校園光纜資源的可視化管理研究

曹艷杰 種蘭祥 李陽 趙文科

摘 要：針對高校校園網(wǎng)光纜資源管理需求，采用百度地圖應(yīng)用服務(wù)接口和Ajax與jQuery技術(shù)，在Apache+PHP+MySQL的開發(fā)環(huán)境下，設(shè)計并開發(fā)了一款校園光纜資源的可視化管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了光纜資源與光纜部署信息查詢，光纜段端點標注，光纜段端點的增、刪、改等可視化管理，為建設(shè)基于地理信息系統(tǒng)的各類管理平臺提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：百度地圖API；光纜資源；可視化

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）09-0064-04

一、引言

高校光纜資源是高校校園網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。[1]隨著高校校園網(wǎng)快速發(fā)展，光纜的數(shù)量不斷增加、鋪設(shè)年代不同、標識復(fù)雜，特別是光纜大都埋在地下，給管理者帶來了很大的困難。如何全面地掌握校園網(wǎng)光纜分布、準確定位校園光纜走向位置和了解校園網(wǎng)光纜資源的利用率，以便調(diào)配光纜資源、為持續(xù)建設(shè)提供依據(jù)，是當前急需解決的管理問題。

電子地圖的發(fā)展已經(jīng)成熟，使為高校建立一個可視化的光纜資源管理系統(tǒng)成為可能。利用百度地圖API，設(shè)計實現(xiàn)校園光纜資源可視化管理，不僅能準確地定位校園光纜的物理位置和建筑物的距離關(guān)系，突破傳統(tǒng)紙質(zhì)資料管理的局限性，也是推進智慧校園建設(shè)，提供智能感知和智能服務(wù)的有效途徑。[2]

二、關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)基于百度地圖API構(gòu)建地理信息平臺，采用JavaScript語言，結(jié)合Ajax技術(shù)和jQuery框架實現(xiàn)系統(tǒng)頁面對本地數(shù)據(jù)的無刷新請求。系統(tǒng)頁面利用Ajax向服務(wù)器發(fā)出Get/Post請求，服務(wù)器返回JSON格式的字符串，頁面收到后利用jQuery處理JSON格式的字符串，再反饋給用戶。采用Ajax和jQuery能有效解決平臺間數(shù)據(jù)通信的效率問題，并能將應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層分離。

1.百度地圖API介紹

百度地圖API是百度公司為開發(fā)者提供的一套由JavaScript腳本語言編寫的地圖應(yīng)用接口，[3]它將開發(fā)平臺與地理信息數(shù)據(jù)捆綁，把復(fù)雜的GIS底層邏輯信息進行封裝，[4]用一種可視化的方式提供地圖服務(wù)，幫助開發(fā)者在網(wǎng)站中構(gòu)建功能豐富、交互性強的地圖應(yīng)用程序，而不必了解地圖開發(fā)細節(jié)，降低了開發(fā)地理信息系統(tǒng)的難度。其API中包含多種開發(fā)工具與服務(wù)，如地圖、控件、事件和覆蓋層等，能夠提供地圖展示、定位、搜索、路徑導航、云存儲等功能服務(wù)，滿足了相關(guān)地圖信息開發(fā)者的需要。

本系統(tǒng)采用百度地圖JavaScript API v2.0，與之前版本相比，只需要申請密鑰就可以無限制使用。在嵌入了百度地圖的網(wǎng)頁中，通過API接口調(diào)用存儲在本地數(shù)據(jù)庫中的校園地理信息和光纜資源信息，完成光纜資源管理等操作。

2.Ajax、JQuery簡介

Ajax是在不重新加載網(wǎng)頁的情況下，服務(wù)器與后臺數(shù)據(jù)庫進行少量數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)網(wǎng)頁異步更新的一種WEB應(yīng)用技術(shù)。[5]將Ajax和HTTP的GET/POST請求相結(jié)合，使用戶操作與服務(wù)器響應(yīng)之間具有相對的獨立性，頁面顯示流暢，用戶體驗好。

jQurey是輕量級的JS庫，有很多成熟的插件可以使用，為網(wǎng)頁開發(fā)提供了功能強大的動畫效果。[6]本系統(tǒng)采用jQuery UI插件，使前臺頁面具備任務(wù)分層列表的可視化功能。用戶第一次訪問網(wǎng)站之后再次訪問時，會在緩存cookie中加載jQuery，這樣可減少頁面加載時間，提高訪問速度。

