【期刊论文】基于WebGIS的数字校园系统设计与实现.pdf

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1、*收稿日期：2 0 0 6-0 7-0 2*作者简介：徐映雪(1 9 8 4-),女,河南郑州市人,陕西师范大学硕士研究生,主要从事G I S应用研究。1 引言随着我国信息化水平的提高,“数字地球”、“数字城市”建设正如火如荼。作为现代城市重要组成部分的高等院校,其校园的科学管理和合理规划越来越引起社会的重视。随着校园信息化建设的发展,“数字校园”技术应运而生。“数字校园”是指学校在开展教学、科研和管理及对外通讯过程中运用宽带、交互性和专业性的局域网实现学校办学的数字化、信息化和智能化,是“数字地球”的微观表现形式在校园区域的具体体现1。近年来,许多校园的占地面积不断扩大,建筑物增多,地上和地

2、下地管网、供电和通信线路更加密集,用传统的规划与管理模式已不能满足高校的发展需要。利用万维网地理信息系统(We b G I S)技术有助于解决这些问题。We b G I S是利用互联网技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术,实现在互联网环境中对空间信息进行显示、传输、互操作以及实时处理等功能 2。本研究以陕西师范大学为例,利用We b G I S技术开发构建了师大数字校园系统,用图形、图像数字信息来表现校园各种空间及属性要素,把用户从以往的文字查询中解脱出来,获取图文并茂而且最为直接的交互效果,提供各种统计操作、空间分析、专题要素输出等功能,给学校的各项工作都带来很大方便,可创造可观的社会效

3、益。2 关键技术简介主要采用I n t e r n e t技术、数据库技术和G I S技术来实现本系统的开发。关键技术包括H T M L网页设计技术、A S P编程技术、A r c I M S网络开发平台。A r c I M S:E S R I公司推出的基于网上制图和分布式G I S的新一代开发软件,提供多方位的We b G I S解决策略,允许用户在I n t e r n e t和I n-t r a n e t环境下通过浏览器访问G I S应用和地图数据,应用了J a v a A p p l e t、J a v a S e r v l e t等技术,在功能和效率上要优于其他同类产品。H T

4、M L语言:一种用来制作超文本文档的简单标记语言,是进行网页设计的基础语言。用H T M L编写的超文本文档称为H T M L文档,能独立于各种操作系统平台。A S P技术:M i c r o s o f t提出的一种动态站点设计技术,同时也是一个“服务器端脚本编写”环境,可用于创建和运行动态的交互式We b服务器应用程序。使用A S P,可以合并H T M L页、脚基于 WebGIS的数字校园系统设计与实现*徐映雪*王静珊（陕西师范大学旅游与环境学院，陕西 西安7 1 0 0 6 2）摘要：万维网地理信息系统（W e b G I S）是利用互联网来扩展和完善地理信息系统功能的一项新技术。文章

5、研究基于 A r c I M S 的 W e b G I S 实现方法，把 A r c I M S 与 A S P 及 J a v a S c r i p t 相结合，构建了陕西师范大学数字校园系统，对其总体框架、关键技术、功能设计、数据库建设以及基于 W e b G I S 构件的实现进行了详细探讨。陕师大数字校园系统实现了资源合理配置和信息共享，为校园的科学管理和规划决策提供了可靠依据。关键词：W e b G I S；数字校园；A r c I M S中图分类号：T P 3 9 2文献标识码：A文章编号：C N 1 1-5 3 4 0/N(2 0 0 6)0 5-0 0 1 4-0 4北京教

6、育学院学报(自然科学版)J O U R N A L O F B E I J I N GI N S T T T U T EO F E D U C A T I O N(N A T U R A LS C I E N C E)第1卷第5期2 0 0 6年1 0月V o l.1N o.5O c t.2 0 0 61 4本命令以及C O M组件创建交互式We b页各个部分,并且可以创建功能强大的We b应用程序。本系统采用该技术主要的目的是实现查询数据库,数据分析,并通过A p p l e t实现图形显示。3 陕师大数字校园系统设计与实现3.1系统结构分析3.1.1系统软硬件环境数字校园系统需要处理许多空

7、间数据,系统的数据量大,结构比较复杂,为使系统有一个较佳的运行环境和性能,将硬件环境配置如下:局域网:1 0 M/1 0 0 M的交换式以太网。中心服务器:硬件配置较高的服务器1 2台。客户机:硬件配置一般,普通的P C机。外设(有条件者可选择):扫描仪、数字化仪、打印机。本系统服务器采用Wi n d o w s2 0 0 0P r o f e s s i o n a l S e r v e r,G I S平台选用A r c I n f o 9.0,We b服务器采用M i-c r o s o f t I I S6.0,通过S e r v l e t与A r c I M S进行交互(S e r

8、 v l e t是用J a v aS e r v l e t A P I编写的在服务器端运行的跨平台应用程序,运行在提供S e r v l e t环境的We b服务器的J a v a虚拟机中);浏览器端可使用I E或N e t s c a p e浏览器。3.1.2系统整体结构体系本系统的建设主要以B r o w s e r/S e r v e r这种网络架构模式来实现,体系结构主要采用目前比较流行的三层结构设计,即用户表示层、应用逻辑层、数据存储层(图1)。其中,用户表示层就是标准的We b浏览器,负责与用户交互,根据其需求调用应用逻辑层的数据处理并将处理结果显示出来。应用逻辑层是整个系统关键

