论文基于地网GeoBeans和.Net的周巷镇统计信息系统的设计与实现.doc

基于地网GeoBeans和 .Net的周巷镇统计信息系统的设计与实现陈 撄 高 亮 河北师范大学 中科院遥感所摘要：本文分析了最新发展技术WebGIS和.NET的概念、体系结构、特点和实现技术，并将理论应用于实际，根据宁波市周巷镇政府统计部门的实际需求，设计、开发了一套方便、实用、可以灵活地在线更新数据的周巷镇统计信息系统。本文详细介绍了系统的设计思路、总体结构特点、工作原理、总体结构设计和系统的主要功能。关键词：WebGIS .Net SQLServer Java appletAbstract：This text has analysed the concept、system structure 、characteristic and realized technology of WebGIS and .NET of latest development technology, And apply the theory to reality，According to the actual demand of the ZhouXiang town of governments statistical departments, We have Designed and developed one convenience、practical、can online newer in a flexible way datum count information system of ZhouXiang town， This text has introduced the systematic mentality of designing 、agent structure characteristic、operation principle 、overall structural design and main function of the system in detail 。1. 引言随着Internet技术的不断发展和人们对地理信息系统(GIS)的需求，利用Internet在Web上发布和出版空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，已经成为GIS发展的必然趋势。一门新兴的技术WebGIS就应运而生，它将GIS与WWW技术有机结合，在WWW的任意一个节点上人们可以浏览检索Web上的各种地理信息和进行各种地理空间分析与预测，空间推理和决策等。WebGIS由于操作简单、跨平台、可扩展、信息分布共享、高效的负载平衡等特点已经在诸多领域中得到广泛的应用，随着国际上“数字地球”研究的兴起，以及建立“国家空间数据基础设施”方案的提出，信息化得到了政府部门的重视，在统计部门WebGIS更是发挥了它的强大功能，将空间数据和属性数据结合起来，以地图的形式表现出来，给人以直观的感觉，克服了一般的统计系统只以一般字段的形式存储地理属性数据，无法让人进行甚至比较简单的理解和分析的不足。2. 系统建设的关键技术2.1. WebGIS技术Webgis即网络地理信息系统，是在Internet或Intranet网络环境下的一种兼容、存储、处理、分析、显示与应用地理信息的计算机信息系统。它的基本思想就是在互联网上提供地理信息，让用户通过浏览器浏览和获得地理信息系统中的数据和功能服务。2.1.1. WebGIS的体系结构和特点WebGIS软件中的网络服务是整个系统的物质基础，负责网络连接和网络的安全性，保障数据在内部网和Internet上的正确传输。尽管目前已经建立的网络地理信息系统各自所体现的设计思想不完全相同，所采用的系统平台也不完全一致，但它们大致都包含以下三个基本组成部分：客户层、业务逻辑层和数据库层。如图所示。 客户层 业务逻辑层 数据库层浏览器AppletWebGis服务器数据库服务器Gis应用服务器 自定义协议 空间数据 RMI/IIOP WWW服务器属性数据 Http JDBC Webgis 的一般体系结构（1）客户层包括制图客户端，是唯一与最终用户的交互点，是为实现空间信息在客户端桌面/设备上的显示和接受用户输入而部署在客户端的功能模块。（2）业务逻辑层包括Web服务器和Gis应用服务器，Web服务器是基本的服务请求和响应传输的中介，Gis应用服务器负责针对用户的请求完成相应的空间操作（比如说如矢量图形的显示、放大、缩小、移动等及其各种空间分析），并负责通过Web服务器回送请求查询的结果。（3）数据库层负责完成空间数据的组织管理和系统维护。与传统的GIS比较，WebGIS具有更广泛的访问能力、平台独立性、成本降低、操作简单等特点。2.1.2. WebGIS的实现技术目前，构建WebGIS的主要技术包括基于服务器的技术、基于客户端的技术和基于服务器/客户端的混和技术。地图发布方式可以采用矢量方式或栅格方式。矢量方式是指在客户端以矢量图形的方式来表达地图内容，而栅格方式是指在客户端以地图图像的方式来表达地图内容。