（环境工程专业论文）基于webgis的轻轨噪声信息管理系统构建和应用的研究.pdf

西北工业大学硕士学位论文摘要 摘要 基于网络地理信息系统( w e b g i s ) 的环境质量评价能更真实的反映环境总体 质量状况，方便、快捷地为环境管理提供科学依据。在环境监测、环境预测和评 价、规划决策、环境科学研究等领域发挥着十分重要的作用，已经成为现代环境 信息管理工作中的一种重要工具。目前从现有的环境管理信息系统来看，主要集 中在水环境方面，有关噪声环境方面的信息管理系统非常少，而关于城市轻轨噪 声信息管理系统的构建和应用目前国内尚无报道，所以本论文旨在探索研究出基 于w e b g i s 的系统构建方法及手段，开发出可行的，实用的城市轻轨噪声信息管 理系统，以满足国内快速发展的环境信息管理之需要。 本研究论文在总结了国内外的研究现状后，通过对当前软件界流行的框架研 究，并以长春轻轨实地监测数据为依据，对空间数据和监测数据的组织、管理和 分析，充分利用s u p e r m a pd e s k p r o 在处理属性数据和空间数据的特点和优势，通 过j a v a 高级编程语言，使用人大金仓数据库系统，采用m v c 框架，利用j s p 技术 结合实地采集检测数据基于s u p c r m a pi sj a v a 进行有效的二次开发，实现b s 结构 的w e b g i s 系统，构建完成了一个完全基于国产平台的w e b g i s 系统，用于城市轻 轨噪声信息管理系统。 系统设计、所涉及到的开发流程、以及开发方式均为当前较为先进的方式。 系统除了能够实现其他高级语言例如v b ，v c 等开发的g i s ( 地理信息系统) 系 统具有的查询分析功能外，更重要的是本套系统利用j s p 技术强大的网络开发功 能，实现空间查询，空间定位，空间分析。利用b s 结构，使g i s 系统真正实现 网络化，既方便了服务器端的维护，又方便了客户的操作使用。系统研发的目的 在于从利用w e b g i s 技术，使环境信息查询、数据统计分析、污染源管理、环境 评价和模拟预测等隐藏在复杂关系下的众多因素变得直观和清晰，可以随条件的 改变通过模拟使用户看到结果，从而方便环境管理者对环境大局的控制，达到环 境治理的最佳状态。 通过研究和开发，共完成了以下六个方面的研究内容：1 、数据库的建立及 设计；2 、属性数据分析，处理，入库；3 、空间数据处理、图层划分及地图制作； 4 、信息管理系统的搭建；5 、制定系统开发规范；6 、系统功能的实现。 关键字：地理信息系统；城市轻轨噪声信息管理；j a v a ：j s p ；s u p c r m a pi sj a v a ； 西北工业大学硕士学位论文 n o w a d a y s ，t h ee n v i r o n m e n tp r o b l e mi st h ev e r yi m p o r t a n ti s s u ei nt h e o u rs o c i e t y p e o p l er e a l i z et ot h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni m p o r t a n c e a l o n gw i t ht h eg l o b a le n v i r o n m e n tb e c o m ew o r s ea n dw o r s e s i m u l t a n e o u s l y ， a l s or e a l i z e dt ot h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yp l a yt h es i g n i f i c a n tr o l e d u r i n gt h ee n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n t h ec b a r a c t e r i s t i c so fe n v i r o n m e n t a l i n f o r m a t i o nh a dd e c i d e dt h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni sm o s ts u i t so n eo f a p p l i c a t i o nd o m a i n so fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m c u r r e n t l y ，t h e r ea r e m a n ye n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o ns y s t e ms o f t w a r eb a s e do nt h eg i st e c h n o l o g y c o n s t r u c t i o n ，b u tt h e ya l lh a v et h ev e r yb i gi n s u f f i c i e n c yi nt h ea s p e c