三維海島信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

尹鹿英,樊 紅,馮 浩,趙 銳

（1. 中國(guó)電信 陜西公司 信息技術(shù)支撐中心，陜西 西安710065；2.武漢大學(xué) 測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079）

浙江省舟山市位于我國(guó)東南沿海，全市包含島嶼1 390個(gè)，“港、景、漁”是舟山最大的海洋特色資源。綜合考慮舟山海島建設(shè)的信息化需求，舟山市民政局地名委員會(huì)辦公室決定建設(shè)“舟山市海島信息查詢系統(tǒng)”，對(duì)舟山海島的地理數(shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化組織和管理。本文總結(jié)了舟山市海島信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)地介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方法、關(guān)鍵技術(shù)等。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)及其組織

系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)包括地理數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)。地理數(shù)據(jù)包括矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)以及DEM數(shù)據(jù)，主要是為系統(tǒng)的三維影像顯示及地圖矢量查詢提供數(shù)據(jù)支持，如表1所示。專題數(shù)據(jù)包括興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)，如海島匯總數(shù)據(jù)和興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)，專題數(shù)據(jù)名稱為海島，屬性含名稱、類別、坐標(biāo)、文字目錄、圖片目錄、音像目錄6項(xiàng)。

表1 地圖數(shù)據(jù)

1.2 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)將通過(guò)三維地圖瀏覽模塊、信息查詢模塊以及海島專題模塊等，實(shí)現(xiàn)下列功能：

1）三維地圖瀏覽模塊，包括三維地圖漫游、放大、縮小、長(zhǎng)度量算、面積量算等基本功能。

2）信息查詢模塊，提供"鼠標(biāo)點(diǎn)擊查詢"和"基于關(guān)鍵字查詢"兩種查詢手段。前者支持用戶點(diǎn)擊查詢興趣點(diǎn)信息，后者支持用戶通過(guò)輸入關(guān)鍵字查詢感興趣的內(nèi)容。它還支持模糊查詢、周邊查詢等功能。

3）海島專題模塊，包括海島專題信息瀏覽和專題數(shù)據(jù)更新兩部分。前者支持用戶瀏覽海島的文字、圖片、視頻等信息，后者支持管理員添加、修改、刪除海島專題數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)。服務(wù)器端包括：①Web服務(wù)器，接收客戶端請(qǐng)求并轉(zhuǎn)發(fā)給應(yīng)用程序服務(wù)器，隨后將應(yīng)用程序服務(wù)器的處理結(jié)果發(fā)送給客戶端。②應(yīng)用程序服務(wù)器與GeoGlobe服務(wù)器、專題服務(wù)器一起組成邏輯上的業(yè)務(wù)層。應(yīng)用程序服務(wù)器通過(guò)調(diào)用GeoGlobe服務(wù)器與專題服務(wù)器中提供的服務(wù)來(lái)處理Web服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的用戶請(qǐng)求，并將處理結(jié)果發(fā)送給Web服務(wù)器；GeoGlobe[1]服務(wù)器提供地圖數(shù)據(jù)服務(wù)、查詢服務(wù)、空間分析服務(wù)；專題服務(wù)器提供專題數(shù)據(jù)服務(wù)、專題數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。③數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器相當(dāng)于邏輯上的數(shù)據(jù)層，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)中所需的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的客戶端是Internet瀏覽器，相當(dāng)于邏輯上的表示層，提供了人機(jī)交互功能，如圖1。

2.2 開發(fā)的平臺(tái)及技術(shù)

本文使用Microsoft .NET平臺(tái)以及武漢大學(xué)自主研發(fā)的GeoGlobe完成整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)。具體使用的技術(shù)包括：.NET Web服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相關(guān)的服務(wù)；ASP.NET與JavaScript技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站開發(fā)；GeoGlobe三維可視化插件，實(shí)現(xiàn)客戶端地圖三維瀏覽；GeoGlobe地圖數(shù)據(jù)與目錄服務(wù)發(fā)布工具，用于發(fā)布地圖數(shù)據(jù)服務(wù)及目錄服務(wù)；SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，管理海島專題數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.3 瓦片金字塔技術(shù)

本文采用瓦片金字塔模型來(lái)組織影像、矢量、地名、DEM等數(shù)據(jù)。具體方法如下：全球經(jīng)度范圍[-180，180]，緯度范圍[-90，90]，將第0層劃分為5行10列共50個(gè)36°×36°瓦片；在第1層中，將第0層中36°×36°的瓦片剖分為4個(gè)18°×18°瓦片，形成10行20列共200個(gè)瓦片；依此類推。其中，瓦片行列號(hào)的編碼方法為從左到右、從下至上，即左下角的瓦片編號(hào)為（0，0），右上角的瓦片編號(hào)為（5×2n-1，10×2n-1）。本文基于目錄的方法管理這些數(shù)據(jù)，如圖2。

圖2 影像瓦片的目錄格式

2.4 影像瓦片服務(wù)

