基于百度地圖API的測(cè)震臺(tái)網(wǎng)電子地圖服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

胡 斌，董一兵，2，劉 新，2，王 想，張環(huán)曦

(1.河北省地震局，河北石家莊050021;2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230026)

0 引言

近年來，河北地震測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大、臺(tái)站密度不斷增加，數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)站的數(shù)量已達(dá)53個(gè)，養(yǎng)護(hù)維修任務(wù)十分繁重。目前，對(duì)臺(tái)站信息的管理主要借助于紙質(zhì)檔案和電子表格。對(duì)于臺(tái)網(wǎng)維護(hù)人員來說，記憶每個(gè)臺(tái)站的地理位置和行車路線是一個(gè)非常繁重的任務(wù)，對(duì)于未曾去過的臺(tái)站，經(jīng)常需要借助網(wǎng)上免費(fèi)的電子地圖應(yīng)用程序，或者汽車上配備的導(dǎo)航儀。本文旨在為測(cè)震臺(tái)網(wǎng)開發(fā)一套專用的在線電子地圖服務(wù)系統(tǒng)(楊昆，許泉立，2006;李東平等，2006;史榕等，2008)，為管理員用戶提供基于B/S模式的臺(tái)站基礎(chǔ)信息管理、臺(tái)站電子地圖服務(wù)和系統(tǒng)用戶管理等功能，為訪客用戶提供臺(tái)站電子地圖服務(wù)和個(gè)人賬戶管理等功能。

系統(tǒng)經(jīng)過部署之后，經(jīng)過授權(quán)的用戶就可以隨時(shí)隨地通過計(jì)算機(jī)的Web瀏覽器遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)，查詢臺(tái)站的具體位置，或者使用路線規(guī)劃功能查詢?nèi)ネ康呐_(tái)站的最佳路線。這將大大減輕臺(tái)網(wǎng)維護(hù)人員的工作壓力，使他們可以更加關(guān)注維護(hù)工作本身，從而提高工作效率和質(zhì)量。

1 需求分析

1.1 功能規(guī)格

系統(tǒng)包括兩類不同權(quán)限的用戶:管理員和訪客。對(duì)于管理員，系統(tǒng)將提供3項(xiàng)基本功能:(1)臺(tái)站基礎(chǔ)信息管理:支持對(duì)臺(tái)站記錄的增加、刪除、修改、查詢、打印等操作;(2)臺(tái)站電子地圖應(yīng)用:支持民用電子地圖的通用功能，如平移、縮放、查詢、路線規(guī)劃等;(3)系統(tǒng)用戶管理:支持對(duì)用戶記錄的增加、刪除、修改、查詢等操作。對(duì)于訪客，系統(tǒng)將提供臺(tái)站電子地圖服務(wù)和個(gè)人賬戶管理兩項(xiàng)基本功能。

1.2 性能需求

系統(tǒng)應(yīng)滿足下列性能需求:

(1)良好的用戶界面，減輕操作人員的工作負(fù)擔(dān)。

(2)良好的運(yùn)行效率，能夠達(dá)到提高工作效率的目的。

(3)良好的可擴(kuò)展性，適應(yīng)將來功能擴(kuò)展的需求。

(4)良好的靈活性，適應(yīng)臺(tái)網(wǎng)配置的變化。

(5)良好的安全性，防止對(duì)重要內(nèi)容的非法訪問。

1.3 應(yīng)用環(huán)境

系統(tǒng)在B/S模式下工作，服務(wù)器端和客戶端通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、硬件環(huán)境和軟件環(huán)境具有一定的要求。

(1)系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

服務(wù)器端部署在測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心的一臺(tái)Web服務(wù)器上，通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用百度地圖服務(wù)器的API來創(chuàng)建電子地圖，并為本地及遠(yuǎn)程的客戶端提供服務(wù)?？蛻舳死肳eb瀏覽器通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些服務(wù)。系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig.1 Topological structure of the system

(2)系統(tǒng)運(yùn)行的硬件環(huán)境

客戶機(jī)使用普通PC即可，對(duì)于服務(wù)器有如下要求:

CPU:P4 2.0 GHz或以上兼容型號(hào);

內(nèi)存:1 GB或以上;

網(wǎng)卡:千兆網(wǎng)卡;

硬盤:80 GB.