t o fc o n n e c t i o n gw i t hw e bt e c h n o l o g y t h i si n s u f f i c i e n c yh a sl i m i t e dt h eg i s s o f t w a r eu s a b i l i t y ，e s p e c i a l l yt h i sk i n d o fs o f t w a r ei sc ss t r u c t u r e ， t h ef a tc l i e n ts i d e ，h a sl i m i t e dt h es o f t w a r er e n e w a li nt i m e ，a l s om a k e t h es o f t w a r es y s t e mi sh a r dt om a i n t e n a n c e ，m o r e o v e rt h ep r e s e n tg i s s o f t w a r er e l i e so nt h eo v e r s e a ss o f t w a r ep l a t f o r m , w h i c hi sl i m i t e d d e v e l o p m e n to ft h ec h i n e s es o f t w a r ee n t e r p r i s e t h et h e s i se x p a t i a t e do nt h eq u a l i t ya n dh a r mo fp h e n o l i cw a s t e w a t e r i tw a sn e c e s s a r ya n di m p o r t a n tt od e c o n t a m i n a t et h ep h e n o l i cw a s t e w a t e r i ts u m m a r i z e dt h et h ec i t yl i g h tr a i ln o i s em a n a g es y s t e mu s e j s pt e c h n o l o g y i n c o r p o r a t i o nt h ec o l l e c t i o nd a t ao nt h el o c a lb a s eo ns u p e r m a pi sj a v a t op r o c e e ds e c o n dd e v e l o p m e n tt or e a l i z eb ss t r u c t u r a lw e b g i ss y s t e m v b , v co ro t h e ra d v a n c e dp r o g r a m m i n gl a n g u a g e su s u a l l yh a v et h ed i s a d v a n t a g e o fs e p a r a t es t o r a g ea n dn o n s i m u l t a n e o u so p e r a t i o no fs p a t i a ld a t aa n d a t t r i b u t ed a t a t h i sm a k e ss u c hs y s t e m sl a c ki n t e l l i g e n t i z e df u n c t i o n so f c o m p i l a t i o no fs p a t i a ld a t a f o rt h ep u r p o s eo fa v o i d i n gt h ed i s a d v a n t a g e d e s c r i b e da b o v e ，t h i sa r t i c l ew a n tt oc o n s t r u c t i o na n da p p l i c a t i o nt h ej s p t e c h n o l o g yp o w e r f u ln e t w o r ke x p l o i t a t i o nf u n c t i o n ，i m p l e m e n t a t i o ns p a c e q u e r y ，s p a c eo r i e n t a t i o n u t i l i z i n gb ss t r u c t u r e ，t og e tt h ew e b g i ss y s t e m , c o m p i l es p a t i a ld a t ae f f i c i e n t l ya n dr e a l i z et h es i m u l t a n e o u so p e r a t i o n 西北工业大学硕士学位论文 o fs p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t a ，a l lo fw h i c hp r o v i d e sc o n v e n i e n c ef o r u