校園地理信息自主服務(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

肖海平，俞獻(xiàn)隆

(江西理工大學(xué),江西 贛州 341000)

The Design and Implementation of Self-service Platform of Campus

Geographic Information

XIAO Haiping，YU Xianlong

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校園地理信息自主服務(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

肖海平，俞獻(xiàn)隆

(江西理工大學(xué),江西 贛州 341000)

The Design and Implementation of Self-service Platform of Campus

Geographic Information

XIAO Haiping，YU Xianlong

摘要：隨著信息化技術(shù)和高校信息化建設(shè)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代高校規(guī)劃和管理建設(shè)中，建立數(shù)字化校園地理信息系統(tǒng)已成為一種趨勢。為了給學(xué)校師生提供便捷、優(yōu)質(zhì)、實時的校園信息服務(wù)，本文設(shè)計了校園地理信息自主服務(wù)平臺，實現(xiàn)了校園瀏覽、查詢、導(dǎo)航等一系列功能，實現(xiàn)了校園二三維地圖的集成與綜合，展示了學(xué)校的風(fēng)采，加快了學(xué)校數(shù)字化建設(shè)的進(jìn)程，提高了學(xué)校對外宣傳的影響力。

關(guān)鍵詞：WebGIS；數(shù)字化校園；三維校園；ArcGIS Server

一、引言

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，校園信息化建設(shè)也跨入了一個嶄新的時代，而虛擬校園的建立則是校園信息化建設(shè)的重要組成部分。由于傳統(tǒng)的數(shù)字校園都是建立在基于二維平面地圖和影像地圖的基礎(chǔ)上，已不能滿足學(xué)校教學(xué)、宣傳、校園導(dǎo)航、管理等多元化功能的需求，有時候甚至出現(xiàn)信息丟失或不完整、表現(xiàn)不直觀等現(xiàn)象，導(dǎo)致校園信息管理不夠完善與合理。利用地理信息系統(tǒng)、計算機(jī)科學(xué)構(gòu)建基于WebGIS的校園地理信息自主服務(wù)平臺，通過三維效果能夠更直觀、更形象、更逼真地展現(xiàn)校園實景，為實現(xiàn)校園內(nèi)建(構(gòu))筑物等空間及非空間信息的一體化服務(wù)和三維可視化表達(dá)，提供重要的技術(shù)支持和決策依據(jù)。而且WebGIS的校園地理信息自主服務(wù)平臺還具有智能化的POI查詢定位功能和管理后臺標(biāo)注功能，是三維數(shù)字化校園建設(shè)的革命性突破。

目前，筆者所在學(xué)校在贛州和南昌兩地共有4個校區(qū)，分布較為分散，學(xué)校各項設(shè)施共享率不高，成本增加，管理難度加大。特別是對新生及新引進(jìn)的教師來說，很多情況下不了解各校區(qū)的教室等分布情況，造成學(xué)生和老師上課遲到等現(xiàn)象。校園地理信息自主服務(wù)平臺為學(xué)校師生提供了熟悉了解校園信息的最便捷的渠道，可以讓師生更加了解校園、融入校園。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

1. 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境使用Windows 7操作系統(tǒng)，開發(fā)平臺使用Flash Builder 4.6，采用Flex Viewer 3.6框架，IIS7提供信息服務(wù)，ArcGIS API For Flex 3.6提供地圖服務(wù)[1]，桌面應(yīng)用軟件為ArcGIS 10.0，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2008 R2。

2. WebGIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于ArcGIS Server的WebGIS[2-4]系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。ArcGIS Server是一個包含多個部件的分布式系統(tǒng),可分別配置在多臺計算機(jī)上。ArcGIS Server系統(tǒng)的各個部件分別在對象管理、負(fù)載平衡等過程中發(fā)揮特定的作用。

圖1　基于ArcGIS Server的WebGIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1) GIS服務(wù)器：裝載并運行服務(wù)器對象。GIS服務(wù)器包括一個服務(wù)器對象管理器(SOM)、一個或多個服務(wù)器對象容器(SOC)。

2) Web服務(wù)器：用于裝載Web應(yīng)用和Web服務(wù)，Web應(yīng)用和Web服務(wù)需要調(diào)用運行在GIS服務(wù)器中的對象。

3) Web瀏覽器：作為客戶端，用于連接運行于Web服務(wù)器中的Web應(yīng)用。

4) 桌面應(yīng)用程序：通過HTTP協(xié)議連接Web服務(wù)器中的ArcGIS Web服務(wù)，或通過LAN或WAN連接GIS服務(wù)器。

3. 應(yīng)用數(shù)據(jù)

(1) 屬性數(shù)據(jù)

屬性數(shù)據(jù)包括不同建筑物對應(yīng)的模塊及其建筑物相關(guān)屬性；道路類型、是否為機(jī)動車道、是否單向車道等；公交站點名、進(jìn)站車次、時刻表等屬性。

