面向RIA模式的地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)管理服務(wù)研究

陳 鳳，張新長(zhǎng)，羅國(guó)瑋，郭泰圣

(1. 中山大學(xué) 地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣東 廣州 510275； 2. 佛山市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 佛山 528000)

一、引 言

國(guó)土資源作為一種不可再生資源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生活中有著舉足輕重的地位，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的生命線。地籍管理是國(guó)土資源管理的重要內(nèi)容，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)手段進(jìn)行地籍?dāng)?shù)據(jù)管理是實(shí)現(xiàn)國(guó)土資源高效管理的基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)為地籍管理與決策提供服務(wù)是解決當(dāng)前土地管理部門所面臨挑戰(zhàn)的重要手段之一[1]。隨著國(guó)家各項(xiàng)政策的出臺(tái)，城鄉(xiāng)地籍?dāng)?shù)據(jù)越來越完整，信息量也越來越大，需要一個(gè)健全的系統(tǒng)來管理和應(yīng)用地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)信息化管理。隨著Internet技術(shù)和GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，作為二者結(jié)合的產(chǎn)物WebGIS應(yīng)運(yùn)而生[2-3]。由于地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)Web服務(wù)信息量大，對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行的操作頻繁，傳統(tǒng)基于服務(wù)器端的WebGIS開發(fā)在實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)展示時(shí)，客戶端需要不斷地向Web服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，Web服務(wù)器再將請(qǐng)求傳遞給GIS服務(wù)器進(jìn)行處理，最終將結(jié)果返回客戶端顯示。這種模式占用了大量的網(wǎng)絡(luò)資源，且對(duì)服務(wù)器的硬件配置要求高。本系統(tǒng)采用ExtJS和REST技術(shù)，以富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(rich Internet application, RIA)為目標(biāo)，將大量對(duì)空間數(shù)據(jù)的操作在客戶端實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源，提高了可視化查詢和空間分析的能力，實(shí)現(xiàn)地籍測(cè)繪分散數(shù)據(jù)的集中管理，集中管理的服務(wù)分散應(yīng)用。

二、關(guān)鍵技術(shù)

1. RIA技術(shù)

與一般的Web信息系統(tǒng)相比，WebGIS的最大特點(diǎn)是在空間框架下實(shí)現(xiàn)圖形、圖像數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)連接，提供可視化查詢和空間分析的功能，但是也存在一定的局限性[4]。為了填補(bǔ)服務(wù)器和客戶端之間的“鴻溝”，RIA技術(shù)作為地理空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸和顯示的手段應(yīng)運(yùn)而生，將桌面軟件的強(qiáng)交互性和豐富的可視化結(jié)合到Web應(yīng)用程序中。

RIA是一種具有近似于傳統(tǒng)桌面應(yīng)用功能和特性的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。與傳統(tǒng)的基于服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序不同的是，RIA 將大部分業(yè)務(wù)邏輯從服務(wù)器端移植到客戶端，僅保留一些基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)邏輯在服務(wù)器端[5]。RIA自身的技術(shù)特點(diǎn)[4]決定了它比較適合一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用程序，WebGIS正是在GIS從以系統(tǒng)為中心向以數(shù)據(jù)為中心轉(zhuǎn)變的過程中發(fā)展起來的，因此無論從理論意義還是實(shí)踐意義上來說，RIA都對(duì)WebGIS應(yīng)用程序的開發(fā)具有重要的意義，見表1。

2. ExtJS技術(shù)

ExtJS來源于YUI(Yahoo user interface library)，它是通過使用 JavaScript 來編寫的工具和控件庫，用來創(chuàng)建豐富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的跨瀏覽器的 Java Script 庫。ExtJS 是一個(gè)與平臺(tái)技術(shù)無關(guān)的前端Ajax 框架，具有跨平臺(tái)性，主要用來開發(fā)帶有豐富外觀的富客戶端應(yīng)用，也用于在客戶端創(chuàng)建常見豐富多彩的Web 應(yīng)用程序界面，使得B/S 應(yīng)用更加具有活力及生命力[6]。ExtJS不僅包含了許多高效率、可定制用戶界面的控件，擁有設(shè)計(jì)漂亮的、可擴(kuò)展的組成部件模型，還包含了容易使用的、直觀的、基于純 HTML+CSS+JavaScript技術(shù)的應(yīng)用程序接口，其交換格式靈活采用 JSON 和 XML，使得服務(wù)端的處理負(fù)擔(dān)真正減輕，從而達(dá)到富客戶端的真正應(yīng)用[7]。

