基于ArcGIS API for JavaScript 的路徑規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)

鐘立明，景 寧，熊 偉

（國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410000）

地理信息系統(tǒng)（GIS）的開發(fā)與應(yīng)用是近年來學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，特別是Web 端的應(yīng)用也是越來越廣泛，用戶只需要在瀏覽器上便可以迅速地實(shí)現(xiàn)瀏覽地圖、定位位置、路徑規(guī)劃、查找想知道的興趣點(diǎn)等等，動(dòng)態(tài)交互性強(qiáng)，極大地方便了我們的工作和生活。另外，使用JavaScript 開發(fā)的Web 端比使用C#、ArcGIS Engine 為代表的C/S 開發(fā)更具優(yōu)勢(shì)，JavaScript 可以通過HTML5輕松實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)[1]，開發(fā)起來更加系統(tǒng)高效，可移植性好。

1 ArcGIS API for JavaScript 介紹

1.1 ArcGIS API for JavaScript 概述

ArcGIS API for JavaScript 是美國(guó)Esri 公司推出的一套網(wǎng)頁(yè)端用戶二次開發(fā)接口[2]，它是基于REST 服務(wù)接口和dojo 框架技 術(shù) 實(shí) 現(xiàn) 的，包 括Map、Layer、Graphic、Geometry、Point、Polyline、Polygon 等300多個(gè)類。

1.2 ArcGIS API for JavaScript 功能

可以快速創(chuàng)建交互式地圖應(yīng)用；可以調(diào)用ArcGIS Server的GP 服務(wù)，提供專業(yè)的分析結(jié)果；可以使用ArcGIS Server 的REST API，提供顯示、查詢、分析等功能；可以同時(shí)調(diào)用多個(gè)ArcGIS Server 的服務(wù)，輕松實(shí)現(xiàn)Mashup。

1.3 ArcGIS API for JavaScript 工作原理

用戶通過Web 瀏覽器端發(fā)出請(qǐng)求（比如點(diǎn)擊、瀏覽操作地圖等行為），Web 瀏覽器端對(duì)JavaScript 腳本代碼解釋，通過網(wǎng)絡(luò)將用戶請(qǐng)求發(fā)送至ArcGIS Server，ArcGIS Server 對(duì)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并按要求在數(shù)據(jù)庫(kù)中作出查詢處理，然后將查詢處理的數(shù)據(jù)結(jié)果返回至ArcGIS Server，ArcGIS Server 通過TCP／IP 協(xié)議傳遞給Web 瀏覽器，瀏覽器端將結(jié)果展現(xiàn)出來給用戶[3，4]。

工作原理如圖1所示。

圖1 工作原理

2 路徑規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)過程

總體思想是：通過ArcMAP 建立地理數(shù)據(jù)庫(kù)，創(chuàng)建所需要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，利用ArcGIS Server 發(fā)布Map 服務(wù)，建立GPModel，利用ArcGIS Server 發(fā)布GPModel 服務(wù)[5]，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析功能，最后通過調(diào)用ArcGIS API for JavaScript 的有關(guān)接口，實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃。

實(shí)現(xiàn)過程如圖2所示。

圖2 實(shí)現(xiàn)過程

2.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

ArcGIS 地理數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)在通用文件系統(tǒng)文件夾或多用戶關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）（如Oracle、Microsoft SQL Server或PostgreSQL）中的各種類型地理數(shù)據(jù)的集合。

在ArcMap 中創(chuàng)建地理數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟如下：

（1）創(chuàng)建與數(shù)據(jù)庫(kù)的文件連接。

（2）在文件連接目錄里，創(chuàng)建文件地理數(shù)據(jù)庫(kù)目錄。

（3）在文件地理數(shù)據(jù)庫(kù)目錄里，導(dǎo)入單個(gè)或多個(gè)要素類、單個(gè)或多個(gè)表、柵格數(shù)據(jù)集。

