毛燕清,蘇 鴻,李景文,,葉良松

(1.桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西桂林 541004；2.廣西科技信息網(wǎng)絡(luò)中心，廣西 南 寧 530012；3.桂林理工大學(xué)GIS研究中心，廣西桂林 541004；)

面向?qū)ο蟮男@信息服務(wù)平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

毛燕清1,蘇 鴻2,李景文1,3,葉良松3

(1.桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西桂林 541004；2.廣西科技信息網(wǎng)絡(luò)中心，廣西 南 寧 530012；3.桂林理工大學(xué)GIS研究中心，廣西桂林 541004；)

開放靈活的校園服務(wù)平臺是校園信息化建設(shè)的關(guān)鍵，其難點(diǎn)是校園信息數(shù)據(jù)的描述、組織和共享。在探討面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上提出了面向?qū)ο笮@信息的組織方法、過程，以及服務(wù)平臺設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)研究了基于對象的校園信息組織管理模式與校園信息平臺設(shè)計(jì)框架，實(shí)現(xiàn)了集“人員”、“資產(chǎn)設(shè)備”、“地理空間信息”資源管理一體化的校園信息服務(wù)平臺，為校園信息綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)和校園信息數(shù)據(jù)共享提供新的方法和思路。

GIS；面向?qū)ο?；校園信息；服務(wù)平臺

建立開放靈活的校園服務(wù)平臺是推進(jìn)教育信息化建設(shè)的核心和基礎(chǔ)[1]。目前，“一卡通”、“校校通”等數(shù)字化校園方案雖然在一定程度上解決了與學(xué)生身份相關(guān)的學(xué)生管理、校園消費(fèi)等數(shù)據(jù)集成問題[2]，但難以與學(xué)校其他部門的管理信息系統(tǒng) (M IS)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。如何整合現(xiàn)有資源，建立統(tǒng)一的“網(wǎng)上辦公”、“網(wǎng)上管理”、“網(wǎng)上教學(xué)”、“網(wǎng)上服務(wù)”的資源服務(wù)站點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一資源管理及統(tǒng)一權(quán)限控制[3]，是校園信息服務(wù)平臺設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

本文提出一種面向?qū)ο蟮男@信息服務(wù)平臺設(shè)計(jì)方法，從空間認(rèn)知的角度研究校園各地理實(shí)體的空間關(guān)系和基于地理實(shí)體的校園信息組織管理模式，探討并實(shí)現(xiàn)將“人員”、“資產(chǎn)設(shè)備”、“地理空間信息”資源進(jìn)行統(tǒng)一管理的校園信息服務(wù)平臺，為校園綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)提供新思路。

1 面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型 (OOSDM)[4]

1.1 空間對象

存在于現(xiàn)實(shí)世界的地理現(xiàn)象統(tǒng)稱為地理客體[5]，經(jīng)過人腦認(rèn)知領(lǐng)域抽象為地理實(shí)體，在計(jì)算機(jī)世界將其描述為空間對象。地理實(shí)體有其空間位置，實(shí)體間存在著一定的空間關(guān)系?？臻g對象是地理實(shí)體的抽象描述，是具有實(shí)際意義的基本地理單元，如對教學(xué)樓的信息進(jìn)行管理，教學(xué)樓被抽象為空間對象。一個完整的空間對象描述包括空間信息(where)、語義信息(what)和時間 (when)信息，如圖1所示。空間信息描述對象的空間位置關(guān)系；語義信息是人們根據(jù)實(shí)際需要而定義的非客觀存在信息，如對學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)中心進(jìn)行管理，網(wǎng)絡(luò)中心定義為對象的語義特征；時間信息體現(xiàn)對象的變化運(yùn)動及探測的過程。

圖1 地理空間對象的描述信息

1.2 面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型 (OOSDM)

空間數(shù)據(jù)模型是用數(shù)據(jù)對地理對象的抽象和形式化描述，是研究地理空間數(shù)據(jù)表達(dá)、管理和空間分析的基礎(chǔ)?，F(xiàn)實(shí)世界中，人們感知到的地理現(xiàn)象是一個個地理實(shí)體，如建筑物、道路等。傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型以點(diǎn)、線、面的幾何分層方式表達(dá)空間對象，硬性分割了對象間的內(nèi)部關(guān)系和語義關(guān)系，不能直接反映人們的感知[4][6]。本文采用文獻(xiàn) [4]提出的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型(OOSDM)，該模型從地理空間認(rèn)知的角度描述對象的特性、對象間的關(guān)系，定義與對象相關(guān)的操作，更符合人類理解地理實(shí)體的語義環(huán)境[7]。