9、所在,由We b服务器和应用服务器组成。We b服务器负责接受浏览器中的用户请求,同时激活并传递给应用服务器。应用服务器调用数据存储层的数据进行处理并将处理结果通过We b服务器返回给用户表示层。数据存储层是由各个数据库组成的,主要包括陕西师范大学的空间数据和属性数据,该层收到数据操作请求后将结果返回给应用服务器。师大数字校园系统采用三层结构,具有一定的灵活性、伸缩性和可扩展性,层次结构清晰,能够提高系统的运行效率 4。3.2系统数据库设计3.2.1数据采集系统数据库的设计包括空间数据库和属性数据库的设计,因此数据的采集包括图形数据和属性数据两方面的内容。图形数据的采集利用数字化仪和在R 2

10、V软件中手工数字化相结合的方法,对已有图件矢量化来完成。利用的基础地图有陕西师范大学雁塔校区1 5 0 0地形图、校园总体规划图、建筑物分布平面图、建筑物内部结构图、综合管线图等。属性数据的采集以现场测量调查为主,与学校近期的各种统计信息相结合。属性数据库包括建筑物资料信息、教职工信息、学生信息、教学课程安排、科研项目信息、基础设图2专题图层划分图1数字校园系统体系结构徐映雪,王静珊:基于We b G I S的数字校园系统设计与实现1 5北京教育学院学报(自然科学版)施信息等。3.2.2图形数据库设计在设计图形数据库时,按专题分层的方式划分了1 3层(图2)。数据在各层的表现形式有点、线、面三

11、种。3.2.3属性数据库设计属性数据库包括两类属性表:对应于地图实体的属性表和普通属性表。前者用于存放地图实体的属性,主要包括教学区属性表、家属区属性表、宿舍区属性表、管线属性表、绿化区属性表等。后者不包含地理信息,是常规的数据库文件,主要包括教职工信息表、学生信表、教学课程安排表、多媒体文件索引表等,存放在S Q LS e r v e r数据库中。采用地理关系数据模型可把空间数据库与属性数据库由要素I D码相互关联,完成空间数据和属性数据的统一管理、双向查询和更新维护。3.3系统界面设计良好的用户界面是保证系统正常运行的一个重要因素,影响到用户对系统的应用态度,进而影响到系统功能的发挥。本系

12、统是展示师大形象的一个崭新的窗口,生动鲜明、友善简洁、易操作的界面设计尤为重要。系统采用自顶向下逐层分解的设计思想,逐级进行界面设计。最高一级界面是师大数字校园系统主菜单,反映该系统所有功能,其余各级界面之间通过不同形式的链接进行调用 5。3.4系统功能分析在系统设计过程中,将具有相似功能的归为一个模块,能够使系统更为清晰,条理更加清楚。本系统分为教务学籍管理、规划管理、道路管理、综合管线管理、校区智能化、网络教学、用户管理等7个子模块,具有数据更新、多媒体信息显示、空间查询、线路导航、三维漫游、统计分析、缓冲区分析等功能(图3)。3.4.1数据采集、编辑与动态更新高校的各种数据更新频繁,如人

13、才流动、工资调整、科研经费支出、设备更新、学生入校和离校等各种数据都需要及时更新。师大数字校园系统提供了较强大的数据采集与编辑功能,各种图形数据可通过数字化仪或扫描仪输入图形数据库,属性数据可直接输入或从其他数据库导入。只有实现了动态更新,才能实现信息的动态管理。3.4.2基本地图显示用户能查看校园地形图、规划图、地下管线图、建筑物内部结构图等各种地图信息,可实现地图的任意放大、缩小和平移,还可根据需要选择感兴趣的图层叠加起来查看地图。3.4.3双向查询功能查询功能可分为空间属性的查询和属性空间的定位查询两方面。空间属性查询即点击查询,用户通过浏览器在地图上选择感兴趣的地物,系统自动在旁边的信

14、息帧中显示选中地物的具体属性信息。属性空间定位查询即条件查询,利用属性表的相关属性(建筑物名称、地址、用途等),对图上校园实体进行查询。如查询某一校园景点的具体位置,可在信息帧中输入景点名称,该景点就在校园图中高亮度地中心显示出来。3.4.4线路导航功能系统根据用户的需求,从定位的初始位置开始,在地图上模拟出最佳行进路线。如用户想游览校园各个景点,顺便到银行取钱后去超市购物,系统可显示出一条最短路径,同时计算出总距离。图3系统功能模块1 6(上接第2页)T h e D i s c u s s i o no f t h e I n t e n s i t yD i s t r i b u t i

