楊國(guó)飛,王 燕,王兆亮

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州 221116)

基于ArcIMS的地理信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊國(guó)飛,王 燕,王兆亮

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州 221116)

基于Internet和Web操作平臺(tái)的WebGIS是未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)GIS的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。ArcIMS是目前最常用的WebGIS實(shí)現(xiàn)方式之一。介紹了 ArcIMS主要特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)；闡述了基于ArcIMS平臺(tái)的地理信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和開發(fā)方法；最后完成了地理信息的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)了在WebGIS平臺(tái)下對(duì)地理信息的多種形式查詢、統(tǒng)一管理和網(wǎng)絡(luò)共享。

地理信息查詢；ArcIMS；WebGIS

在GIS和Web技術(shù)的支撐下，對(duì)各種地理信息的電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換與整合后，WebGIS可以建立統(tǒng)一的地理空間信息框架和地理信息共享平臺(tái)，提供對(duì)電子地圖數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)查詢與服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子地圖數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和網(wǎng)絡(luò)共享，為地理信息的進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)；研究基于WebGIS的地理信息查詢系統(tǒng)是有意義的。ArcIMS（ArcView InternetMap Server）是美國(guó)ESRI公司推出的第二代互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，是目前最常用的WebGIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)方式之一[1]。它可以創(chuàng)建基于地理信息的Internet網(wǎng)站并維護(hù)，進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)的GIS服務(wù)應(yīng)用軟件的開發(fā)。

1 ArcIMS的主要特點(diǎn)

ArcIMS是一個(gè)分布式系統(tǒng)，主要用于在 Internet上提供GIS服務(wù)。它可以很容易地制作地圖服務(wù)，開發(fā)與地圖服務(wù)進(jìn)行通訊的Web頁(yè)面，并且進(jìn)行站點(diǎn)管理。

ArcIMS的一個(gè)顯著特點(diǎn)是可以在服務(wù)器端和瀏覽器端之間建立“數(shù)據(jù)流”。這一功能使得用戶可以將本地?cái)?shù)據(jù)與 Internet上的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)[2]，即在 Internet客戶端瀏覽器中集成本地?cái)?shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，從而為用戶和數(shù)據(jù)發(fā)布者提供一個(gè)更廣闊的空間。

ArcIMS的另一個(gè)顯著特征是支持要素?cái)?shù)據(jù)流方式，把多個(gè)數(shù)據(jù)源的地理數(shù)據(jù)結(jié)合在一起進(jìn)行本地化查詢和分析。通過(guò)要素?cái)?shù)據(jù)流方式，ArcIMS不僅能夠向客戶端傳輸影像數(shù)據(jù)，而且還可以傳輸矢量數(shù)據(jù)。同時(shí)它還允許進(jìn)行一些超出制圖的功能，如數(shù)據(jù)的空間疊加、地理分析等。最重要的是，通過(guò)要素?cái)?shù)據(jù)流方式，不僅可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，而且還可以使用自己本地機(jī)上的數(shù)據(jù)。

2 ArcIMS的體系結(jié)構(gòu)

ArcIMS有著由許多軟硬件組合而成的復(fù)雜體系。ESRI按照MVC模型將其劃分為3層：表現(xiàn)層（Presentation Tier）、事務(wù)邏輯層（Business Logic Tier）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層（Data Storage Tier）[3]（如圖1所示）。

圖1 ArcIMS體系結(jié)構(gòu)的3層模式

ArcIMS由客戶端和服務(wù)器端部件組成?？蛻舳藦腤eb服務(wù)器向ArcIMS服務(wù)器端發(fā)出一個(gè)地圖請(qǐng)求。服務(wù)器端負(fù)責(zé)提供地圖服務(wù)，用圖像或矢量流的方式把根據(jù)用戶要求處理后生成的地圖發(fā)送至客戶端。當(dāng)采用圖像地圖服務(wù)時(shí)，ArcIMS空間服務(wù)器在服務(wù)器端對(duì)地圖做一個(gè)快照并發(fā)送到客戶端。每次客戶端有新的請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器端都產(chǎn)生一幅新的圖片。若采用矢量地圖服務(wù)，ArcIMS會(huì)把矢量要素以流的方式發(fā)給客戶端。矢量要素使得高級(jí)功能能夠在客戶端實(shí)現(xiàn)，允許用戶在客戶端改變地圖的表現(xiàn)形式[4]。

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

借助WebGIS技術(shù)，基于ArcIMS平臺(tái)進(jìn)行B/S結(jié)構(gòu)的地理信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)具有可行性和現(xiàn)實(shí)意義。采用ArcSDE9.2和Oracle10g存儲(chǔ)和管理地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)；ArcIMS9.2進(jìn)行地圖服務(wù)的創(chuàng)建、發(fā)布；IIS6.0作為 Web服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)并與地圖服務(wù)器進(jìn)行通信。選擇工具ASP.NET、C#.NET，并結(jié)合HTML、JavaScript等語(yǔ)言設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面，開發(fā)系統(tǒng)功能。

