袁佳宇，劉素平

（蘭州交通大學交通運輸學院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

近年來，科學技術(shù)快速發(fā)展，尤其是3S技術(shù)日漸發(fā)展和普及，被運用到各行各業(yè)。伴隨著科技的進步，城市建設(shè)也加快了步伐，中國的各大城市都相繼進入了大規(guī)模建設(shè)地鐵的階段。傳統(tǒng)的地鐵信息管理模式已不能滿足地鐵系統(tǒng)的發(fā)展需要，在地鐵系統(tǒng)中發(fā)展和應(yīng)用GIS技術(shù)，前景非常明朗。

WebGIS就是將傳統(tǒng)的桌面地理信息系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)上運行，它是地理信息系統(tǒng)的擴展和延伸。通過WebGIS以圖形數(shù)字信息來表現(xiàn)和管理地鐵的各種空間及屬性要素，使地鐵信息更豐富、更直觀地呈現(xiàn)給廣大用戶，進而實現(xiàn)地鐵信息的查詢和統(tǒng)計等操作功能，這將大大提高地鐵行業(yè)的市場競爭能力和服務(wù)水平。

1 相關(guān)技術(shù)介紹

1．1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是ESRI公司所做的GIS核心服務(wù)器，它可用于創(chuàng)建和管理GIS Web服務(wù)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，是一個與主流IT技術(shù)相兼容的軟件產(chǎn)品。ArcGIS Server允許在企業(yè)和整個Web上共享GIS資源包括地圖、地球儀、地址定位器、地理數(shù)據(jù)庫和與其他人共享的工具。通過ArcGIS Server平臺托管這些資源，客戶端應(yīng)用程序可以使用資源或與資源進行交互，共享這些資源。在GIS服務(wù)器上共享GIS資源與通過其他類型的服務(wù)器技術(shù)共享數(shù)據(jù)相似，支持多用戶操作，并能為客戶端提供最新的信息。ArcSDE（空間數(shù)據(jù)庫引擎）是ArcGIS Server的一個組成部分，用于訪問和管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的地理空間數(shù)據(jù)。

1．2 ArcGIS API for JavaScript

ArcGIS API for JavaScript是ESRI公司推出的一個使用JavaScript腳本語言的應(yīng)用程序開發(fā)接口。該API可以用于ArcGIS Server REST服務(wù)，可實現(xiàn)在網(wǎng)頁中嵌入交互式地圖，ArcGIS Server 9．3版本及以上是可用的。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2．1 系統(tǒng)架構(gòu)

為了保證地鐵網(wǎng)電子示意圖展示系統(tǒng)的可擴展性以及可重用性，整個系統(tǒng)采用了三層架構(gòu)的設(shè)計思路。系統(tǒng)的總體架構(gòu)主要由數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和客戶端三個部分組成。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1 地鐵線路展示系統(tǒng)示意圖

（1）數(shù)據(jù)層：主要涉及車站線路空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)這兩類數(shù)據(jù)。系統(tǒng)使用的各種數(shù)據(jù)都由數(shù)據(jù)層進行存儲、管理、備份和存檔，數(shù)據(jù)層也負責維護系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，為地鐵網(wǎng)電子示意圖展示系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)保障。

（2）服務(wù)層：客戶端應(yīng)用層所需要的各種通用服務(wù)由服務(wù)層提供，主要包括三方面的服務(wù)：①地圖服務(wù)，利用ArcGIS Server發(fā)布地圖服務(wù)，服務(wù)會生成一個URL地址，為客戶端提供地鐵網(wǎng)電子示意圖展示；②數(shù)據(jù)服務(wù)，客戶端通過服務(wù)層訪問數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)服務(wù)為其提供訪問接口，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的維護；③業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，提供客戶端對服務(wù)器端口的高效訪問功能。

（3）客戶端：是本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺，它在數(shù)據(jù)層提供的空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)等資源的基礎(chǔ)上，在服務(wù)層提供的各種服務(wù)的支持下，為系統(tǒng)提供相應(yīng)的功能?？蛻舳吮憩F(xiàn)層主要提供地鐵網(wǎng)電子示意圖展示、地圖基本操作、空間屬性數(shù)據(jù)互查詢、統(tǒng)計查詢、后臺數(shù)據(jù)管理、用戶權(quán)限管理等功能。

