（计算机应用技术专业论文）基于webgis的网上房展系统的设计与实现.pdf

独创性申明 秉承祖旧优良道德传统和学校的严谨学风郑垂中明：本人所旱交的学 位论文是我个人住导师指导下进行的研究t 作及取得的成果尽我所知， 除特别加以标注和l 致谢的地方外，论文i i ，不包含其他人的研究成果。与我 一同工作的同志泔本文所论述的工作的任何贡献均已往论文中作j ，明确的 说明并已致谢。 本论文及其槲i 关资料若有不实之处，南本人承担一切相关责任 论文作者签名兰! ! ：l g j 。年j 月，曰 保护知识产权中明 本人完全了解两安理工人学有关保护知识产权的规定，即：研究生侄 校攻读学位期间尉 取得的所信研究成果的知识产权属两安理工大学廖i 有。 本人保汪：发表或使用与本论文相关的成果时署名单位仍然为西安理j 二大 学，无沦何螂地，未经学校许可，决不转移或扩散与之柑关的任何技术 或成粜。学校有极保留本人所提交论文的原件或复印件，允许论文被查阅 或借阅；学校可以公布本沦文的全部或部分内容，呵以采用影印、缩印或 其他手段复制保存本沦丈。 ( 加密学位沧史解密之前后。以_ l ：中 1 、 论文作者签名：竺型：! 亟 导师签名蚤磊舌月乃口 剐逖 设 摘要 基于w e b g i s 的网上房展系统 的设计与实现 学科名称：计算机应用技术答辩日期：2 0 0 4 6 作者姓名：任晓梅 导师姓名：崔杜武教授 摘要 签名： 签名： w e b g i s 技术是目前g i s 应用的重要前沿，它对地理信息中空间相关数据的采 集、管理、分析和显示等特点若能引入到网上房展系统中，将大大改善目前现存系 统对位置、环境等空间信息表述的不足之处，并且允许用户对房地产项目进行专题 分析( 如按照楼盘价格或者地段位置对地图上的房地产项目进行分类渲染) ，为购 房者选择目标时提供快捷、便利的全方位信息。本论文在对g i s 和w e b g i s 技术以 及全景漫游相关技术进行讨论的基础上，提出了基于w e b g i s 技术开发网上房展系 统的设计思想，并对系统的体系结构、数据结构、软硬件环境配置以及系统所实现 的功能作了详细分析和设计。本系统在完成b s 结构下的市区地理信息系统的同 时，利用j a v aa p p l e t 、s e r v l e t 、j s p 和j a v a s c r i p t 技术对集成w e b g i s 和全景漫游 两大功能的网上房展应用软件模型进行系统研究，并对开发中涉及的关键技术以及 解决方法作深入探讨。 关键词：地理信息系统：w e b g i s ；m a p x t r e m ej a v a ：j a v a a p p l e t ：全景漫游；集成 a b st r a c t d e s i g n a n d 工m p l e m e n t a t l 0 n0 fi n t e r n e t b u i l d i n g _ e x h i b i t l 0 ns y s t e m b a s e do nw e b g i s s u b j e c t ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n s u p e r v i s o r s n a m e ： s t u d e n t sn a m e ： a b s t r a c t d a t e ：2 0 0 4 6 c u r r e n t l y , w e b g i si sb e c o m i n gam a i na p p l i c a t i o no f g i st e c h n o l o g y i tc a l lc o l l e c t , m a n a g e ，a n a l y z ea n dd i s p l a ys p a t i a ld a t a o n c ew et a k ea d v a n t a g e o fi t sf e a t u r e st o c o n s t r u c to u tb u i l d i n ge x h i b i t i o ns y s t e m ( b e s ) ，t h es h o r td e s c r i p t i o no fl o c a t i o na n d e n v i r o n m e n ti ne x i s t i n gs y s t e mc a l lb er a p i d l yi m p r o v e d m o r e o v e r , l 1 s e rc a l lm a k es o m e s p e c i a la n a l y s i so fb u i l d i n gt oa f f o r dt h e i rc h o i c e ，s u c ha sr o m a n c i n gm a pi nc l a s s e sb a s e d o i lb u i l d i n gp r i c eo rb u i l d i n gl o c a t i o n t h i sp a p e rm a i n l yd i s c u s s e ss o m ei m p o r t a n t t e c h n o l o g y , s u c ha sg i s ，w e b g i sa n dp a n o r a