基于WebGIS的數(shù)字城市應(yīng)用平臺設(shè)計

李廣羽　鄭舒予　賈　未

[摘要]本文通過空間信息服務(wù)管理實現(xiàn)了城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、企業(yè)信息化數(shù)據(jù)和電子政務(wù)數(shù)據(jù)的整合，利用中間件技術(shù)和XML技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫引擎和數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計，通過工作流技術(shù)實現(xiàn)整個或部分業(yè)務(wù)過程的自動化描述和運行，從而構(gòu)建了基于WebGIS的數(shù)字城市應(yīng)用平臺。該平臺為各類與城市空間信息相關(guān)的資源信息網(wǎng)絡(luò)提供了開放的信息空間，為城市的信息化建設(shè)提供了參考，為政府和專門機(jī)構(gòu)提供了決策支持和信息服務(wù)平臺。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字城市；WebGIS；XML；工作流技術(shù)；中間件技術(shù)

[中圖分類號]F270.7；F12[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1673—0194(2009)19—0080—03

1引言

“數(shù)字城市”是指綜合運用地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、遙感(RS)、多媒體及虛擬現(xiàn)實(VR)等現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)對城市自然資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟(jì)、社會和城市設(shè)施、城市規(guī)劃、建設(shè)、管理等信息的采集、更新和集成，并且具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、地學(xué)仿真、優(yōu)化決策支持等強大功能的信息平臺。隨著我國數(shù)字城市建設(shè)的逐步開展，絕大多數(shù)城市的三級信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已基本完成；各種已建地理信息系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)中，這些都為城市的數(shù)字化建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。而WebGIS一方面具有基于HTTP協(xié)議的請求／應(yīng)答機(jī)制，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)上實時交互地理信息，同時WebGIS可用圖形方式顯示空間數(shù)據(jù)，并進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)的傳播與處理；另一方面WebGtS可將高精度數(shù)據(jù)處理與一般應(yīng)用緊密結(jié)合，可實現(xiàn)專門機(jī)構(gòu)的專業(yè)應(yīng)用與一般用戶普通瀏覽查詢的有效統(tǒng)一，真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。因此，采用WebGIS構(gòu)建數(shù)字城市應(yīng)用平臺是實現(xiàn)城市數(shù)字化的一條高效途徑。

2平臺總體框架

2.1主要功能

應(yīng)用平臺主要功能包括地理空間基礎(chǔ)框架的建設(shè)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、城市管理、規(guī)劃、建設(shè)與服務(wù)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與計算機(jī)硬件系統(tǒng)的整合與集成、軟件系統(tǒng)的集成和城市應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)等。其中城市應(yīng)用系統(tǒng)主要功能包括無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、地理編碼子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源管理子系統(tǒng)、城市部件在線更新子系統(tǒng)、呼叫中心受理子系統(tǒng)、協(xié)同工作子系統(tǒng)、大屏幕監(jiān)督指揮子系統(tǒng)、市民服務(wù)子系統(tǒng)等。

2.2平臺總體框架結(jié)構(gòu)

一般而言，數(shù)字城市框架體系由數(shù)據(jù)層、技術(shù)層和應(yīng)用層構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)層是數(shù)字城市的關(guān)鍵，集中各種影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)、電子文件和元數(shù)據(jù)文件等；技術(shù)層則包括了數(shù)字城市公用信息網(wǎng)、中心骨干網(wǎng)、區(qū)域骨干網(wǎng)、通訊線路等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和各種GIs技術(shù)、GPS技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、軟件集成技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)和分析決策技術(shù)等，用以滿足城市規(guī)劃、管理、監(jiān)控和決策分析功能的需求；應(yīng)用層則滿足政務(wù)信息化、企業(yè)信息化和和城市社會服務(wù)。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，本平臺在設(shè)計時采用5個層次的框架體系，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要包括硬件與網(wǎng)絡(luò)平臺層、基礎(chǔ)軟件平臺層、應(yīng)用支撐平臺層、信息采集與業(yè)務(wù)處理層和信息展現(xiàn)層5個層次。

2.3應(yīng)用平臺軟件開發(fā)框架

數(shù)字城市平臺由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WebGIS服務(wù)器和客戶端組成，采用3層B／S結(jié)構(gòu)體系，如圖2所示。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選用SQL Server 2000為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件，并采用SuperMap SDX實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲和空間數(shù)據(jù)庫引擎；WebGIS服務(wù)器，采用IIS6.0作為Web服務(wù)器，系統(tǒng)使用，NET集成開發(fā)環(huán)境中c#作為開發(fā)語言，并要求安裝Microsoft，NET Frame—work；客戶端，用戶在客戶機(jī)上可通過Intemet Explorer等Web瀏覽器訪問WebGIS服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)操作，在客戶端不需要安裝任何軟件或插件。

3平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1空間數(shù)據(jù)整合

以對象關(guān)系型的組織方式來構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫，以空間數(shù)據(jù)引擎(spatial Data Engine)結(jié)合商業(yè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的方式來實現(xiàn)城市信息的空間數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的無縫集成和一體化存儲管理?？臻g信息服務(wù)管理主要包括矢量地圖的發(fā)布、空間數(shù)據(jù)管理、空