本文使用ArcMap10.4軟件對(duì)長(zhǎng)沙市地圖SHP（shapefile）數(shù)據(jù)建立地理數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 創(chuàng)建路網(wǎng)數(shù)據(jù)集

路徑規(guī)劃是建立在網(wǎng)絡(luò)分析層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。在ArcMap中，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)集構(gòu)建向?qū)?，首先在?dǎo)航數(shù)據(jù)道路層基礎(chǔ)上創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，其次在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)分析圖層，最后發(fā)布地圖服務(wù)。

2.2.1 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集是由網(wǎng)絡(luò)元素組成。

網(wǎng)絡(luò)元素分為三種類型[6]：邊：網(wǎng)絡(luò)中必備元素。用于連接至其他元素（交匯點(diǎn)），也就是網(wǎng)絡(luò)中的線要素類。

交匯點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中必備元素。用于連接邊，便于兩條邊之間的導(dǎo)航。

轉(zhuǎn)彎：網(wǎng)絡(luò)中的可選元素。用于存儲(chǔ)于特定轉(zhuǎn)彎移動(dòng)方式有關(guān)的信息，如限制轉(zhuǎn)向。

在ArcMap 中建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的步驟如下：

（1）選擇地理數(shù)據(jù)庫(kù)目錄中shapefile 文件，新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。（2）添加新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集名稱和要素。（3）選擇網(wǎng)絡(luò)連通性策略。（4）高程建模，默認(rèn)即可。

最后完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的建立。

新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集如圖3所示。

2.2.2 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)分析圖層

網(wǎng)絡(luò)分析圖層主要用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)分析過程中的輸入和輸出，網(wǎng)絡(luò)分析執(zhí)行的對(duì)象始終是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。

圖3 路網(wǎng)數(shù)據(jù)集

在ArcMap 中創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)分析圖層的步驟如下：（1）將新建的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集和要素類添加到地圖。（2）選擇自定義窗口工具條，激活Network Analyst 模塊。（3）新建路徑，使用創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)位置工具選擇2個(gè)?？奎c(diǎn)代表起點(diǎn)和終點(diǎn)。（4）求解運(yùn)算。

網(wǎng)絡(luò)分析圖層如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)分析圖層結(jié)果

2.2.3 發(fā)布地圖服務(wù)

地圖服務(wù)是一種利用ArcGIS 將地圖文檔作為服務(wù)發(fā)布到Server 站點(diǎn)上，通過Web 瀏覽器進(jìn)行訪問的方法。使用ArcMap軟件，打開地圖文檔，從主菜單中選擇文件共享為服務(wù)，選擇發(fā)布服務(wù)。

地圖服務(wù)發(fā)布成功，如圖5所示。

圖5 地圖服務(wù)發(fā)布截圖

2.3 創(chuàng)建GP 模型

GP 全名是Geoprocessing，又叫地理處理[7，8]。在WebGIS實(shí)際開發(fā)中，盡管ArcGIS API 提供了很多接口功能，但用戶需求是多樣化的，部分需求可能在API 中沒有實(shí)現(xiàn)，而GP 服務(wù)剛好能夠彌補(bǔ)這一點(diǎn)。因此，可以發(fā)布GP 服務(wù)，供前端使用。

結(jié)合路徑規(guī)劃模型建立一個(gè)GPModel，如圖6所示。

圖6 GPModel

GPModel 建立后，通過編譯成功運(yùn)行后，即可發(fā)布共享為地理處理服務(wù)。

3 ArcGIS API for JavaScript 應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)

Esri 公司提供在線的ArcGIS API for JavaScript，在Web 應(yīng)用中可直接引用，無需下載安裝；也可以下載API，然后安裝部署到所需的Web 服務(wù)器。

