地理信息服务的城市综合市情系统.doc

测绘科学Science of Surveying and Mapping第 36 卷第 6 期2011 年 11 月Vol. 36 No. 6Nov.地理信息服务的城市综合市情系统路文娟 ，田宏红 ，王继周( 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁阜新 123000; 日照市国土资源局，山东日照276826;中国测绘科学研究院，北京100830)【摘 要】 WebGIS 是地理信息服务发展的初级阶段，目前网络地理信息应用已从 WebGIS 发展到 WebService。WebService 的出现，使传统的数据集中存储、紧密耦合的系统架构开始向数据分布存储、松散耦合的方向发展。 本文分析了地理信息服务的内容体系，提出了基于地理信息服务的城市市情系统构建框架，最后采用 NewMa PS- erver 软件对在线地图进行调用、扩展和组合，开发了实际应用系统。【关键词】 地理信息服务;【中图分类号】 P208WebGIS; WebService;【文献标识码】 ANewMa PServer;系统架构【文章编号】1009-2307( 2011)06-0098-03理信息服务规范，从解决地理空间数据共享的角度，设计了一整套的地理信息 Web 服务体系。目前主要有三个地理 信息服务的相关规范3: Web Ma PServices( 网络地图服引言地理信息服务是在地理信息系统的发展进入网络时代 后产生的，它指辅助用户使用地理信息进行行为决策的过 程，包括数据服务和功能处理服务。WebGIS 是地理信息服 务的初级阶段，作为当时 GIS 发展方向之一，它有力地促 进了 GIS 的社会化，也推动了空间信息的广泛应用，然而， 由于目前 WebGIS 产品，如城市市情系统是在不同的环境中 独立开发的，有着自己的文化背景和技术背景，形成了自 己的数据模型和功能组织结构，虽然这些系统在功能方面 大同小异，但实际操作上差别很大，加之内部空间数据组 织互相保密，形成了不同系统间的壁垒。对于这种系统， 如果想在一个综合系统中浏览或整合其他系统的数据是很 难的，甚至是不可能的，这种情况的产生严重阻碍了 Web- GIS 的发展，同时使 WebGIS 的实现技术存在很大问题。主 要表现在1: 无法实现异构空间数据互操作，无法实现跨 平台，开发、调试和维护困难等。而 WebService 的出现为解决传统 WebGIS 存在上述问 题提供了可能，相比于 WebGIS，它具有互操作性、多语言 支持、完好的封装、松散耦合及分布式数据处理功能等特 性2。本文正是基于 WebService 的地理信息服务设计了一 套符合城市综合市情系统的地理信息 Web 服务架构，并对 在线地图进行调用、扩展及组合，它的数据既可以来源于 本地，也可以来源于网络，经过服务发布，最后将结果数 据通过网络返回给用户或应用程序，构建城市综合市情 系统。2地理信息服务内容体系1务，WMS ) ; WebService ( 网 络 要 素 服 务，FeatureWFS) ; Web Coverage Servic( 网络 Coverage 服务，WCS) ;为了研究 Web 服务对网络地理信息服务的影响，OGC 还启 动了 OWS( OGC Web Services) 项目进行研究。本文依据 OGC 的地理信息 Web 服务的系列标准，设计 了地理信息 Web 服务框架包含以下四类服务，图 1 对本文 设计的地理信息 Web 服务架构的服务模块进行了描述。1)地理信息目录服务目录服务用来管理与发布所有服务，通过不同权限等级区分，提供地理信息服务目录的查看、增加、更新与删 除接口。2) 地图服务地图服务是兼容 OGC 相关标准的基础上，扩展多种的 数据资源形成的服务功能，根据发布的资源不同可以配置 成为不同类型的地图服务，用户通过地图服务可以实现网 络上地图资源的共享和互操作。其中缓存服务返回地图切 片数据，由于地图服务在服务器端应用了缓存技术，所以 克服了传统 WebGIS 系统服务器负担过重、并发访问效率低 下的缺点，同时解决了地图放大、缩小、漫游等操作时地 图刷新延迟的问题，不仅大大提高了系统的运行效率，更 增强了系统的交互性。