3.1 軟硬件環(huán)境

3.1.1 客戶端

在客戶端，用戶連接到網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)上只需有一般的瀏覽器如InternetExplorer5.0或更高版本、Netscape等，即可登錄并使用系統(tǒng)。

3.1.2 服務(wù)器端

Web服務(wù)器IIS6.0。IIS作為在WindowsNTServer上建立Internet服務(wù)器的基本組件，允許使用Windows NT Server內(nèi)置的安全性以及NTFS文件系統(tǒng)建立強(qiáng)大靈活的Internet/Intranet站點(diǎn)。由ASP.NET、HTML和JavaScript等完成系統(tǒng)頁(yè)面搭建后，IIS將進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)的發(fā)布。

地圖服務(wù)器 ArcIMS 9.2。它是可伸縮的，通過(guò)開放的Internet協(xié)議創(chuàng)建和發(fā)布地圖服務(wù)，進(jìn)行GIS地圖、數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)發(fā)布。

利用ArcIMS提供的Servlet Connector在服務(wù)器端把Web站點(diǎn)的服務(wù)器同ArcIMS的應(yīng)用服務(wù)器連接起來(lái)后，使用ArcIMS的應(yīng)用服務(wù)。

3.2 數(shù)據(jù)組織與管理

將 Shape格式的矢量地圖，借助空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎ArcSDE 9.2，存儲(chǔ)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle 10g，建立面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)ArcSDE接口，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle10g中管理地圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展。

4 系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)的開發(fā)

基于 ArcIMS 9.2平臺(tái)，使用Visual Studio2005的ASP.NET、C#語(yǔ)言為工具進(jìn)行WebGIS系統(tǒng)二次開發(fā)，流程依次為地圖數(shù)據(jù)的處理和入庫(kù)；地圖服務(wù)的創(chuàng)建與發(fā)布；采用ArcIMS 9.2控件、Web和HTML控件等并結(jié)合HTML和JavaScript腳本語(yǔ)言，進(jìn)行系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)和功能開發(fā)；系統(tǒng)的測(cè)試和維護(hù)，具體的開發(fā)流程如圖2所示。

利用ArcIMS 9.2的Author工具對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行配置。打開Author界面并添加圖層后，對(duì)每個(gè)圖層進(jìn)行相關(guān)配置，包括圖層名、圖層顏色、地圖要素的形狀、圖層的可見(jiàn)與否及其他多種設(shè)置；配置完成保存為AXL文件。

圖2 系統(tǒng)開發(fā)流程圖

利用ArcIMS 9.2的Adm inistrator工具發(fā)布地圖服務(wù)。打開Administrator界面并創(chuàng)建新服務(wù)（New Services），選擇上述配置好的AXL文件，選擇虛擬服務(wù)器Image Server，對(duì)服務(wù)進(jìn)行命名后發(fā)布。

構(gòu)建基于地圖服務(wù)的ArcIMS的Web站點(diǎn)，利用ASP.NET、HTML和JavaScript進(jìn)行頁(yè)面的設(shè)計(jì)與編輯。新建ASP.NET網(wǎng)站，在界面上配置所需的各種控件，包括ArcIMS控件、Web控件、HTML控件、導(dǎo)航控件及其他類別控件。其中 ArcGIS控件之一的 MapSourceManager控件，將其地圖源選擇為已發(fā)布的服務(wù)。做好其他控件與服務(wù)的連接以及控件之間的連接工作。

系統(tǒng)功能的開發(fā)。設(shè)計(jì)與配置完成站點(diǎn)的界面后，在Visual Studio2005的代碼界面，使用ASP.NET、C#對(duì)上述配置好的各控件進(jìn)行代碼的編寫與編譯，逐步實(shí)現(xiàn)GIS地圖基本操作功能和查詢功能。

4.2 系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

用戶在瀏覽器端對(duì)地圖進(jìn)行操作（如縮放、漫游、全幅顯示等），運(yùn)行在客戶端瀏覽器的腳本程序?qū)ζ溥M(jìn)行部分處理后，將相關(guān)參數(shù)傳送至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器根據(jù)相關(guān)參數(shù)操作地圖對(duì)象，在地圖服務(wù)器端生成用戶所請(qǐng)求的矢量地圖。地圖服務(wù)器將矢量地圖轉(zhuǎn)化為JPG圖像，送至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器再將圖像傳回客戶端瀏覽器，顯示給用戶。用戶通過(guò)點(diǎn)擊地圖進(jìn)行信息查詢或通過(guò)提交表單進(jìn)行信息查詢[5]。