s e r s t h r o u g hr e s e a r c h ，h a sc o m p l e t e dt h ef o l l o w i n gs i xa r e a so fs t u d y ： 1 、s e t t i n gu pd a t a b a s ed e s i g n ：2 、a t t r i b u t ed a t aa n a l y s i s ，p r o c e s s i n g ， s t o r a g e ；3 、s p a t i a ld a t a , m a p sa n dm a pp r o d u c t i o nd i v i s i o n ：4 、i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mb u i i t ：5 、r e g u l a t e t h ed e v e l o p m e n to fas y s t e m s d e v e l o p m e n t ；6 、s y s t e mf u n c t i o n s k e y w a r d s ：g i s , c i t yl i g h tr a i ln o i s em a n a g es y s l e m ；j 2 e e ；j s p ；s u p e r m a p l sj a v a ：b s m 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 随着全球性环境的日益恶化，人们在认识到环境保护的重要性的同时也越来 越认识到信息技术对环境保护所起的重大作用。环境监测、环境预测和评价、规 划决策、环境科学研究都离不开对环境信息的采集，处理和应用。环境信息有如 下特点：空间性。8 5 以上的环境信息都与空间位置有关。复杂性。环境信息 处理背景复杂，任务繁多，涉及面极为广泛 分析性。环境信息处理需要进行 大量的分析性工作，不仅需要定性和静态的分析，而且需要定量，定位和动态的 综合分析和评价。时效性。环境信息量通常是海量的，需要高效，迅速和准确 的处理，特别是需要进行实时处理。多源性。环境信息来源多，要求包括监测 数据，统计数据，图形数据，遥感数据等不同源数据的复合。直观性。环境信 息处理结果应具有较高的可视化程度和良好的显示度”。环境信息的这些特点决 定了环境保护是最适合也是最需要应用地理信息系统的领域之一 现代信息获取、处理技术的进步与应用，对环境保护工作产生了深远影响。 世界瞩目的“数字地球”计划将利用高分辨率遥感数字地图、高速图形图像宽带 网络、海量空间数据存储、基于因特网的空间数据互操作和虚拟现实模拟等高技 术实现对三维地球的多分辨率数字表达，并集成与地球有关的海量空间数据及相 关信息构成人们认识、改造和保护地球的充足信息源。基于地理信息系统、网络、 数据库技术的环境信息监测、管理信息系统，将会提高环境信息的准确性，提高 管理的时效性与科学水平。 近些年来，由于城市交通拥挤状态不断升级，越来越多的城市，特别是一些 大型城市，开始将地铁和轻轨作为城市重要的交通工具，在便利了交通的同时， 也带来一定的噪声污染，特别是轻轨，由于其工作方式主要是在地面以上，穿越 城市内部，所以对其噪声的监测脚，管理显得也尤为重要。掌握可靠的噪声环境信 息，科学评价轻轨噪声环境影响，是正确的环境决策和有效的环境管理的重要基础。 因而高效率、高质量的环境预测与评价、环境信息更新、查询和管理已成为十分 迫切的需要。如何将现代信息技术应用于轻轨环境预测、评价和环境管理，保护沿 线生态环境和居民生活环境，使轻轨更好地为国民经济服务，促进国民经济与社会 稳定可持续发展，是一个具有重要意义的课题。 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 1 1w e b c - i s ( 万维网地理信息系统) 概述 1 1 1 w e b g i s 概述 随着社会的进步和科技的发展，人类生活的各个领域几乎都能够见到互联网的 身影，i n t e m e t 对社会文明的进步和经济的发展产生了积极而又深远的影响，毫无 疑问的，互联网已经成为当今世界最大的信息网络。而基于i n t e m e t 的 b r o w s e r s e r v e r 体系结构的应用模式已经当之无愧的成为了一种新的工业标准，被 广泛的用于信息的发布、检索等诸多领域。 g i s ( 地理信息系统) 作为一种新兴的技术，已经为信息系统的可视化，网络 化，管理一体化带来了很大的突破，但是一般的g i s 系统只是局限于网络内部使 用，很难满足社会对地理信息系统需求的不断增长。在这种情况下，基于i n t e m e t 的g i s 系统应运而生了，而且受到了整个信息领域的高度重视。 所谓的w e b g i s ( 万维网地理信息系统) 指的就是基于i n t e r n e t 平台，客户端 应用软件采用w 啊协议运行在万维网上的地理信息系统，也可以称为互联网地理 信息系统。它是利用互联网技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，其核 心是在地理信息系统中嵌入了h t t p 和t c p i p 标准的应用体系，实现互联网环境 下的空间信息管理等地理信息系统的功能。