移民搬迁系统中系统管理和地理信息系统的设计和实现.pdf

西安电子科技大学 创新性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生 在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业 离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学 校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 本人签名： 日期 导师签名： 日期 摘要 摘要 移民搬迁是一个周期漫长、工程量巨大、安置信息多的工程，由于搬迁过程 中安置信息的混乱，建立移民搬迁信息化系统成为必然。该系统主要建设移民搬 迁安置信息库，实现对移民对象信息、安置点信息、项目建设信息、项目资金信 息等管理，促进移民搬迁工作的进行，提高移民安置信息的管理效率。 本文针对信息化系统中系统管理和地理信息两个子系统，在 javaee 平台上， 对其进行了设计与实现。首先介绍了信息化系统的课题背景及其目的意义，然后 概述了相关的概念和技术，包括 webgis、javaee 规范、ssh 框架、flex、mvc 设计模式和池化技术，同时分析了两个子系统的需求。对于系统管理子系统，作 为整个系统的核心，利用 ssh 框架，采用基于角色的访问控制的设计思想，实现 了用户组与功能模块的关联，同时实现了操作员和组织机构的管理。对于地理信 息子系统，在 mapgis 平台基础上，运用 flex 前端技术，将网络地理信息系统与 业务系统紧密地融合起来，不仅实现了对地图的基本操作，而且实现了对搬迁移 民、安置项目与安置点的信息展示，地理位置的标注，相关信息的查询，统计分 析和打印等功能。最后对系统进行了测试。 本文所研究的系统管理和地理信息系统在信息化领域具有通用性，由于建设 在 javaee 平台基础之上，容易实现不同系统之间的移植与集成，同时，将地理信 息系统与业务系统集成，不仅为相关人员提供移民、项目、安置点的可视化分析， 而且对其搬迁规划和决策也提供辅助支持。 关键词关键词：javaee ssh 框架 移民搬迁 网络地理信息系统 移民搬迁系统中系统管理和地理信息系统的设计与实现 abstract abstract the relocation is a long cycle engineering which has a huge amount of engineering tasks, and much relocation information of which need to be dealt with. the construct about the relocation information system become a necessity due to information chaos in the placement. the system mainly built the information library about relocation and resettlement, and realized information management on immigration objects, settlements, project constructions and project funding and so on, to promote the relocation and improve the management effciency about relocation infomation. this paper designed and implemented two subsystems about system management and geographic information on the javaee platform. firstly, the article analyzed the background and the purpose and significance of system development, and then introduced the concepts and techniques used in the information system in detail, including webgis, javaee specification, ssh framework, flex, mvc and pooled technique, while presented the requirements about the two subsystems. for the system management subsystem, as the core of the entire system, mainly based on ssh framework, adopting a design thinking of role based access control, achieved the association between user group and functional modules, while achieving the operator and