三、校園光纜資源分析

光纜施工圖紙及建設(shè)合同中包含了光纜鋪設(shè)中的重要信息，詳細記載了光纜的類型、數(shù)量、長度、芯數(shù)、用途及施工時間等。因此，光纜施工合同及竣工圖紙是獲取光纜原始信息的主要途徑。與光纜資源相關(guān)聯(lián)的還有通信井、電線桿、相鄰建筑物等，這些是光纜段的端點或者經(jīng)過的節(jié)點，是光纜資源管理中必不可少的重要信息。匯聚點、熔接點、電線桿、通信井、拐點、光纜終端統(tǒng)稱為光纜段端點。光纜段端點之間的光纜鏈路組成光纜段，光纜是由光纜段組成的，每條光纜包括一定數(shù)量的光纜段。表1是某校園網(wǎng)光纜資源的匯總情況。

明確了光纜的匯聚點、熔接點、拐點等位置信息后，利用坐標拾取工具API獲得對應(yīng)光纜段端點位置的實際經(jīng)緯度坐標，連同光纜段端點詳細信息一起存儲到數(shù)據(jù)庫中。用戶查看某一物理位置的光纜時，服務(wù)器調(diào)用數(shù)據(jù)庫中該光纜段端點的經(jīng)緯度坐標，并把此值作為Polyline方法的參數(shù)傳送給百度地圖API，將光纜以直觀的方式顯示在百度地圖上。

四、系統(tǒng)設(shè)計

本文立足校園網(wǎng)絡(luò)中心運行室的工作需求，設(shè)計開發(fā)一款校園光纜資源可視化管理信息系統(tǒng)，滿足管理者掌握校園光纜資源信息的需要。

1.系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用B/S體系結(jié)構(gòu)。通過HTML+CSS技術(shù)展示可視化查詢界面，可以直接進行地圖瀏覽和光纜資源綜合查詢。利用Think PHP框架和jQuery DWZ的UI框架實現(xiàn)光纜資源管理功能，管理員登錄成功后可以進行用戶和光纜資源管理。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.系統(tǒng)功能設(shè)計

校園網(wǎng)光纜資源管理系統(tǒng)的功能設(shè)計必須圍繞校園網(wǎng)日常維護工作內(nèi)容展開。如圖2所示的系統(tǒng)功能模塊，整個系統(tǒng)的功能主要概括為以下三個方面。

（1）用戶管理。用戶管理采用基于角色的用戶權(quán)限管理模式。系統(tǒng)管理員具有用戶信息管理、角色分配、指定分組權(quán)限。普通用戶具有登錄、修改密碼權(quán)限、信息查詢。

（2）光纜管理。光纜管理分為光纜段管理和光纜段端點管理兩大功能模塊。

光纜段管理功能實現(xiàn)光纜段的信息修改、添加、刪除等操作，并在地圖上顯示和查詢光纜段鋪設(shè)情況。當用戶首次新增某兩個端點之間的光纜段時，必須要同時添加這兩個端點之間的鄰接關(guān)系且保證數(shù)據(jù)庫中存在這兩個端點，否則需要新增兩個端點的信息才能新增光纜段。

光纜段端點管理是指光纜段端點在地圖上的經(jīng)緯度標注及信息查詢，包括光纜段端點信息的增、刪、改操作。如果要刪除某一光纜段端點信息，系統(tǒng)檢查該端點是否有對應(yīng)的光纜段存在，若存在，需要刪除所對應(yīng)的光纜段后才能刪除該端點信息。只有管理員擁有光纜資源信息的寫操作權(quán)限。

（3）光纜資源綜合查詢。光纜資源的查詢分為光纜段端點查詢和光纜鋪設(shè)路徑查詢。光纜段端點查詢是查詢單個或單類型的光纜段端點信息，用戶通過菜單點擊選擇所要查詢的單個或者單類型光纜段端點名稱，查詢其在地圖上的具體地理位置和相應(yīng)屬性信息。

光纜鋪設(shè)路徑查詢是通過點擊菜單選擇任意兩個光纜段端點查詢校園網(wǎng)中的光纜資源，在地圖中顯示所要查詢的光纜走向情況，包括光纜鏈路經(jīng)過的光纜段端點情況。用戶可看到每條鏈路上有哪些類型的光纜、多少跳接點、何種光纜段端點等信息。

3.數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要分為用戶數(shù)據(jù)庫表設(shè)計和光纜資源數(shù)據(jù)庫表設(shè)計。

系統(tǒng)用戶管理模塊是基于角色的用戶權(quán)限管理，在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建用戶表、角色表、權(quán)限表、節(jié)點表和角色-用戶表。為了系統(tǒng)的安全性，不同角色的用戶具有不同權(quán)限，通過角色的分配來控制權(quán)限，使用起來方便靈活。根據(jù)各個表之間的關(guān)系設(shè)計出用戶數(shù)據(jù)庫表，其表關(guān)系如圖3所示。

