网络地理信息系统的应用和开发.pdf

网络地理信息系统的应用和开发 以长春市地图查询信息系统为例 何 磊1 陈圣波1 2 1 吉林大学地球探测科学与技术学院 长春 130026 2 中国科学院地理科学与资源研究所全球 变化信息研究中心 北京 100101 摘要 网络地理信息系统是地理信息系统和网络技术相结合的产物 它借助于网络方便快捷的手段和地理信息系 统自身特有的分析功能 使人们能够更加有效地管理和利用广泛分布于因特网上的信息和数据 本文以 长春市 地图查询信息系统 为例 对网络地理信息系统的性能作出了具体展示 关键词 地理信息系统 网络地理信息系统 ArcIMS 中图分类号 P 208 文献标识码 A 文章编号 1001 070X 2004 02 0072 05 0 引言 网络地理信息系统 WebGIS 是利用Web技术 来扩展和完善地理信息系统的一项新技术 它是 Internet技术应用于GIS开发的产物 是一种基于 Internet的OpenGIS 1 WebGIS完全改变了空间 数据的共享模式 它借助于HTTP协议 采用了基于 Client Server的请求 应答机制 不同部门可作为 Server端发布和存储信息数据 每个GIS用户作为 一个Client通过互联网与Server交换信息 具有较 强的用户交互能力 可以传输并在浏览器上显示多 媒体数据 GIS中的信息主要是需要以图形 图像 方式表现的空间数据 用户通过交互操作 对空间数 据进行查询 检索和分析 以便进一步与网上其它非 GIS信息进行无缝链接和集成 2 WebGIS也称为Web based GIS 是建立在In2 ternet技术上的一种特定领域的应用 3 GIS的功能 随着网络技术的发展不断得以增强 反过来网络功 能又借助于GIS得以扩展 GIS和网络在当今飞速 发展的信息科技时代中已紧密相联 相互融合 不分 彼此 我们可以把WebGIS想象为一种媒介 在这 个媒介当中 GIS通过使用网络中所有的技术 优点 和多媒体性能而无处不在 或者可以说 WebGIS就 是建立在网络上 具有网络功能的地理信息系统 更形象直观一点 网站好比GIS的数据源 为众多用 户提供了范围广大 种类繁多的个体数据库 以文 本 图像 声音及视频为载体的在线文档形式等的 GIS或与GIS有关的信息 4 从另一个角度看 We2 bGIS就是以Web页面作为GIS软件的友好用户界 面 以人们熟悉的方式使用各种GIS工具 再配以网 络的超链接和多媒体等的人性化功能 从而更富有 灵活性和趣味性的大众化GIS 也许 我们在不知 不觉中就已经接受了这样一个观点 网络就是GIS GIS就是网络 1 WebGIS分类 特点及实现方法 1 1 分类 既然网络和地理信息系统正逐渐融为一体 那 么 当人们在网上寻找各种信息 浏览五彩缤纷的网 页时候 就已经置身于WebGIS世界中了 虽然现 今WebGIS展现于人们眼前的形式多种多样 但大 致可分3种 Static 静态 WebGIS Dynamic 动态 WebGIS及Active 主动 WebGIS 5 1 Static WebGIS 通常所见的网页大都是 Static WebGIS的一种表现形式 这种网页是用静 态HTML语言设计组织起来的 以内容固定的文件 方式存储于网站服务器的一种静态图像页面 当用 户用浏览器或超文本链接查找页面时 网站服务器 收稿日期 2003 09 30 修订日期 2003 11 26 第2期 总第60期国 土 资 源 遥 感No 2 2004 2004年6月15日REMO TE SENSIN G FOR LAND 第二种方法是客 户端和服务器端都基于Java的WebGIS 也就是我 们常说的纯Java WebGIS 这种开发方式可以最大限 度发挥Java编程语言的优势 5 基于Object Web规范的WebGIS 6 Object Web技术是一种分布式组建技术 它是分布式对象 技术与Internet技术结合的产物 组件是基于二进 制标准的软件 它一旦生成则随处可用 可以跨平 台 网络及应用程序而运行 对Object Web来说 位 于浏览器端的对象能够通过组件标准通信协议直接 调用服务器端组件上的方法 这样就可以避免Web 服务器的瓶颈 分布式对象平台提供了一种可以伸 缩的由服务器到服务器的体系结构 服务器对象可 以运行在多服务器上 从而动态地平衡客户端的负载 2 应用开发实例 长春地图查询系统 是一个基于ArcIMS的网 