3.1 安裝部署應(yīng)用程序

ArcGIS API for JavaScript 應(yīng)用程序部署的步驟是：①下載安裝。②配置IIS。打開打開控制面板-程序-打開或關(guān)閉Windows功能，勾選FTP 服務(wù)和Web 管理工具中的IIS 選項(xiàng)。ISS 功能打開之后，C 盤目錄下會(huì)多一個(gè)inetpub 文件夾，里面的wwwroot文件夾就是服務(wù)根目錄。③修改dojo.js 和init.js 文件的訪問路徑。④瀏覽器訪問init.js 文件測(cè)試部署是否成功。

3.2 Map 類的構(gòu)造

Map 類包含儲(chǔ)存、管理和覆蓋視圖共有圖層的屬性和方法。通過在require（）函數(shù)內(nèi)部引用的esri/Map 資源來創(chuàng)建一個(gè)新的Map 類。

部分代碼如下：

require（[ "esri/map"，"dojo/domReady!"]，function （Map）{var map = new Map（"map"，{basemap："osm"，}）；

map.centerAndZoom（new esri.geometry.Point（）}）；

3.3 ArcGISDynamicMapServiceLayer 圖層控制的實(shí)現(xiàn)

ArcGISDynamicMapServiceLayer 允許調(diào)用ArcGIS Server REST API 公開的動(dòng)態(tài)地圖服務(wù)資源[9]。每次用戶請(qǐng)求進(jìn)入時(shí)，動(dòng)態(tài)地圖服務(wù)都會(huì)在服務(wù)器上生成地圖圖像。

調(diào)用動(dòng)態(tài)地圖服務(wù)主要通過以下兩步實(shí)現(xiàn)：

一是通過地圖服務(wù)創(chuàng)建ArcGISDynamicMapServiceLayer 對(duì)象。

部分代碼如下：

Var dlLayer = new ArcGISDynamicMapServiceLayer（dlLayerPath）}）；

二是將動(dòng)態(tài)地圖服務(wù)的對(duì)象添加到地圖容器中。

部分代碼如下：

require（["esri/layers/ArcGISDynamicMapServiceLayer"，

"dojo/domReady!"]，

Function（ArcGISDynamicMapServiceLayer）{Var dlLayerPath =

http：//localhost：6080/arcgis/rest/services/changsha/MapServer}；

3.4 Draw 繪制工具

繪制主要使用Toolar 里的Draw 工具，實(shí)現(xiàn)的步驟如下：（1）創(chuàng)建繪圖對(duì)象；（2）激活繪圖工具；（3）繪制幾何圖形；（4）創(chuàng)建圖像；（5）加載到地圖。部分代碼如下：

require（[ "esri/toolbars/draw"，"esri/graphic"，

"esri/symbols/SimpleLineSymbol"，

"esri/geometry/Polyline"，

"dojo/domReady!"]，

function （Draw，Graphic，SimpleLineSymbol，Color，Polyline）{

map.addLayer（dlLayer）；

var draw = new Draw（map）；draw.on（"draw-end"，result）；var drawqspoint = document.getElementById（"drawstartpoint"）；

var drawjspoint = document.getElementById（"draw-endpoint"）；var symbol1 = new esri.symbol.SimpleMarkerSymbol（）；var symbol2 = new esri.symbol.SimpleMarkerSymbol（）；}Web 瀏覽器運(yùn)行效果如圖7所示。

圖7 路徑規(guī)劃截圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)基于ArcGIS API for JavaScript 的路徑規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合長(zhǎng)沙市道路地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行了Web 應(yīng)用上的驗(yàn)證。由于ArcGIS API for JavaScript 是在dojo 框架之上建立的[10]，遵循AMD（異步模塊加載機(jī)制）規(guī)范，這種規(guī)范讓JavaScript 就像其它面向?qū)ο笳Z(yǔ)言一樣，通過模塊去管理代碼，可移植性和擴(kuò)展性強(qiáng)，后續(xù)也可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求對(duì)ArcGIS 進(jìn)行二次開發(fā)。