提供的管理與設置的接口.

(2)邏輯層：該層位于表示層和數(shù)據(jù)層之間，一是對各類數(shù)據(jù)請求進行相應的處理，包括負責向數(shù)據(jù)層發(fā)送數(shù)據(jù)請求或從數(shù)據(jù)層獲取有關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計查詢、顯示、坐標參數(shù)轉換；二是主動監(jiān)控CORS系統(tǒng)各部分的工作狀態(tài)，包括用戶位置、軌跡、定位狀態(tài)和基站狀態(tài)等；三是生成系統(tǒng)運維的管理日志，并實時存儲到數(shù)據(jù)庫中去.

(3)數(shù)據(jù)層：用來定義、維護、訪問和更新數(shù)據(jù)并管理和滿足應用服務對數(shù)據(jù)的請求，該層負責解析業(yè)務邏輯層所發(fā)出的數(shù)據(jù)請求，執(zhí)行相關的操作.

采用三層結構模式，使系統(tǒng)各層協(xié)調工作，具備了很高的穩(wěn)定性、延展性和執(zhí)行效率，并且便于維護和升級擴展.

圖1 系統(tǒng)總體設計

1.2 系統(tǒng)功能設計

山東省CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)按功能劃分為兩大部分：一是管理，二是服務，如圖2所示.該系統(tǒng)的管理功能包括用戶管理、系統(tǒng)管理、配置管理.其中，用戶管理包括：TOPNET用戶管理、WEB用戶管理、賬戶管理、用戶信息查詢報表、用戶位置/軌跡監(jiān)控、用戶區(qū)域/經(jīng)費監(jiān)控等；系統(tǒng)管理包括：基礎GIS功能、用戶/基站狀態(tài)查詢、系統(tǒng)完好性監(jiān)測、系統(tǒng)/數(shù)據(jù)安全備份、系統(tǒng)運維日志管理、系統(tǒng)運維查詢統(tǒng)計等功能；配置管理包括系統(tǒng)平臺配置、系統(tǒng)平臺關聯(lián).該系統(tǒng)提供的服務主要為數(shù)據(jù)服務，包括RTK實時坐標測量、RTD實時坐標測量、事后WEB坐標轉換、基站/星歷數(shù)據(jù)下載等功能.

圖2 CORS服務管理系統(tǒng)功能設計

1.3 系統(tǒng)業(yè)務流程設計

CORS服務管理系統(tǒng)采用.NET平臺開發(fā)，業(yè)務數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)分別存儲管理，其中業(yè)務數(shù)據(jù)構成關系型數(shù)據(jù)庫SQL Server，空間數(shù)據(jù)(專題圖數(shù)據(jù))通過ArcGIS SDE作為中間層驅動SQL Server管理[10].中間層網(wǎng)絡地圖服務、Web服務由IIS服務器來負責，主要完成對瀏覽器端請求的傳輸和處理.所以在本質上整個系統(tǒng)有兩個主要的工作流程：業(yè)務數(shù)據(jù)的工作流和空間數(shù)據(jù)的工作流.

(1)業(yè)務數(shù)據(jù)的工作流：業(yè)務數(shù)據(jù)主要是一些屬性數(shù)據(jù)，這些屬性數(shù)據(jù)服務主要調用IIS服務器上使用的一系列Web方法及服務.如：用戶瀏覽一個HTML頁面并觸發(fā)應用程序系統(tǒng)的一個事件，然后應用系統(tǒng)則激活相應的Web方法，并用其來處理保存在SQLServer的數(shù)據(jù)并將執(zhí)行結果返回到瀏覽器端.所有Web方法可以分為兩類：基本用戶的管理方法，該方法包括用戶驗證、用戶密碼更改，用戶信息更新等；行政區(qū)域的管理方法，該方法允許用戶通過高級權限獲得下級區(qū)域名稱列表，或者獲得各級區(qū)域的所有名稱列表.

(2)空間數(shù)據(jù)工作流：在空間數(shù)據(jù)的工作流中，地圖服務會為不同的影像提供正確參數(shù)以使不同的影像顯示在瀏覽器中.WebGIS中的地圖服務是一個標準的web服務，可使地圖請求從一個或多個分布式地理空間數(shù)據(jù)庫中生成一張地圖.

CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)中采用基于HTTP協(xié)議的標準地圖服務，在地理信息數(shù)據(jù)的無縫集成與互操作中起著重要作用.標準地圖服務定義了三個運算：GetMap，GetCapabilities和GetFeatureInfo.它們會分別返回地圖、描述信息和要素屬性.標準地圖服務需要LAYERS，STYLES，CRS，BBOX，WIDTH，HEIGHT和FORMAT等參數(shù)，用戶通過設置這些參數(shù)相應的值并將它們發(fā)送到地圖服務器，服務器將返回帶地物要素的地圖影像，并采用統(tǒng)一方式來渲染同一圖層的這些影像.

