基于GoogleMapsAPI的沙漠化地理信息系统设计方案.pdf

第31卷 第2期四 川 林 业 科 技 Vo1 31 No 2 2010年4月Journal of Sichuan Forestry Science and Technology Apr 2010 收稿日期 2009212217 基金项目 该文得到若尔盖县林业局承担 1四川省级沙化治理试点项目 2007 2009 的经费支持 作者简介 程超然 19852 女 河南平顶山人 硕士研究生 主要研究方向 搜索引擎 E mail cheng 8833 126 com 基于GoogleMapsAPI的沙漠化地理 信息系统设计方案 程超然 1 蒙嘉文 2 王朱涛 2 白 松 2 蔡应君 2 熊惠君 2 尹忠东 3 1 北京林业大学信息学院 北京 100083 2 四川若尔盖县林业局 若尔盖 634502 3 北京林业大学水土保持学院 北京 100083 摘 要 基于GoogleMapsAPI的Web地图服务的应用范围已经从大的门户网站扩展到小的个性社区 博客站点 成为网站构建者十分青睐的一种方式 但在备受关注的沙漠化研究领域却很少涉足 沙漠化是人类当今所面临的 重大环境与社会问题之一 已经成为制约地区经济可持续发展的主要限制因素 本研究以四川西北部若尔盖地区 为例 提出以GoogleMapsWeb地图做为信息平台的地理信息系统 系统拥有视图 属性表 统计图表和图形等功 能 为研究沙漠化的现状及危害程度 预测沙漠化发展趋势并规划防沙治沙措施提供了数据和图表参考依据 关键词 地理信息系统 沙漠化防治 GoogleMapsAPI ZK框架 设计方案 中图分类号 S15615 文献标识码 A 文章编号 1003 5508 2010 02 0048 04 Design of Desertification Geographic I nformation System Based on GoogleMaps API CHENG Chao2ran 1 MENG Jia2wen 2 WANG Zu2tao 2 BA I Song 2 CA I Ying2jun 2 XI ONG Hui2jun 2 YI N Zhong2dong 3 1 Department of Infor matics Beijing ForestryUniversity Beijing 100083 China 2 ForestryBureau of Ruoergai County in Sichuan Ruoergai 624502 China 3 The College of Soil andWater Conservation Beijing ForestryUniversity Beijing 100083 China Abstract Web map service based on GoogleMapsAPI which is applied to kinds ofwebsites from large portal to s mall communities and blog sites has become the most popularway to build websites But itwas rarely applied to desertification research Desertification is one of the major environmental and social is2 sues and has become the main limiting factor for sustainable development of regional economy Based on numbers of desert researches as a case study of Ruoergai area in northern Sichuan this paper proposes a geographic information system using GoogleMaps as infor mation platform This system provides functions as views property sheets statistical tables and can make out data and charts for the study of desertifica2 tion Key words Geographic Infor mation System Desertification Control Google Maps API ZK Framework Design 四川西北地区沙漠化土地是我国海拔最高的沙 地 严重影响该区域生态环境 位于其中的若尔盖 高原是我国重要的湿地资源之一 