w e b 以h t t p 为信息通信协议，采用 b s ( 浏览器服务器) 结构，这种结构解决了传统的c s ( 客户端服务器) 结构 的客户端多平台问题，通过一个浏览器可以访问多个应用服务器，同时，这种结 构可以将c s 计算机体系的两层结构自然延伸为三层甚至多层结构( 图卜1 ) 。 _ e b g i s 地理信息系统技术和互联网技术相结合产生的一种崭新的、革命性的新技 术，使基于地图( 图形、图像) 的应用系统得以同过互联网技术在各个行业内广 泛应用。 2 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 l 一一i 图1 - 1基于万维网的信息共享体系 1 1 2 e b g i s ( 万维网地理信息系统) 特点 1 、基于i n t e r n e t 标准 w e b 6 i s 支持i n t e r n e t 网络通信和t c p i p 和h t t p ( 超文本传输协议) ，采用 标准的h t m l 浏览器作为应用壳，支持通信标准对于w e b g i s 来说是至关重要的。 支持这一标准，也就是可以表示髓b g i s 能与任何地方的数据相连，实现这一层次 的网络协议标准化是实现其他所有功能需求的基础和前提，也是w e b g i s 结构优越 性的前提删。 2 、分布式服务体系结构 分布式服务体系结构是在客户端和服务器端都能提供活跃的、可执行进程的 体系结构，它能有效地平衡两者之间的处理负载，诸如动态提取数据子集并进行 分析的进程任务一般应该在服务器段执行，而不是客户端；空间信息查询集的选 定和按比例缩放地图则适合在客户端进行。这样一来最大限度的发挥了现有计算 机硬件资源的利用率，把数据量集中的任务放在服务器上，使得应用程序性能的 到很大的提高。 3 、发布速度快，范围广，维护方便 对于w e b ( ；i s 系统来说，信息更新及时、发布速度快、发布范围之广是其他传 统地理信息系统难以比拟的。w e i 粥i s 的体系结构包括许多应用服务，如制图、查 3 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 询、地理编码等。 4 、数据来源丰富，分布存储 w e b g i s 能充分利用已有的g i s 数据资源和属性数据库数据，将常用的多种g i s 数据转换成自己的空间数据格式和相应的关系数据库，保护用户的先期投资。而 服务器端的g i s 数据( 包括图形和属性数据) 不需要全部集中在一台机器上，可 以分散安装在不同的多台机器上。 5 、用户界面友好 w e b g i s 界面操作简单，形象直观，一般用户也能使用，使用标准的i n t e r n e t 浏览器作为用户使用界面和工具，通过与用户交互可以定制网页。 6 、系统建设投资少 w e b g i s 系统的终端用户不需要购买任何专门的软件，就可以享受到真正的、 实时的g i s 信息服务。 7 、系统安全性高 在w e b g i s 系统中，我们可以通过限制访问人员的范围以及可访问的内容，根 据不同的要求对浏览的权限作控制。使不同的用户可以得到不同的相应信息。 8 、系统协同性好 遍布全球的代理商可以直接为用户发布数据，并提供服务，任何人同过一个 简单的浏览器界面就可以访问经过复杂的专业的6 i s 分析产生的数据，通过不断 提高的访问g i s 信息的能力，全社会和各种组织作为一个整体将会更有效的利用 现有的空间数据资源嘲。 1 1 3 采用j a v a 高级语言建立w e b 6 i s 系统 美国s u n 公司于1 9 9 5 年推出的j a v a 编程语言是基于网络应用开发的面向对 象的新一代高级编程语言，此种语言具有封装性，继承性，多态性等特点，而且 其绝大多数数据类型都是以对象形式出现的。 就目前开发的w e b g i s 的系统可分为两种方式：一种是仅仅利用j a v a 语言开 发客户段程序，也就是开发客户端的g i s 功能，服务器后台系统还是以传统的开 发方进行直接或间接的对原有的系统进行适当的改造。此方法的特点是系统开发 简单易行，能冲分利用原有的基础，可以大大缩短系统开发的周期。另一种方式 是在客户端和服务器端都采用j a v a 语言编程从系统得底层开发，即简单的g i s 功 能在客户端解决，较复杂的g i s 功能在服务器端完成。这是一中较理想的开发方 式，但一切都要从底层做起，系统开发的工作量很大，周期很长，对于一般的开 发单位有非常大的难度。 4 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 环境信息系统发展现状 1 2 1 国外发展现状 7 0 年代初期以来，计算机在工业发达国家的环境保护工作中得到了日益广泛 的应用，目前，已开发出多种大型，多功能，综合性的环境信息系统，在环境监 测，科学研究，决策，规划，环境预测与评价等各个领域发挥着重要的作用。 在环境信息的自动化管理方面，目前运转的环境信息管理系统主要有：美国 的n a d i s ( 全国大气监测数据信息服务系统) ，n a d b ( 国家大气测定数据库) ，原联 邦的德国的u 胛l i s 环境信息信息管理系统等，这些系统除了完成环境监测任务外， 还用于行政管理，科学研究，环境决策，规划及预测等方面的任务。 