基于WebGIS的在线触控式领导工作用图信息系统构建

吴利青

（山西省测绘地理信息院第三测绘院，山西 太原 030002）

0.引言

领导工作用图是近些年来测绘地理信息部门为各级政府领导量身定制的专题地图，是服务于政府领导快速了解省（市、县）情和进行辅助决策的地图产品[1-3]。伴随着通讯技术、互联网技术和计算机技术等各项科学技术成几何级数发展，各级政府领导对信息服务的需求越来越旺盛[4]。地图作为人类对空间认知的重要工具，无论在产品形态、表现形式、服务方式、生产技术，还是在用户的阅读方式和阅读习惯上都发生着迅速而显著的变化[5-7]。显而易见，传统的地图形式已经无法完全满足当今以及未来社会发展对地图的需求，迫切需要进行转型升级。WebGIS 突破了传统纸质地图时间和空间上的局限性，以信息量大、更新快、使用方便已成为发展的必然趋势。

本系统以朔州市为例，建设了满足朔州市各级政府决策应用的基础地理空间数据库、数字影像数据库、专题数据库；基于SOA（面向服务的架构），通过GIS Web Service 与其他子系统的集成；客户端采用大尺寸触摸互动一体机，实现了在windows 平台下网络地图与触控技术的有效结合，只要轻轻用手指点击或手势划过屏幕就可以实现所有操作，使用更加轻松。

朔州市在线触控式领导工作用图信息系统的开发，是WebGIS 技术的主要应用，是提升地图服务水平的具体体现，本着地图信息量大、触控操作、便于查询和更新、无级缩放、快速显示等基本功能，将成为满足各级政府领导日常工作的地理信息需求和决策的不可或缺的辅助工具。

1.系统设计

1.1 系统设计原则

1.1.1 坚持先进性、实用性原则

系统的设计通过人性化界面提供业务处理。在保证系统实用性的前提下，确保系统有一定的先进性、前瞻性、扩充性，符合技术发展方向，以延长系统的生命周期。

1.1.2 坚持可靠性原则

系统应保证长期安全运行，系统中的硬、软件及信息资源要满足可靠性设计要求。

1.1.3 坚持标准化和开放性原则

在系统架构、应用技术、平台选用等方面都必须遵守IT 工业标准，系统的建设和软件的开发必须按照部、省、市制定的统一标准进行。系统具备良好的开放性，应用系统的各个模块之间应保持相对独立。在科学规范的管理制度的保障下，数据资源能够得以顺畅流动，构成一个具有统一软件平台、统一标准、统一数据的开放系统，具有易扩充的、稳定的数据与应用体系。

1.1.4 坚持可扩充性原则

信息化建设是一个循序渐进、不断扩充的过程，系统的设计和建设应具有可扩充性和可维护性，能够和其他系统以及基于本平台的应用系统实现顺利对接，为今后系统扩展和进一步集成留有扩充余量。

1.1.5 坚持可维护性原则

系统设计应按照标准化、规范化、分层化的方法设计，软件实现时尽量采用构件化。

1.1.6 坚持安全性原则

系统应具有切实可行的安全保护措施。对计算机病毒具有强有力的防范能力，保证数据存储、传输安全可靠，防止数据丢失和被破坏，确保数据安全，这主要依靠服务器的配置管理实现。

1.2 系统设计思路

1.2.1 基于SOA 体系设计平台系统框架

SOA 使用REST 风格的Web Service，旨在建立一种在多个应用程序中都能重用的通用服务。这些服务是自包含的，具有定义良好的接口，允许这些服务的使用者知道怎样与其进行交互。SOA 带来了“松散祸合”的应用程序组件，在此类组件中，代码不一定绑定到某个特定的数据库，甚至不一定绑定到特定的基础设施。正是得益于这个松散藕合特性，才使得能够将服务组合为各种应用程序。这样大幅度提高了代码重用率，可以在增加功能的同时减少工作量。

1.2.2 采用B/S 模式进行系统开发

为了提供客户端的响应速度和用户体验水平，应用系统开发将采用胖客户端和瘦客户端相结合的混合Web GIS 模式，综合考虑客户端和服务器端的计算能力和网络通信量，适当地在服务器端和客户端分布GIS 的任务，以充分使用客户端和服务器端的计算功能，提高互操作性和系统性能。

这种混合模式既不是把全部的空间处理功能模块和数据下载到本地，再在客户端进行所有操作，也不是把全部的空间处理功能放置在服务器端，在服务器进行所有的操作，而是在客户端和服务器端进行空间处理功能的分配。例如，用户对地图的交互操作和控制、专题叠加分析等放在客户端上进行，而复杂的空间分析功能则由服务器端实现。这样，客户端和服务器端实现了协同，从而提高了系统性能。

1.2.3 采用OGC 标准规范

本系统建设遵循OGC 标准的WMS（Web Map Service，Web 地图服务）和WFS（Web Feature Service，Web 要素服务）服务标准。WMS 和WFS 是该组织制定的、符合国际通用标准的系列地图服务标准之一。

1.2.4 完整的系统安全技术支撑体系

（1）网络安全设计

对于网络安全，针对本系统面向特定内部用户群特点，采用了内外网物理隔离设计策略，保证系统数据不会受到毁灭性攻击与破坏。

（2）应用系统及数据安全设计

其他应用系统对本平台数据的访问，都是基于Web Service 的方法，避免了对数据的直接访问，使得数据遭受侵入或破坏的机率大大降低。此外，通过选择防火墙等软件产品，可以大大加强系统运行的稳定性，降低安全隐患。