表1 RIA方式與非RIA方式WebGIS的區(qū)別

3. REST技術(shù)

表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移(representational state transfer，REST)是Roy Thomas Fielding博士在2000年提出來的一種針對(duì)Web應(yīng)用開發(fā)而設(shè)計(jì)的架構(gòu)風(fēng)格，其本質(zhì)是一組架構(gòu)約束條件和原則[8]。REST充分依賴和利用HTTP協(xié)議，通過對(duì)基于HTTP的資源的操作來實(shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用。REST的工作原理如圖1所示，客戶端和服務(wù)器的交互主要是通過URL，URL請(qǐng)求服務(wù)器和響應(yīng)客戶端都要遵循REST的條件和約束。這種架構(gòu)風(fēng)格操作簡(jiǎn)便、響應(yīng)速度快、性能高。本系統(tǒng)采用目前在GIS系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的Esri公司的ArcGIS Server REST API技術(shù)。通過REST技術(shù)對(duì)系統(tǒng)資源的操作，獲取地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)的REST URL地址，在客戶端使用ExtJS技術(shù)完成對(duì)地圖數(shù)據(jù)的訪問，實(shí)現(xiàn)地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享、管理和分析功能。

圖1 REST風(fēng)格架構(gòu)的工作原理

三、管理服務(wù)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

基于ExtJS技術(shù)和REST架構(gòu)風(fēng)格RIA模式的地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)整體框架如圖2所示。整個(gè)系統(tǒng)框架采用3層架構(gòu)，由下到上依次是數(shù)據(jù)層(data access layer，DAL)、應(yīng)用層(application layer，AL)和表現(xiàn)層(user interface，UI)。RIA模式的應(yīng)用使得系統(tǒng)的表現(xiàn)層不僅具有豐富的UI，而且客戶端的性能也有很大的提高，很多空間數(shù)據(jù)的操作請(qǐng)求(如空間數(shù)據(jù)查詢分析等)由客戶端直接處理表現(xiàn)，優(yōu)化了地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)的服務(wù)質(zhì)量。

1. 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是整個(gè)系統(tǒng)的最底層，負(fù)責(zé)空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，維護(hù)各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并提供數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)存檔、數(shù)據(jù)安全機(jī)制，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供數(shù)據(jù)源的保障[9]。通過管理空間數(shù)據(jù)的ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎和管理非空間數(shù)據(jù)的Oracle數(shù)據(jù)庫，將多源異構(gòu)的地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系組織管理起來，建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐?？臻g數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)(如地形圖、行政區(qū)劃圖、道路網(wǎng)、影像圖等)和專題地理信息數(shù)據(jù)(如宗地圖、測(cè)量控制點(diǎn)、接圖表等)。非空間數(shù)據(jù)主要包括電子地籍檔案數(shù)據(jù)、地籍檔案掃描件等。

2. 應(yīng)用層

應(yīng)用層是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求，通過Web應(yīng)用服務(wù)器與GIS服務(wù)器的應(yīng)答將請(qǐng)求處理結(jié)果返回客戶端表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的服務(wù)。

(1) Web應(yīng)用服務(wù)器

Web服務(wù)器用來托管Web應(yīng)用程序和服務(wù)，系統(tǒng)采用Windows Server自帶的IIS 7.0作為Web服務(wù)器，負(fù)責(zé)GIS服務(wù)器資源管理程序和表現(xiàn)層使用的ExtJS應(yīng)用程序的托管。

