基于云GIS的輕量級(jí)快速制圖工具研究

馬學(xué)剛

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司 石家莊050035）

1 引言

企業(yè)級(jí)GIS 共享平臺(tái)是將地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)一管理，為企業(yè)內(nèi)部各個(gè)業(yè)務(wù)部門提供地圖數(shù)據(jù)共享的架構(gòu)平臺(tái)。企業(yè)級(jí)GIS 應(yīng)用時(shí)通過IT 標(biāo)準(zhǔn)的方法，實(shí)現(xiàn)與其他IT 信息化支撐系統(tǒng)（網(wǎng)管支撐系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)、經(jīng)營分析和市場(chǎng)營銷等）的數(shù)據(jù)和應(yīng)用集成，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的無縫融合，以松耦合的方式實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)桌面、Web 和移動(dòng)應(yīng)用上的功能重用性。

企業(yè)級(jí)GIS 共享平臺(tái)在通信行業(yè)的深度應(yīng)用，為市場(chǎng)營銷、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化、工程建設(shè)、運(yùn)維管理等業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供了有力的地圖可視化支撐。在市場(chǎng)營銷方面，基于GIS 地圖可實(shí)現(xiàn)2G/3G/WLAN/LTE的四網(wǎng)協(xié)同與流量經(jīng)營；通過在GIS 地圖中構(gòu)建傳播模型、領(lǐng)區(qū)規(guī)劃、覆蓋模型、路徑衰耗等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型，實(shí)現(xiàn)可視化的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化；通過將傳輸、動(dòng)環(huán)、無線等網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)在地圖中呈現(xiàn)，為資源預(yù)勘和工程設(shè)計(jì)提供直觀、可視的支撐手段。在運(yùn)維管理方面，基于GIS 地圖可實(shí)現(xiàn)無線、傳輸、動(dòng)環(huán)跨專業(yè)的可視化監(jiān)控以及應(yīng)急突發(fā)場(chǎng)景的業(yè)務(wù)保障。通過企業(yè)級(jí)GIS 共享平臺(tái)，統(tǒng)一了GIS 數(shù)據(jù)管理，提供統(tǒng)一的GIS 服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了“一幅地圖，多處應(yīng)用”的地圖可視化支撐能力，節(jié)省了IT 信息化支撐系統(tǒng)在地圖建設(shè)方面的重復(fù)投資。

盡管企業(yè)級(jí)GIS 共享平臺(tái)的應(yīng)用效果明顯，跨越了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)使用上的鴻溝，為移動(dòng)通信企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展注入了更多驅(qū)動(dòng)力，但企業(yè)級(jí)GIS 共享平臺(tái)也存在技術(shù)上的瓶頸，主要有以下幾個(gè)方面。

（1）“一方建設(shè)，多方使用”GIS 開發(fā)建設(shè)模式還需改進(jìn)

當(dāng)前的開發(fā)建設(shè)模式是：GIS 共享平臺(tái)提供統(tǒng)一的地圖服務(wù)接口，其他IT 支撐系統(tǒng)通過調(diào)用地圖服務(wù)接口共享GIS 地圖服務(wù)，進(jìn)行功能的二次開發(fā)。對(duì)于不具備硬件、軟件開發(fā)環(huán)境的部門，無法建設(shè)基于GIS 地圖的IT 支撐系統(tǒng)，無法共享GIS 地圖數(shù)據(jù)和服務(wù)。

（2）沒有便捷、快速的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)地圖呈現(xiàn)工具

很多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散在各部門，如果要在地圖中呈現(xiàn)這些數(shù)據(jù)，首先要組織數(shù)據(jù)，然后在企業(yè)級(jí)GIS共享平臺(tái)中制作成數(shù)據(jù)圖層，并發(fā)布成服務(wù)。這種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上圖的制作效率低、周期長，無法滿足個(gè)性化快速制圖的場(chǎng)景需求。

（3）無法滿足隨時(shí)隨地面向辦公的GIS 應(yīng)用需求

各業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于GIS 地圖開發(fā)軟件應(yīng)用同質(zhì)性高、重復(fù)建設(shè)，普通用戶必須依賴業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用GIS 應(yīng)用，無法滿足隨時(shí)隨地面向辦公的GIS 應(yīng)用需求。