organization management. for the geographic information subsystem, tightly integrated network of geographic information systems and business systems on the mapgis platform using the front-end technology of flex, not only to achieve the basic operation of the map, and also to implement the information display about the migrates, resettlement projects and settlements, the geographical location tagging, the information querying, the statistical analysis and the print functions and so on. finally, the system had been tested. the research on system management and geographic information system has the versatility in the field of information technology, due to the construction of the javaee platform basis, it is easy to achieve transplantation and integration between different systems, while, the integration between geographic information system and business system, not only furnished with visual analysis about immigration, project and settlements for personnel, but also provided auxiliary support for its relocation planning and decision-making. keywords：javaee ssh framwork immigrant relocation web geographic information system 移民搬迁系统中系统管理和地理信息系统的设计与实现 目录 1 目录 第一章第一章 绪论绪论 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 目的和意义 . 1 1.3 国内外研究现状 . 2 1.4 论文结构 . 3 第二章第二章 相关技术相关技术 . 5 2.1 webgis 相关概念 . 5 2.1.1 gis . 5 2.1.2 webgis . 6 2.1.3 mapgis . 6 2.2 javaee 技术归范 . 8 2.3 ssh 框架 . 13 2.3.1 struts2 . 14 2.3.2 spring . 15 2.3.3 hibernate . 16 2.3.4 ssh 整合 . 17 2.4 表现层技术 . 18 2.4.1 ajax . 18 2.4.2 ria . 19 2.4.3 flex . 20 2.5 mvc 模式 . 21 2.6 池化技术 . 22 第三章第三章 需求分析需求分析 . 23 3.1 系统管理子系统 . 23 3.1.1 用户组管理 . 23 3.1.2 操作员管理 . 24 3.1.3 组织机构管理 . 25 3.2 地理信息子系统 . 25 3.2.1 基本功能需求 . 26 3.2.2 与业务相关功能 . 26 3.3 非功能性需求 . 28 3.4 系统建设的要求 . 29 第四章第四章 系统设计系统设计 . 31 4.1 总体设计 . 31 4.1.1 网络拓扑图 . 31 4.1.2 模块设计 . 32 2 移民搬迁系统中系统管理和地理信息系统的设计与实现 4.1.3 系统体系结构 . 32 4.1.4 界面设计 . 34 4.2 数据库设计 . 35 4.3 系统管理子系统设计 . 38 4.3.1 用户组管理 . 38 4.3.2 操作员管理 . 39 4.3.3 组织机构管理 . 41 4.4 地理信息子系统设计 . 41 4.4.1 数据库操作 . 42 4.4.2 模块显示 . 42 4.4.3 实体标注 . 43 4.4.4 信息查询 . 43 4.4.5 统计分析 . 44 第五章第五章 系统实现系统实现 . 45 5.1 系统环境 . 45 5.2 系统管理子系统的实现 . 45 5.2.1 环境配置 . 45 5.2.2 用户组管理的实现 . 47 5.2.3 操作员管理的实现 . 49 5.2.4 组织机构管理的实现 . 51 5.3 地理信息子系统的实现 . 52 5.3.1 环境配置 . 52 5.3.2 基础功能的实现 . 54 5.3.3 实体标注的实现 . 56 5.3.4 信息查询的实现 . 58 5.3.5 统计功能的实现 . 