1.3 OOSDM數(shù)據(jù)封裝

OOSDM是利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，將GIS要處理的具有完整空間意義的地理對象的標(biāo)識符、屬性與方法封裝在一起，簡捷、完整地表達(dá)了地理信息要素。對象間存在空間關(guān)系，多個對象組合構(gòu)成新的對象，對象信息的表現(xiàn)、修改、操縱通過對象的方法接口來實(shí)現(xiàn)，對象的封裝如圖3所示。

圖3 面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型封裝

2 基于OOSDM的校園對象構(gòu)建過程

2.1 校園實(shí)體對象的劃分

在校園信息化平臺設(shè)計(jì)中，校園空間實(shí)體描述的是具有空間圖形信息的地理客體，包括道路、綠地、運(yùn)動場、建筑物等，空間實(shí)體除了具有空間幾何信息，還具有完整的屬性信息；校園非空間實(shí)體包括教職工、學(xué)生、設(shè)備等，具有屬性信息及與空間實(shí)體的空間關(guān)系。

M insky提出的框架系統(tǒng)理論是一種有效的知識表達(dá)方法，可以較好地描述范圍廣泛的問題[4][9]。在描述校園實(shí)體結(jié)構(gòu)關(guān)系時，本文將框架表示法與面向?qū)ο蠹夹g(shù)相結(jié)合，不僅能描述不同層次框架間復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且能表達(dá)各實(shí)體單元及單元間的關(guān)系。結(jié)合面向?qū)ο蠓椒?，其形式是?/p>

(對象名(組合對象名(元對象名m(元素m1值m1)… (元素mk值mk)…

元對象名n(元素n1值n1)… (元素nj值nj)))

采用上述方法劃分校園實(shí)體對象，運(yùn)動場、綠地、道路為面狀地物，可將其抽象為元對象，建筑物是體狀地物，是構(gòu)成整個校園的主體，抽象為組合對象。

從空間角度上分析，一棟建筑物由若干個房間構(gòu)成，每個房間有相關(guān)工作人員(包括教職工等)和設(shè)備(包括電腦、桌椅等)。房間是具有完整空間意義的地理實(shí)體，定義為組合對象，人員、設(shè)備是具有完整屬性的最小信息單元，定義為元對象，屬性、方法等是構(gòu)成元對象的元素。建筑物實(shí)體對象的描述如圖4所示。運(yùn)動場、綠地、道路、建筑物、人員等對象間存在著復(fù)雜的空間關(guān)系和語義邏輯聯(lián)系，通過它們之間的網(wǎng)狀關(guān)系可提供索引、查詢和空間分析等操作。

圖4 建筑物實(shí)體對象描述方法

2.2 基于OOSDM的校園對象構(gòu)建

OOSDM對象組合原則定義父對象屬性可以被繼承，元對象除了具有自身屬性外，還繼承了其父對象的屬性。類是具有相同屬性和行為的對象的抽象描述，對象是類的實(shí)例，每個對象都屬于某個“對象類”。子類與父類形成類層次結(jié)構(gòu)，有縱向關(guān)系和橫向關(guān)系?？v向上，子類繼承上一層父類的所有屬性，又包含自身固有的信息；橫向上，對象類之間具有空間邏輯關(guān)系，通過屬性信息來表達(dá)。

在校園信息平臺中，將對象抽象為類，建筑物類與房間類具有自身的空間及非空間屬性，人員類、設(shè)備類除了具有自身的屬性信息外，還繼承了建筑物類、房間類的空間地理信息，并與其產(chǎn)生邏輯上的語義聯(lián)系，用E-R圖描述如圖5所示。

圖5 校園信息服務(wù)平臺對象關(guān)系E-R圖

3 面向?qū)ο蟮男@信息服務(wù)平臺的設(shè)計(jì)

面向?qū)ο蟮男@信息服務(wù)平臺是以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、多媒體、GIS等相關(guān)技術(shù)為依托，通過對校園信息的調(diào)查、分析、組織、描述和表達(dá)，設(shè)計(jì)基于GIS技術(shù)的校園綜合服務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)相關(guān)資源的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，為校園信息資源提供統(tǒng)一的管理、服務(wù)平臺[10]。

3.1 校園信息服務(wù)平臺框架

依據(jù)上述理論設(shè)計(jì)校園信息化服務(wù)平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型如圖6所示。