鑒于上述情況，急需一種輕量級(jí)快速制圖工具，以滿足業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享、快速制圖、GIS 應(yīng)用共享以及面向日常辦公的GIS 普適化需求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)工具

該工具是與微軟Office 軟件無縫融合的一套輕量級(jí)地圖插件工具，主要功能包括地圖管理、數(shù)據(jù)管理、地圖組織管理、數(shù)據(jù)與地圖服務(wù)共享管理。Office Map 快速制圖的插件工具如圖1 所示，Office Map 插件工具功能結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

（1）地圖管理

實(shí)現(xiàn)在Office Excel 中嵌入動(dòng)態(tài)、交互式GIS地圖。

（2）數(shù)據(jù)管理

選擇要在GIS 地圖中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，以向?qū)Х绞缴蟼鳂I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)在交互式地圖中。

（3）地圖組織管理

按照省、市兩級(jí)切換基礎(chǔ)矢量地圖，也支持切換衛(wèi)星影像圖。

（4）共享管理

一是將上傳到地圖中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享為數(shù)據(jù)圖層；二是將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圖層與基礎(chǔ)GIS 地圖發(fā)布成GIS 地圖服務(wù)；三是將生成GIS 地圖服務(wù)共享到Office PowerPoint 中。

2.2 系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)

Office Map 快速制圖工具是一套基于云GIS平臺(tái)的輕量級(jí)客戶端工具，具備在Office Excel 中集成交互式地圖，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與GIS 地圖服務(wù)無縫融合，同時(shí)也提供基于GIS的軟件和數(shù)據(jù)管理能力，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)即服務(wù)和軟件即服務(wù)的云計(jì)算特征和能力。圖3 為云GIS 系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)，該架構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)施層、資源池層、服務(wù)管理層、服務(wù)門戶等。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層

位于云計(jì)算三層服務(wù)模型的最低端，它將IT 基礎(chǔ)設(shè)施（CPU、存儲(chǔ)、內(nèi)存、操作系統(tǒng)等）通過虛擬化技術(shù)進(jìn)行資源池化，為上層GIS 平臺(tái)服務(wù)層提供高度擴(kuò)展和按需變化的能力。

（2）資源池層

資源池層包括4 種池化的資源：硬件資源、地圖服務(wù)資源、地圖數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用資源。池化后的資源具備高擴(kuò)展性和按需變化的IT 能力。

（3）服務(wù)管理層

服務(wù)管理層主要實(shí)現(xiàn)服務(wù)監(jiān)控、服務(wù)度量、服務(wù)彈性調(diào)整、服務(wù)自發(fā)布以及相關(guān)認(rèn)證授權(quán)、服務(wù)審批等管理功能。

（4）服務(wù)門戶

服務(wù)門戶包括自服務(wù)門戶和云平臺(tái)管理門戶。自服務(wù)門戶主要實(shí)現(xiàn)了不同用戶和部門在自服務(wù)門戶中搭建特定的GIS 環(huán)境，在線創(chuàng)建、瀏覽、使用和共享地圖信息，還可以上傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，發(fā)布成專屬的地圖服務(wù)，在同部門之間共享；云管理平臺(tái)門戶主要是對(duì)基礎(chǔ)硬件和資源池的使用等進(jìn)行監(jiān)控、GIS 服務(wù)度量和彈性調(diào)整等管理功能。

3 系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)

Office Map 輕量級(jí)快速制圖工具的工作流程如圖4 所示。

3.1 組織業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

在Office Excel 中準(zhǔn)備好業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中必須包含經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。如圖5 所示的超級(jí)基站業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括地市、區(qū)域、超級(jí)基站名稱、基站經(jīng)緯度、配套傳輸設(shè)備、傳輸配置、基站類型、歸屬機(jī)房、電源配置等數(shù)據(jù)。

3.2 在Excel 中打開Office Map 工具

使用該工具前，必須在云GIS 管理平臺(tái)中注冊(cè)用戶賬號(hào)，管理平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)注冊(cè)的賬號(hào)進(jìn)行授權(quán)和認(rèn)證，然后在Office Excel 中切換到Office Map 地圖插件工具，單擊“登錄”按鈕輸入用戶名和密碼，打開Office Map 插件工具。云GIS 管理平臺(tái)的用戶注冊(cè)如圖6 所示，打開Office Map 插件工具如圖7所示。