m ar o a m i n g , p u t sf o r w a r da m e t h o do f d e s i g n i n gb e si ni n t e r n e t t h e nf u n c t i o nm o d u l e s ，a r c h i t e c t u r e ，d a t as t r u c t u r e ，s o f ta n dh a r d e n v i r o n m e n ts e t u pa r ec a r e f u l l ya n a l y z e da n dd e s i g n e di nt h i sp a p e r b yu s i n gj a v aa p p l e t , s e r v t e t ，j 印a n dj a v a s c r i p tt e c t m o l o g y , b e ss y s t e mi m p l e m e n t sc i t y - g i sb a s e do nb s s n u c t u r e ，a n ds y s t e m a t i c a l l yr e s e a r c h e ss o f tm o d e lo fb e sw i t hc o m b i n i n gf u n c t i o n so f w e b g i sa n dp a n o r a m ar o a m i n g f i n a l l y , t h i sp a p e rd e e p l yd i s c u s s e ss o m ek e yt e e h n o l o g y a n dm e t h o d su s e dt oi m p l e m e n tt h i ss y s t e m k e yw o r d s ：g i s ：w e b g i s ：m a p x t r e m ej a v a ；j a v aa p p l e t ；p a n o r a m ar o a m i n g ： i n t e g r a t i o n 1 引言 1 引言 1 1 课题背景和意义 随着中国住房制度的改革，房地产业特别是住宅用房的迅猛发展以 及房地产交易市场的日趋繁荣，使得人们对房产交易服务提出了更高的 要求。无论购房者还是房产销售商都需要一种高效便利的交互工具提供 充分的交易机会和交易服务，于是房地产行业的花费巨大的广告、房展 会、各级销售代理等等手段各行其能。随着i n t e m e t 的广泛应用以及地理 信息系统的网上技术的发展，“网上房展”由此应运而生了。通过网上房 展查询到的信息更具体化、专业化、完整化，而且可以随时随地查询信 息、参观展品、发布信息、甚至进行网上交易。 目前的网上房展系统大致分为两类：一类侧重于住宅小区室内格局 的三维展示，另一类侧重于对楼盘信息的发布。前者主要使用住宅小区 位置图上的热点实现全景漫游链接，通常以介绍住宅花园小区的情况为 主。另一类主要以文字和图片的网页形式表现住宅小区的套型、价格等 地理属性信息。但是购房者需要了解的不仅仅是房地产项目的套型、面 积、价格、室内格局信息，也十分关心房地产特有的位置、周边环境( 如 学校、商场、交通、娱乐设施) 等空间地理信息，并希望对符合要求的 房地产项目进行某些分析，使得其居住或投资价值更清晰，以帮助购房 者进行选择。 考虑到w e b g i s 是w e b 和g i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m 。 地理信息系统) 技术相结合的产物，是利用i n t e r n e t 和w w w 技术来扩 展和完善地理信息系统的一项新技术。在互联网环境下，w e b g i s 可以使 全社会范围内各领域、各部门之间的空间数据信息实现共享，极大地提 高了空间信息的维护、发布和查询效率【”。因此，研究基于，w e b g i s 的 网上房展系统可以很好地弥补现有系统对空间地理信息表述的不足，为 西安理工大学硕士学位论文 用户的选择提供全面的信息依据。本课题利用j a v a a p p l e t 、s e r v l e t 、j s p 、 j a v a s c r i p t 等技术将w e b g i s 和虚拟全景漫游构建在一个系统中，用交互 式方式提供房地产信息的空间和属性信息综合查询、地图的各种操作( 如 地图的缩放、浏览、专题图制作、鹰眼地图等) 以及对选择的房地产项 目内部格局的全方位展示，并将多媒体技术应用到该系统之中，大大增 强了g i s 信息的表现能力。 1 2w e b g i s 技术的研究状况和进展 w 曲g i s 是当前g i s 发展中的热点，目前国内外有不少g i s 厂商各自 推出了自己的w e b g i s 产品及解决方案1 2 j = m a p l n f o 公司的m a p x t r e m e m a p x t r e m e 是一个典型的基于服务器端的应用系统，具有伸缩性强、 兼容性好、地图功能强大和开发简单、易于实现等特性。通过它企业可 以实现地图数据的可视化以揭示数据之间的关联和发展趋势，从而为企 业的发展决策提供可靠的支持依据。m a p x t r e m e 为开发人员在地图和 i n t e m e t 方面进行应用开发提供了完备的方案工具，随着应用的不断增长 而扩展企业可以通过简单地增加服务器个数以支持不断增长的用户。 