生态平衡极易打 破 近30年来尤其是1990年到2000年这10年间 沙地面积增长迅猛 严重危害了该区的生态平 衡 1 沙漠化地理信息系统的建立能为川北荒漠 化治理提供服务 目前系统的建立方法之一是采用 GoogleMap等提供的地图服务 加载各自所需信息 通过地图引入 改善地图交互方式以及扩展地图操 作等 实现地图预览 沙漠化地域查询以及沙漠化详 细数据查询等功能 达到促进川北沙漠化防治工作 的目标 1 地图资源引入方法 当前中国在线地图信息服务的服务商主要有 Mapbar Mapabc 51ditu 搜狗地图 微软地图 Google 地图和百度地图等 这些服务商均已开放其服务的 API 但API的开放性 中文支持效果 功能 显示效 果 灵活度却并不相同 Google Map API由于其开 放性 灵活性 功能强大深受开发者喜爱 另外 也 适宜于所研究地区沙漠化多成片斑状 带状分布的 特点 7 这种方式可以由 Google Maps提供丰富的 地图资源 开放的API接口 同时有多种成熟的 AJAX交互方案可供选择来实现动态交互 在此沙 漠化地理信息系统中则选择了成熟的ZK框架 GoogleMap是Google公司提供的在线地图服 务 具有强大的功能 丰富的地图资源 它能提供两 种图 一是矢量地图 二是不同分辨率的卫星图片 GoogleMap给使用者提供的用于二次开发的API接 口函数库由JavaScript脚本实现 提供了3种地图模 式 交通 卫星 地形图像 及各种层面的调用和扩 展接口 例如 用户可以自主在地图上制作标记或 者信息窗口 将Google Map添加入自己的网站也 十分简单 用户只需申请一个自己的Key 然后利用 语句 即可将其嵌入到自己的网页中 2 界面交互方案 目前网站常用的AJAX交互方案有两大类 胖 客户端架构和瘦客户端架构 前者将业务逻辑及表 现层放在客户端 数据层放在服务器端 这样做的好 处是程序员可以充分的利用JavaScript搭配业务逻 辑来处理用户的特殊请求 然而一个十分明显的后 果就是会不断地加重客户端用户主机的负担 而后 者是将表现层 业务逻辑层及数据层放在服务器端 客户端仅有一些用户接口来传递用户请求数据 这 样大大减轻了用户主机的负担 本文采用的ZK框 架即为后者的一种实现方式 ZK是一个深受欢迎的开源AJAX框架 它是一 套以AJAX XUL JAVA为基础的网页应用程序开发 框架 用于丰富网页应用程序的使用界面 它包含 了一个基于AJAX事件驱动的引擎 一套丰富的 XUL和XHT ML组件 以及一种称为ZUML ZKUser InterfaceMarkup Language 的标记语言 同时还支持 多种脚本语言 利用ZK框架开发AJAX应用时不需要在客户 端编写用户接口 可以直接在服务器端使用ZK提 供的丰富组件来构建应用 那些相关的复杂构架都 由ZK在后台自动进行处理 例如 将ZK安装到 Web服务器后 在合适的路径下新建一个名为hel2 lo zul的文件 Hello World 然后输入正确的URL 例如 http localhost myapp hello zul 即可访问一个简单的ZK页面了 其中 window为ZK框架丰富的组件中的一种 ZK 会根据定义的标题 title 边框样式 border 等属性 返回合适的组件样式 同时 对这个组件的操作可 以通过服务器端代码控制 无需在浏览器端设置过 多的接口 3 系统框架建立 沙漠化地理信息系统基于以往沙漠化研究成 果 2 7 通过网络平台实现川北若尔盖地区沙化数 据的可视化及系统化 该平台的特点在于 利用 GoogleMap提供的API接口实现地图查询 同时辅 助于最新的遥感图片对沙漠化地区信息进行准确性 纠正 浏览器端的显示利用丰富而简单的ZK框架 实现AJAX交互 用户可以选择查询地区 查询条件 等 得到相关的数据集信息 其中遥感图片采用 MOD IS数据 根据川北沙漠化地区的特点 轮廓提 取方法采用 7 中论述的方法 该方法具有较高的沙 化面积提取精度 3 1 系统框架 系统服务器端采用表示层 业务逻辑层 数据层 三层结构 结构中表示层位于最外层 负责处理用 户请求并返回处理结果 核心是ZK框架 业务逻辑 层负责响应用户请求 同时负责与数据层进行交互 脚本语言采用JAVA 数据层主要负责数据库的访 问 数据的管理使用My SQL数据库 业务逻辑层 功能组件是整个系统的核心 系统结构如图1所 示 3 2 表示层与浏览器端的交互设计 表示层是用户与服务器业务逻辑的桥梁 用于 接受用户请求 并将HT ML结果页面传回给用户 942期程超然 等 基于GoogleMapsAPI的沙漠化地理信息系统设计方案 图1 系统结构图 表示层由ZK框架设计 经ZK在服务器端处理转换 为标准的HT ML传输至浏览器端 而不用在表示层 直接编写用户接口 鉴于ZK框架已经封装了 