60 5.3.6 打印的实现 . 60 5.3.7 其它功能实现 . 61 5.4 系统测试 . 63 5.4.1 功能测试 . 63 5.4.2 性能测试 . 65 5.4.3 安全测试 . 65 第六章第六章 总结与展望总结与展望 . 67 6.1 总结 . 67 6.2 展望 . 67 致谢致谢 . 69 参考文献参考文献 . 71 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题背景 多年来，陕西南部地区的地质灾害非常严重，频繁发生。为了改善陕南群众 的生产生活条件，从长远发展出发，消除贫困、修复生态、保障建设，促进经济 持续发展，陕西省委省政府从抵御自然灾害、改善生活条件、脱贫致富，统筹城 乡发展，促进城乡一体化建设、保障生态发展的角度，提出了陕南移民搬迁的总 体思想。 陕南移民搬迁工程主要任务是：调查分析陕南地区地质、洪涝等自然灾害的 类型、分布以及受灾情况；研究移民搬迁类型、分布及规模；制定移民搬迁安置 方案；确定移民搬迁安置的用地规模和布局；制定移民搬迁安置生产生活配套设 施规划；提出规划实施的保障措施。陕西省委省政府高度重视陕南移民搬迁工程 工作，为此专门成立陕南地区移民搬迁工作指挥部，陕南移民搬迁工程有限公司 等机构负责陕南移民搬迁工程工作的顺利进行。 陕南移民搬迁工程规模宏大、时间跨度长、地域覆盖广、安置方式不一、资 金渠道多样、工程数据繁杂，导致整个工程的组织管理工作异常繁重。为保证能 够严格地按照科学发展观来组织、实施陕南移民搬迁工程，在移民搬迁前、搬迁 中、搬迁后提供全程管理与服务，必须采用现代化的信息技术，对移民信息、移 民安置点工程、移民搬迁工程资金等方面实行全面的信息化管理模式，并参照陕 南地区移民搬迁安置总体规划及省委省政府的相关会议意见及专题会议精神， 据此提出“陕南移民搬迁信息化管理系统” （以下均称为信息化系统）项目的建设。 1.2 目的和意义 陕南移民搬迁工程规模宏大，搬迁的总人数超过陕南三市总人口数的 1/4，共 60 万户、240 余万人；搬迁建筑面积达 1.03423 亿平方米。因此， “信息化系统” 建设规模需能支撑对 240 多万移民人口，1000 多个移民项目建设和项目建设资金 使用的管理。 信息化系统项目具备采集、整理、存储移民对象的基本信息、安置区、安置 工程项目基本信息、安置资金使用等相关的基本信息。 “信息化系统”项目还具备 处理 gis 空间数据、结构化常规数据、非结构化文档、图像类数据的能力。 信息化系统项目提供移民搬迁安置信息管理，移民户搬迁安置计划管理、安 置点项目审报审批管理、安置点工程进度跟踪管理、工程质量管理，安置点工程 2 移民搬迁系统中系统管理和地理信息系统的设计与实现 验收决算管理，迁出、安置区土地资源整治管理，移民民生发展管理，安置项目 建设资金筹措、划拨管理， “移民搬迁公司”资金下拨、回笼管理，多角度查询、 多模式统计分析、多门类报表生成和移民信息公开等主要功能。 建设高水平的陕南移民搬迁信息化管理系统是保障整个陕南移民搬迁工程顺 利实施的一项迫切任务。信息化系统将为整个陕南移民搬迁工程提供信息化管理 手段，全方位支持陕南地区移民搬迁工作指挥部和陕南移民搬迁工程有限公司的 各项工作进程。 作为笔者的课题项目，主要参与了系统管理和地理信息子系统的设计与实现， 所以以下论述主要针对这两个子系统。对于系统管理子系统，由于信息化系统项 目定位为覆盖省、市、县三级移民搬迁工作指挥管理机构、陕南移民搬迁工程有 限公司，所以不同地域的操作员具有不同的权限，必须实现一种可以自定义用户 组和操作员可配置的权限系统，系统管理子系统是首要实现的核心子系统，它保 证了系统的可控制性，保证不同的用户能访问不同的系统模块。地理信息子系统 主要提供了对移民信息、项目信息和安置点信息的展示、查询、统计分析等功能， 为历史数据提供了更加直观化的表现形式，给信息化系统添加了更加丰富的色彩。 1.3 国内外研究现状 目前，信息化系统开发主要有 c/s 和 b/s 两种方式，鉴于 b/s 相比 c/s 有很 多优点，如跨平台、易于扩展、易于维护、成本低等，本系统采用 b/s 结构，而 javaee 作为一个优秀的平台，为企业级面向 web 的开发提供了可能性。应用于 javaweb 的框架主要有 struts8、hibernate9、spring10、ibatis 等，而以 struts、 hibernate 和 spring 相结合的 ssh 框架已经用于各个大型的 web 开发项目中，利 用框架可以使得系统容易扩展，具有模块化和层次感，让开发人员更加注重业务 逻辑的实现。 系统管理子系统最重要的一点就是操作员权限的分配。目前主要有三种访问 控制策略：自主访问控制、强制访问控制和 rbac32440（role based access control，基于角色的访问控制） 。而目前使用最多的是基于角色的访问控制，由角 色建立起操作员与权限的关系，大部分的 erp 系统都采用了这种权限配置，本系 统采用基于角色的访问控制，引入了用户组和模块的概念，由用户组建立起操作 员与模块之间的关系，可以理解为用户组就是角色，而模块指的是权限。 