a u t o d e s k 公司的m a p g u i d e m a p g u i d e 是基于客户端为满足g i s 用户的数据发布需要而设计的， 其主要特点为：利用w w w 浏览器交互式操作，真正的矢量地图传输数 据库的动态相关。是世界上第一个通过i n t e m e t 和i n t r a n e t 发布实时的、 内容丰富而翔实的地图和地理数据的交互式解决方案。m a p g u i d e 为w e b 提供了一种新的二维矢量格式d w f 及p l u g i n 的浏览工具，借助这些 新技术，用户可以查询二维矢量数据，并可利用调整缩放和平移功能迅 速快捷地浏览内容复杂而详尽的图形文件，特别是图形矢量化处理技术 的应用，从根本上解决了大量数据、图形传输中网络瓶颈的问题，大大 地提高了信息交流和数据查询的速度，它可以转换目前各种g i s 开发平 2 1 引言 | e 目| g 目| e ! ! ! 量自目e | | 目目l i i i i _ 台的数据，信息可以在网上发布，速度快，用户通过目前的i e 或n e t s c a p e 浏览器就可能很方便地获得取到发布的地理信息。 i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i aw e bm a p g e o m e d i aw e bm a p 是基于客户端的应用系统，动态地发布直接来自 于最新操作中g i s 数据库的以矢量为基础的图形，且无需将其转成新的 格式，或是复制此数据库。g e o m e d i a 灵巧的图形方式是使用i n t e r g r a g h 的a e t i v e c g m 开放式数据格式使用户获得数据并可与现有的数据相互作 用。这些基于矢量的图形包括图形内单个特征的超级连接。用户通过单 击某一图形特征，g e o m e d i aw e bm a p 即可通过从相关数据库中获取最新 数据来提供此特征的信息，而且无需担心所显示的信息是否是最新的， 因为利用a e t i v e c g m 技术会将每次在服务器上更新的地理信息进行更 新。 s u p e r m a p2 0 0 0 中国科学院地理信息产业发展中心和北京超图地理信息技术有限公 司联合研制的s u p e r m a p2 0 0 0 0 是基于w i n d o w s 系列操作系统的新一代组 件式地理信息系统软件，具有二次开发方便、易于集成、无限扩展等特 点，为g i s 应用系统开发方式带来了巨大的变革。 s u p e r m a p 2 0 0 0 以全组件的方式提供了完善的g i s 功能。包括：数据 输入、数据格式转换、地图编辑、数据管理、空间和属性组合查询、专 题地图、网络分析、缓冲分析、叠加分析、拓扑关系建立、拓扑错误编 辑、三维建模、三维模型显示、三维分析、布局等。其s d b 引擎采用的 结构化存储( s t r u c t u r es t o r a g e ) 技术中的o l e 复合文件，实现多数据集 和异构数据集的一体化存储功能。一个s d b 数据源由两个文件组成，扩 展名称分别为s d b 和s d d 。一个s d b 数据源可以存储多个数据集 ( d a t a s e t ) ；不同类型的数据集也可以保存在同一数据源中。 3 西安理工大学硕士学位论文 1 3 课题主要目标及工作内容 本课题主要针对现有的网上房展系统对楼盘地理空间信息描述的不 足，在对g i s 和w e b g i s 技术以及全景漫游相关技术进行讨论的基础上， 提出了基于w 曲g i s 技术开发网上房展系统的设计思想，并对系统的体 系结构、数据结构、软硬件环境配置以及系统所实现的功能作了详细分 析和设计。本系统在完成b s 结构下的市区地理信息系统的同时，利用 j a v aa p p l e t 、s e r v l e t 、j s p 和j a v a s e r i p t 技术对集成w e b g i s 和全景漫游 两大功能的网上房展应用软件模型进行系统研究，并对开发中涉及的关 键技术以及解决方法作深入探讨。 4 2 w e b g i s 技术基础 2w e b gis 技术基础 2 1地理信息系统基础 2 1 1 g i s 简介 g i s ( g e o g r a p h y i n f o r m a t i o ns y s t e m ，地理信息系统) 是六十年代开始迅 速发展起来的地理学研究技术，是多种学科交叉的产物。地理信息系统 以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间 的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务【3 】。其主要特征为：具 有采集、管理、分析和输出多种地理实体信息的能力，具有空间性和动 态性：以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区 域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息； 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的 或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难 以完成的任务。