每條光纜段都具有兩個不同位置的端點，因此要準確定位光纜段，就需要確定光纜段的兩個端點位置及其類型。而對光纜的查詢，也需要明確光纜段端點的信息。當首次添加新的光纜段時，需要在下拉菜單中選擇光纜段起點和光纜段終點，若下拉選項中沒有符合要求的起點和終點，則要在系統(tǒng)中添加光纜段端點信息；當用戶要刪除某一光纜段端點信息時，系統(tǒng)會檢查該光纜段端點是否仍有對應(yīng)的光纜段存在，若存在，要解除該光纜段后再進行刪除操作。

因此本系統(tǒng)需要在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建光纜段端點表、光纜段端點分類表、光纜段表、光纜類型分類表，其表關(guān)系情況如圖4所示。

五、系統(tǒng)實現(xiàn)

本小結(jié)簡單展示并說明光纜資源的可視化管理系統(tǒng)的功能，以光纜管理功能和光纜綜合查詢功能為例，展示系統(tǒng)功能的實現(xiàn)界面。

1.光纜管理功能

光纜管理分為光纜段端點管理和光纜管理。光纜段端點管理功能實現(xiàn)了光纜段端點的新增、刪除、修改、導出光纜段端點excel表和光纜段端點類型的新增、刪除、修改，圖5為新增光纜段端點信息的實現(xiàn)界面；光纜管理功能實現(xiàn)了光纜的新增、刪除、修改、導出光纜段excel表和光纜類型的新增、刪除、修改功能，圖6為光纜段管理界面。

2.光纜綜合查詢功能

（1）光纜段端點查詢的實現(xiàn)

光纜段端點查詢分為單點查詢和單類型查詢。單點查詢?nèi)鐖D7左側(cè)所示，選擇瀏覽器左側(cè)導航欄的光纜段端點分類中的某一類，查詢相應(yīng)的光纜段端點具體信息，則會在地圖上顯示該光纜段端點的地理位置和相關(guān)信息；單類型查詢?nèi)鐖D7右側(cè)所示，選擇某一類型查詢相應(yīng)所有光纜段端點分布情況，在地圖上用鼠標點擊相應(yīng)光纜段端點則會顯示該端點的信息窗口。

（2）光纜路徑查詢的實現(xiàn)

光纜路徑查詢是系統(tǒng)的重要功能，按照實際的光纜鋪設(shè)情況，我們可以將校園網(wǎng)中的光纜拓撲結(jié)構(gòu)抽象為一個無向連通圖。其中無向連通圖的節(jié)點為光纜段端點，光纜段則對應(yīng)無向連通圖的邊。

該無向連通圖是光纜路徑查詢的基礎(chǔ)。采用鄰接表的方式存儲相關(guān)聯(lián)的信息，從數(shù)據(jù)庫中將起點的所有相鄰節(jié)點遍歷出來，若在遍歷中發(fā)現(xiàn)其有的相鄰點均不存在到達終點的路徑或者有環(huán)路現(xiàn)象存在，則返回到原來的節(jié)點繼續(xù)遍歷，直到發(fā)現(xiàn)到達終點的路徑后停止遍歷，將當前已經(jīng)尋到的路徑保存到棧里，每尋到一條光纜段路徑，則進行轉(zhuǎn)存，作為結(jié)果進行輸出。

根據(jù)以上查找，可以得出起點到終點的所有路徑及每條路徑經(jīng)過的節(jié)點，并利用百度地圖API的地圖覆蓋物的Market（標注）、Polyline（折線）和InfoWindow（信息框），從而在百度地圖上展示出從起點到終點的路徑集合，實現(xiàn)光纜路徑可視化查詢功能。

該功能的實現(xiàn)界面如圖8所示，例如查詢從學生十樓到北門光纜接入點之間的光纜，該條路徑包含了途經(jīng)所有的光纜段及光纜段端點，在地圖上使用不同光纜段的類型用不同顏色的線表示。光纜路徑查詢功能能夠幫助校園網(wǎng)管理人員獲得校園網(wǎng)光纜信息及鋪設(shè)情況，通過可視化的方式精確掌握光纜使用情況，避免傳統(tǒng)方式下查詢繁瑣、效率低的弊端，從而減輕工作量，提高工作效率。

結(jié)束語

本系統(tǒng)基于百度地圖API，使用PHP、JavaScript語言，結(jié)合Ajax與jQuery開發(fā)了光纜資源可視化管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對光纜資源地理信息的特殊性，以實際需求為導向?qū)ο到y(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫表進行設(shè)計，通過可視化的方式實現(xiàn)了光纜管理與光纜資源綜合查詢功能。

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