3.3 上傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

①打開Office Map 工具后，在地圖管理中單擊“插入地圖”，在Excel 表格中嵌入一幅動(dòng)態(tài)交互式地圖，實(shí)際是調(diào)用的云GIS 管理平臺(tái)發(fā)布的基礎(chǔ)地圖服務(wù)，因此，該地圖具備了放大、縮小、漫游、查詢、定位等基礎(chǔ)地圖操作功能，如圖8 所示。

②在數(shù)據(jù)管理中單擊“上傳共享數(shù)據(jù)”，打開“數(shù)據(jù)上傳向?qū)А保x擇“單元格區(qū)域”，單擊“下一步”，如圖9 所示。

③選擇上傳數(shù)據(jù)所在的單元格區(qū)域，如圖10所示。

④選擇數(shù)據(jù)的位置信息方式，有3 種方式：地址、經(jīng)緯度和國家。通常采用經(jīng)緯度位置上傳方式，然后單擊“下一步”，如圖11 所示。

⑤指定業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在地圖中注記名稱、經(jīng)度、緯度在Excel 表格中列字段的位置，單擊“向地圖中添加數(shù)據(jù)”，完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上傳到地圖，如圖12 所示。最后，上傳超級(jí)基站業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并在地圖中呈現(xiàn)，如圖13 所示。通過業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上傳向?qū)?，通過幾步簡(jiǎn)單配置與操作，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在地圖中的快速呈現(xiàn)。

3.4 生成共享的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圖層

通過單擊“共享管理”中的“共享數(shù)據(jù)工具”，設(shè)定數(shù)據(jù)圖層名稱、經(jīng)緯度所在的列，然后創(chuàng)建一個(gè)共享的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圖層，如圖14 所示。

3.5 加載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圖層并進(jìn)行符號(hào)配圖

在GIS 圖層標(biāo)簽中，單擊“數(shù)據(jù)標(biāo)簽”，雙擊生成“共享業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圖層”，在地圖中加載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圖層，并進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在地圖中的符號(hào)配置。配置業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在地圖中的顯示符號(hào)如圖15 所示，配置符號(hào)后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圖層在地圖中顯示如圖16 所示。

3.6 發(fā)布并共享地圖服務(wù)

在“共享管理”中單擊“發(fā)布地圖”，設(shè)置地圖服務(wù)名稱，在云GIS 管理平臺(tái)中創(chuàng)建疊加業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圖層后的地圖服務(wù)。發(fā)布地圖服務(wù)如圖17 所示，發(fā)布成功的地圖服務(wù)如圖18 所示。

3.7 在云GIS 管理平臺(tái)中查看發(fā)布的地圖服務(wù)

登錄云GIS 管理平臺(tái)，在“我的地圖”中查看發(fā)布成功的超級(jí)基站地圖服務(wù)，如圖19 所示。單擊“查看地圖”，在Web 瀏覽器中打開發(fā)布成功的超級(jí)基站配置，如圖20 所示。

3.8 在Office PowerPoint 中共享發(fā)布地圖服務(wù)

通過打開Office PowerPoint，切換到Office Map工具，單擊“插入地圖幻燈片”，在PowerPoint 中嵌入已發(fā)布的超級(jí)基站配置地圖，并且動(dòng)態(tài)演示發(fā)布的地圖，如圖21 和圖22 所示。

4 結(jié)束語

本文研究的快速制圖工具基于私有云GIS 架構(gòu)平臺(tái)，其未來技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢(shì)為：GIS 平臺(tái)架構(gòu)高擴(kuò)展和靈活化、GIS 服務(wù)云端化、云+端應(yīng)用模式、端的多元化、面向協(xié)同辦公的GIS 普適化。依托云GIS 平臺(tái)架構(gòu)開發(fā)的快速制圖工具，具備數(shù)據(jù)即服務(wù)和軟件即服務(wù)的能力，同時(shí)，在此基礎(chǔ)上大大提升了非GIS 專業(yè)人員操作地圖便捷、高效的能力。

1 王黎.淺談ArcGIS 在制圖綜合中的運(yùn)用[J].測(cè)繪，2010，33（5）.

2 崔彥軍，李紅山，范麗紅.ArcGIS 快速制圖技術(shù)在占用征收林地制圖中的應(yīng)用[J].森林工程，2013，4.

3 中國移動(dòng)通信集團(tuán).中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)GIS 平臺(tái)技術(shù)規(guī)范V0.9.0[Z].2009.