地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统； 而其内涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是 一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。 2 1 2 g i s 的地理模式 地理信息系统工作于两种不同的基本地理模式一矢量模式和栅格模 式【4 】( 参见图2 1 ) 。在矢量模式中，关于点、线和多边形的信息被编码 并以x 、y 坐标形式储存。一个点特征的定位，例如一个钻孔，可以被一 个单一的x 、y 坐标所描述。线特征，例如公路和河流，可以被存储于一 系列的点坐标。多边形特征，例如销售地域或河流聚集区域，可以被存 储于一个闭合循环的坐标系。矢量模式非常有利于描述一些离散特征， 但对连续变化的特征，例如土壤类型或赶往医院的开销等，就不太有用。 5 西安理工大学硕士学位论文 而栅格模式为连续特征的模式。栅格图像包含有网格单元，有点像扫描 的地图或照片。不管是矢量模式还是栅格模式，用来存储地理数据，都 有优点和缺陷。现在的g i s 都可以处理这两种模式。 棚格固 矢量圈 真靴界 图2 - 1 g i s 的地理模式图 2 1 3g i s 的应用领域 g i s 是多学科集成的空间型信息系统，其本身的综合特性，决定了其 具有广泛用途。而g i s 的广泛用途也是它能够具有如此迅猛的发展速度 的主要原因。g i s 的应用主要通过系统中的各种数学模型，多要素空间 数据库及应用软件来实现。g i s 的应用领域概括如下【5 】： 1 ) 网络分析 建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行 交通规则、处理地下管线突发事件( 爆管、断路) 等应急处理。警务和 医疗救护的路径优选、车辆导航等也是g i s 网络分析应用的实例。 2 1 资源管理 主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源( 如土地、 森林、草场) 分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模 式”两类问题。 3 ) 资源配置 6 ；吵 2 w e b g i s 技术基础 从城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保 障、粮食供应等到机构在各地的配置等都是资源配置问题。g i s 在这类 应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。 4 ) 城市规划和管理 空间规划是g i s 的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要 内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理 分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的 服务面f 城市资源配置问题) 等。 5 ) 土地信息系统和地籍管理 土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关 系变化等诸多内容，借助g i s 技术可以高效、高质量地完成这些工作。 6 ) 可视化应用 以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风 景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城 市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。 7 ) 分布式地理信息应用 随着网络和i n t e m e t 技术的发展，运行于i n t r a n e t 或i n t e m e t 环境下的 地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共 享，以及远程空间导航等。 2 1 4g i s 的发展趋势 g i s 的发展与其它学科的发展特别是计算机技术的发展密切相关。近 年来g i s 技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地 理信息系统不断提高的要求。另一方面，计算机科学及网络技术的飞速 发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段。在未来的几十年内。地 理信息将向着数据标准化( i n t e r o p e r a b l e g i s ) 、数据多维化( 3 d & 4 d g i s ) 系统集成化( c o m p o n e n t g i s ) 、系统智能化( c y b e g i s ) 、平台网纪念品 7 西安理工大学硕士学位论文 化( w e b g i s ) 和应用社会化( 数字地球) 的方向发展【6 】。 1 1 互操作g i s 地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、g i s 的社会化和大 众化等客观需求，使得尽可能降低采集、处理地理数据的成本以及实现 地理数据的共享和互操作成为共识。