本文采用Web服務(wù)的方式向應(yīng)用程序提供瓦片形式的數(shù)據(jù)服務(wù)。影像瓦片服務(wù)請(qǐng)求格式為：http://localhost /MapDataService/GetTile.ashx?T=datasetName&L=levelNum&X=colNum&Y =rowNum，其中，問(wèn)號(hào)之前的部分為影像瓦片服務(wù)URL，后面是請(qǐng)求的參數(shù)對(duì)，T表示請(qǐng)求的數(shù)據(jù)集，L表示請(qǐng)求的是數(shù)據(jù)集的哪一層，X表示請(qǐng)求的瓦片列號(hào)，Y表示請(qǐng)求的瓦片行號(hào)。

2.5 專題服務(wù)和專題查詢

專題服務(wù)包含專題數(shù)據(jù)服務(wù)、專題查詢服務(wù)等，其實(shí)現(xiàn)方法類似，都是先解析用戶請(qǐng)求參數(shù)，再查詢數(shù)據(jù)庫(kù)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，最后以xml形式向用戶返回結(jié)果。此處以專題查詢服務(wù)中的普通查詢?yōu)槔?，介紹專題服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法。

普通查詢服務(wù)定義了QueryType（查詢類型，普通查詢時(shí)值為normal）、Category（興趣點(diǎn)類型，如學(xué)校、海島等）、KeyWord(查詢關(guān)鍵字，可多個(gè)）。當(dāng)查詢名稱中包含"寺"時(shí)，發(fā)送的數(shù)據(jù)請(qǐng)求為："http://localhost/NormalThematicQuery.ashx?QueryType=normal& Category = 寺廟&name=寺"。問(wèn)號(hào)之前的內(nèi)容為普通查詢服務(wù)URL，返回結(jié)果中包含了符合條件的興趣點(diǎn)名稱、類型以及經(jīng)緯度坐標(biāo)，如圖3。查詢結(jié)果經(jīng)過(guò)解析后，興趣點(diǎn)會(huì)標(biāo)繪在GeoGlobe上，以便用戶定位。

圖3 普通查詢服務(wù)返回結(jié)果

2.6 三維地圖瀏覽技術(shù)

三維地圖瀏覽功能是通過(guò)在網(wǎng)頁(yè)中嵌入GeoGlobe三維可視化AcitveX插件實(shí)現(xiàn)的。本文在GeoGlobe中定義了一些接口及事件，包括：屬性接口，控制三維地圖的顯示；地圖操作工具接口，實(shí)現(xiàn)地圖的操作；地圖標(biāo)注接口，定義在地圖上添加、修改和刪除標(biāo)注的操作；鼠標(biāo)單擊事件，當(dāng)單擊插件中某一位置時(shí)，會(huì)計(jì)算該點(diǎn)的地理坐標(biāo)，并觸發(fā)鼠標(biāo)單擊事件且事件參數(shù)為該點(diǎn)的地理坐標(biāo)。利用JavaScript腳本語(yǔ)言調(diào)用該插件的接口和響應(yīng)該插件的事件，可以實(shí)現(xiàn)三維漫游、空間量算、地圖標(biāo)注等一系列功能。

2.7 網(wǎng)站的動(dòng)態(tài)配置和維護(hù)

本文采用xml文件來(lái)配置網(wǎng)站，將需要?jiǎng)討B(tài)改變的信息寫入xml文件，程序運(yùn)行時(shí)讀取并使用xml中的內(nèi)容即可。當(dāng)用戶需要更新上述信息時(shí)，只需改變對(duì)應(yīng)xml文件中的內(nèi)容，不必改動(dòng)程序。本文將專題服務(wù)的地址寫入專題服務(wù)配置xml文件，程序運(yùn)行時(shí)，讀取該xml文件獲得專題服務(wù)的地址，也可以在該xml文件中改變專題服務(wù)的地址（圖4）。

圖4 網(wǎng)站專題服務(wù)地址配置示例

3 系統(tǒng)運(yùn)行效果

目前，系統(tǒng)已通過(guò)驗(yàn)收并交付使用，運(yùn)行狀況良好。該系統(tǒng)全面直觀地反映了舟山諸島的現(xiàn)狀，為舟山市政府各部門提供了基礎(chǔ)地理信息服務(wù)，有利于有關(guān)部門掌握舟山海島的基本情況，進(jìn)而為海島建設(shè)提供有力的決策工具。

[1]李德仁,龔健雅,朱慶，等.GeoStar ——中國(guó)人為“數(shù)字地球”設(shè)計(jì)的GIS 軟件[J].遙感信息，2000，58:37-41

[2]蔡磊,龔健雅.分布式海量多源空間數(shù)據(jù)的組織與網(wǎng)絡(luò)可視化[J]. 測(cè)繪信息與工程,2009(6):28-30

[3]張書亮,陶陶.地理信息共享與互操作框架研究[J].測(cè)繪科學(xué),2004(6):58-61

[4]朱鐵穩(wěn),陳宏盛,景寧.開發(fā)地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范綜述[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2001(7):12-15

[5]OpenGIS Web Map Service (WMS) Implementation Specification [EB/OL]. http://www.opengeospatial.org/standards/wms，2006-04-02

[6]OpenGIS Web Feature Service (WFS) Implementation Specification [EB/OL]. http://www.opengeospatial.org/standards/wfs/，2004-09-04

[7]Web Coverage Service (WCS) Implementation Standard [EB/OL].http://www.opengeospatial.org/standards/wcs，2007-06-07