圖6 校園信息服務(wù)平臺總體架構(gòu)

平臺框架分為 6層：①數(shù)據(jù)資源層，包含已構(gòu)建的系統(tǒng)和應(yīng)用程序，如教務(wù)管理系統(tǒng)等。②邏輯層，是平臺的關(guān)鍵層。對已有的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、組織、入庫工作，并存儲相應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)到地理數(shù)據(jù)庫中，為平臺提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。③服務(wù)層，是平臺的統(tǒng)一門戶總?cè)肟?，為用戶提供信息與服務(wù)。④數(shù)據(jù)管理層，是平臺的核心層。該層基于邏輯層建立，是平臺資源的集成與交換中心，存儲空間信息與非空間信息的數(shù)據(jù)倉庫，提供數(shù)據(jù)容錯、數(shù)據(jù)安全保障、統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口等機(jī)制。⑤基礎(chǔ)設(shè)施層，為平臺提供軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)資源等輔助功能。⑥角色訪問層，它能靈活地分配用戶權(quán)限，保證服務(wù)安全管理。

3.2 基于OOSDM的平臺實(shí)現(xiàn)

基于OOSDM的校園數(shù)據(jù)管理平臺，如圖7所示。圖 7中，數(shù)字序號①、②…⑤代表的是人員、設(shè)備元對象的屬性、位置等信息，是最小的信息單元，①、②構(gòu)成組合對象房間1，房間1、2、3構(gòu)成建筑物B，依此類推。在符合OOSDM對象構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對象非空間信息儲存在人員或設(shè)備數(shù)據(jù)庫，對象的空間信息存入地理數(shù)據(jù)庫，同一對象通過統(tǒng)一標(biāo)識碼進(jìn)行數(shù)據(jù)組織與管理?；贠OSDM的數(shù)據(jù)管理平臺屏蔽了校園已有異構(gòu)M IS在數(shù)據(jù)模型、物理位置上的差異，用戶或服務(wù)器節(jié)點(diǎn)根據(jù)相應(yīng)權(quán)限可以存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互操縱。

系統(tǒng)平臺選用.Net語言和Oracle9i數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)，其特點(diǎn)是：①建立統(tǒng)一的門戶 (Portal)網(wǎng)站，它是應(yīng)用支撐系統(tǒng)的總?cè)肟?，不僅統(tǒng)一了界面訪問，又實(shí)現(xiàn)了用戶身份統(tǒng)一認(rèn)證；②建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫群，有效地集成和管理分布式環(huán)境下的空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)，并提供完善的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)及數(shù)據(jù)一致性策略；③采用異步刷新 (AJAX)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空間信息異步請求與互操作，減輕服務(wù)器傳送大量數(shù)據(jù)的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了客戶端與服務(wù)端的無縫結(jié)合。

圖7 基于OOSDM的空間數(shù)據(jù)管理

4 結(jié) 語

采用面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型(OOSDM)，將校園實(shí)體的空間屬性、非空間屬性與方法進(jìn)行統(tǒng)一封裝，結(jié)合框架描述法對不同層次關(guān)系和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的校園實(shí)體進(jìn)行完整、連續(xù)地描述與表達(dá)，真實(shí)地模擬了校園語義環(huán)境。本文將面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型應(yīng)用到校園信息數(shù)據(jù)組織方法和數(shù)據(jù)管理過程中，實(shí)現(xiàn)了校園綜合信息的一體化服務(wù)，為校園信息數(shù)據(jù)共享和分布式管理提供了新的思路。

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Design and Implementation of Campus Information Service Platform Based on Object

by MAO Yanqing

Open and flexible campus services platform is the key to promoting campus information technology,the difficulty is the descripting,organizating and sharing of information and data.This article investigated the object-oriented spatial data model on the basis of proposing object-oriented method and process of information organization on campus,as well as the ways of designing the services platform.Focus on object-based information organization on campus and campus information management platform framework.To achieve aset of"people","capital equipment","geospatial information"resource management platform for the integration of campus information services,information service system for the construction of the campus and campus information sharing to provide new methods and ideas.

GIS,object-oriented,campus information,service platform（Page:87）

P208

B

1672-4623(2011)02-0087-03

2010-10-20

項(xiàng)目來源：廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目 (0992030-1、10100018-2)；廣西高校優(yōu)秀人才資助計(jì)劃（桂教人 [2009]62號）。

毛燕清，碩士，研究方向?yàn)镚IS理論和應(yīng)用。