GIS服務(wù)器托管的所有服務(wù)都可以通過資源管理界面來查看公開的資源，系統(tǒng)采用REST技術(shù)由ArcGIS Server發(fā)布地圖資源服務(wù)，公開的資源鏈接URL都存儲(chǔ)在XML文件中，表現(xiàn)層只需要通過讀取XML文件即可獲取公開的空間數(shù)據(jù)資源。XML文件組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 RIA模式的系統(tǒng)整體框架

圖3 存放RESTURLs的XML文件組織結(jié)構(gòu)

(2) GIS服務(wù)器

GIS服務(wù)器用來托管GIS資源和GIS核心功能，并通過REST技術(shù)調(diào)用已經(jīng)封裝好的ArcGIS API作為服務(wù)，將已經(jīng)發(fā)布的資源在客戶端呈現(xiàn)給用戶[10]。本系統(tǒng)采用Esri公司的ArcGIS Server作為GIS服務(wù)器，將存放在空間數(shù)據(jù)庫中的矢量數(shù)據(jù)集制作成地圖服務(wù)文件(MXD)，并通過ArcCatalog發(fā)布為MapServer；存放在空間數(shù)據(jù)庫中的影像數(shù)據(jù)通過ArcCatalog制作成影像鑲嵌數(shù)據(jù)集發(fā)布為ImageServer。這些服務(wù)都是以REST風(fēng)格創(chuàng)建，因此客戶端可以通過URL(一般格式為：http:∥GIS服務(wù)器名稱/ArcGIS/REST/services/服務(wù)名/服務(wù)類型)來訪問資源服務(wù)和操作服務(wù)。

3.表現(xiàn)層

表現(xiàn)層是整個(gè)系統(tǒng)核心功能的體現(xiàn)入口，也是用戶與系統(tǒng)直接交互的窗口。系統(tǒng)的表現(xiàn)層采用ExtJS技術(shù)和 MVVM(Model-View-ViewModel，模型-視圖-視圖模型)的設(shè)計(jì)模式[11]來設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，分為用戶交互界面和邏輯處理兩部分來提高系統(tǒng)開發(fā)效率，Web界面與邏輯處理的交互選用Ajax模式，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，豐富表現(xiàn)層的內(nèi)容。

(1) Web界面

ExtJS的UI設(shè)計(jì)采用JavaScript語言，引用Ext封裝好的API搭建用戶界面，使界面整潔、美觀、協(xié)調(diào)，方便用戶操作，極大地豐富了用戶的體驗(yàn)感。Ext API自定義的皮膚，一整套的控件CSS樣式，可以根據(jù)用戶視覺感官的需求，簡(jiǎn)單便捷地修改用戶交互界面，構(gòu)架優(yōu)雅而成熟的界面。系統(tǒng)運(yùn)用ExtJS技術(shù)與傳統(tǒng)的HTML開發(fā)的Web系統(tǒng)相比優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)異步請(qǐng)求，頁面局部刷新，大量減少了網(wǎng)絡(luò)資源的占用，提高了頁面加載響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)了表現(xiàn)形式的多樣化。

(2) 邏輯處理

ExtJS是很常用的Ajax框架，用戶操作Web頁面響應(yīng)相應(yīng)的JavaScript代碼，將請(qǐng)求通過Ajax傳遞給邏輯處理，程序處理完再將處理結(jié)果以JSON格式傳回交互界面，交互界面通過解析JSON格式的數(shù)據(jù)，將請(qǐng)求處理結(jié)果組織呈現(xiàn)給用戶。Ajax引擎異步運(yùn)行，用戶不需要等待服務(wù)器的應(yīng)答，可以在客戶端Web界面并行操作。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1. 系統(tǒng)的功能模塊

本系統(tǒng)面向地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)管理Web服務(wù)，分為地圖服務(wù)、查詢統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)服務(wù)、權(quán)限管理和系統(tǒng)管理五大功能模塊，如圖4所示。

圖4 地籍測(cè)繪管理功能結(jié)構(gòu)

(1) 地圖服務(wù)

地圖服務(wù)包括地圖瀏覽、圖層控制和打印輸出功能。地圖瀏覽的具體功能包括地圖的放大、縮小、漫游等基本操作。圖層控制功能通過系統(tǒng)界面左邊的目錄樹控制需要圖層的顯示和隱藏。用戶還可以根據(jù)需要打印輸出專題圖提供服務(wù)。