(2) 空間數(shù)據(jù)

空間數(shù)據(jù)包括江西理工大學(xué)平面地圖、三維地圖、校園建筑物位置、校園道路、公交站點位置、公交路線等。其中，江西理工大學(xué)二維平面底圖數(shù)據(jù)采用ArcGIS Online中的影像數(shù)據(jù)。此外，還包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。

(3) 元數(shù)據(jù)

根據(jù)學(xué)校的現(xiàn)狀及特點，將建筑物分為教學(xué)樓、辦公樓、娛樂區(qū)、生活區(qū)4模塊，并進(jìn)一步細(xì)分為公共教學(xué)類、行政辦公類、運動健身類、文藝表演類、學(xué)生公寓類、教師公寓類、生活娛樂類、餐飲消費類等小類。

三、系統(tǒng)功能設(shè)計

基于WebGIS的校園地理信息[5-6]自主服務(wù)平臺主要設(shè)計了4個功能模塊，包括地圖瀏覽、地圖操作、核心功能和地圖管理。其中，地圖操作包含地圖縮放、平移等基本地圖操作；核心功能模塊包含校園導(dǎo)航、校園查詢、應(yīng)急分析等功能；地圖管理包含地圖類型的選擇、地圖圖層的管理，具體如圖2所示。

地圖瀏覽是校園視覺呈現(xiàn)的主要模塊，是平臺主頁面中的地圖視圖主窗格，用于查看瀏覽地圖、定位定向，是校園導(dǎo)航、校園查詢等相關(guān)功能的載體，是地理信息的直觀表現(xiàn)。

地圖操作是用于調(diào)整地圖視角，以工具條的形式展現(xiàn)，可方便用戶根據(jù)需求切換地圖的顯示比例和視圖。

系統(tǒng)的核心模塊即主菜單，用于提供校園信息服務(wù)。其中，校園導(dǎo)航實現(xiàn)校園內(nèi)初始位置和目的位置之間的路徑導(dǎo)航；校園查詢用于查找和定位關(guān)鍵地物、查看相關(guān)校園信息等；應(yīng)急分析在發(fā)生緊急事故時，提供實時的應(yīng)急信息，用于引導(dǎo)師生在校園內(nèi)選擇緊急避難場所，并選擇合理可行的避難路線；三維校園[7]用于展示校園的立體景觀，執(zhí)行三維地圖操作、查詢及相關(guān)設(shè)置；校園論壇提供校園交流平臺，聊天交友、信息分享、興趣分群等；快樂分享用于實現(xiàn)興趣點在地圖上的標(biāo)識與分享，供他人查看瀏覽。

圖2　系統(tǒng)架構(gòu)

地圖管理中，主要包括地圖圖層的開關(guān)、地圖顯示類型的選擇，實現(xiàn)根據(jù)用戶需求和興趣愛好以自主選擇地圖顯示內(nèi)容和顯示方式。

四、關(guān)鍵技術(shù)研究

1. 地圖數(shù)據(jù)采集與整理

校園地理信息自主服務(wù)平臺的地圖數(shù)據(jù)主要涵蓋江西理工大學(xué)校園及周邊的范圍。根據(jù)系統(tǒng)的需求，所涉及的數(shù)據(jù)包括點、線、面3類要素。點狀要素有建筑物、地名點、公交站點、景點、特殊位置點等；線狀要素有校園道路、公交路線；面狀要素有建筑范圍、操場、八角塘、校區(qū)范圍等。

在整理地圖數(shù)據(jù)時，以江西理工大學(xué)范圍的二維平面柵格圖為依據(jù)，使用ArcGIS Desktop軟件，對點、線、面要素進(jìn)行矢量化。在ArcCatolog中，創(chuàng)建地理空間數(shù)據(jù)庫，并創(chuàng)建相應(yīng)的要素類。在ArcMap中加載要素類并進(jìn)行矢量化。要調(diào)用地圖服務(wù)還需要將地圖數(shù)據(jù)發(fā)布到服務(wù)器。

2. 綜合查詢與模塊查詢

在系統(tǒng)設(shè)計時，為了體現(xiàn)校園功能分區(qū)，突出校院兩級管理的辦學(xué)特色，將校園劃分為不同的模塊。進(jìn)行校園查詢時，提供了綜合查詢與模塊查詢兩種模式。綜合查詢即單純的屬性查詢或關(guān)鍵字查詢；模塊查詢是屬性與圖形的交互查詢。

進(jìn)行綜合查詢時，首先在數(shù)據(jù)庫中查找用戶輸入的關(guān)鍵字，如“江西理工大學(xué)圖書館”，然后返回查詢結(jié)果，并在地圖上高亮顯示，其結(jié)果通常是單一的。進(jìn)行模塊查詢時，首先選擇要查詢的模塊，如“教學(xué)樓”，并用多邊形劃定要查詢的范圍，查詢結(jié)果也將高亮顯示在地圖上，查詢結(jié)果可能有多個。