GoogleMap的API库 系统在服务器端实现地图服 务时可直接用ZK提供的接口 ZK框架基于AJAX的机制包括三个部分 ZK 加载器 ZKLoader ZKAU引擎 ZKAU Engine 和 ZK浏览器端引擎 ZK Client Engine 其中ZK浏览 器端引擎在用户第一次访问站点的时候被加载 当 用户发出请求时 ZK加载器根据请求加载ZK页面 并解释它 然后将结果以HT ML页面的形式送到浏 览器端 ZK AU引擎和ZK浏览器端引擎一起配合 工作 它们将浏览器端发生的事件送到业务逻辑层 然后更新ZK组件并送至位于浏览器端的ZK浏览 器端引擎 由此可以看出浏览器端主机几乎无需负 担任何资源开销 全部工作均在服务器端完成 这 个过程如图2所示 图2 ZK框架处理流程图 表示层的设计将以全区卫星地图为基础图 由 最新的遥感图像分析出沙漠化区域并利用Google Maps自定义区域功能绘制边界 增添区域锚点 点 击锚点就可获得包括土壤 植被 地质 水文 地形地 貌 气候 包括降水 大风日数 气温等 载畜量 沙 化面积 人为干预措施等专题内容版块 以图表为主 要视图 View 内容 连接相关内容的属性表 Prop2 erty sheet 以若尔盖县为例 交互界面设计效果如图3所 示 图3 系统交互界面设计效果图 05 四 川 林 业 科 技31卷 3 3 业务逻辑层的设计 业务逻辑层是整个系统的核心层 它不仅要负 责与数据层的数据交互 还负责响应用户请求并返 回数据结果 系统操作主要分为两类 地图操作和 数据查询 对于地图操作需要通过ZK封装的 Gmaps包进行 对于数据查询与显示 ZK包含的丰 富组件将发挥重要作用 3 3 1 功能实现 1 地图的显示 可以实现地图的缩放 平移 显示 也可以显示沙漠化区域边界 通过点击感兴趣 的区域标记锚点获得相应地区的概要数据 并可以 进一步点击查询详细数据 2 数据的查询 可以通过地图上的地区标记 点击进行查询 同时还提供了直接选择查询 直接 查询给出的选择条件主要包括所在区域 查询年份 区间 数据项等 查询完毕后地图也要根据查询条 件做相应的调整 使用户有直观的了解 3 3 2 技术难点 1 地图功能扩展 虽然将Google Map添加到 网页很简单 但仍需要对ZK封装的Gmaps包进行 扩展以满足系统需求 如点击地图标记窗口查询数 据 Gmaps中已经涵盖了基本的地图操作 如设置 地图控制选项 设置地图缩放级别 标注自己的地理 标记 添加区域等 当然ZK也为扩展更多的功能 留了充分的余地 直接操作ZK接口使用JAVA语 言 而对包进行扩展需要通过JavaScript进行 2 数据显示与地图响应 查询返回的数据由 相应的接口处理后使用合适的ZK组件显示 如图 表 列表 自定义属性表等 当所查询的区域不在地 图当前可视区域内时 地图还需做相应调整 另外 一方面 对地图上扩展的点击查询数据等功能能正 确的获取位置信息并返回正确的数据 3 响应速度 对于大量的数据查询要在可接 受的时间范围内返回给用户 当大量站点同时查询 时 由于显示信息过多地图响应可能出现迟钝甚至 停滞 因此必须采用一定的缓冲策略 如 预先载入 缓冲区 或者站点在可见地图区域才加载等 3 4 数据层的设计 数据层运行的是My SQL数据库 用于存储数 据信息 信息为该地区的沙漠化地理信息数据 数据层的数据管理使用My SQL数据库 数据 按地区及信息类别分类管理 这些数据主要为沙漠 化区域信息 与该区域相关的属性数据 如沙漠化程 度 年平均降雨量 汛期 蒸发量 土壤流失量 地形 地貌 载畜量等 另外数据层还存储沙漠化区域的 边界数据 表示层的空间数据主要来源于Google Map 系统需要在Google Map上标出明确的边界 这些边界数据由近期遥感图像分析得到 该系统提供的信息必须是最新的 有效的数据 4 结论 本文详细阐述了基于Google Maps API的沙漠 化地理信息系统的基本架构与实现策略 此系统的 提出旨在为致力于沙漠化防治的个人或团体提供一 个基于网络的信息平台解决方案 沙漠化引起人们 越来越多的关注 各种沙漠化监测展开的同时产生 的大量最新 重要的数据 这些数据可通过此平台 共享 为沙漠化治理工作提供及时的决策依据和指 导 参考文献 1 王文丽 董治宝 胡光印 等 若尔盖高原近30年沙化变化趋 势分析 J 中国沙漠 2008 7 618 621 2 雍国玮 石承苍 邱鹏飞 川西北高原若尔盖草地沙化及湿地 萎缩动态遥感监测 J 山地学报 2003 2l 6 758 762 3 徐刚 赵志中 王燕 等 川北若尔盖高原盆地沙漠化 岩漠化 遥感动态监测研究 J 地质通报 2007 8 1048 1055 4 王洪军 李洪梅 古晓东 若尔盖县土地沙化动态监测与影响 因素分析 J 四川林勘设计 2007 12 56 61 5 盛海洋 若尔盖生态脆弱地区草地沙化遥感监测研究