gis5（geographic information system，地理信息系统）随着通信网络和计算 机水平的发展，已早进入了 webgis14（web geographic information system，网 络地理信息系统）的时代，目前流行的应用如 lbs（location based service，基于 位置的服务） ，由此借助地理位置，为民众的生活提供了极大的方便。webgis 相 第一章 绪论 3 关的产品和解决方案在国外和国内都有很多种。 目前国外常见的 webgis 产品主要有 mapinfo 公司的 mapinfo professional 软 件， intergraph公司的geomedia webmap软件， esri公司的internet mapserver(ims) 软件。mapinfo 和 ims 在服务端方面都提供了地图的发布功能。在客户端方面也 提供了矢量地图的编辑和查看功能。 但 mapinfo 相比 esri 在 web 开发端的表现， 跨平台性和三维地图等方面， 还略逊一筹。 esri 不仅具有很完善的地图部署功能， 而且在客户端提供了跨平台的解决方案，包括 ajax、siverlight、flex 开发包等。 国内常见的 webgis 产品主要有北京超图公司的 supermap，北京图盟科技有 限公司开发的 mapabc，中国科学院遥感应用研究所和北京中遥地网信息技术有 限公司开发的具有自主版权的 geobeans，武汉中地数码有限公司的 mapgis 系列 产品等。虽然国内地理信息系统起步比较晚，但发展很快，如今，基于地图的服 务比比皆是，主要功能为地理位置的查询、路线查询，视野内搜索等等。除了互 联网的应用外，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规 划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统 计、商业金融等领域。 北京图盟科技有限公司（简称 mapabc）是中国领先的基础地图服务提供商， 自成立以来，坚持自主创新，主要在有线及无线网络地图应用领域始终保持业界 的领先地位。其研发的具有自主知识产权的“mapabc 地理信息系统软件” ，为实 现互联网和移动终端互动地图服务提供了最为有效的解决方案。基于此系统构建 的基础地图服务门户，可不间断地、快速地应对大数据量、大并发访问请求，在 线支持 msn、sina 等各大门户网站及 6000 多家网站的地图应用服务。 supermap 和 mapgis 均提供了企业级的 gis 服务器和 gis 开发平台， mapgis 提供了更加完善的功能，是国内唯一的搭建式 gis 数据中心集成开发平台，实现 遥感处理与 gis 完全融合，支持空中、地上、地表、地下全空间真三维一体化的 gis 开发平台，有很大的用户群，在国内应用的领域更加广泛。所以地理信息子系 统主要采用 mapgis k9 开发平台， 鉴于 ria 的良好表现性， 采用基于 flex 的二次 开发。 1.4 论文结构 论文的结构如下所示： 第一章主要介绍了课题背景，课题的目的和意义及 javaee 框架和国内外地理 信息系统的研究现状，最后给出了本论文的整体结构。 第二章概述了课题实现相关的概念和技术，包括 webgis 相关概念、javaee 技术规范、ssh 框架、表现层技术、mvc 模式和池化技术。 4 移民搬迁系统中系统管理和地理信息系统的设计与实现 第三章主要分析了搬迁信息系统中系统管理子系统和地理信息系统子系统的 需求，包括功能需求，非功能需求及系统建设的原则等。 第四章从整个系统出发，介绍了系统的网络拓扑图、各个模块设计，体系结 构设计、界面设计和数据库设计，最后给出了系统管理子系统和地理信息系统子 系统的详细设计。 第五章详细介绍了系统管理子系统和地理信息子系统的实现过程，包括环境 配置与各个模块的实现流程与难点，最后对系统测试进行了简要阐述。 第六章总结了本课题的工作内容和重点，最后指出课题下一步要进展的方向 和目标。 第二章 相关技术 5 第二章 相关技术 本章主要介绍了系统实现相关的概念和技术，主要包括地图引擎 mapgis， javaee 技术规范，ssh 框架，前端相关技术如 flex 等，整个系统遵循的 mvc 模 式及池化技术。 2.1 webgis 相关概念 本节主要介绍 gis 概念、webgis 的组成及 mapgis 体系结构。 2.1.1 gis gis14即地理信息系统，它是一个集地理科学、遥感技术、信息科学和计算机 科学的多交叉学科建立起来的系统，它以空间数据为基础，在计算机软硬件的支 撑下，实现对空间数据进行采集、分析、管理和可视化输出。gis 产生于 20 世纪 60 年代，1972 年，加拿大地理信息系统（世界第一个地理信息系统）投入使用。 以后，gis 在全球范围内获得了很大的发展，无论在西方还是在中国，gis 都应用 到了社会的各个方面，包括环境保护、自然灾害预测分析、城市规划、交通、农 业、林业、军事、教育等，由此而取得了不错的社会效益。 gis 系统建立在计算机辅助设计与数据库系统之上， 并附加了管理和分析空间 数据的功能。 gis 具有独特的地理分析功能， 它提供了测量、 统计分析、 网络分析、 坐标变换等专用函数。 gis 主要包括数据输入、 数据处理、 空间分析、 地图的输出、 二次开发五种特性。每种特性如下所述。 1) 数据输入。数据输入是把现有的地理数据及其附加的图片资源以统一的坐 标系统、统一的标准和结构、统一的编码转化为计算机可以识别形式，输 入数据库管理系统的过程。