基于地圖API的WebGIS課程實驗設(shè)計

周貴云，劉曉莉

(電子科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 611731)

WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS(地理信息系統(tǒng))開發(fā)的產(chǎn)物[1]，隨著計算機(jī)技術(shù)不斷得到創(chuàng)新和發(fā)展，逐漸成了GIS的重要發(fā)展方向。作為GIS技術(shù)服務(wù)于社會的體現(xiàn)，WebGIS被廣泛應(yīng)用于大眾的日常生活中，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象和環(huán)境保護(hù)[2－5]等領(lǐng)域，WebGIS技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用。

WebGIS課程是GIS及其相關(guān)專業(yè)課程的重要組成部分。WebGIS技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，使得WebGIS課程具有知識更新速度快的特點[6]。同時，WebGIS課程教學(xué)涉及較多的計算機(jī)和GIS方面的知識，對學(xué)生的編程能力有一定的要求。該課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握WebGIS的理論知識和核心技術(shù)，并具備對WebGIS進(jìn)行二次開發(fā)的能力。純粹的理論教學(xué)，無法實現(xiàn)該課程提高學(xué)生實踐能力的教學(xué)目標(biāo)。因此，教學(xué)過程中，將理論知識教學(xué)與課程實驗密切結(jié)合起來，能夠在幫助學(xué)生加深對理論知識理解的同時，提升學(xué)生的實踐能力和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[7]。

應(yīng)用程序編程接口API(application programming interface)，是軟件平臺為程序開發(fā)人員提供的一些預(yù)先定義的函數(shù)，可以被用于調(diào)用一組例程功能的時候，無須訪問例程的底層代碼或理解其內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)而實現(xiàn)相關(guān)的功能。地圖API能夠利用JavaScript語言或其他語言將地圖服務(wù)嵌入到網(wǎng)頁中，并能向地圖服務(wù)添加各種地圖功能，從而在網(wǎng)站上創(chuàng)建功能全面的地圖應(yīng)用。

本文設(shè)計了基于兩種地圖API的WebGIS課程實驗，讓學(xué)生可以根據(jù)自身的實驗條件，對兩種實驗方案進(jìn)行選擇性的實現(xiàn)，并在實驗過程中進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握Web程序設(shè)計基礎(chǔ)知識與WebGIS技術(shù)相關(guān)的理論知識。

1 基于百度地圖JavaScript API的實驗設(shè)計

百度地圖JavaScript API是百度向開發(fā)人員提供的一套由JavaScript語言編寫的、用于Web開發(fā)的、免費的應(yīng)用程序接口，可以幫助開發(fā)者在網(wǎng)站中構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)用[8－9]。百度地圖API向用戶免費開放，使用百度地圖API的二次開發(fā)具有開發(fā)成本低、維護(hù)成本低的特點[10]。

在實驗過程中，百度地圖JavaScript API能夠很容易地被學(xué)生獲取，并且其對實驗平臺沒有較高的要求，學(xué)生可以在沒有安裝與百度地圖相關(guān)的軟件的情況下，進(jìn)行WebGIS實驗。

該實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生在實驗過程中，逐漸掌握百度地圖JavaScript API的使用方法。在實驗中涉及了Web程序設(shè)計、HTML基礎(chǔ)知識、JavaS-cript語言和WebGIS基礎(chǔ)等知識點。學(xué)生能夠在實驗中繼續(xù)學(xué)習(xí)和鞏固WebGIS課程的知識點，避免了純理論學(xué)習(xí)帶來的枯燥感。

1.1 地圖加載與初始化

百度地圖API免費向用戶開放，用戶只需要向百度申請密鑰(AK)，就可以獲得無使用次數(shù)限制的百度地圖API服務(wù)。使用

設(shè)計Web界面的樣式，其中包括設(shè)計一個容器(map＿container)來存放地圖:

將容器以id為 “map＿container” 的div標(biāo)簽的形式放入

百度地圖API以BMap作為命名空間。使用命名空間創(chuàng)建一個地圖實例和一個點坐標(biāo)，其中點坐標(biāo)的現(xiàn)實地理位置為電子科技大學(xué)清水河校區(qū)，是地圖初始顯示的中心點:

初始化地圖，并設(shè)置地圖初始顯示級別。百度地圖自身有17個級別，其中3～18級共16個級別向開發(fā)人員提供。開發(fā)人員可以根據(jù)實際需求，選擇性地設(shè)置地圖的初始顯示級別。在該實驗設(shè)計中，為了能夠直接顯示電子科技大學(xué)校園范圍，將地圖初始顯示級別設(shè)置為第16級:

1.2 地圖功能實現(xiàn)

百度地圖JavaScript API向開發(fā)人員提供了多種構(gòu)建地圖功能的接口。利用這些接口，可以讓地圖在初始化以后，實現(xiàn)地圖縮放、添加地圖控件、測距、本地搜索和公交檢索等功能。在該實驗設(shè)計中，要求學(xué)生實現(xiàn)地圖基本功能、鼠標(biāo)測距、本地搜索和公交檢索4種地圖功能應(yīng)用。