（1） WebGIS的客户端实现技术：主要采用Java Applet、Plug In、ActiveX等，下载数据到本地机进行处理的方式，这种方式处理较小数据量的矢量地图速度快、效果好，但是随着数据量增加到一定程度，性能将会急剧下降到难以忍受的程度，如果含有影像数据，也会大大降低性能。由于数据下载到本地机，同时会带来安全性的问题。（2） WebGIS的服务器端实现技术：服务器有采用CGI、ISAPI、NSAPI、Java Servlet等方式，地图主要在服务器方完成，客户端采用纯HTML或较小的Java Applet进行开发。可以支持较多的浏览器，不需下载或安装插件，使用方便。由于数据在服务器方，数据安全可以得到保证，而且由于只需处理用户请求的区域，数据传输量恒定，不会随着数据量加大而导致性能线性下降。这种方式适合处理大数据量，尤其是矢量和影像叠加到一起的数据。（3） 客户端和服务器相结合：通过客户端和服务器方相结合的方式，可以在处理不同的地图数据时采用不同的方案，可以使安全性、性能与效果得到较好的平衡，但实际处理的效果与不同软件的体系结构和功能有较大的关系。2.2. .Net技术.Net概念是由世界软件巨擘微软公司提出的。.Net 的设计就是以适应 internet 的需要为目标，融合了各种 internet 标准，包括对 web 服务的支持，使程序可以方便地从多个站点上获取数据； 广泛运用 xml 语言，使得不同计算机系统之间的数据互换变得简单易行。.Net 还使您能够更容易地访问数据，更容易地编写出能在众多不同浏览器和设备上良好运行的 web 应用程序，而不用再为每种设备或浏览器分别编写程序。.Net 框架使编写和使用 web 服务成为一件非常简单的事情。.net runtime 支持简化和可靠的安装和升级，使用更简便，可靠性更好。.Net给全世界的产业指明了新的发展方向。Net架构设计微软.Net平台上做应用开发系统的一般架构流程设计:总体设计图表示层：表示层由UI（User Interface）和UI控制逻辑组成。业务层：业务层封装了实际业务逻辑，包含数据验证，事物处理，权限处理等业务相关操作，是整个应用系统的核心。数据层 ：数据层的宗旨就是为数据源提供一个可供外界访问的接口，我们应该选用一种能够提供数据源无关的抽象数据访问接口并通过在其下挂接各种不同的DataProviador来访问数据源的数据层组件，这样做便于移植到不同的数据源上。2.2.2. Net的优点（1)全新的编程技术，极大的降低劳动强度、提高开发效率。以ASP.NET为例，新引入的Web.config配置、智能导航、VIEWSTATE、页面高速缓存、服务器端验证控件等技术都带来了系统性能的优化与开发效率的提高。（2)多种软件类型的统一开发。从大的方面讲DOTNET在技术上的革新使得WEB系统在开发模式上向CS系统靠拢。程序员之间不再划分不同的两类，所有的开发经验可以共享。从小的方面来说使用任何一种DOTNET语言可以开发包括web应用、CS应用、WEBSERVICE、系统服务、类库、控件乃至移动、智能设备所用的嵌入式应用等10多种程序，且语言之间存在着通用合作的功能。（3)强大的类库支持。NET类库中包含了上万个类，几乎包含了软件编程中可能用到所有概念。且类库中的类以层次化的结构存储、彻底的解决过去WINDOWS平台程序员面对混杂重复的各种API的无尽烦恼。是目前来说最彻底的支持面向对象的编程模型开发技术。（4)其它软件产品之间的无缝支持。软件霸主微软的产品几乎涉及软件产品的方方面面，在这些软件产品的中，肯定会对DOTNET产品给与更多优化支持，典型的例子包括ADO.NET有针对SQLServer优化的专用组件，Visual STUDIO.NET中集成了版本控制工具VSS,UML建模工具VISIO等。而在企业级系统整合方面，则提供了Exchange Server,BizTalker Server等强大工具的高度集成。（5）对WEBSERVICE、XML等最新技术的支持。对于这些已经成为业界标准的最新技术，提供了完善的技术支持。客户端浏览器客户层业务层数据层专题图显示指标对比地图动态显示数据动态更新Web服务器空间数据库引擎空间数据库属性数据库折线柱状图显示3. 系统的工作原理及总体结构设计结合周巷镇政府统计部门的实际需求，系统的总体结构设计采用三层结构模型，如图所示：系统底层是以数据库为支撑的基础数据层，主要用来对空间和非空间数据进行存贮、访问、修改和删除等管理，并为应用系统提供数据服务；中间则为业务层，实现周巷镇经济指标和数据的管理、决策支持、信息服务和办公自动化等应用功能；顶端则为客户层，是针对不同用户的应用服务层。Internet用户启动浏览器，打开HTTP服务器上的网页。该网页包含Java applet。 Applet为用户提供地图操作功能和地图显示功能。用户每操作一次地图（包括放大、缩小、拖动），applet将向服务器上的CGI提交一次请求。CGI在收到请求后，自动调用地图组件。地图组件根据该请求的参数，自动生成一个JPG图片文件。然后CGI把该图片文件的URL地址发送到用户端的Applet。 