互操作地理信息系统的出现就是为 了解决传统g i s 开发方式带来的数据语义表达上不可调和的矛盾，这是 一个新的g i s 系统集成平台，它实现了在异构环境下多个地理信息系统 之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。 2 ) 组件式g i s 构件式软件技术已成为当今软件技术的潮流之一，它的出现改变了以 往封闭、复杂、难以维护的软件开发模式。组件式g i s 的基本思想是把 g i s 的功能模块划分为多个控件，每个控件完成不同的功能。各个g i s 控件之间，以及g i s 控件与其它非g i s 控件之间，可以方便地通过可视 化的软件开发工具集成起来，形成最终的g i s 应用。组件软件的可编程 和可重用的特点在为系统开发商提供有效的系统维护方法的同时，也为 g i s 最终用户提供了方便的二次开发手段。因此，组件式g i s 在很大程 度上推动了o l s 软件的系统集成化和应用大众化，同时也很好地适应了 网络技术的发展，是一种w e b g i s 的解决方案。 3 ) 空间可视化技术与虚拟现实技术 对地图学来说，可视化技术已经远远超过了传统的符号化及视觉变量 表示法的水平，而进入了在动态、时空变换、多维的可交互的地图条件 下探索视觉效果和提高视觉工具功能的阶段，它的重点是要将那些通常 难于设想和接近的环境与事物，以动态直观的方法表现出来，包括采用 前面提到的三维g i s 。 虚拟现实技术( v r ) ，也称为虚拟环境和人工实现。运用v r 技术进 行地形环境仿真，真实再现场景，用于交互式观察和分析，提高对地形 环境的认知效果，是今后g i s 可视化发展的一个重点。g i s 和虚拟现实 8 2 w e b g i s 技术基础 ( v i r t u a lr e a l i t y ) 技术的集成，即v g i s ，可以有效的模拟人在自然界中 的视、听、动等行为，使得g i s 更具有“临界感”和“交互感”，因此， 开发v g i s 己成为g i s 发展的一大趋势。 4 ) w e b g i s w e b g i s 技术是g i s 系统与i n t e r n e t 技术相结合的成果，通过利用 i n t e r n e t 技术，g i s 能更灵活方便地为用户服务。早期的w e b g i s 由于 i n t e r a c t 技术交互能力的局限，并没有太多的利用上c l i e n t s e r v e r 技术， 仅仅是一个信息发布中心；尽管目前的w e b g i s 软件提供的空间分析功 能很难满足专业应用的需要，但是随着技术的发展，利用“o b j e c tw e b ” 技术将真正的把这两种技术结合在一起，发挥出各自的优势。w e b g i s 必 然带领g i s 技术进入一个革新的时期。w e b g i s 终将取代传统的g i s 。 5 】移动g i s 无线通讯改变了人们的生活和工作方式。随着无线通讯技术的发展， 特别是w e b 技术的应用，使无线通信技术与g i s 技术以及i n t e r n e t 技术 的结合成为可能，形成一种新的技术一无线定位技术( w i r e l e s sl o c a t i o n t e c h n o l o g y ) 。因此也衍生一种新的服务，即无线定位服务( w i r e l e s s l o c a t i o ns e r v i c e ) 。无线定位技术的应用很广泛，利用这种技术，人们用 手机就可以查询到自己所在的位置，再利用g i s 的空间查询分析功能， 查到自己所关心的信息。 2 2w e b gis 概述 2 2 1 基本特征及特点 w e b g i s 是i n t e r n e t 和w w w 技术应用于g i s 开发的产物，是在 i n t e m e t 或i n t r a n e t 网络环境下的一种兼容、存储、处理、分析和显示与 应用地理信息的计算机信息系统。w e b g i s 具有大部分乃至全部传统g i s 软件具有的功能，还具有利用i n t e r n e t 优势的特有功能。这些特有功能包 9 蹲安理王大学磋士学铸论文 括用户不必在自己的本地计算机上安装g i s 软件就可以在i n t e m e t 上访问 远襁的g i s 数据和应用程序，进行g i s 分析，在i n t e r n e t 上为用户提供 交曩的地图和数据。w e b g i s 具有面向对数、分布式和互操作等哭键特征， 任键g i s 鼗擐蟊魂筑帮楚一令对象，这些瓣蒙部署在i n t e m e t 豹蚕同鞭务 器上，需要对对其进幸亍装配和集成，并豆允许i n t e m e t 上豹任秘菸谴系统 和遮姥对象进行交换和交互操作。与w e b 0 i s 相关的技术生要包括空间 数据库管理技术、组件技术、分布计算平台( d i s t r i b u t e dc o m p u t i n g p l a t f o r m ) 技术、多媒体数据操作标准、越溅数据目录服务技术( g e o d a t a c a t a l o gs e r v i c e ) 嚣数攒仓簿技零p 】。 秘前，w e b 技术已经成为高效的全球嵇息发布技术，从w w w 的任 意一个节点都可以测贤w e b g i s 站点中的地理信息，并进行备种信息检 索和处理，这就为地理信息的开放和共享燃提供了切实可行的技术。