3) 要素服务要素服务可以将本地、空间数据库等空间矢量数据， 发布为网络数据资源，提供了数据的获取和编辑功能。用 户可以通过该服务对空间数据进行空间位置、属性的编辑 以及增加和删除空间地理对象; 对地理要素的( 添加、更 新、删除) 操作、空间查询、属性查询、统计和空间分析 等功能，同时提供 XML、GML、KML、GeoJSON 和 GeoRSS多种数据返回格式。4 ) 空 间 数 据 处 理 服务数据处理服务是一系 列的 GIS 几何对象处理功 能集，如针对单个要素对象的缓冲查询分析、投影 转 换、 凸 包、 边 界、 形 心、标注点空间操作以及周长、面积计算功能; 针 图 1 地理信息 Web 服务框架地理信息 Web 服务( GIS Web Services)是使用 Web 服务技术实现的地理信息服务，它代表了一种新的 GIS 服务模式，必然成为地理信息服务模式的发展趋势。OGC 在参照 ISO / TC211 标准的基础上制订了相应的地作者简介: 路文娟 ( 1986-) ，女，辽宁营口人，辽宁工程技术大学硕士研究 生，主要地图制图与地理信息工程等。E-mail: hongchenluoke 163. com收稿日期: 2010-07-30对两个要素 对 象 的 包 含、模块设计相等、相交、相邻、相离拓扑判断功能以及点到点、点到线、点到面空间计算功能，及针对多个要素对象的相交、相差、并、对称差等叠加分析功能4。3基于地理信息服务的系统框架各部分的具体功能如图 3 所示。城市综合市情系统架构城市综合市情系统由运行支撑层、数据层、服务层和 应用层等四个具有内在联系、层次结构分明的层次有机组 成。它们相互联系形成一个有机的整体，能够提高整个系 统的性 能， 降 低 成 本， 易 于 维 护、 配 置 和 学 习。 如 图 2 所示。3. 1图 3 系统功能架构系统设计与实现背景介绍国家测绘局于 2006 年度开展了 “数字城市地理空间框44. 1架建设示范” 工作，通过在全国范围内选择若干具备条件的城市，其中 “数字白银” 就是数字城市项目中的一部分。“数字白银” 是数字城市概念在白银市的延伸和扩展，是实现数字城市地理空间框架的重要组成部分。建设数字白银 对于白银市的经济建设和可持续发展具有重要意义，将带 动白银市信息产业的飞速发展。其本质是构建空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种信息资源，最终形成一个体系完善、功能健全、组织有序的城市信息系统5。4. 2 NewMa PServer 介绍6NewMa PServer 软件是由中国测绘科学研究院 GIS 所 30多名博士及硕士自主研发的软件。它提供的二次开发接口图 2 城市综合市情系统总体架构运行支撑层主要是构建基于政务网、公网的网络接入环境，以及数据库集群服务、存储备份、安全保密控制和 管理的软硬件环境。一般都采用分布式部署，如软件安装在一台网络服务器上，所需的地理信息数据由外网服务器实时提供，与安装软件的数据库服务器上的专题数据集成 后统一发布。数据层主要是依托基础地理信息数据提取部分要素和 内容，并应用软件进行多尺度无缝集成、可视符号配置、 地名地址扩充、地图瓦片输出等整合加工，形成平台数据体、瓦片、地图配置文件三种组织方式协同服务。服务层基于地理信息 Web 服务，提供信息化时代地 理信息集成与共享完整解决方案，满足不同部门、不同用 户的多样化需求。具体说，通过城市综合市情系统集成了 矢量、影像、三维、地名等多种类型的地理空间 数 据， 依托政务网 进 行 发 布， 具 备 专 题 信 息 加 载、 查 询 统 计、 空间分析、可视输出等直接应用服务功能， 用户还可根据自身实 际需求和基础情况使用第三方工 具 开 发 应 用 系统。应用层是面向用户的具体应用。政府、部门、企业或 者公众通过统一的服务接口，或者实现查询分析功能的直 接应用，或者通过功能扩充构建专题的应用系统，或者通 过服务调用实现已有应用的扩展与深化，真正地实现通过 网络的地理信息在线服务与应用。可实现如放大、缩小控件，测线、测面控件等通用功能，并且可通过使用地理信息 Web 服务接口针对各个城市的特点，定制符合各专题系统特点的个性功能。NewMa PServer软件的优点如下:NewMa PServer 基本内核基于标准的 C 和 C + + 语言开 发，其各类服务基于动态脚本语言 PHP、Python 开发。