（3）数据灾难备份与恢复设计

GIS 系统的基础是数据，数据的重要性不言而喻。如何安全可靠，万无一失地保护所有数据，尤其是涉密数据，是系统安全建设的重要问题。系统建设还必须考虑当各种灾难发生时，如何有效地快速、准确地恢复相应数据。

1.3 系统总体架构

本文设计研发的基于WebGIS 技术的在线触控式领导工作用图信息系统以实现领导工作用图在线触控式互动为目标，整体架构采用B/S 结构（如图1 所示），分为网络与硬件层、平台软件层、数据层、应用支撑平台层、应用层、用户层6 个部分。

图1 系统架构

网络与硬件层：包括数据库服务器、应用服务器、交换机、防火墙。

平台软件层：包括基础GIS 平台软件、操作系统、数据库管理软件、杀毒软件。

数据层：包括基础电子数据库、专题电子地图数据库、业务数据。

应用支撑平台层：主要是WebGIS 服务组件。

应用层：包括网页和工具模块。网页主要由四大部分构成：朔州概况、资源环境、影像地貌、社会管理。工具模块主要是标注、测量工具、新闻链接、天气预报等功能。

用户层：由普通用户和管理员构成。

2.系统功能设计

根据各级政府领导日常工作需求，本文将在线触控式领导工作用图信息系统功能分为系统管理、数据管理、数据编辑、查询统计和其他辅助功能（如图2 所示）：

图2 系统功能结构

3.数据库设计

本文参考基础地理信息数据和行业专题数据已有的行业规范和技术规定，建立数据字典，对所需基础地理信息数据和行业专题数据的存储方式、图层、分类、代码、属性项及对应关系等信息进行描述。

系统数据库设计遵循可靠性、可扩展性、可维护性等原则，分为基础地理空间数据库、数字影像数据库、专题数据库3 个部分，组成系统的数据体系（如图3 所示）：

基础地理空间数据库主要涵盖水系、街区、建筑物、铁路、道路、行政区域、行政区界线、绿地、地名等图层，城区信息点位基本满足1∶2000 比例尺地形图精度，其他至少满足1∶50000 比例尺地形图精度。

数字影像数据库包含朔州市30 米分辨率的DEM数据和六县区城区分辨率为0.5 米的影像数据。

专题数据库包括居民点基本信息、资源环境和社会管理等专业数据。

以上所有空间数据均存储在Oracle 关系数据库中，通过ArcMap 中地图服务发布工具条发布地图数据服务得以访问；文档数据以网页的形式存储在服务器中；其他属性数据以表的形式存储在数据库中。

4.系统实现

4.1 系统模块实现

系统是基于ArcGIS Server 10 for.Net Framework 平台研发，运行于Window7 及以上环境。系统主要包含的模块有朔州概览、资源环境、影像地貌和社会管理模块。

4.1.1 朔州概览

朔州概览模块主要体现朔州市的行政区划信息。分为市，县，乡镇三个级别，提供导航栏。点击相应条目，系统可定位到该区域，并展示出该行政区域人口、面积、负责人、联系电话、详情等信息。“详情”为超链接，点击后会弹出详细介绍该行政区域历史文化和经济发展的网页。

4.1.2 资源环境

图3 系统数据体系

资源环境模块主要包括气候资源、土地资源、旅游资源、农业资源、工业资源、人口资源、电力配置、森林资源、煤炭资源、水利工程、地质灾害共11 个子模块，其中每个子模块包含不同显示类型的专题信息。

4.1.3 影像地貌

影像地貌模块主要包括朔州市地势地貌晕渲图，以及朔城区、平鲁区、右玉县、山阴县、怀仁县、应县六个影像地图。

地势地貌图由30 米分辨率的DEM影像及其山体阴影文件晕渲而成。图中标出了朔州境内山川河流的名称。

4.1.4 社会管理

社会管理模块主要提供各类社会经济专题信息点。主要分为公共管理和社会组织、医疗卫生、文化教育、金融银行、商业零售、餐饮住宿、休闲娱乐、房产小区、汽车服务、邮政通讯共10 个专题。点击相应栏目后，结果出现在结果列表中，在列表中点击相应条目，地图可定位到该点位置，并显示该点数据的属性信息。还可以通过搜索工具在不同的行政区域范围内进行搜索。

4.2 系统运行环境

系统运行环境 具体要求服务器端硬件及网络环境服务器：DELL PowerEdge R910处理器：Intel Xeon CPU E7 -4820 2.00GHz 2内存：32GB网络环境：互联网操作系统：Windows2008 R2 Server Web 服务器：IIS 7.5 GIS 平台：ArcGIS Server 10 For .Net Framework Platform数据库环境：Oracle 11g R2空间数据库引擎：ArcSDE客户端软件环境服务器端软件环境只要可以安装IE 10 以上版本的浏览器的系统均可以

5.结束语

本系统基于REST 架构风格开发的GeoWeb 2.0应用系统，遵循SOA 体系平台框架设计思路和完整的系统安全技术支撑体系，采用OGC 标准规范，数据内容全面，用直观、形象、简洁的地图语言表达了多尺度、多时段、多类型的专题信息，信息量大、触控操作、便于查询和更新、无级缩放，方便了各级领导、政府部门、规划管理等部门形象直观地了解所辖区域自然、地理、人文、经济、社会发展等基本情况，为宏观管理、科学决策、规划管理等提供清晰、可靠、科学的基础地理信息依据，辅助各级政府领导日常工作和决策，为政府提供了更好地服务，并提升了地理信息数据的服务水平，具备较好的推广空间。