(1)矢量地圖的發(fā)布。完成矢量地圖發(fā)布的自動化，應(yīng)對大規(guī)模數(shù)據(jù)的要求，實現(xiàn)分工的具體化、高效化，支持本地和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。具體實現(xiàn)方法如下：在擁有完整數(shù)據(jù)配置信息(.xml)，不存在工程的情形下，根據(jù)配置信息把所需圖層從數(shù)據(jù)庫中讀取進(jìn)行組合，得到圖集工程，還可以直接發(fā)布圖片；在擁有完整數(shù)據(jù)配置信息(.xml)和對應(yīng)的工程的情形下，直接打開xml和工程文件，進(jìn)行添注記、鋪符號、平移要素、平移注記?？梢愿鹿こ涛募约爸苯影l(fā)布圖片；在僅有局部矢量圖層，不存在完整數(shù)據(jù)配置信息(.xml)，不存在對應(yīng)的工程的情形下，直接打開矢量圖層，創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)配置信息xml、工程文件以及可以直接發(fā)布圖片。

(2)空間數(shù)據(jù)管理、編輯和符號化。空間數(shù)據(jù)管理的主要操作對象為空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，支持本地數(shù)據(jù)。主要功能包括：數(shù)據(jù)源管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)瀏覽、空間數(shù)據(jù)的瀏覽、數(shù)據(jù)用戶和權(quán)限管理；空間數(shù)據(jù)編輯主要用來完成空間數(shù)據(jù)編輯，實現(xiàn)對各種地物要素如矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、注記和屬性數(shù)據(jù)的編輯、顯示；空間數(shù)據(jù)符號化是用來制作地圖符號的工具，完成符號庫的編輯、符號的設(shè)計、符號系統(tǒng)庫的管理、符號庫的輸出等。

3.2數(shù)據(jù)庫訪問接口界面設(shè)計

在應(yīng)用平臺設(shè)計過程中，為了方便數(shù)據(jù)庫的安裝和系統(tǒng)移植，以及提高代碼的利用率，在數(shù)據(jù)庫訪問接口界面設(shè)計過程中采用所有模塊的數(shù)據(jù)庫連接均取自Application[“ Conn”]，并將數(shù)據(jù)庫配置函數(shù)模塊xml文件命名為DataConfig.xml，通過在DataConfig.xml文件中寫入3個標(biāo)簽對來實現(xiàn)，此模塊需要連接到SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫，連接信息保存在Global.asax。

3.3基于XML工作流的信息發(fā)布

工作流是一種重要的協(xié)作機(jī)制，目的是實現(xiàn)整個或部分業(yè)務(wù)過程的自動化描述和運行。服務(wù)工作流是指為完成某一業(yè)務(wù)功能而對一個或多個Web／Grid服務(wù)的調(diào)用序列，服務(wù)是服務(wù)工作流的組成單位。Web服務(wù)與其他服務(wù)構(gòu)成了服務(wù)環(huán)境，即工作流的運行環(huán)境。服務(wù)環(huán)境包含了服務(wù)以及服務(wù)所使用的資源。服務(wù)環(huán)境中的所有實體都是資源，如數(shù)據(jù)文件、處理能力、存儲系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等。服務(wù)也可以看成一類特殊的資源。本部分針對信息發(fā)布，提出了一個基于工作流的從高層業(yè)務(wù)工作流到底層服務(wù)工作流的分層描述模型。按照任務(wù)粒度和抽象層次將工作流從高到低逐層進(jìn)行建模，自上而下分別定義了業(yè)務(wù)工作流、抽象工作流和執(zhí)行工作流等。

XML是W3C組織創(chuàng)建的一組規(guī)范，具有良好的可靠性和互操作性，本文采用XML作為工作流的信息發(fā)布模型描述方法。下面是業(yè)務(wù)工作流的XML任務(wù)描述。業(yè)務(wù)工作流是一個任務(wù)節(jié)點序列，其中任意一個任務(wù)節(jié)點可以映射成抽象工作流的抽象服務(wù)和抽象資源序列，任務(wù)層元數(shù)據(jù)主要描述任務(wù)節(jié)點與抽象資源和服務(wù)的映射關(guān)系，基于這樣一種映射關(guān)系，一個業(yè)務(wù)工作流文檔就可以自動映射成使用抽象資源和抽象資源描述的抽象工作流。

3.4平臺設(shè)計的改進(jìn)

(1)面向服務(wù)架構(gòu)(Service Oriented Architecture)與服務(wù)式GIS(Service GIS)技術(shù)。Service GJs是一種基于面向服務(wù)軟件工程方法的GIS技術(shù)體系，它支持按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務(wù)的方式發(fā)布出來。Service GIS包括3個要素，即服務(wù)器、服務(wù)規(guī)范和客戶端。Service GLS的服務(wù)器是服務(wù)的提供者，可以遵循某一種或多種規(guī)范發(fā)布服務(wù)。

(2)基于IPv6地址接入與三維虛擬現(xiàn)實場景實現(xiàn)?？蓪鞲醒b置采用IPv6地址接入，實時采集各種監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)，依據(jù)高帶寬、高性能的特性，實現(xiàn)大規(guī)模三維虛擬現(xiàn)實場景的共享。

4結(jié)論

平臺以基礎(chǔ)地理空間信息為框架，面向政府、企業(yè)和公眾應(yīng)用，整合專業(yè)空間信息、國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計信息、政務(wù)文檔信息和多媒體信息，建立空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了地理信息系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)功能的緊密集成，為各類用戶構(gòu)建了統(tǒng)一的空間輔助決策平臺。

該平臺擁有內(nèi)容豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，能將電子政務(wù)辦公自動化(OA)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)(MIS)和社會服務(wù)等功能通過Web技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(GIS)等技術(shù)緊密地結(jié)合起來，實現(xiàn)了數(shù)字城市咨詢平臺的無縫集成，從而大大節(jié)省咨詢平臺對資源的占用，提高了咨詢平臺的穩(wěn)定性及響應(yīng)速度。在軟件設(shè)計方面采用類設(shè)計方法和XML技術(shù)，使平臺具有良好的移植特性和代碼復(fù)用特性。