(3)系統(tǒng)運(yùn)行的軟件環(huán)境

服務(wù)器端需要搭建下列軟件環(huán)境:

操作系統(tǒng):Windows XP

虛擬機(jī):jre 1.6

數(shù)據(jù)庫:MySQL 5.1

Web服務(wù)器:Tomcat 6.0.35

瀏覽器:IE 6.0或以上兼容類型

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 界面設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶的不同權(quán)限，我們?yōu)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)了管理員界面和訪客界面，以提供不同內(nèi)容的服務(wù)。管理員能夠使用的服務(wù)包括:管理臺(tái)站基礎(chǔ)信息、使用臺(tái)站電子地圖和管理系統(tǒng)用戶。訪客能夠使用的服務(wù)包括:使用臺(tái)站電子地圖和管理個(gè)人賬戶。

2.1.1 管理員界面設(shè)計(jì)

(1)登錄界面:通過用戶名和密碼實(shí)現(xiàn)用戶登錄，并判斷用戶的權(quán)限。

(2)管理員主界面:提供了“臺(tái)站基礎(chǔ)信息管理”、“臺(tái)站電子地圖服務(wù)”、“系統(tǒng)用戶管理”等功能的鏈接。

(3)臺(tái)站管理:包括“臺(tái)站列表”、“增加臺(tái)站”、“刪除臺(tái)站”、“修改臺(tái)站”、“查詢臺(tái)站”、“臺(tái)站排序”和“另存為”等菜單項(xiàng)。

(4)臺(tái)站電子地圖:支持民用電子地圖的通用功能，如平移、縮放、路線規(guī)劃等。

(5)系統(tǒng)用戶管理:包括“用戶列表”、“增加用戶”、“修改用戶”、“刪除用戶”、“查詢用戶”等菜單項(xiàng)。

2.1.2 訪客界面設(shè)計(jì)

(1)登錄界面:通過用戶名和密碼實(shí)現(xiàn)用戶登錄，并判斷用戶的權(quán)限。

(2)訪客主界面:提供了“臺(tái)站電子地圖應(yīng)用”、“個(gè)人賬戶管理”等功能的鏈接。

(3)臺(tái)站電子地圖:支持民用電子地圖的通用功能，如平移、縮放、查詢等。

(4)個(gè)人賬戶管理:包括“修改密碼”、“注銷登錄”等菜單項(xiàng)。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

我們選擇MYSQL數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫中設(shè)計(jì)了下列表格:①臺(tái)站基礎(chǔ)信息表，用于存儲(chǔ)臺(tái)站的基礎(chǔ)信息，表結(jié)構(gòu)如表1所示;②系統(tǒng)用戶信息表，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶的信息，表結(jié)構(gòu)如表2所示。其中，用戶的權(quán)限分兩種:管理員和訪客。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)在下列軟件環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā):

操作系統(tǒng):Windows XP SP3

JDK:SDK 1.6.0

IDE:Eclipse 3.3.5+MyEclipse 6.0.1

Web服務(wù)器:Tomcat 6.0.35

數(shù)據(jù)庫:MySQL 5.1

3.2 開發(fā)技術(shù)

采用Java EE的MVC框架予以實(shí)現(xiàn)。MVC是3個(gè)單詞的縮寫，分別為:模型(Model)、視圖(View)和控制(Controller)(MSDN，2012)。MVC模式的目的就是實(shí)現(xiàn)Web系統(tǒng)的職能分工。Model層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)邏輯，通?？梢杂肑avaBean或EJB來實(shí)現(xiàn)。View層用于與用戶的交互，通常用JSP來實(shí)現(xiàn)。Controller層是Model與View之間溝通的橋梁，它可以分派用戶的請(qǐng)求并選擇恰當(dāng)?shù)囊晥D以用于顯示，同時(shí)它也可以解釋用戶的輸入并將它們映射為模型層可執(zhí)行的操作。在本系統(tǒng)中，視圖層采用JSP實(shí)現(xiàn)，模型層采用JavaBean實(shí)現(xiàn)(Eric，2010)。

