基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用

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(1. 陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 測繪工程系,渭南 714099； 2. 揚州市職業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,揚州 225009)

0 引言

目前，在發(fā)達(dá)的西方國家地理信息系統(tǒng)比較完善，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也比較廣泛，更具有社會普遍性，同時也增加了社會收益。但是在我國1989年10月提出了《關(guān)于地籍管理信息系統(tǒng)總體方案》(試行)，并開始在全國各地實施，從此以后地理信息系統(tǒng)才開始逐步發(fā)展起來。隨著時代和科技的需求，現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)需要與科技技術(shù)共同來完成人們的期望，本文采用WebGIS技術(shù)可以建立一個完善、經(jīng)濟(jì)耐用、多功能的地理信息系統(tǒng)，從而將信息化、科技化帶入地理信息管理中，進(jìn)一步帶動我國土地資源的發(fā)展，為“數(shù)字國土”、“智慧城市”埋下伏筆。

1 基本概念

1.1 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)(Global Information System，GIS)，是有關(guān)地理信息的計算機系統(tǒng)，其能夠進(jìn)行信息的采集、存儲、管理、以及應(yīng)用等，主要是通過處理大量的地理數(shù)據(jù)得到相關(guān)技術(shù)[1]。三維GIS系統(tǒng)把地理數(shù)據(jù)經(jīng)過處理更加直觀的展現(xiàn)出來，GIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為3個部分：數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和業(yè)務(wù)邏輯層[2]。1)數(shù)據(jù)層，GIS所需的全部地理信息的數(shù)據(jù)庫存在里面，空間場景通過數(shù)據(jù)層優(yōu)化模型，從而使空間場景方便瀏覽；2)業(yè)務(wù)邏輯層，主要作用是調(diào)用GIS內(nèi)的數(shù)據(jù)，并系統(tǒng)性的定位與分析建設(shè)規(guī)劃區(qū)等，其內(nèi)容主要是地理信息系統(tǒng)所涉及所有業(yè)務(wù)功能；3)應(yīng)用層，負(fù)責(zé)把用戶與系統(tǒng)間的接口連接，有利于空間場景瀏覽的直觀效果和規(guī)劃場景的改善等。

1.2 WebGIS技術(shù)

WebGIS(網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng))是基于Internet技術(shù)和GIS系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)物，是一個交互式、分布式、動態(tài)的地理信息系統(tǒng)。其主要是通過互聯(lián)網(wǎng)來顯示地理信息，讓用戶在web瀏覽器的環(huán)境下得到GIS數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)預(yù)期的功能。WebGIS技術(shù)提供以下幾個主要功能：地圖服務(wù)、數(shù)據(jù)查詢服務(wù)、地理編碼服務(wù)、要素服務(wù)。其特點是：適用性廣泛、跨平臺性好、成本低、操作性簡單、擴展性好[3]。所以基于WebGIS技術(shù)作為地理信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用是當(dāng)下一個熱門研究課題。

2 基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 總體結(jié)構(gòu)

對于該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)主要分為4個部分，1)用戶服務(wù)層，通過web應(yīng)用程序為用戶提供服務(wù)，用戶服務(wù)層由窗體和隱藏的程序文件構(gòu)成，其中窗體需要使用HTML腳本實現(xiàn)基本功能，隱藏的程序文件用于處理控件的各個功能；2)業(yè)務(wù)邏輯層，主要用于實現(xiàn)各個業(yè)務(wù)事件和邏輯功能，例如驗證身份、轉(zhuǎn)出憑證等業(yè)務(wù)；3)數(shù)據(jù)訪問層，主要完成系統(tǒng)管理規(guī)則的數(shù)據(jù)庫操作；4)數(shù)據(jù)庫層，主要分為系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫、辦公辦文數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫等各種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫類型為SQL。這樣將地理信息系統(tǒng)分為多級分布式體系結(jié)構(gòu)獨立管理，有利于較好的控制信息訪問，保障信息的安全性[3]。圖1是地理信息系統(tǒng)總體框圖。

圖1 地理信息系統(tǒng)總體框圖

3 基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)