总 盼采诞，基于i n t e r n e t 的w e b g i s 具有| 三i 下几个方面的特点1 8 l ：较低蛉开 发释应露营理或本、囊滚麓僖惠共享、基大戆扩震空趣戳及扩擎台特蛙。 2 2 2 数据组织模溅 g i s 作为一种信息系统，是以现实世界为研究目标，以计黧机内部 熬二遴剁数字董要终淹雾镶载体鲍。它辫入髑对手套蕊 鲎爨躲避解，经 避一系列处理后交藏数字形式存予诗冀机中。鑫羲应焉静g i s 数据模鍪 主臻有以下几种例： 拓扑关系数据模型：以“结点一弧段一多边形”拓扑关系为接础的数 据模溅。在拓扑数据模型的基础上，一些软件将空间数据和属性数据分 努移羧，磐8 0 舨滋藏瓣a r e i n f o 将霞鬟黛标数据存放在文传系统孛，露 将赫扑箍往帮其它满髓存放在关系数据瘁系统豹二维表格串；努一些软 件将嫩标数据和属性数据统一存放在关系数据库的各种表格巾，条记 录对应个点、线或面激型的几何要素( 不一定为完整独立的地理要素) 。 拓扑荧系数据模型以拓扑关系为基础组织秘存储各个几何要素，其特点 o 2 w e b g i s 技术基础 是以点、线、面间的拓扑连接关系为中心。该模型的主要优点是数据结 构紧凑，拓扑关系明晰，系统中预先存储的拓扑关系可以有效提高系统 在拓扑查询和网络分析方面的效率。 面向实体的数据模型：以独立、完整、具有地理意义的实体为基本单 位对地理空间进行表达，在具体组织和存储时数据时，可将实体的坐标 数据和属性数据( 如建立了部分拓扑，拓扑关系也放在表中保存) 分别 存放在文件系统和关系数据库中，也可以将二者统一存放在关系数据库 中( 可以将坐标数据和属性数据放在同一个表中，也可以将二者分成两 个表) 。面向实体的数据模型在具体实现时采用的是完全面向对象的软件 开发方法，每个对象( 独立的地理实体) 不仅具有自己的各种属性( 含 坐标数据) ，而且具有自己的行为( 操作) ，能够自己完成一些操作。该 模型能够很好地克服拓扑关系数据模型的几个缺点，具有实体管理、修 改方便，查询检索、空间分析容易的优点，更重要的是它能够方便地构 造用户需要的任何复杂地理实体，而且这种模式符合人们看待客观世界 的思维习惯，便于用户理解和接受。同时，面向实体的数据模型自然地 具有系统维护和扩充方便的优点。这种模型是当今流行g i s 软件采用的 最新数据模型。 2 3w e b f i l s 的构造方法 w e b g i s 以b s 模式为用户提供g i s 服务。服务器端由w w w 服务 器、g i s 服务器、g i s 远程数据服务器以及数据库服务器组成。客户端是 w e b 浏览器，通过安装g i s 插件、下载a c t i v e x 控件或j a v aa p p l e t ，实 现客户端的g i s 计算【1 0 】。下面介绍w e b g i s 的主要构造方法。 西安理工大学硕士学位论文 2 3 1 通用网关接口( c g t ) 早期w e b g i s 是通过c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 的方式提供专 用空间数据库的w e b 接口。c g i 是连接应用软件和w 曲服务器的标准技 术，是客户端和服务器的桥梁。它能完成客户端发出的各种请求，在服 务器端处理后以静态h t m l 文本的形式返回给客户端。例如：为了让用户 可以存取数据库中的信息，c g i 可被用来连接网络数据库服务器，通过 h t m l 将客户端请求传给w e b 服务器，再利用专门的c g i 访问g i s 服务 器，g i s 服务器承担查询计算工作，将结果构建成一个h t m l 文档反馈 给w e b 服务器，再传回客户端浏览器。这种方式的优点是对客户端要求 较低，技术上也较易实现，基本上所有的计算机语言都可以用来编写c g i 程序。但由于c g i 是服务器上可执行程序，服务器端完成所有的计算、 分析、处理工作，所以对服务器的性能要求很高，每当一个客户端发出 一个请求，就要在服务器端启动一个进程，当发出请求的节点过多时， 很容易造成服务器负担过重：另外c g i 的维护较为困难，灵活性差，提供 给用户的功能也有限。 2 3 2g i s 插件( p l u g i n ) 基于c g i 的系统仅提供给用户端有限的g i s 功能，传给用户的信息 都是静态的，而且用户请求的g i s 操作都需要由服务器来处理。解决这 个问题的方法是把部分服务器上的功能移到客户端上，这样不仅加快 了对用户操作的反应速度，而且也减少了互联网上的数据流量。标准的 w e b 浏览器仅提供了一些最基本的浏览和导航功能，而缺乏处理地理空 间数据的能力。一种方法是安装额外能和网络浏览器交换信息的专门g i s 软件。这种增加网络浏览器功能的方法就叫“插入法( p l u g i n ) ”。为便于 其它软件厂商开发插入型g i s 软件，n e t s c a p e 公司专门提供了一套应用 程序接口( a p i ) 。目前此种类型的软件己被普遍采用，在多媒体领域尤为 1 2 2 w e b g i s 技术基础 明显。此软件不但可以增加客户端浏览器处理地理空间数据的能力，使 人们更容易获取地理数据，而且可以减少网络服务器的信息流量，减轻 服务器的负荷，使服务器更有效地为更多的用户服务。