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

ASP.NET框架提供了采用Ajax技術包裝的一些控件.這些控件隱藏了Ajax機制內部過程的細節(jié).開發(fā)者可以簡單通過拖動這些控件到Web站點來實現(xiàn)Ajax功能.但是，對于各種控件需要定義相應參數(shù)并在服務器上自己運行函數(shù).因此，在此系統(tǒng)中，我們采用IcallbackEventHandler這個輕量級的Ajax接口來產(chǎn)生需要的Ajax函數(shù).

在整個CORS服務管理系統(tǒng)中，各種專業(yè)用戶需要提交一些定位需求信息給服務器，然后服務器盡快將相應的定位信息以及專業(yè)的地圖信息反饋給客戶端.所有這些高精度位置的服務都通過Ajax過程來完成.實現(xiàn)CORS服務管理系統(tǒng)的AJAX機制的例程如下所述.

2.1 定位區(qū)域的局部更新

為了實現(xiàn)局部更新函數(shù)，首先，一個頁面應該派生自ICallbackEventHandler接口，并實現(xiàn)該接口的兩個方法：GetCallbackResult和RaiseCallbackEvent(stringeventArgument).前一個方法將告訴系統(tǒng)將結果作為一個字符類型發(fā)送回來，后一個方法用于從客戶端接收參數(shù)(比如，選中的城市名等)，同時，在服務器端調用Web服務來處理這些參數(shù)并返回結果(比如，需要定位服務的區(qū)域)給客戶端.山東省CORS服務管理系統(tǒng)瀏覽器端表單設計如圖3所示.

圖3 CORS服務管理系統(tǒng)瀏覽器端表單提交

2.2 異步地圖刷新

以地圖縮放為例，首先，客戶端腳本定義縮放函數(shù)，該函數(shù)可以獲得地圖物件，縮放中心點以及響應鼠標事件的縮放時間；其次，腳本調用服務器函數(shù)并傳送參數(shù)到服務器.服務器上的地圖物件派生自ICallbackEventHandler接口，這樣，服務器可以根據(jù)這些參數(shù)生成一幅新地圖并將其傳回客戶端.山東省CORS服務系統(tǒng)地圖刷新設計如圖4所示.

圖4 CORS服務管理系統(tǒng)地圖刷新

3 結束語

隨著國土、交通、規(guī)劃、水利、海洋等行業(yè)對于高精度定位服務的需求增長，省級CORS系統(tǒng)的全面建設可以滿足這種需求.本文從系統(tǒng)架構、系統(tǒng)功能模塊、系統(tǒng)業(yè)務流程及系統(tǒng)實現(xiàn)等4個方面給出了一個省級CORS網(wǎng)服務管理系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)方法，可以為全國的區(qū)域CORS網(wǎng)服務系統(tǒng)建設提供參考.

[1]陳俊勇,張鵬,武軍酈,張全德.關于在中國構建全球導航衛(wèi)星國家級連續(xù)運行站系統(tǒng)的思考[J].測繪學報,2007,36(4):366-369.

[2]李曉亮.CORS系統(tǒng)的構建與應用[D].北京：中國地質大學,2014.

[3]汪偉,史廷玉,張志全.CORS系統(tǒng)的應用發(fā)展及展望[J].城市勘測,2010(03):45-47.

[4]趙新秀,王解先.CORS用戶管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].工程勘察,2010,38(9):74-76.

[5]朱巧玉,魏真,高志譽.基于WebGIS與工作流的礦業(yè)權管理系統(tǒng)設計[J].煤炭工程,2014(12):141-143.

[6]吳建華.基于ArcGIS與ASP.NET的流域水質監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)研究[J].測繪與空間地理信息,2014(10):1-4.

[7]朱紹平.基于WebGIS的煤礦地測管理信息系統(tǒng)設計與應用[J].現(xiàn)代礦業(yè),2015(02):77-80.

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[9]賈慶雷,萬慶,邢超．ArcGISServer開發(fā)指南——基于Flex和.Net[M].北京:科學出版社,2011.

[10]楊捷．基于ArcGISforFlexAPI的GIS查詢系統(tǒng)關鍵性技術研究[D]．昆明：云南大學,2010.

(編輯：姚佳良)

Design and implementation of WebGIS-basedCORS network service and management system

FENG Yan-tong1， ZHOU Zi-yue2

(1.Shandong Provincial Institute of Land Surveying and Mapping, Ji′nan 250102, China;2.High School Attached to Shangdong Normal University, Ji′nan 250014, China)

With the provincial Continuously Operating Reference Station (CORS) systems being expanded in our country, an issue, how to provide real-time services of high-accuracy positioning by CORS network for customers from various industries, is needed to be resolved. Shandong CORS spatial data are published by ArcGIS Server platform. Based on Flex development and Browser/Server Framework, CORS service and management system is designed and realized, through which better service such as real-time monitoring, querying and positioning can be provide for customers.

WebGIS； CORS； network service； Ajax

2015-01-10

國家測繪地理信息局2015年測繪地理信息公益性行業(yè)科研專項項目(201512004-04)

馮彥同，男，fengyantong0110@163.com

1672-6197(2015)06-0016-04

P208

A