络地理信息系统 服务器端采用了允许用户定义地 图应用内容的ArcIMS Author进行地图数据发布 客户端则采用了更具灵活性的Custom javaviewer进 行定制开发 2 1 系统功能设计 本系统必须面向广大的通过互联网登陆该系统 查询相关的地理信息的网络用户 而不只限于某一 领域的GIS专家 所以该系统的功能设计应该做到 简单易懂 本系统是一个地图查询系统 可以说是一个简 单的地理信息系统平台 需要实现一般地理信息系 统的功能 所不同是把它们应用到Internet上 把它 嵌入到网页中 供广大用户查询 具体包括以下几 个功能 1 放大 缩小 漫游 这是几乎所有GIS具有 的通用功能 2 图层属性设置 通过对图层的设置我们可 以为不同的图层设置不同的显示属性 这样就把地 图的显示方式交给了用户 以便用户生成自已所需 的专题地图 3 地图数据导出 通过该功能我们可以把当 前地图窗口中的地图导出到本地计算机文件中 以 备后来的应用 4 地图打印 通过这项功能我们可以把当前 窗口中的地图直接通过本地打印机打印成图 5 地图比例尺设置 可以设置地图的地图单 位 屏幕单位 6 图示的显示与否 可以控制相关图层的显 示与否 从而简化地图显示 使地图清晰 7 地图特征的选取 可以通过矩形 图形 多 边形和线段来选取当前图层的图像特征 并且可以 显示当前所选择地图特征的属性信息 8 鹰眼功能 使我们可以 纵观全局 9 MapTip功能 通过设置MapTip的字段属 性 当我们把光标放在地图上一段时间后 就会显示 当前光标下地图特征的某一属性 具本显示内容由 MapTip设置字段和数据库中的内容决定 10 通过属性数据查询图形数据 输入需要的 属性数据条件 就能查询出满足该条件的所有地图 特征 并且以高亮显示 2 2 系统结构设计 长春信息之窗采用模块化设计 其结构如图1 所示 图1 系统结构图 47 国 土 资 源 遥 感2004年 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 底层的数据技术主要有 1 GIS数据文件 包含了长春市的 1 1万地 形图和相应的属性数据 主要采用了ESRI公司的 Shape Files数据格式 2 数据库文件 包含了系统中所需要的除了 GIS数据之外的所有数据 主要采用Access的数据 格式 这些数据经过各个模块相应的处理得出相应 的结果 以MapObjects或者其它的方式显示出来 2 3 系统的界面设计 系统界面是人机交互的接口 包括如何命令系 统以及系统如何向用户提交信息 一个设计良好的 用户界面使得用户更容易掌握系统 从而增加用户 对系统的接受程度 就本系统而言 由于面向用户 的是客户端 而客户端就是Web浏览器中的网页 所有的界面设计也就归结到网页的设计上 系统的 总体界面主要可以分为6个区 如图2所示 图2 客户端界面图 1 工具栏区 和一般应用软件的工具栏相似 通过工具栏选择需要实现的功能 2 主显示区 显示地图数据 3 TOC区 显示现有的图层以其显示属性 通 过双击TOC中的一个图层可以弹出图层属性 4 比例尺区 显示当前光标所在的地理坐标 和当前的比例和比例尺图示 5 鹰眼区 通过这个区的选择 可以实现主地 图区的漫游功能 6 功能区 功能需要输入参数或输出参数的 时候会自动显示 功能完成后自动隐藏 2 4 系统的开发和实现 经过系统分析 对本系统的总体结构和功能有 了了解 系统的开发和实现包括2个部分 服务器端 和客户端 服务器端的开发主要是数据的准备和数 据的发布 不存在编码的过程 主要工作是对客户 端的定制 通过客户端的定制 可以让用户界面更具 亲和力 方便用户的使用 1 数据的前期处理 本系统采用长春市1 1000的数据 数据量比较大 我们采用Arcinfo 8 0 对原始数据进行地图编辑和属性数据的添加 主要 给每个图形特征添加中文名和英文名属性 2 服务器端地图数据的发布 地图数据的发 布主要是通过ArcIMS Author实施的 ArcIMS Au2 thor允许用户定义地图应用的内容 包括添加数据 设置地图属性 产生一个在线地图作为地图服务 地图服务允许地图配置文件的内容在Internet上发 布 并且设置Web站点的功能框架 ArcIMS Au2 thor输出一个地图配置文件 该文件可以独立于 ArcIMS Author环境 用文本编辑器进行编辑 ArcIMS Author作为一个菜单驱动的Java应用 