表1 臺(tái)站基礎(chǔ)信息表Tab.1 Basic information of stations

表2 系統(tǒng)用戶信息表Tab.2 Information of the system users

對(duì)于電子地圖的開發(fā)，我們選擇的是百度地圖所提供的 1.3版 Javascript API(百度地圖，2012)。百度地圖API是一套由JavaScript語言編寫的應(yīng)用程序接口，能夠在網(wǎng)站中構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)用程序，它不僅包含構(gòu)建地圖的基本接口，還提供了如本地搜索、路線規(guī)劃等數(shù)據(jù)服務(wù)。目前，應(yīng)用比較廣泛的民用電子地圖產(chǎn)品主要有百度地圖、谷歌地圖、必應(yīng)地圖等，這些產(chǎn)品廠商大都提供了免費(fèi)的在線地圖和離線地圖(維基百科，2011)。我們的選擇主要是基于以下幾種考慮:一是免費(fèi)。百度地圖API面向公眾服務(wù)類網(wǎng)站是免費(fèi)的，只要接受使用條款的約束(如不得直接存取、使用內(nèi)部數(shù)據(jù)，必須保留百度版權(quán)信息等)，就可以在網(wǎng)站上顯示百度地圖圖片，進(jìn)行地點(diǎn)搜索、路線查詢和交通流量顯示等操作;二是自動(dòng)更新。百度地圖維持半年一次批量數(shù)據(jù)更新和不定期的局部數(shù)據(jù)更新，免去了定期手動(dòng)下載安裝離線地圖包的煩惱;三是快捷。百度地圖在官網(wǎng)上提供了詳實(shí)的開發(fā)指南和示例程序，用戶只需要調(diào)用API即可實(shí)現(xiàn)豐富的功能。四是可靠，百度地圖API擁有國家測(cè)繪局頒發(fā)的互聯(lián)網(wǎng)地圖運(yùn)營資質(zhì)。百度地圖API的這些特點(diǎn)使其非常適合用來搭建小型的專用WebGIS平臺(tái)(杜傳明，2011)。

3.3 開發(fā)路線與典型界面

開發(fā)路線可分為以下幾個(gè)主要階段:

(1)利用Java EE技術(shù)搭建軟件的整體框架(James et al，2007)。使用JSP技術(shù)設(shè)計(jì)前臺(tái)頁面(管理員主界面如圖1所示)，使用Java語言編寫后臺(tái)程序，使用DAO方式來處理頁面與數(shù)據(jù)庫的連接。

圖2 管理員主界面截圖Fig.2 Screenshot of the administrator main interface

(2)在頁面中調(diào)用API生成地圖。百度地圖API采用Javascript語言編寫，Javascript是一種廣泛用于前端開發(fā)的腳本語言(David，2011)。將以下代碼嵌入頁面并創(chuàng)建一個(gè)新的地圖對(duì)象map即可生成在線地圖:＜script src=“http://api.map.baidu.com/api?v=1.3”type=“text/javascript”＞＜/script＞。之后，可以使用 map.add-Control()方法為地圖添加控件，以增強(qiáng)地圖的功能。

(3)在地圖上添加臺(tái)站應(yīng)用功能。從數(shù)據(jù)庫中提取臺(tái)站的經(jīng)緯度信息，并以添加標(biāo)注的方式添加在地圖上，就完成了臺(tái)站的動(dòng)態(tài)加載。用戶可以通過臺(tái)站基礎(chǔ)信息管理功能對(duì)臺(tái)站的相關(guān)信息進(jìn)行修改，系統(tǒng)將自動(dòng)更新地圖上的臺(tái)站參數(shù)，如名稱、位置、詳情等。這加強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。圖2和圖3分別是臺(tái)站詳情界面及臺(tái)站衛(wèi)星視圖界面的截圖。

圖3 臺(tái)站詳情截圖Fig.3 Screenshot of station details

圖4 臺(tái)站衛(wèi)星視圖截圖Fig.4 Screenshot of station satellite view

(4)對(duì)頁面進(jìn)行修飾和美化，使界面更加友好。

4 結(jié)語

本文使用Java EE技術(shù)開發(fā)了B/S模式的測(cè)震臺(tái)網(wǎng)專用電子地圖服務(wù)系統(tǒng)。Java EE技術(shù)的引入大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性，百度地圖API的應(yīng)用使得開發(fā)過程變得簡(jiǎn)單快捷。通過一段時(shí)間的應(yīng)用，該系統(tǒng)的界面比較友好，操作簡(jiǎn)單快捷，總體上達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求。在應(yīng)用過程中，切實(shí)地減輕了臺(tái)站維護(hù)人員的工作壓力，提高了他們的工作效率，證明系統(tǒng)具有良好的推廣應(yīng)用前景。由于人力、物力、財(cái)力的限制，目前的系統(tǒng)仍存在一些不足，仍有很大的提升空間。而且，百度地圖及其API也在持續(xù)地更新和發(fā)展，因此，本系統(tǒng)仍有很大的上升空間。將來，我們將在應(yīng)用過程中，不斷發(fā)現(xiàn)和修正系統(tǒng)缺陷，擴(kuò)展系統(tǒng)功能，優(yōu)化系統(tǒng)性能，使其適應(yīng)臺(tái)網(wǎng)日益發(fā)展的新需要。

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