Applet则把新的地图在浏览器中显示出来。这样用户就可以看到相应的地图视图。系统采用Java Applet进行开发，这样与平台无关又具有较好的安全性，使海量空间数据的存储、分析和共享成为可能。本系统使用SQLServer数据库，采用面向对象的空间数据模型和基于关系数据库的空间数据库来实现数据的无缝集成，空间数据索引采用基于改进R-Tree的空间数据索引结构，属性数据索引采用B+树数据结构，科学灵活的数据库设计使得统计信息系统数据维护大大简化，使系统维护人员不必具备专业知识就能够方便的在线维护数据。4. 地网GeoBeans平台软件本系统使用地网GeoBeans V6.0.作为WEBGIS平台软件。地网GeoBeans V6.0.是北京中遥地网信息技术有限公司()自主研发的一体化网络空间信息系统平台软件：自2000年以来，地网GeoBeans在科技部国产GIS软件测评中，已连续五年被评为优秀和推荐软件。地网GeoBeans产品共分两大类，分别为GeoBeans开发平台和GeoBeans应用平台。GeoBeans开发平台包括两个产品，分别为GeoBeansCore和GeoBeansNet。GeoBeans应用平台包含桌面应用平台和专业应用平台两大类。各产品之间的关系如下图：用户自定义网络应用GeoBeansSDK for Windows GeoBeansSDK for JavaGeoBeansCOM发布模板地图服务器用户自定义桌面应用GeoBeansViewer GeoBeansDeskPro GeoBeansOffice GeoBeansGlobalGeoBeansNetGeoBeansCore用户开发产品GeoBeans 应用产品发布向导GeoBeans开发平台产品（1）GeoBeans-Core ：GeoBeans核心引擎GIS CPU；包括GeoBeansSDK for Windows(原GeoBeansSDK),GeoBeansSDK for Java (原MapExpress)，GeoBeansCOM。（2）GeoBeans-Web：网络应用开发平台；包括客户端和服务器端开发平台以及辅助助手工具。客户端产品为发布模板，它在GeoBeansSDK for Java基础开发平台的基础上开发而成，为用户提供方便快捷的以Java函数和脚本函数形式提供的开发库。为用户提供客户端开发的二维、三维图形显示浏览分析全套GIS功能。服务器端产品为地图服务器。它在GeoBeansSDK for Winsows的基础上开发而成。为用户提供方便快捷配置服务器应用的界面。是用户管理监视地图应用的窗口。发布向导是智能傻瓜工具提供联系客户端模板和地图服务器开发的最简单快捷方法。智能发布向导发布模板库 地图服务器 GeoBeans应用平台产品（1）桌面应用平台产品:GeoBeans-Viewer： GeoBeans-Editor。（2）专业应用产品:GeoBeans-Office，GeoBeans-Global。5. 系统的总体功能特点（1）操作简便，具有更广泛的访问能力。完全基于浏览器界面，客户端只需安装IE浏览器便可使用，操作简单、方便，只要懂上网便能很快学会使用该软件。使用WEBGIS技术使系统具有更广泛的访问能力。用户可以同时访问多个位于不同站点服务器上的最新数据，Internet/Intranet所特有的这个特点大大扩展了GIS的数据访问能力，使地理数据和地理处理功能得到更广泛的利用。（2）系统基于B/S结构，客户端零管理，具有平台独立性。由于使用了通用的Web浏览器，无论客户机是何种操作系统，无论服务器端使用何种GIS软件，用户都可以透明地访问WebGIS数据，突破了以前GIS系统对操作系统的限制，实现对远程空间信息资源的访问和共享。（3）避免了C/S系统维护的烦琐，大规模降低系统成本。专业的GIS软件一般都比较昂贵，而使用者使用的却经常是一些最基本的功能，这就造成了极大的浪费。该系统的WebGIS客户端通常只需要使用Web浏览器，其软件成本与部署多套专业的GIS软件相比要节省得多。另外，由于客户端的简单性而节省的维护费用也很明显。 （4）将网络地理信息系统与办公系统有机方式，使电子地图应用于政府办公，方便、快捷、直观、高效。（5）方便、灵活的数据在线维护，使数据维护不再复杂。通过提供一个简单直观的客户端界面，屏蔽了复杂繁琐的服务器端管理任务，大大促进了其大众化和社会化的发展进程。（6）良好的系统开放性和可扩展性，使系统胜任各种情况的变化。（7）系统将身份认证、权限分配有机结合起来，保证了系统运行的安全性6. 系统的主要界面及功能本系统包括个村经济统计系统、全镇经济统计系统和数据维护系统三个子系统。6.1. 个村经济统计子系统个村经济统计系统主界面（专题图）个村经济统计系统（折线图） 它具有地图的放大、缩小、复原、移动、点选、框选、鹰眼图等基本功能，方便用户对地图进行操作，也方便了用户查找数据。此系统以专题图和折线图的表现形式，并以科学的算法将各个数据段表示为不同的颜色在地图上分级显示，直观形象地体现了周巷镇统计指标同一年份在周巷镇各个村庄上的分布规律.结合历史数据，将不同年份