在环境决策支持系统方面，美国n e p a ( 国家环保局) 开发了s a r o a d 和s t o r e t 系统，为环境质量委员会，国家环保局，联邦一级的环境部门以及国会在决策时 提供服务此外，还建立了一些专家系统，用于制订法规，发放许可证，投资的 风险分析以及其他一些环境管理业务删。 另外，有些发达国家的环境信息系统是一种集成了多种任务的综合环境信息 系统。如日本国立公害研究所开发的s a p i e n s ( 环境综合分析信息系统) ，其功能 除了数据储备外，还具有运用各种数理模型对系统收集和整理过的环境信息进行 分析，长期预测，综合争端和因果分析等功能，可用于环境政策评价，决策，计 划制订。 1 2 2 国内发展现状 到目前为止，我国已陆续开展了各种层次和规模的环境地理信息系统研究和 应用，在一些省、市利用地理信息系统技术开发的环境信息管理系统，环境监测 系统，环境地理信息系统，环境自动监测系统等，为各级环境管理部门提供了新 的技术手段，显示了环境地理信息系统在环境保护工作中应用的巨大优势和潜力。 但是，现有环境地理信息系统的开发和应用还处于比较低的水平，无论从先 进行，实用性，还是从系统功能“”，系统规模，运行能力等方面还远不能满足国 家环境保护事业发展的实际需要。因此需要进一步发展和推广环境地理信息系统 技术，促进环境地理信息系统的开发和应用，满足各级环境保护管理部门和公众 掌握，利用和处理日益增长的环境空间信息的迫切需要，从整体上提高我国环境 地理信息系统的应用能力。 中国环境信息系统建设的最终目标是建成以国家环境保护总局为决策和管理 中心，国家环境保护总局信息中心为信息技术支持中心，各级环境保护管理部门 与信息中心为技术节点的环境信息横向网络。实现环境管理工作信息化，实现环 境信息的统一管理、统一发布，建立环境信息管理机制。基本建成国家环境信息 5 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 网络平台、环境电子政务业务应用平台、环境信息资源共享平台、环境信息服务 平台。保持与国家信息化建设进程同步的发展水平，实现环境政务业务信息化、 环境管理信息资源化、环境管理决策科学化和环境信息服务规范化，整体推进中 国环境信息化与全球信息化的同步发展“1 1 ”。 1 3 本论文技术开发的重点 1 3 1 创新点 当前有很多基于g i s 技术构建的环境信息系统软件，但是很大缺点就是没能 很好的与w e b 技术结合，这样就在很大程度上限制了g i s 软件的可用性，特别是 这种开发一般情况下是c s 结构，胖客户端，限制了系统地即时更新，也不利于 系统的维护，而且现在的g i s 软件比较依赖于国外的软件平台，特别不利于中国 软件事业的发展。 在综合了现阶段环境信息系统和w e b g i s 的研究状况后，研究工作的重点锁定 在将环境信息系统与w e b g i s 系统合成的工作点上，使基于网络地理信息系统 ( w e b g i s ) 的环境质量评价能更真实的反映环境总体质量状况，为污染防治技术的 寻找及科学管理提供依据。所以本论文旨在研究出一套可行的，实用的基于w e b g i s 的轻轨噪声信息管理系统构建方法及手段，并采用全国产平台，以满足国内环境 信息系统的发展需要。 1 3 2 主要技术路线 目前，s u p e r m a pi sj a v a 在w e b g i s 中的应用主要有两种方式：直接利用 s u p e r m a pi sj a v a 模版作为的开发工具结s u p e r m a pi sj a v a 的w e b c o n t r o l s 开发； 自定义地图服务客户端开发。前者能快速高质量对搭建起资源管理信息系统， 但无法实现对系统部分模块按需求的定制管理；后者开发虽然灵活度更高，但开 发难度更大，更为复杂。 为保证研发系统具有比较高的模拟性和较高的智能化编辑处理空间数据的功 能，本研究工作以长春市轻轨一期工程的监测数据为依托，以s u p e r m a pi sj a v a 二 次开发平台，结合强大的o r c a l e 数据库，t o m c a t 为网络服务器，利用j s p 技术进 行开发，构建出一套功能全面、实用性强的城市轻轨噪声信息管理系统。同采用 s u p e r m a pi sj a v a 的w e b c o n t r o l s 结合当今比较流行的m v c 框架，采用j a v a 语言 开发，通过对于行业模式的抽象，在迅速搭建系统的同时。不但可以开发出灵活、 操作方便系统界面，而且可以很好的按需求定制系统部分模块，降低具体项目的 开发周期，从而提高环境信息的准确性，提高环境管理的时效性与科学水平。 6 西北工业大学硕士学位论文 第二章系统的设计与开发环境 第二章系统的设计与开发环境 2 1 系统构建与设计 2 1 1 系统建立的原则 采用w e b g i s 技术实现轻轨噪声信息管理系统主要遵从以下几个方面的原则伽： 实用性最大程度地满足区领导和区内各职能部门日常办公和决策分析的要求， 提供详实的数据情况和统计分析结果。 