这 些语言具有跨平台特性，因此 NewMa PServer 完全支持跨平 台。采用 NewMa PJsAPI 开发的应用系统，使用标准的 HT- ML + JavaScript，因此可通过 IE、Firefox、Netscape 等浏览 器直接访问。通过 NewMa PServer 提供的标准二次开发接口 能够便捷、直接地实现地图调用，不需要再支付昂贵的软 件费用和数据费用，无须再另外购置软件。还可以方便快 捷的把地图集成到系统中。开发环境系统设计架构后台是基于 PHP 开发，可以部署于 A- pache 等各类应用服务器上，也可部署在单机和分布式环 境中或跨平台部署。前端完全 通 过 AJAX 进 行 解 析 和 处 理，通过转发适配器和后端 Apache 等运行环境集成。系 统采用 B / S 的结构可以让客户端仅仅拥有 IE 浏览器就可 以了7。基于 JavaScript / JSP / ASP / Flash 等脚本语言进行基 于地理信息的网络应用开发时，可以通过调用本文设计的4. 3功能架构针对城市综合市情系统的特点，总结出针对城市综合 市情系统的通用功能。由于本文设计的地理信息 Web 服务框架提供的服务3. 2地理信息 Web 服务接口，快速搭建基于 B / S 的专题系统。同时可以减轻服务器 端 的 压 力; 客 户 端 采 用 Ajax 技 术，可以提高客户端的响应效率问题。通 过 Internet 的 连 接，100测绘科学第 36 卷需求，主要实现以下的功能模块:1) 地图初始化及添加工具条，此模块主要提供对空间 数据进行浏览( 包括放大、缩小、漫游、测线、测面、清除 等功能) 的服务。2)白银概况介绍，该部分主要是通过具体文字和图片，以网页的形式向公众展示白银市及各区县的社会经济发展的总体情况，方便公众对白银市社会经济等各方面的 了解，共分为白银市概况以及对下属各区县的社会经济分 类介绍等六个部分。3)分类信息显示，此模块主要实现对兴趣点数据的查图 5 分类信息询，本系统结合白银地区的实际情况，集成了十几大门类、近二百多种小类的兴趣点数据，基本涵盖与公众日常生活 密切相关的衣、食、住、行各方面信息，公众只需选择感 兴趣的类别并查询相关信息。4) 社会信息显示，此模块主要实现对各个县区的雨量 值等进行统计，并用柱状图或者饼状图显示统计结果。5) 我的地图，此模块实现用户对感兴趣的位置添加个 性化标注和相关文字的描述信息，对已注册的用户在登录 系统后添加的标注信息将保存在系统中，下次登录后还会 保留。结束语5将 WebService 引入 GIS，为空间地理信息共享、互操作和集成提供了新的解决方案。本文将城市综合市情系统划 分为运行支撑层、数据层、服务层和应用层等四个具有内 在联系、层次结构分明的四层结构体系，并 利 用 NewMa PServer 二次开发接口和地理信息服务技术实现了白银市综 合市情系统的研究，解决了传统 WebGIS 系统的不足，特别 是将传统的数据集中存储、紧密耦合的系统架构转向数据 分布存储、松散耦合的方向发展，为拓宽城市综合市情系 统应用的深度和广度奠定了一定的基础。6)综合搜索，此模块主要针对地址、名称、周边等信息的搜索。名称搜索针对分类信息名称的搜索具体分类信息; 地 址 搜 索按地名地址搜索位置; 周 边 搜 索按给定的位置和空间范围搜索周边一定距离内的分类 信息点。这三种搜索的结合基本可以满足用户对感兴趣信 息的搜索。7 ) 公交换乘，此模块主要提供三种公交查询的方式: 公交换乘、公交线路、公交站点。用户可根据已知的条件 选择任何一种方式进行公交查询，将得到所需的公交站 点、换乘、和站点的详细信息。系统主界面如图 4 、图 5 所示。参考文献1Stale Amland. 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The emergence of WebService，making traditional data centrally stored，tightly coupled system architecture transform to data store distributed，loose coupling direc