3.1 多級分布式應(yīng)用

在地理信息系統(tǒng)中應(yīng)用應(yīng)用多級分布式技術(shù)可以更容易的管理分級模式，傳統(tǒng)上地理數(shù)據(jù)庫管理采用集中式管理形式，但這種管理形式不能保證數(shù)據(jù)可靠性和新穎性。所以多級分布式應(yīng)用改善了這一缺點，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式管理，有一些單位會將共享地理數(shù)據(jù)存到自己的“單位服務(wù)器”(各個局屬機構(gòu)。鎮(zhèn)區(qū)國土資源部門)上，并由內(nèi)部人員進(jìn)行管理，再把核心數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)索引與“單位服務(wù)器”建立鏈接，從而可以通過索引來訪問查詢地理信息。在該系統(tǒng)的建設(shè)中，實現(xiàn)分布式管理需要3個步驟：集中式管理、分布同步集中管理、分布式管理實現(xiàn)多級分布式應(yīng)用。

3.2 地理空間數(shù)據(jù)管理

地理空間數(shù)據(jù)管理通過空間數(shù)據(jù)引擎存取空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段關(guān)系、對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)在GIS系統(tǒng)發(fā)展中占據(jù)主導(dǎo)地位，傳統(tǒng)的空點數(shù)據(jù)存儲是文件型，而目前的GIS技術(shù)具有如下優(yōu)點：數(shù)據(jù)管理能力強、權(quán)限控制規(guī)范、空間屬性一體化存儲[4]。

3.3 基于WebGIS的工作流管理

工作流管理系統(tǒng)(WFMS)是一個可以定義、創(chuàng)建和管理工作流執(zhí)行的系統(tǒng)。它可以通過一個或多個工作流引擎來運行，并能解釋過程定義、與工作流參與者交互，有時還要引用 IT 工具和應(yīng)用[3]。地理信息系統(tǒng)管理每項業(yè)務(wù)都具有流程性，基于WebGIS的工作流管理可以對業(yè)務(wù)定制調(diào)整、監(jiān)督查詢、統(tǒng)計工作效率，提供一個良好的技術(shù)機制。工作流的“建?！睂崿F(xiàn)地理管理信息系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)搭建平臺，“運行”實現(xiàn)地理管理信息系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)運行平臺之。流程性業(yè)務(wù)將采用Super Map BCPlatform平臺，結(jié)合多分支并發(fā)、可視化定制監(jiān)控、綠色通道、任意流轉(zhuǎn)控制等工作流技術(shù)，將在構(gòu)建WebGIS地理信息系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

4 基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)主要分為六個子系統(tǒng)土地登記子系統(tǒng)設(shè)計、地理調(diào)查子系統(tǒng)設(shè)計、查詢統(tǒng)計子系統(tǒng)設(shè)計、工作流子系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布子系統(tǒng)。這些系統(tǒng)依據(jù)邏輯進(jìn)行區(qū)分，實際上存在很多交集，本文著重介紹調(diào)查、查詢與統(tǒng)計、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布3個子系統(tǒng)。

4.1 地理調(diào)查子系統(tǒng)設(shè)計

地理調(diào)查系統(tǒng)中最重要的是調(diào)查子系統(tǒng)，完成土地工作前必須先進(jìn)性地理調(diào)查，是為了確定宗地權(quán)屬和界址問題，確保平面位置、土地形狀及面積的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確無誤。其地理調(diào)查實現(xiàn)過程為：導(dǎo)入測繪結(jié)果、界址精確編輯、權(quán)屬編輯、宗地編輯、地物編輯。而宗地編輯又分為生成宗地、刪除宗地、合并宗地及分割宗地?；趙eb的地理調(diào)查實現(xiàn)過程，如圖2所示。

4.2 查詢統(tǒng)計子系統(tǒng)設(shè)計

查詢與統(tǒng)計子系統(tǒng)主要是分為查詢和統(tǒng)計兩個功能。查詢包括：圖書互查、組合查詢、SQL查詢、緩沖查詢、臨宗地查詢。實現(xiàn)過程是在查詢匹配數(shù)據(jù)庫中將對應(yīng)的配置文件調(diào)整，再找到準(zhǔn)確的土地信息，再從SMID對空間信息表中查詢到準(zhǔn)確的宗地ID屬性表，最后定位到圖形。統(tǒng)計分析包括：臺賬、地理類型、發(fā)證宗地。當(dāng)下征遷和道路拓寬查詢統(tǒng)計是地理信息系統(tǒng)研究的一個熱點話題，本文的調(diào)查統(tǒng)計子系統(tǒng)可以實現(xiàn)這一項目分析，該系統(tǒng)可以自動掌握宗地面積情況，為征遷項目提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，還可以查詢統(tǒng)計出地形、權(quán)屬信息，為道路拓寬提供輔助數(shù)據(jù)。地理查詢統(tǒng)計子系統(tǒng)層次圖，如圖3所示。