首先，實現(xiàn)地圖基本功能:

//添加地圖類型控件，實現(xiàn)地圖基于2D圖、3D圖、衛(wèi)星圖的切換

根據(jù)需求，向地圖中添加測距、本地搜索、公交檢索功能:

1.3 界面展示

根據(jù)上述介紹的地圖功能實現(xiàn)方法，編寫基于百度地圖JavaScript API的WebGIS應(yīng)用程序。為了讓W(xué)eb界面更加美觀、合理，對Web界面進(jìn)行了簡單的設(shè)計和美化，最終實現(xiàn)用戶對上述地圖功能的訪問，如圖1所示。

圖1 使用百度地圖API創(chuàng)建Web地圖應(yīng)用

2 基于ArcGIS API for JavaScript的實驗設(shè)計方案

ArcGIS API for JavaScript是美國ESRI公司基于dojo框架和REST風(fēng)格實現(xiàn)的一套編程接口，可以利用 ArcGIS API for JavaScript調(diào)用 ArcGIS for Server提供的地圖服務(wù)，并將其嵌入到Web應(yīng)用中，實現(xiàn)快速創(chuàng)建交互式的Web地圖應(yīng)用[11－12]。

ArcGIS軟件系列是高校中主流的地理信息系統(tǒng)實驗軟件，GIS及其相關(guān)專業(yè)的學(xué)生對該軟件系列具有一定的熟悉程度。ArcGIS API for JavaScript作為ArcGIS系列中的一個組成部分，能夠較快地被學(xué)生所熟悉。

該實驗的目的是讓學(xué)生在實驗過程中，掌握基于 ArcGIS API for JavaScript的 WebGIS開發(fā)的能力。

2.1 制作電子地圖

從Google Maps中獲取電子科技大學(xué)清水河校區(qū)范圍內(nèi)的高分辨率遙感影像。在ArcMap中對影像進(jìn)行矢量化，制作完成電子科技大學(xué)校園電子地圖，如圖2所示。

圖2 電子科技大學(xué)電子地圖

2.2 ArcGIS for Server發(fā)布電子地圖

電子地圖制作完成后，需要使用ArcGIS Server將其發(fā)布成為GIS服務(wù)，服務(wù)支持兩種類型的服務(wù)接口，分別是SOAP API和REST API。ArcGIS API for JavaScript能夠訪問來自于REST API的GIS服務(wù)。REST API具有結(jié)構(gòu)簡單、訪問方便的特點，其基本格式為:

http://主機(jī)名:端口號/arcgis/rest/services/服務(wù)名/MapServer

2.3 創(chuàng)建Web地圖應(yīng)用

創(chuàng)建一個HTML頁面，向頁面中添加引用。ArcGIS API for JavaScript的引用方式分為在線引用和基于本地部署的引用。在線引用的優(yōu)點在于使用方法簡單，缺點在于當(dāng)處于離線或網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時，會存在無法訪問或訪問速度較慢的問題；基于本地部署的引用優(yōu)點在于可以在不連接互聯(lián)網(wǎng)的情況下，進(jìn)行局域網(wǎng)內(nèi)的訪問，缺點是與在線引用相比，增加了本地部署的過程。為了簡化實驗過程，本實驗使用在線引用方法:

設(shè)置Web界面樣式，為地圖創(chuàng)建一個容器(map)，然后將ArcGIS for Server中發(fā)布的地圖加載到界面上:

根據(jù)實驗?zāi)康暮陀脩粜枨?，在界面中為地圖添加相應(yīng)的功能:

向地圖應(yīng)用中添加導(dǎo)航功能和繪圖功能。

2.4 界面展示

編寫基于ArcGIS API for JavaScript的WebGIS應(yīng)用程序，實現(xiàn)上述功能，如圖3所示。

3 結(jié)束語

本文為WebGIS教學(xué)提供了兩種基于不同的地圖服務(wù)平臺的實驗設(shè)計方案。

基于百度地圖JavaScript API的實驗具有服務(wù)平臺和開發(fā)平臺易于獲取、實驗過程易于實現(xiàn)的特點。學(xué)生可以在課后根據(jù)個人興趣進(jìn)行WebGIS設(shè)計與開發(fā)。這不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能讓學(xué)生在實驗過程中提高WebGIS開發(fā)能力。

基于ArcGIS API for JavaScript的實驗，是在GIS專業(yè)主要的教學(xué)軟件ArcGIS上實現(xiàn)的。該實驗?zāi)軌驅(qū)rcGIS軟件系列的重要功能聯(lián)系起來，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)WebGIS技術(shù)的同時，學(xué)習(xí)與該實驗相關(guān)的ArcGIS的知識，擴(kuò)展學(xué)生的知識面。

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