可扩展性目前，g i s 技术发展非常快，同时政务管理也在不断的调整，这 就要求系统功能模块的设计要具有超前性，以便更好地处理因此而引发的系统升 级问题。 经济性在硬件和软件配置、数据库建设和系统平台的建设上应充分考虑在实 现系统全部功能基础上尽量降低总体拥有成本。 安全性数据库和系统运行时的安全性是系统建设的一个重要方面，概括起来 说，系统的安全性必须考虑以下几个方面： 1 权限管理，防止非法登录，保证合法用户拥有合法权限，保证按照权限对 系统和数据库进行操作； 2 防病毒设计，防止病毒对系统和数据的侵害； 3 数据备份机制的建立，防止意外情况导致数据损失； 4 数据库的容错处理，保证数据的完整性和一致性。 标准化为了实现基础地理信息的共享，必须建立统一的标准和共同遵守的规 范，使数据能为政府各部门及社会各行各业所接受和使用。 网络化通过局域网、城域网和国际互联网实现信息资源的共享是目前业务发 展的必然要求和技术进步的重要趋势，这要求数据、软件、硬件等信息服务系统 的各个组成部分和结构必须与网络化的运行模式相适应。 一体化系统数据库的建设要达到从数据采集到数据库管理整个过程的完整统 一，实现内外数据采集、数据处理、数据更新入库的一体化，为办公自动化提供 基础。建立一个完善、优质和高效的基础地理空间数据管理与服务体系，实现空 间要素图形与属性的一体化管理”1 。 2 1 2 系统的设计 系统利用j a v a 技术结合实地采集检测数据基于s u p e r m a pi sj a v a 进行有效 的二次开发，实现b s 结构的w e b g i s 系统。系统除了能够实现其他高级语言例如 7 曲北j 业人学硕士学位论文第二章系统的设计与开发环境 v b ，v c 等嘞1 开发的g i s ( 地理信息系统) 系统具有的查询分析功能外，更重要的 是本套系统利用j a v a 技术强大的网络开发功能，实现空间查询，空间定位，空间 分析。利用b s 结构，使g i s 系统真正实现网络化，既方便了服务器端的维护， 又方便了客户的操作使用。系统研发的目的在于从利用w e b g i s 技术，使环境信息 查询、统计分析、污染源管理、环境评价和模拟预测等隐藏在复杂关系下的众多 因素变得清晰，可以随条件的改变通过模拟使用户看到结果，从而方便环境管理 者肘环境大局的控制，达到环境治理的最佳状态。整个系统的模块构建图如图2 1 所示： i 丽 图2 - 1城市轻轨噪声信息管理系统系统结构 2 i 3 系统的目的和功能 根据城市轻轨噪声的特点，基w e b g i s 轻轨噪声信息管理系统具有以下功能： 8 西北工业大学硕士学位论文第二章系统的设计与开发环境 1 ) 噪声分段查询功能：以轻轨站与站之间分段，支持空间查询、模糊查询 两种查询方式查询结果展示包括空间定位、轻轨基本信息显示、轻轨周边信息 显示等。 2 ) 周边情况分析：通过用户输入分析半径获得所有在分析范围以内的周边 基本情况的显示列表，并空间定位。 3 ) 噪声分析评价功能：实现对空间定位轻轨段的噪声分析，国家噪声标准 与地方噪声标准为双向依据；建立多元评价模型，实现算法，提供具体可信，实 施可行的评价结果。 4 ) 噪声修正预案功能：对出现噪声不合格的地段，提供修正噪声方法预案 的功能，即为使用者及时产生解决噪声污染、达到噪声规定的方法。 5 ) 结果输出功能：系统内的任查询结果，任何一次评价结果都能按各种报 表形式打印输出。 系统的结构 本系统采用三层结构设计，分别为用户界面层，业务逻辑处理层和数据处 理层。由于三层在物理结构上是独立的，所以系统的安全性，可维护性，重用性 和可扩展性都大大提高。整个系统的构架如图2 2 所示： 匝哑亟 _ - ( 二：竺竺 图2 - 2城市轻轨噪声信息管理系统构架图 2 1 4 系统的构建 由于系统采用的b s 结构设计删，所以在界面的实现上利用主流的v i s i o 进 行设计编写u i ，以d r e a 椰e a v e r 加以实现，包括客户端的交互程序j a v a s c r i p t 的 编写也在这一部分完成，所有的系统功能在界面上都是可视化的，便于用户操作。 系统是以j s p 技术实现的，s u p e r m a p d e s k p r o 为矢量数据处理平台，以i s j a v a 为中间键，提供地图服务，结合主流服务器t o m c a t ，构建服务器，为属性数据和 9 西北工业大学硕士学位论文第二章系统的设计与开发环境 空间数据提供服务，数据库采用强大的o r a c l e 。整个系统的内部构造如图2 - 3 所 示： 图2 - 3 城市轻轨噪声信息管理系统内部实现图 程序开发框架采用自主研发的m v c 结构框架，包括三部分模块：用户交互模 块( a c t i o n ) ，业务处理模块( b u s i n e s s ) ，数据服务模块( d a o ) 。 用户交互模块( a c t i o n ) ：该模块处于系统的表示层，用户通过用户交互模块 来和系统进行交互。模块接收用户的请求，并把请求转发给业务处理模块。业务 处理模块对请求进行处理，把处理结果返回给用户交互模块，用户交互模块把结 果显示给用户。 业务处理模块( b u s i n e s s ) ：该模块封装了对业务的操作，接受用户服务模块 传过来的请求，调用底层的数据服务模块来进行业务逻辑处理，再把的到的处理 结果返回给用户服务模块。 