缺点是对客户端 的要求较高，客户端负担重，插件需要先安装再使用，并且各个公司的 w e b g i s 产品不同，相应的插件也不一样，标准不统一，兼容性很差，这 不符合网络标准化的思想。 2 3 3a c t i v e x 控件 a c t i v e ) ( 技术是在微软公司o l e 技术基础上发展起来的i n t e m e t 新技 术，其基础是d c o m ( d i s t r i b u t ec o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) ，它不是计算 机语言，而是一个技术标准。基于这种标准开发出来的构件称为a c t i v e x 控件，可以像j a v a a p p l e t 一样嵌入到h t m l 文件中，在i n t e r a c t 上运行。 由于a c t i v e x 控件可以用多种语言实现，这样不仅可以复用源代码，提 高软件开发效率，并且执行速度快，缺点是网络安全性差。 2 3 4j a v aa p p l e t 随着j a v a 的出现和飞速发展，w e b g i s 又有了一条新的实现途径一 j a v a a p p l e t 。j a v a 是一种面向网络的编程语言，其最大优点是“一次编写， 到处运行”( w r i t eo n c e ，r u na n y w h e r e ) ，即跨平台特性。此外j a v a 语言 支持例外处理、网络、多线程等特性。用j a v aa p p l e t 实现w e b g i s ，优 于插件方法的方面是：运行时，j a v aa p p l e t 从服务器下载，不需要进行 安装；由于j a v a 语言支持网络功能，可以实现j a v a a p p l e t 与服务器程序 的直接连接，从而使数据处理操作可以在服务器端执行，又可以在客户 端实现。在客户端运行时就象本机软件一样，只有当需要数据时，才通 过i n t e m e t 从服务器获取。 1 3 3 全景漫游技术基础 3 全景漫游技术基础 3 1虚拟现实技术分析 随着网络信息的发展，人类的交流方式进入了全新的领域。文字、 图像很难全面的表现事物，更不能说明事物动态的过程，而纯粹的三维、 动画方式又不能完全体现事物的实际现象，因此虚拟现实技术应运而生。 它是一种使用立体眼镜、传感手套等一系列传感辅助设施来实现的三维 现实，人们通过这些设施以自然的方式( 如头的转动、手的运动等) 向 计算机送入各种动作信息，并且通过视觉、听觉以及触觉设旅使人们得 到三维的视觉、听觉及触觉等感觉世界，随着人们不同的动作，这些感 觉也随之改变。目前，虚拟现实内涵已经大大扩展，像“人工现实( a r t i f i c i a l r e a l i t y ) ”、“虚拟环境”( v i r t u a le n v i r o n m e n t ) 、“赛伯空间”( c y b e r s p a c e ) 等，都可以认为是虚拟现实的不同术语或形式【1 “。事实上，虚拟实现技 术不仅仅是指那些戴着头盔和手套的技术，而且还应该包括一切与之相 关的具有自然模拟、逼真体验的技术与方法，它的根本目标就是达到真 实体验和基于自然技能的人机交互，能够达到或者部分达到这样目标的 系统就称为虚拟现实系统。 3 1 1 基本特征 虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它的基本 特征有： 沉浸感( i m m e r s i o n ) ：是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程 度。理想的虚拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度( 例如，可视 场景应随着视点的变化而变化) ，甚至超越现实，如实现比现实更逼真的 照明和音响效果等。 交互性( i n t e r a c t i o n ) ：是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和 1 4 西安理工大学硕士学位论文 从环境得到的反馈的自然程度( 包括实时性) 。例如，用户可以直接抓取 虚拟环境中的物体，这时手有触摸感，并可以感受到物体的重量，场景 中被抓的物体也应立刻随着手的移动而移动。 想象力( i m a g i n a t i o n ) ：是指用户沉浸在对维信息空间中，依靠自己的 感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新 的概念。 3 1 2 基于图象的虚拟现实技术 基于静态图象的虚拟现实技术对三维空间和三维物体全方位的观察 它不需要一般虚拟现实技术影片所要求的昂贵的特殊头盔、特殊眼镜和 数据手套。所有对三维造型的操纵仅用普通鼠标、键盘即可完成。操纵 三维造型的方式有三种：对于三维空间，可以在一个观察点环绕3 6 0 度， 可在任意一个角度进行观察，它是以观察者为中心的；对于三维物体， 用户可以在一个立体的3 6 0 度空间中，任选一个角度进行观察，它是以 三维物体为中心的。在某一个角度进行观察时，用户可实现放大或缩小 观察效果，类似于摄像机的推拉镜头，也类似于观察者观察视点向前或 向后移的效果。在三维空间和三维空间、三维物体和三维物体之间、三 维空间和三维物体之间，可以存在超媒体链接，用户利用这种超媒体链 接，可以在它们之间进行平滑的切换，从而置身于真实感很强的虚幻空 间之中，由于这样的特点，使得以往需要复杂昂贵的专门设备支持的虚 拟现实技术在现实生活中的广泛应用成为可能。 