15、 o no f E l e c t r o ma g n e t i cWa v e s w i t hA n yF r e q u e n c yP a s s i n gt h r o u g hMa n yS l i t sZ h a o L i q i a n g,Z h a n g Y a o l i(D e p a r t m e n t o f N a t u r e S c i e n c e s,B e i j i n g Wu z i U n i v e r s i t y,B e i j i n g 1 0 1 1 4 9,C h i n a)A b s t r a c

16、t:T h e p a p e r a n a l y z e s t h ei n t e n s i t yd i s t r i b u t i o no f e l e c t r o m a g n e t i cw a v e s w i t ha n yf r e q u e n c y,w h e nt h e y p a s s t h r o u g hd o u b l e S l i t s.T h e nt h e p a p e r d i s c u s s e s t h e i n t e n s i t y d i s t r i b u t i o no

17、f e l e c t r o m a g n e t i cw a v e s w i t ha n y f r e q u e n c y,w h e nt h e y p a s s t h r o u g hm a n y s l i t s.I t i s i m p o r t a n t f o r u s t ou n d e r s t a n dc o n f e r-e n c e p h e n o m e n a b y q u a n t u mm a c h i n e.K e y w o r d s:f r e q u e n c y;e l e c t r o

18、 m a g n e t i c w a v e s;c o n f e r e n c e;i n t e n s i t y d i s t r i b u t i o n（责任编辑张景瑞）T h e D e s i g na n dI mp l e me n t a t i o no f D i g i t a l C a mp u s S y s t e mB a s e do nWe b G I SX uY i n g x u e,Wa n g J i n g s h a n(C o l l e g e o f T o u r i s ma n dE n v i r o n m e

19、n t,S h a a n x i N o r m a l U n i v e r s i t y,X ia n7 1 0 0 6 2,C h i n a)A b s t r a c t:We b G I Si san e wt e c h n i q u ew h i c hm a k e su s eo f t h eI n t e r n e t t oe x p a n da n dp e r f e c t t h ef u n c t i o no f t h e g e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m s.

20、T h i s r e s e a r c hc o m b i n e s A r c I M Sa n dA S Pa n dJ a v a S c r i p tt od e v e l o pt h eD i g i t a l c a m p u ss y s t e mo f S h a a n x i N o r m a l U n i v e r s i t yb a s e do nWe b G I S.D i s c u s st h et o t a lf r a m e,t h e k e y-t e c h n i q u e,d e s i g no f t h e

21、f u n c t i o n,c o n s t r u c t i o no f t h ed a t a b a s ea n dr e a l i z a t i o no f t h ec o m-p o n e n t b a s e do nWe b G I S.T h e d i g i t a l c a m p u s o f S h a a n x i N o r m a l U n i v e r s i t y r e a l i z e t h e r e a s o n a b l e i n s t a l-l a t i o no f t h er e s o

22、 u r c ea n ds h a r eo f t h ei n f o r m a t i o n,w h i c hp r o v i d e s c r e d i b l er e f e r e n c ef o r s c i e n t i f i cm a n-a g e m e n t a n dm a k e d e c i s i o no f t h e c a m p u s.K e yw o r d s:We b G I S;d i g i t a l c a m p u s;A r c I M S（责任编辑张景瑞）3.4.5三维漫游系统实现了用户对校园的实时漫

23、游操作,使其有身临其境之感。用户可随意控制漫游时的速度、方向和视角,也可为一个预先设定的路径创建关键点,形成自动飞行演示序列,增强了用户在虚拟校园中存在的真实感、沉浸感。3.4.6缓冲区分析功能系统可分析出某一地物在一定半径范围内对周围地物的影响程度,以及其周围的建筑、绿化等信息。可选择感兴趣的区域,手动输入半径范围。缓冲区分析为校园的规划设计提供了一定的依据。3.4.7统计分析与报表功能系统对校园的建筑规模、科研基金情况、人才流动与引进情况等均可进行统计分析,并以直方图、饼图、密度图等形式输出。4 结语将We b G I S技术应用到高校校园这一特殊人文社会环境,可以为学校提供一个更加科学化

24、和智能化的管理体系,提高管理水平与效益。本文基于A r c I M S开发的陕师大数字校园系统,是实现校园空间信息发布与服务的基础平台,可提高学校对外的知名度,同时在数字化城市建设中也具有一定的借鉴意义。参考文献：1 宋金玲,肖寒,盛业华.G I S在数字校园建设中的应用 J .北京测绘,2 0 0 2,4(3):1 0-1 2.2 何原荣,朱晓媚,叶晔.We b G I S在旅游信息服务中的应用研究 J .桂林旅游高等专科学校学报,2 0 0 4,1 5(3):8 3-8 7.3 卫海燕,康鉴,任志远.基于We b G I S的西安市土地管理信息系统设计与开发 J .干旱区资源与环境,2 0 0 5,1 9(5):2 0-2 4.4 张世强,邹松兵,刘勇.基于M a p O b j e c t的G I S应用开发浅析 J .遥感技术与应用,2 0 0 0,9(3):1 0-1 2.5 侯召成,翟宜峰.基于We b G I S的防汛信息服务系统设计与实现 J .水利水电技术,2 0 0 3,3 4(5):3 3-3 5.徐映雪,王静珊:基于We b G I S的数字校园系统设计与实现1 7