基于WebGIS的地铁网电子示意图展示系统的研究与开发

袁佳宇，刘素平

（兰州交通大学交通运输学院，甘肃 兰州 730070）

0 引言

近年来，科学技术快速发展，尤其是3S技术日渐发展和普及，被运用到各行各业。伴随着科技的进步，城市建设也加快了步伐，中国的各大城市都相继进入了大规模建设地铁的阶段。传统的地铁信息管理模式已不能满足地铁系统的发展需要，在地铁系统中发展和应用GIS技术，前景非常明朗。

WebGIS就是将传统的桌面地理信息系统在互联网上运行，它是地理信息系统的扩展和延伸。通过WebGIS以图形数字信息来表现和管理地铁的各种空间及属性要素，使地铁信息更丰富、更直观地呈现给广大用户，进而实现地铁信息的查询和统计等操作功能，这将大大提高地铁行业的市场竞争能力和服务水平。

1 相关技术介绍

1．1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是ESRI公司所做的GIS核心服务器，它可用于创建和管理GIS Web服务、应用程序和数据，是一个与主流IT技术相兼容的软件产品。ArcGIS Server允许在企业和整个Web上共享GIS资源包括地图、地球仪、地址定位器、地理数据库和与其他人共享的工具。通过ArcGIS Server平台托管这些资源，客户端应用程序可以使用资源或与资源进行交互，共享这些资源。在GIS服务器上共享GIS资源与通过其他类型的服务器技术共享数据相似，支持多用户操作，并能为客户端提供最新的信息。ArcSDE（空间数据库引擎）是ArcGIS Server的一个组成部分，用于访问和管理关系数据库中的地理空间数据。

1．2 ArcGIS API for JavaScript

ArcGIS API for JavaScript是ESRI公司推出的一个使用JavaScript脚本语言的应用程序开发接口。该API可以用于ArcGIS Server REST服务，可实现在网页中嵌入交互式地图，ArcGIS Server 9．3版本及以上是可用的。

2 系统设计

2．1 系统架构

为了保证地铁网电子示意图展示系统的可扩展性以及可重用性，整个系统采用了三层架构的设计思路。系统的总体架构主要由数据层、服务层和客户端三个部分组成。系统架构设计如图1所示。

图1 地铁线路展示系统示意图

（1）数据层：主要涉及车站线路空间数据、业务属性数据这两类数据。系统使用的各种数据都由数据层进行存储、管理、备份和存档，数据层也负责维护系统的各种数据的关联，为地铁网电子示意图展示系统提供数据保障。

（2）服务层：客户端应用层所需要的各种通用服务由服务层提供，主要包括三方面的服务：①地图服务，利用ArcGIS Server发布地图服务，服务会生成一个URL地址，为客户端提供地铁网电子示意图展示；②数据服务，客户端通过服务层访问数据库中的各类数据，数据服务为其提供访问接口，并实现对数据的维护；③业务应用服务，提供客户端对服务器端口的高效访问功能。

（3）客户端：是本系统的业务应用平台，它在数据层提供的空间数据、业务属性数据等资源的基础上，在服务层提供的各种服务的支持下，为系统提供相应的功能。客户端表现层主要提供地铁网电子示意图展示、地图基本操作、空间属性数据互查询、统计查询、后台数据管理、用户权限管理等功能。

2．2 地铁线路展示方式

基于对系统灵活性和扩展性的考虑，采用异步分层加载方式将地铁网绘制到空白底图上，即采用Geodatabase数据模型对车站、线路图层要素进行组织，利用ArcGIS创建地铁网示意图，将地铁车站、线路要素及其相关属性数据注册到本地数据库中，建立基于ArcSDE的空间数据库。通过关键字段将本地数据库中的车站、线路相关业务属性数据与地铁车站、线路空间数据匹配连接，在此基础上，将创建好的地图发布到服务器中。在加载地铁网示意图展示页面时，从本地数据库中读取车站、线路相关业务属性数据。这种方法定制性强，可以自己定义图标，不同状态、不同种类的车站、线路采用不同的图标，用户可以清晰、方便地分辨出不同类型的车站线路。如图2所示。

图2 地铁网电子示意图

2．3 系统功能模块设计

地铁网电子示意图展示系统由地铁网电子示意图展示、地图基本操作、空间属性数据互查询、统计查询、后台数据管理、用户权限管理等六个功能模块构成，其功能结构如图3所示。

（1）地铁网电子示意图展示：建立地铁网电子示意图平台，以直接美观的方式展示地铁网，并实现车站名称的标注显示。

（2）地图基本操作：实现地图放大、缩小及鹰眼地图、地图漫游、全屏显示等。

（3）空间属性数据互查询：包括空间查询属性和属性查询空间两个功能。空间查询属性信息可以实现鼠标点击地图上相应的车站或者线路，显示车站线路属性信息；属性查询空间可以根据用户键入的缺省关键字来检索需要的信息，将符合条件的车站或者线路高亮显示并显示相应的属性信息。

（4）统计查询：按照用户选择的统计条件来统计数据库中的车站、线路数据，并返回统计数据，在统计界面可以按条形图等图形方式显示统计结果。

（5）后台数据管理：对系统涉及的车站、线路业务属性数据进行增加、删除、修改等。

（6）用户权限管理：实现用户信息和角色信息的增加、删除、修改。不同的用户只有一个角色，不同的角色具有不同的操作权限。

图3 系统功能结构示意图

3 系统实现

地铁网电子示意图展示系统建立的目的是使用地理信息系统（GIS）、网络（Web）等高新技术，构建一个集管理、查询、统计于一体的地铁网电子地图展示系统。用户通过客户端浏览器访问地铁网电子示意图数据时，首先对Web服务器发出HTTP请求，Web服务器接到请求之后把参数传递给ArcGIS Server，ArcGIS Server再把用户需求的数据传递给Web服务器，最终由Web服务器把结果嵌入HTML页面中，显示在客户端浏览器里。系统功能效果如图4所示。

图4 地铁网电子示意图展示系统功能效果图

4 结语

随着地理信息系统技术逐渐得到推广和应用到各行各业，同时互联网应用也逐渐普及，本文所提出的基于 ArcGIS API for JavaScript的 WebGIS实现方法以及相关技术，对于通过因特网实现具有空间特征的信息发布，以及利用空间数据库引擎连接ArcGIS和关系型数据库系统，进行数据管理和系统的扩展等具有很好的参考意义。将来，伴随着各种技术的不断发展成熟，二维平面图形的展现将不能满足用户的需求，在此基础上建立基于三维动态、智能化、大数据融合的WebGIS虚拟地铁环境系统，会给用户带来更好的体验。大数据逐渐增加并相互融合、相互调用，提高系统精度，同时数据的处理将由后台的智能专家系统自动化处理完成，极大地减少人力投入，提高效率。这不仅仅会在地铁系统管理模式中发挥良好作用，对其他方面的建设也具有极大的指导与借鉴作用。