基于静态图象的虚拟现实的基本原理是采用摄像或扫描的手段而不 是传统的建模手段来创建虚拟环境中的事件和对象【1 2 1 。如果说传统的几 何建模技术是一个“虚物实化”的过程，那么虚拟化现实就是将现实世 界中的事件和对象转换成虚拟世界里的事件和对象，是一个”实物虚化” 的过程。综合运用“虚物实化”和“实物虚化”，就可以使虚拟环境中既 有计算机创造出来的虚拟实体，又有真实世界中的景物。 1 5 3 全景漫游技术基础 为获取虚拟化所需要的数据，一般采用从多个不同角度拍摄的摄像 机来记录对象。通过从不同拍摄角度获取场景描述，可以得到场景的图 像；通过多基线立体化方法m b s ( m u l t i b a s e l i n es t e r e o ) ( m b s 的基本 原理是，若用两架具有同样焦距、所处位置不同的照相机拍摄同一物体， 则物体上同一点在两幅画面中的差矩与两架照相机之间的距离有相关 性) 进行深度信息计算。深度信息和图像的结合一般称为场景描述( s c e n e d e s c r i p t i o n ) 。利用多个场景描述就可以从任意视角合成场景。一旦现实 世界被虚拟化，就可以用图形技术( 主要是基于图像的绘制技术) 从任意角 度来绘制一个对象。通过跟踪观察者的位置和方向可以动态选择出最接 近观察者的拍摄角度的场景描述。佩带着特殊设备的观察者可以在虚拟 化世界中自由移动，并在观看时从一个动态选择的角度来进行观察。 3 2 全景技术概述 全景技术本质上是基于图象的虚拟现实技术，它具有3 维效果，可 以让用户在浏览全景时具有身临其境的感觉。下面介绍该技术涉及的基 本概念。 3 2 1 全景图像定义 全景图像是指大于双眼正常有效视角( 大约水平9 0 度，垂直7 0 度) 或双眼余光视角( 大约水平1 8 0 度，垂直9 0 度) ，乃至3 6 0 度完整场景 范围的照片，将一个场景的前后左右一览无余地推到观察者的眼前i i ”。 随着数字影像技术和i n t e r n e t 技术的不断发展，可以用一个专用的播放软 件在互联网上播放全景图像，用户可用鼠标和键盘控制观察全景的方向， 仿佛就在真实的环境当中浏览。 3 2 2 全景图像分类 全景图像根据其外在表现形式可以分为柱形全景和球形全景两大 1 6 西安理工大学硕士学位论天 类。柱形全景，就是通常所说的”环视”。在柱形全景中，观察者可以环 水平3 6 0 度观看四周的景色，但是如果用鼠标上下拖动时，上下的视野 将受到限制，上看不到天顶，下看不到地底。球形全景可以达到水平3 6 0 度，上下1 8 0 度的效果，在观察球形全景时，观察者位于球的中心，通 过鼠标、键盘的操作，可以观察到任何一个角度，完全融入虚拟环境之 中。 3 2 3 虚拟漫游技术 虚拟漫游是指利用计算机数字技术将全景图像添加热点进行链接， 使得浏览者在计算机上就可以身临其境，可以变换视点，仿佛在真实环 境中走动，具有虚拟现实效果。虚拟漫游技术主要分为两种【1 4 】( 如图3 1 ， 图3 2 所示) ： 全景摄影：基于图像处理的虚拟漫游，把相机环3 6 0 度拍摄的一组照 片拼接成一个全景图像， 通过对场景中3 6 0 。全方位图像的摄取，程 序的无缝拼接，以及视角变形，热点设定，给浏览者展现一个三维的 空间。 v r m l ：基于造型技术的虚拟漫游，这是把三维造型和渲染搬到互联 网上的技术。网上传输的是虚拟场景文件，在本地实时渲染。这是 一种真正的虚拟漫游方式，通过程序语言来描述场景中各种元素，构 建一个真正的三维空间，模拟现实中的各种事件。 图3 - 1 基于图像的虚拟漫游图3 - 2 基于造型技术的虚拟漫游 1 7 4 系统的分析与设计 4 系统的分析与设计 为了解决目前已有的网上房展系统对地理空间信息描述的不足，本 系统利用w e b g i s 技术为用户提供房地产项目的地理属性信息和空间信 息的综合发布，用户可以直接在地图上进行操作，直观了解房地产项目 的套型、面积、价格、位置、周边环境等地理信息，对符合要求的房地 产项目进行分析，使得其居住或投资价值更清晰；并利用虚拟全景浏览 技术，展示楼盘的外观，房屋的结构，布局，室内设计。购房者在家中 通过网络即可仔细查看楼盘的各个方面，帮助购房者进行选择。 4 1系统开发平台及工具 本系统使用j a v a 平台开发，以j a v a a p p l e t 、s e r v l e t 、j s p 、j a v a s c r i p t 为开发语言，基本开发工具是j b u i l d e r 和d r e a m w e a v e r ，数据库使用 o r a c l e 9 i ，w e b 服务器采用a p a c h e ，s e r v l e t 和j s p 引擎使用t o m c a t 3 2 。 下面简要介绍系统的开发平台，软件开发工具以及开发环境的配置。 1 ) j a v a 的核心技术 j a v a 是s u n 公司推出的一种网络编程语言。它是一种新的计算概念， 具有简单、面向对象、不依赖于机器的结构、可移植性、鲁棒性、安全 性等特点，并且提供并发机制，具有很高的性能。其次，它可以最大限 度地利用网络，j a v a 的客户端小应用程序( a p p l e t ) 司 在网络上传输而不 受c p u 和环境的限制。j a v a 的服务器端小应用程序( s e