目前，地理数据除了手动图形扫描外，还可利 用遥感技术和全球定位系统等。 2) 数据处理。数据处理主要包括对地图编辑、属性编辑、数据变换等，最终 形成统一的、有拓扑关系的空间数据库。gis 数据主要包括矢量数据和栅 格数据，gis 的基本问题主要是如何有效的利用和存储这两种数据。大多 数 gis 都采用了分层格式，如瓦片地图就是采用金字塔式的分层模型，这 样把多个图层叠加起来进行存储。 3) 空间分析。空间分析是 gis 的一个热点，它基于地理位置之间的信息，通 过分析，为用户提供相关问题的解决方案。gis 空间分析主要分为：栅格 数据空间分析和矢量数据空间分析。栅格数据空间分析包括：统计分析、 6 移民搬迁系统中系统管理和地理信息系统的设计与实现 记录分析和叠加分析；矢量数据空间分析主要包括缓冲区分析、网络分析 和数据分析。 4) 地图显示。将地理信息数据库中的数据通过地图的形式显示出来，可以按 照地图级别进行放大或缩小指定的比例，也可以标注感兴趣的地理位置， 也可以通过打印机将地图输出等。 5) 二次开发。大多数 gis 引擎系统都提供了二次开发的接口，来解决基于 gis 中不同领域的问题。用户可以创建自己的地理位置功能，实现不同的 业务逻辑，并与地理信息结合起来。 2.1.2 webgis 随着 internet 的发展， 原始的基于 c/s 结构的 gis 已经远远不能满足人们的需 求，所以基于 b/s 结构 webgis162032应运而生。它是一种在 internet/intranet 网 络环境下对地理数据进行存储、处理、分析以及显示的信息系统。随着通信和计 算机技术的发展，webgis 取得了很好的发展。 与传统的 gis 相比，webgis 主要有以下优点：更广泛的访问范围、低成本、 灵活性高、平台独立性等。目前大多数 webgis 的地理信息系统通常会以标准服 务的形式发布出来，所以这给开发人员提供了很大的便利。对于在内网的信息系 统，通常需要安装特定的 gis 服务器，获取数据，然后再将数据发布出去，最后 对 gis 系统进行开发。 对于 webgis35客户端的开发技术，传统技术主要有 cgi（通用网关接口） 、 javaapplet、activex 控件等。随着 web 2.0 的推进，传统方法已经不再使用，目 前最流行的是 ajax、微软的 sliverlight、adobe 的 flex。目前基于 ajax 的地图应 用已得到了更好的发展，流行的谷歌地图将 ajax 技术利用到了极致。为了给用户 提供更加好的体验，一些环境监测、灾害预测、城市规划等领域的地理信息系统 对表现技术有了更大的要求，所以比较流行的 sliverlight 和 flex 技术也有了一定 的应用。 2.1.3 mapgis mapgis7igserver 是中地数码集团自主研发的新一代互联网 gis 开发平台。 mapgis igserver 依托超大型的地理信息系统平台 mapgis k9，构建在 dcserver （数据中心运行平台）之上的 gis 产品，是一个面向服务的分布式 webgis 开发 平台，提供跨平台的网络 gis 服务和开发框架，并针对客户的个性化需求，提供 一个功能全面、性能稳定、简便易用的高效互联网地理信息系统开发平台。 mapgis igserver 的体系架构主要包括客户端、服务层、内核和数据服务层， 第二章 相关技术 7 其中每层的功能如下所述。 1) igserver 客户端：支持多种 web 浏览器（如 ie、firefox 等） ，支持各种 web 应用程序的访问或嵌入到已有 web 应用程序中，同时支持 mapgis 桌面应用和嵌入式移动设备开发。 在客户端层面上， 可支持四种开发方式， 包括 flex、silverlight、javascript 和搭建式开发方式。用户通过客户端与 web 服务层进行交互。 2) igserver web 服务层：运行于 windows/linux/unix 等操作系统上，主要 提供各种 web 服务，包括 mapgis webservice、ogc webservice 和第三 方 web 服务接口，其中 mapgis webservice 和 ogc webservice 分别提 供.net 和 java 两个不同的版本。客户端通过浏览器或者其他的方式（桌 面应用等）向 web 服务发送请求，web 应用服务进行响应并接收请求，返 回相应的操作结果。 3) igserver 内核：主要负责与数据服务层的数据通信，提供.net 和 java 两 种版本 mapgis igserver 内核。客户端发送数据请求，通过 igserver 内核 实现与数据服务层的通信，将数据返回到客户端缓存。基础地理信息数据 和数据库中存储的数据可以通过 gis 服务器通信处理数据请求， 将处理后 的结果返回给客户端。 4) 数据服务层：包括 gis 数据库中的数据和基础地理信息数据。gis 数据库 中包含以统一的 mapgis 数据格式 （hdf 方式进行存储的 gis 数据） 的数 据以及其他数据库存储的数据（例如 db2、oracle 等） 。基础信息地理数 据包括：影像数据、矢量数据、瓦片数据等，它们都是以文件形式存放的 空间数据。 mapgis igserver 的数据调用都是基于 mapg