程序 Applet 可指导用户一步一步定义地图内容 Internet地图由Shape文件 ArcSDE数据集和影像 文件组成 ArcIMS Author允许用户定义到数据库 的链接 显示符号和其它地图参数 使用ArcIMS Author可以 将数据源编辑为图层 layers 设 置图层显示方式 设置根据比例尺显示图层 建立查询和地理编码功能 增加描述地图要素的 标注 在本系统中 我们采用了长春1 1000数据 包 括图层 其它单位 医院 政府机构 新闻媒体 银 行 电信 饮食服务及道路中心线等图层 由于数据 量巨大 所以必须根据比例尺显示 3 客户端的开发与实现 系统的客户端就是 Web浏览器 但真正意上的客户端应该是包含在浏 览器所要浏览的网页 对于网页形式的客户端 我 们有以下几种选择 HTML Viewer java Viewer和 Custom java Viewer 考虑到本系统需要实现在本地 生成专题地图 而Java Custom viewer在定制时有更 大的灵活性和更多的功能 所以采用了功能强大的 Custom java Viewer进行定制开发 它通过JavaScript 与Applets通讯 通过Viewer的对象模型应用编程 接口 Object Model API 可以定制Viewer的功能 3 结论 长春市地图查询信息系统 是运用VC Java及Javascript编程语言 部分功能使用MO Map Object 插件 基于ArcIMS的二次开发产品 虽然 具备了一般WebGIS的功能 但由于开发时对所使 用的软件和数据格式间的兼容以及升级更新等问题 57 第2期何 磊 等 网络地理信息系统的应用和开发 以长春市地图查询信息系统为例 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 考虑不周全 部分功能的使用受到了限制 系统运行 时不稳定 因此 系统将需要在以下几方面作进一 步完善 1 属性数据格式的快速转换及增强其与图像 数据的联系 实现系统的空间分析功能 2 加强图层内数据的无缝融合和图层间的叠 加集成 3 增加漫游区的多角度视图转换 加快漫游速 度 4 提高系统软硬件性能 达到数据即时更新 参考文献 1 汤国安 赵牡丹 地理信息系统 M 北京 科学出版社 2000 2 邬 伦 张 晶 赵 伟 地理信息系统 M 北京 电子工业出版 社 2002 3 胡 鹏 黄杏元 华一新 地理信息系统教程 M 武汉 武汉大 学出版社 2002 4 Gessler Stefan Gessler Max Muhlhauser and Andreas Katulla EB OL WWW Newton Mobile Computing for the Internet 1995 5 Peng Zhong Ren An assessment of the development of Internet GIS A Proceeding of 1997 ESRI International user conference C 1997 6 吴信才 等 地理信息系统原理与方法 M 北京 电子工业出 版社 2002 3 218 7 邬 伦 刘 瑜 张 晶 等 地理信息系统 原理 方法和应用 M 北京 科学出版社 2001 THE APPLICATION AND DEVELOPMENT OF WebGIS A CASE STUDY OF THE ATLAS QUERY INFORMATION SYSTEM OF CHANGCHUN CITY HE Lei1 CHEN Sheng bo1 2 1 College of Geo Exploration Science and Technology Jilin University Changchun130026 China 2 Global Change Information and Research Center IGSNRR CAS Beijing100101 China Abstract WebGIS namely Web based GIS is produced by combining GIS with Web technology With the help of the rapid and convenient operation of the web and the specific analytical functio