数据服务模块( d a o ) ：该模块封装了对数据库的操作，将底层数据访问逻辑 与业务逻辑分离开来。 模块由多层结构实现，具体如图2 - 4 所示： 2 2 系统开发环境 图2 4系统b i v c 构架图 2 2 1 国产数据库k i n g b a s e e s 概述 人大金仓金鼎数据库管理系统k i n g b a s e e s ( 简称：金仓数据库k i n g b a s e e s ) i o 西北工业大学硕士学位论文 第二章系统的设计与开发环境 是北京人大金仓信息技术有限公司经过多年努力，自主研制开发的具有自主知识 产权的通用关系型数据库管理系统嘲。具有以下的特点 i 、标准通用：实用、高效的通用数据库管理系统 2 、简便易用：图形化交互式管理工具 3 、海量存储：强大的大规模数据存储与管理能力 4 、轻松扩展：基于同一数据库引擎 5 、跨越平台：平台无关性，适用于不同操作系统 6 、标准接口：标准化应用接口 2 2 2 国产w e b 6 1 s 开发平台s u p e r m a pi sj a v a 2 2 2 i s u p e r m a pi sj a v a 概述 s u p e r m a pi sj a v a 是构建企业级分布式应用系统的新一代网络地理信息服 务平台。它基于j a v ae e 技术和s u p e r m a po g c 组件开发，采用面向i n t e r n e t 的 分布式计算技术，支持跨区域、跨网络的复杂大型网络应用系统集成，为企业信 息系统提供强大的、健壮的、高性能的、跨平台的地理信息服务，是s u p e r m a p 为 j a v ae e 提供的具有切实可行的地理信息全面解决方案。 s u p e r m a pi sj a v a 采用经典的多层软件体系构建，不但在逻辑上划分了各个 模块的功能和相互之问的关系，在物理上实现了真正组件独立：客户端用户界面 表现组件、w e b 服务器扩展、地图服务器、数据服务器以及远程管理器等，每个组 件都可以单独维护和升级更新。 2 2 2 2 s u p e r m a pi sj a v a 体系结构 j a v ae e 平台为企业应用程序提供了多层模式的计算模型，并且制定了每一 层的技术规范，s u p e r m a pf o rj a v ae e 在各层上都有相对应的组件和技术实现， 从最前端的客户端呈现层到后台的数据访问层，s u p e r m a p 提供了一系列组件，如 图2 - 5 所示。 1 l 西北工业大学硕士学位论文 第二章系统的设计与开发环境 图硝 s u p e r m a p i sj a v a 架构图 s u p e r m a pi sj a v a 基于j a v ae e 技术和s u p e r m a pu c 组件开发，采用面向 i n t e r n e t 的分布式计算技术，支持跨区域、跨网络的复杂大型网络应用系统集成， 采用经典的多层软件体系构建，不但在逻辑上划分了各个模块的功能和相互之间 的关系，在物理上实现了真正组件独立：客户端用户界面表现组件、w e b 服务器 扩展、地图服务器、数据服务器以及远程管理器等，每个组件都可以单独维护和 升级更新。 s u p e r m a pi sj a v a 完全基于j a v ae e 技术和s u p e r m a pu g c 组件开发，透明 的实现了系统规模的扩展以及w e b 服务器的扩展。g i s 应用服务器和数据库服务 器既可以部署在一个屋里服务器计算机上，也可以部署在多个服务器计算机群上， w e b 服务器扩展、g i s 应用服务器和数据库服务都可以拥有多个拷贝协调执行其他 的任务，并行运算提供g i s 服务，也可以执行不同的任务，提供不同内容服务。 下图2 - 6 给出了各层之间的逻辑分布，水平方向表示同一个层次的逻辑单元，垂 直方向表示处理流程中各个层次组件之间的交互关系。 西北工业大学硕士学位论文第二章系统的设计与开发环境 图2 - 6 s u p e r m a p i s j a v a 逻辑结构示意图 2 2 2 3 s u p e r m a pi sj a v a 技术特点 一 一 s u p e r m a pi sj a v a 采用先进的系统设计方法，基于j a v a b e a n 组件式技术进 行开发，提供不同层次的解决方案，可以全面满足网络g i s 的应用需要。使用 s u p e r m a pi sj a v a 软件产品，用户不仅可以快速建立基于地图的i n t e r n e t 或 i n t r a n e t 的地理信息服务网站，也可以快速开发自己的地理信息服务系统。 s u p e r m a pi sj a v a 在性能上达到了比较理想的效果，具有很多优异的特性， 如s u p e r m a pi sj a v a 具有多源数据集成、海量数据访问支持、服务器集群等高级 特性；采用多级缓存结构设计；可以同时支持多种地图引擎协同工作等。 西北工业大学硕士学位论文第三章w e b g l s 数据库构建 第三章w e b g i s 数据库构建 3 1 空间数据库设计 3 1 1 空间数据库构建的原则 1 、以应用为主导，建成可充分反映城市管理业务基本特性的、统一的、及时 更新、可共享的业务信息库。 