3. 應(yīng)急分析

應(yīng)急分析[8]是GIS網(wǎng)絡(luò)分析中的一種，是點對點的路徑分析。應(yīng)急分析功能設(shè)計的初衷是提示用戶如何應(yīng)對緊急情況，如地震、火災(zāi)等。在校園內(nèi)，有多處可用于避難的場所，需要先將這些場所存儲到空間數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)避難點、道路等數(shù)據(jù)，在ArcGIS Desktop軟件中制作網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，為網(wǎng)絡(luò)分析提供數(shù)據(jù)支持。

在進(jìn)行分析時，首先對用戶所在位置進(jìn)行標(biāo)識，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前所處的位置，分析距離當(dāng)前位置最近的避難點，并且規(guī)劃好到該避難點的路線。在規(guī)劃路線時，需要考慮道路的通行狀態(tài)，如果不能通行，即存在障礙點，系統(tǒng)將避開障礙點，重新規(guī)劃最近的避難點和路線。

五、系統(tǒng)實現(xiàn)

1. 校園導(dǎo)航

校園導(dǎo)航適用于新來的老師、學(xué)生及校外人員，可以在不熟悉校園環(huán)境的情況下，為之提供便捷的導(dǎo)航服務(wù)，引導(dǎo)用戶如何從當(dāng)前位置到達(dá)目的位置，并選擇最合理的路線。

2. 校園查詢

校園查詢可以進(jìn)行綜合查詢、模塊查詢和公交查詢。其中，綜合查詢可以查找定位校園內(nèi)的地名、建筑、景點等；模塊查詢可以根據(jù)所需查找的模塊進(jìn)行位置交互查詢，如圖3所示；公交查詢可以根據(jù)當(dāng)前用戶所在位置，選擇合適的公交站點，并提示公交路線和發(fā)車時間。

3. 應(yīng)急分析

應(yīng)急分析用在校園內(nèi)發(fā)生重大事故急需進(jìn)行人群疏散和引導(dǎo)的情形。應(yīng)急分析可以讓用戶根據(jù)自己所處位置，引導(dǎo)至合理的疏散場所，并選擇最便捷的道路，避開有障礙點、危險源的道路。

4. 三維虛擬校園

三維虛擬校園是校園模型的立體呈現(xiàn)，能夠進(jìn)行三維圖層的管理，可以執(zhí)行簡單的三維查詢，將查詢結(jié)果定位到三維模型中。此外，實現(xiàn)了三維地圖的縮放、旋轉(zhuǎn)、平移的操作，供用戶切換三維視角。三維場景如圖4所示。

圖3　模塊查詢

圖4　三維校園

5. 其他

除了上述核心功能以外，系統(tǒng)還實現(xiàn)了交流論壇、網(wǎng)絡(luò)分享、二維地圖的圖層管理及地圖類型旋轉(zhuǎn)等功能，為用戶打造了全新的網(wǎng)絡(luò)信息平臺，實現(xiàn)了用戶所需的基本網(wǎng)絡(luò)功能。

六、結(jié)束語

本文介紹了基于WebGIS的校園地理信息服務(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)，通過對系統(tǒng)研究與實踐表明，該平臺主要解決了以下幾個方面的問題：

1) 基于WebGIS搭建了校園地理信息服務(wù)平臺，實現(xiàn)了用戶對校園的瀏覽、導(dǎo)航、查詢等一系列功能，為師生的校園生活提供了便利，為了解校園動態(tài)，交流校園主題提供了便捷的服務(wù)。

2) 建立校園三維模型，完成了校園從平面到立體的提升，更加真實地展示了校園風(fēng)采，實現(xiàn)了二三維地圖的集成與綜合。

引文格式：肖鋒，呂寶奇，賀曉陽，等.SHAPE與DWG數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換方法及在地理國情普查中的應(yīng)用[J].測繪通報，2015(12)：63-65.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.380

3) 隨著移動GIS技術(shù)的普及與成熟，平臺還可以從移動互聯(lián)網(wǎng)的角度出發(fā)，將服務(wù)延伸到移動平臺，進(jìn)一步優(yōu)化校園地理信息服務(wù)。

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作者簡介：肖海平(1980—)，男，碩士，講師，研究方向為數(shù)據(jù)處理、GIS應(yīng)用與開發(fā)。E-mail：415562281@qq.com

基金項目：江西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃(201310407022);2014年江西省高等學(xué)校省級教改課題(JXJG-14-7-12)

收稿日期：2015-04-15

中圖分類號：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)12-0060-03

引文格式： 肖海平，俞獻(xiàn)隆. 校園地理信息自主服務(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪通報，2015(12)：60-62.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.379