(2) 查詢統(tǒng)計(jì)分析

查詢功能包括空間和非空間數(shù)據(jù)的查詢。通過Map的Draw事件選定感興趣的點(diǎn)、面實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的查詢，通過關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)的查詢，通過空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)信息實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的交互查詢。量算功能實(shí)現(xiàn)了專題圖層的線、面長(zhǎng)度面積的量算。用戶通過框選感興趣的區(qū)域，調(diào)出歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，為業(yè)務(wù)辦理提供決策參考。傳統(tǒng)的WebGIS系統(tǒng)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢分析都要請(qǐng)求服務(wù)器處理，再將處理結(jié)果傳回客戶端表現(xiàn)。本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于客戶端獨(dú)立完成空間數(shù)據(jù)的查詢分析等操作，用豐富的界面實(shí)現(xiàn)結(jié)果的可視化表達(dá)，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源的同時(shí)提高了效率。

(3) 數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)服務(wù)功能是用戶通過查詢統(tǒng)計(jì)分析獲得數(shù)據(jù)信息，執(zhí)行相關(guān)數(shù)據(jù)的申請(qǐng)、審批、下載功能。考慮到數(shù)據(jù)的安全性，因此申請(qǐng)、下載數(shù)據(jù)時(shí)需要提交申請(qǐng)人信息及申請(qǐng)理由。另外，外業(yè)測(cè)量獲取的新數(shù)據(jù)也可以通過系統(tǒng)上傳到服務(wù)器，保持了數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性和鮮活性。

(4) 用戶權(quán)限管理

針對(duì)不同部門不同崗位職能范圍不同，系統(tǒng)配置了用戶權(quán)限管理模塊。普通用戶在使用系統(tǒng)時(shí)，必須經(jīng)過注冊(cè)由管理員審核以獲得登錄資格，管理員審核用戶注冊(cè)信息時(shí)會(huì)根據(jù)申請(qǐng)人職位和部門的業(yè)務(wù)范圍給予一定的權(quán)限。另外，根據(jù)申請(qǐng)數(shù)據(jù)類型的不同，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)配置審批流程，采用這種工作流方式加快了工作進(jìn)度，提高了工作效率，基本實(shí)現(xiàn)了無紙化辦公。

(5) 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能主要包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接信息的配置、服務(wù)器路徑的配置、在線數(shù)據(jù)的備份，以及保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。

2.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

綜合應(yīng)用ExtJS技術(shù)和REST技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的RIA模式的地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)管理服務(wù)如圖5所示。將系統(tǒng)部署在政務(wù)內(nèi)網(wǎng)的服務(wù)器中，供深圳市地籍測(cè)繪大隊(duì)內(nèi)部員工使用。用戶只需在客戶端安裝瀏覽器，通過注冊(cè)獲得系統(tǒng)使用權(quán)限，登錄系統(tǒng)后就可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求在Web界面執(zhí)行地圖服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、查詢統(tǒng)計(jì)分析等功能，實(shí)現(xiàn)了地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)的共享服務(wù)，提高了工作效率。

圖5 系統(tǒng)運(yùn)行界面

五、結(jié)束語

本文采用ExtJS富客戶端技術(shù)和REST架構(gòu)地圖服務(wù)設(shè)計(jì)了3層架構(gòu)的富網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)基于HTML的WebGIS系統(tǒng)開發(fā)的局限性，同時(shí)保持了集中部署管理模型的優(yōu)越性，充分提升了客戶端的性能。另外，將RIA技術(shù)和REST技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)交互性使系統(tǒng)能快速、高效地處理各項(xiàng)進(jìn)程，美觀成熟的UI豐富了系統(tǒng)的體驗(yàn)性。融合使用ExtJS技術(shù)和REST技術(shù)的RIA模式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)測(cè)科學(xué)、高效管理，提供了數(shù)據(jù)共享服務(wù)，讓辦公無紙化成為現(xiàn)實(shí)，促進(jìn)了國(guó)土資源信息化建設(shè)進(jìn)程。

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