2 、提供完善的版本管理机制，解决管理部门的权威性和业务流程、方式的可 调性之间的矛盾，确保业务数据的相对稳定性。 3 、支持多种模式数据管理方式：既可以实现集中式( 基于一个应用服务器) 数据管理模式，也应具有分布式( 基于多个应用服务器协同操作) 数据管理模式： 并支持管理模式的转换。 4 、按照“逻辑图层一物理图层一要素及属性”的层次框架，建立完整、标准、 规范的，为城市管理业务服务的基础信息数据库。 5 、务必作到空间数据库和业务数据库的有机的、无缝的关联，从而达到系统 能够方便、快捷、流畅的完成从地理位置到资源对象的快速查处与解决，图3 - 1 展示了简单的数据结合原理。 6 、对应于当前的空间数据库与属性数据库增加相应的历史数据库，通过历史 数据库可以对以往任意时间点的任意范围的空间数据与空间图形进行查看和追 溯，从而对系统的时间轴分析、辅助决策功能起到重要的参考作用删。 空间数据 结构化数据非结构化大数据 图3 - 1 空间数据库与业务数据库的结合 3 1 2 空间数据库设计与构建 由于轻轨噪声具有实时性的特点，在数据库设计上，将数据库分为现行数据 库和历史数据库两部分，为噪声数据的即时更新提供方便。 在现行库中又分为现行业务数据库、现行矢量数据库和现行文件数据库三部 分。 现行矢量数据库是指城市轻轨噪声信息管理系统所管理的所有可视化资源在 1 5 西北工业大学硕士学位论文第三章w e b g i s 数据库构建 数据库中存放的地图对象的空间数据总集，即矢量的点、线、面、文字等图层的 集合。 现行业务数据库存储了城市轻轨噪声信息管理系统中所有的属性数据、相关 的业务逻辑数据、系统中用到的标准规范数据、系统中用到的所有的数据字典。 现行的文件数据库主要存储了系统的构建所需要的图片、视频、文本文件数 据。 对应于现行数据库，相应的增加历史数据库，通过历史数据库可以对以往任 意时间点的任意范围的空间数据与属性数据进行查看和追溯，并能够把现行数据 与历史数据进行比对、分析，从而能够对系统的统筹规划、辅助决策功能起到重 要的参考作用。数据库的构建如图3 2 所示： 3 1 3 空间数据构建 图3 - 2系统数据库构建图 3 1 3 1 空间数据的数学基础 ( 1 ) 空间数据有统一的投影系统和坐标系统嘲才能满足地理位置的统一和图层 的叠加，要求所有空间数据有标准的投影和坐标系统。 投影带：高斯一克吕格3 。带投影； 平面坐标系统：北京地方坐标系； 高程坐标系统：1 9 8 9 年北京地方高程系。 西北工业大学硕士学位论文第三章v l ，e b g i s 数据库构建 ( 2 ) 空问数据要按照系统支持的数据格式存放在数据库中。如s h a p e 、m a p l n f o t a b 格式。转换后数据的地理坐标信息精度不变，属性信息完整、准确。 3 1 3 2 空间数据对网络分析的支持 网络系统是指由许多相互连接的线段构成的网状系统，现实世界充斥着各种 不同的网络系统，诸如交通、物流、通信、管线设备等，它们共同构成了社会的 重要基础设施。网络数据模型就是不同的网络可以抽象为统一的数学模型，并根 据不同的应用背景加以求解。它是对现实世界中网络系统的抽象表达。网络分析 就是在网络模型的基础上进行的一系列分析。 轻轨噪声管理系统需要提供给用户相应的最短路径、连通性分析功能，所以 需要已有的道路、管线等图层符合网络分析的要求，即有节点与线、线与面之间 的连接关系即拓扑关系，空间实体之间的拓扑关系是g i s 进行空间分析和决策的 基础之一【舯1 。 3 2 空间数据处理 系统采用全国产化软件s u p e r m a pd e s k p r o 作为数据处理的工具，数据加工后 存入k i n g b a s e 数据库中。 3 2 i s u p e r m a pd e s k p r o 管理数据的模式 s u p e r m a pd e s k p r o 作为一个全面分析管理的工具，肩负管理空间、属性数据 和地图数据处理两大功能。工作空间管理器具有管理数据源、数据集、地图、三 维场景、布局、以及资源等的功能。在系统中，它是用户管理工作空问的辅助工 具。可以对工作空间进行打开、关闭、保存和另存等快捷操作，还可以查看工作 空间的属性。它包括五个组成部分：数据源、地图、三维场景、布局和资源。 数据源集合：用来管理显示工作空间的数据源、数据集。通过快捷菜单可以对 数据源、数据集进行新建、打开、关闭和重新排序等操作，针对具体的数据源( 数 据集) 还可以查看它的属性信息。数据源是由各种类型的数据集( 如点、线、面 类型数据，t i n 、g r i d 、n e t w o r k ) 组成的数据集集合。一个数据源可包含一个或 多个不同类型的数据集；也可以同时存储矢量数据集和栅格数据集数据源分为 文件型数据源和数据库型数据源，文件型数据源把空间数据和属性数据直接存储 到文件中；由扩展名为s d b 和s d d 两个文件组成。s d b 存储空间数据，s d d 为a c c e s s 数据库，存储属性数据。数据库性数据源是把空间数据和属性数据一体化的存储 到关系型数据库中。 地图集合：用来保存、显示图层叠加后生成的地图。三维场景集合：用来保存、 显示三维模型数据。布局集