2．2 地鐵線路展示方式

基于對系統(tǒng)靈活性和擴展性的考慮，采用異步分層加載方式將地鐵網(wǎng)繪制到空白底圖上，即采用Geodatabase數(shù)據(jù)模型對車站、線路圖層要素進行組織，利用ArcGIS創(chuàng)建地鐵網(wǎng)示意圖，將地鐵車站、線路要素及其相關(guān)屬性數(shù)據(jù)注冊到本地數(shù)據(jù)庫中，建立基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫。通過關(guān)鍵字段將本地數(shù)據(jù)庫中的車站、線路相關(guān)業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)與地鐵車站、線路空間數(shù)據(jù)匹配連接，在此基礎(chǔ)上，將創(chuàng)建好的地圖發(fā)布到服務(wù)器中。在加載地鐵網(wǎng)示意圖展示頁面時，從本地數(shù)據(jù)庫中讀取車站、線路相關(guān)業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)。這種方法定制性強，可以自己定義圖標，不同狀態(tài)、不同種類的車站、線路采用不同的圖標，用戶可以清晰、方便地分辨出不同類型的車站線路。如圖2所示。

圖2 地鐵網(wǎng)電子示意圖

2．3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

地鐵網(wǎng)電子示意圖展示系統(tǒng)由地鐵網(wǎng)電子示意圖展示、地圖基本操作、空間屬性數(shù)據(jù)互查詢、統(tǒng)計查詢、后臺數(shù)據(jù)管理、用戶權(quán)限管理等六個功能模塊構(gòu)成，其功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

（1）地鐵網(wǎng)電子示意圖展示：建立地鐵網(wǎng)電子示意圖平臺，以直接美觀的方式展示地鐵網(wǎng)，并實現(xiàn)車站名稱的標注顯示。

（2）地圖基本操作：實現(xiàn)地圖放大、縮小及鷹眼地圖、地圖漫游、全屏顯示等。

（3）空間屬性數(shù)據(jù)互查詢：包括空間查詢屬性和屬性查詢空間兩個功能。空間查詢屬性信息可以實現(xiàn)鼠標點擊地圖上相應(yīng)的車站或者線路，顯示車站線路屬性信息；屬性查詢空間可以根據(jù)用戶鍵入的缺省關(guān)鍵字來檢索需要的信息，將符合條件的車站或者線路高亮顯示并顯示相應(yīng)的屬性信息。

（4）統(tǒng)計查詢：按照用戶選擇的統(tǒng)計條件來統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中的車站、線路數(shù)據(jù)，并返回統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計界面可以按條形圖等圖形方式顯示統(tǒng)計結(jié)果。

（5）后臺數(shù)據(jù)管理：對系統(tǒng)涉及的車站、線路業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)進行增加、刪除、修改等。

（6）用戶權(quán)限管理：實現(xiàn)用戶信息和角色信息的增加、刪除、修改。不同的用戶只有一個角色，不同的角色具有不同的操作權(quán)限。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

地鐵網(wǎng)電子示意圖展示系統(tǒng)建立的目的是使用地理信息系統(tǒng)（GIS）、網(wǎng)絡(luò)（Web）等高新技術(shù)，構(gòu)建一個集管理、查詢、統(tǒng)計于一體的地鐵網(wǎng)電子地圖展示系統(tǒng)。用戶通過客戶端瀏覽器訪問地鐵網(wǎng)電子示意圖數(shù)據(jù)時，首先對Web服務(wù)器發(fā)出HTTP請求，Web服務(wù)器接到請求之后把參數(shù)傳遞給ArcGIS Server，ArcGIS Server再把用戶需求的數(shù)據(jù)傳遞給Web服務(wù)器，最終由Web服務(wù)器把結(jié)果嵌入HTML頁面中，顯示在客戶端瀏覽器里。系統(tǒng)功能效果如圖4所示。

圖4 地鐵網(wǎng)電子示意圖展示系統(tǒng)功能效果圖

4 結(jié)語

隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)逐漸得到推廣和應(yīng)用到各行各業(yè)，同時互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用也逐漸普及，本文所提出的基于 ArcGIS API for JavaScript的 WebGIS實現(xiàn)方法以及相關(guān)技術(shù)，對于通過因特網(wǎng)實現(xiàn)具有空間特征的信息發(fā)布，以及利用空間數(shù)據(jù)庫引擎連接ArcGIS和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)的擴展等具有很好的參考意義。將來，伴隨著各種技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，二維平面圖形的展現(xiàn)將不能滿足用戶的需求，在此基礎(chǔ)上建立基于三維動態(tài)、智能化、大數(shù)據(jù)融合的WebGIS虛擬地鐵環(huán)境系統(tǒng)，會給用戶帶來更好的體驗。大數(shù)據(jù)逐漸增加并相互融合、相互調(diào)用，提高系統(tǒng)精度，同時數(shù)據(jù)的處理將由后臺的智能專家系統(tǒng)自動化處理完成，極大地減少人力投入，提高效率。這不僅僅會在地鐵系統(tǒng)管理模式中發(fā)揮良好作用，對其他方面的建設(shè)也具有極大的指導與借鑒作用。