4.2.1 GIS地圖基本操作功能

它包括地圖的放大、縮小、漫游、全幅顯示、刷新功能以及在地圖上單擊鼠標(biāo)右鍵顯示上下文菜單，使用常用功能。其他有關(guān)GIS地圖操作的常用功能如放大鏡、鷹眼、比例尺等。

4.2.2“圖層可視性管理”控制圖層的可見(jiàn)性

“地圖提示”對(duì)地圖中某圖層（點(diǎn)圖層）的地物具體信息進(jìn)行表現(xiàn)。當(dāng)鼠標(biāo)懸浮在某地物上，出現(xiàn)小提示。單擊后，彈出更大窗口顯示該地物的具體信息，包括相關(guān)圖片、鏈接等內(nèi)容。

4.2.3 查詢功能

1） 簡(jiǎn)單量算查詢?！敖?jīng)緯度查詢”可查看地圖上的任一地點(diǎn)的經(jīng)度和緯度?！熬嚯x量算”在地圖上畫多段線，懸浮窗口將顯示總長(zhǎng)度和最近一次畫的線段部分長(zhǎng)度。同時(shí)可選擇要顯示的長(zhǎng)度單位，如m、km等，距離數(shù)值將隨之相應(yīng)變化?！爸荛L(zhǎng)和面積量算”測(cè)算出用戶在地圖上任意畫多邊形的實(shí)地周長(zhǎng)及其所表示的實(shí)地面積大小。同時(shí)可選擇要顯示的長(zhǎng)度單位，以及面積單位，數(shù)值將隨之相應(yīng)變化。

2）圖查屬性與定位。在地圖上選擇一個(gè)或多個(gè)地圖要素后，客戶端瀏覽器彈出懸浮窗口，在窗口中以TOC控件顯示要素詳細(xì)的屬性信息。在某個(gè)要素名上單擊鼠標(biāo)右鍵選擇“放大到”、“漫游到”、“刪除”等上下文菜單命令，完成相應(yīng)的功能。例如“放大到”是放大并定位到地圖要素，并進(jìn)行高亮顯示。

3）專題信息精確查詢與定位。根據(jù)用戶要查詢的地圖要素名或者要素名稱的部分內(nèi)容，“查找”出所有符合要求的內(nèi)容，并在懸浮窗口以TOC控件的形式顯示要素的詳細(xì)屬性或含有輸入內(nèi)容的所有要素的詳細(xì)信息。在查出的要素上單擊鼠標(biāo)右鍵，可選擇上下文菜單命令，進(jìn)行定位、移動(dòng)到、刪除等操作。

4）專題信息模糊查詢與定位。根據(jù)用戶輸入的內(nèi)容且選擇相關(guān)約束條件，“查找”出用戶感興趣的所有內(nèi)容，并在懸浮窗口以TOC控件的形式顯示所有符合條件的要素的詳細(xì)屬性信息。在查出的要素上單擊鼠標(biāo)右鍵，可選擇上下文菜單命令，進(jìn)行定位、移動(dòng)到、刪除等操作。

5）屬性選擇性查詢。結(jié)合SQL語(yǔ)句進(jìn)行的選擇性條件查詢。例如對(duì)城鎮(zhèn)人口、街道信息進(jìn)行感興趣的多條件相結(jié)合的選擇性查詢。

[1] 黃丙湖,閭國(guó)年,張亦含，等.基于ArcIMS的環(huán)保WebGIS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)：工程技術(shù)版,2004,4 (2):59-61

[2] 楊揚(yáng).基于ArcIMS的WebGIS設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù), 2008,3(27):1979-1981

[3] 馬林兵,張新長(zhǎng),伍少坤.WebGIS原理與方法教程[M].北京:科學(xué)出版社,2006

[4] 顏輝武,吳濤,王方雄.網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)[M].北京:測(cè)繪出版社,2007

[5] 侯國(guó)祥,黃凱輝,李洪斌，等.基于WebGIS的漢江水環(huán)境管理信息系統(tǒng)[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2006,34 (10):67-69

Design and Realization of Query System of Geographic Information Based on Arc IMS

by YANG Guofei

Web GIS,based on the Internet and the Web,is the main trend of the developmentof GIS currently.And one of the most popular platform for realizing it is ArcIMS.We summarized the characteristics and the system structure of the ArcIMS, then described the idea of designing and developing the query system of geographic information by using Arc IMS.At last we made geographic information released online and queried in multiple forms,managed and shared in network by users.

Query of geographic information,Arc IMS,Web GIS （Page:84）

P208

B

1672-4623(2011)02-0084-03

2010-03-04

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（40901191）。

楊國(guó)飛，碩士，研究方向?yàn)榈貙W(xué)三維認(rèn)知模型與可視化。