圖2 基于web的地理調(diào)查實現(xiàn)過程

圖3 地理查詢統(tǒng)計子系統(tǒng)層次圖

4.3 網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模塊設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)發(fā)布主要是可以讓大眾通過Internet廣域網(wǎng)登錄土地局管理網(wǎng)站查詢各項業(yè)務(wù)，該模塊設(shè)計具有如下優(yōu)點：低成本、高效率、查詢操作簡單、低端間遲延、容易安裝、管理壓力小、良好的控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問。該模塊在Web層緩沖、應(yīng)用服務(wù)器緩沖、地圖引擎均開啟時工作，主要實現(xiàn)過程分為3個部分:1)首先用戶登錄后獲得項目ID，并自動與數(shù)據(jù)庫鏈接，通過權(quán)限設(shè)定即可進(jìn)行登錄查詢；2)其次用戶可以通過業(yè)務(wù)辦理大廳的觸摸屏查詢業(yè)務(wù)辦理進(jìn)度與流程，用戶界面會自動發(fā)送數(shù)據(jù)庫請求，終端接到請求后自動查詢辦理記錄并返回到用戶界面呈獻(xiàn)給用戶。3)當(dāng)用戶發(fā)送請求后，Web緩沖層查找是否有合適的地圖信息，如果有立即返回用戶界面，反之沒有找到合適的地圖，Web緩沖會請求傳達(dá)到GIS服務(wù)層，首先通過MapParam參數(shù)查找，若匹配到結(jié)果返回用戶界面，若沒有匹配到再通過地圖引擎調(diào)用底層Objects組件處理并返回用戶界面。

5 基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)與創(chuàng)新

通過基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析和總體設(shè)計，隨機選擇一個城市進(jìn)行各個模塊的驗證，著重以下幾個模塊的驗證：1)土地登記子系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為工程登記、記錄數(shù)據(jù)、工程核查、發(fā)證受理等模塊，業(yè)務(wù)辦理需要經(jīng)過初始登記、變更登記、其他權(quán)利登記、分割登記、注銷登記。2)地理調(diào)查子系統(tǒng)，通過地形分成編碼和地理交互格式直接連接空間數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)采集和調(diào)查順利進(jìn)行，得到的調(diào)查結(jié)果直接存入。3)查詢統(tǒng)計子系統(tǒng)，主要查詢土地屬性、發(fā)證狀況、界址點和界址線等空間數(shù)據(jù)，統(tǒng)計數(shù)量、質(zhì)量、權(quán)屬等指標(biāo)。然后清晰的顯示土地證書、歸戶卡、界址等，再以圖表的形式給出統(tǒng)計結(jié)果。4)系統(tǒng)管理子系統(tǒng)，主要實現(xiàn)規(guī)劃業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)管理及維護(hù)等模塊。

主要創(chuàng)新點：1)設(shè)計了基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)體系模型，對地理空間數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模式、調(diào)查與統(tǒng)計分析進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計；2)設(shè)計了基于WebGIS的地理空間數(shù)據(jù)模型的思路與方法，建立完善的我國地理信息管理數(shù)據(jù)庫模型；3)設(shè)計實現(xiàn)了了基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)的土地登記子系統(tǒng)、地理調(diào)查子系統(tǒng)、查詢統(tǒng)計子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)，實現(xiàn)了一個新型的、大眾化的應(yīng)用平臺。

6 總結(jié)

隨著我國科技領(lǐng)域逐漸強大和地理信息系統(tǒng)的功能需求，傳統(tǒng)的地理信息管理方法已經(jīng)不能滿足我國土地資源的規(guī)劃管理，而基于網(wǎng)絡(luò)一體化的地理信息管理建設(shè)會受到市場更多的青睞。本文對現(xiàn)有的國有地理信息系統(tǒng)應(yīng)用上進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合目前的地理信息發(fā)展形勢，從實際與技術(shù)結(jié)合基于WebGIS的地理信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用，并進(jìn)行了實際系統(tǒng)編碼與實現(xiàn)，該系統(tǒng)具有的特色和優(yōu)勢在今后地理信息技術(shù)發(fā)展中勢必會受到廣泛關(guān)注。雖然現(xiàn)階段地理信息系統(tǒng)在各個方面都不是很完善，但在今后科技的不斷進(jìn)步下，一定可以做到更全面、更好的為人民生活創(chuàng)造福利。