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        基于開源技術(shù)的地圖應(yīng)用設(shè)計與實現(xiàn)
        ——以天地圖·合肥醫(yī)療衛(wèi)生為例

        2022-09-02 02:20:50胡正星
        城市勘測 2022年4期
        關(guān)鍵詞:底圖開源醫(yī)療衛(wèi)生

        胡正星

        (合肥市測繪設(shè)計研究院,安徽 合肥 230061)

        1 引 言

        按照安徽省地理信息公共服務(wù)平臺(天地圖)市級節(jié)點2020年綜合技術(shù)評估要求,升級平臺的統(tǒng)一門戶建設(shè)服務(wù)能力,天地圖·合肥需要新增醫(yī)療衛(wèi)生作為示范應(yīng)用。本文探討基于開源GIS技術(shù)棧構(gòu)建地理信息服務(wù)應(yīng)用平臺,該方式兼?zhèn)潇`活、開放的優(yōu)點。

        本文詳細(xì)闡述如何使用GeoServer、OpenLayers、QGIS、PostgreSQL等開源GIS軟件快速構(gòu)建地理信息服務(wù),實現(xiàn)天地圖·合肥醫(yī)療衛(wèi)生示范應(yīng)用。

        2 開源GIS框架

        2.1 GeoServer

        GeoServer是OpenGIS Web服務(wù)器規(guī)范的J2EE實現(xiàn),利用GeoServer可以方便地發(fā)布地圖數(shù)據(jù),允許用戶對特征數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、刪除、插入操作,通過GeoServer可以比較容易地在用戶之間迅速共享空間地理信息。GeoServer是社區(qū)開源項目,可以直接通過社區(qū)網(wǎng)站下載相關(guān)資料。

        GeoServer支持OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的系列服務(wù),支持PostgreSQL、MySQL等數(shù)據(jù)庫以及ArcSDE、Shapefile等中間件和文件資源,能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)地圖輸出為JPEG、PNG、KML等多種圖片和數(shù)據(jù)格式,可以運行在任何基于J2EE/Servlet的容器之上,支持多種客戶端框架。

        2.2 OpenLayers

        OpenLayers是一個專為WebGIS客戶端開發(fā)提供的前端類庫,用于訪問以標(biāo)準(zhǔn)格式發(fā)布的地圖數(shù)據(jù),實現(xiàn)訪問空間數(shù)據(jù)的方法都符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

        OpenLayers是一個開源項目,其目的是為互聯(lián)網(wǎng)客戶端提供強大的地圖展示功能,包括地圖數(shù)據(jù)顯示與相關(guān)操作,并具有靈活的擴展機制。目前OpenLayers封裝了部分公共地圖數(shù)據(jù),如OpenSteetMap、Bing地圖的數(shù)據(jù)源等。

        2.3 QGIS

        QGIS是一個跨平臺的桌面端開源GIS軟件,支持?jǐn)?shù)據(jù)的可視化、管理、編輯、分析等功能。通過QGIS進(jìn)行圖層的樣式配置,將圖層效果導(dǎo)出為符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的SLD樣式文件,在Geoserver中導(dǎo)入SLD文件,完成地理空間數(shù)據(jù)發(fā)布后的地圖渲染效果。QIS也支持向PostgreSQL中導(dǎo)入SHP數(shù)據(jù)。

        2.4 PostgreSQL和PostGIS

        PostgreSQL是一個強大的、開源的對象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。PostGIS則是PostgreSQL的一個擴展插件,目的是使PostgreSQL支持空間數(shù)據(jù)的存儲和使用。PostGIS提供了上百個空間運算的SQL方法,可用于空間數(shù)據(jù)的關(guān)系運算、處理、編輯等功能。

        3 系統(tǒng)設(shè)計

        3.1 設(shè)計思路與目標(biāo)

        天地圖·合肥醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)包括以下幾方面:①是圍繞醫(yī)療衛(wèi)生信息可瀏覽、可定位、可查詢的基本工作目標(biāo),借助開源GIS,應(yīng)用“天地圖”地理信息服務(wù)和功能,構(gòu)建覆蓋全市范圍醫(yī)療衛(wèi)生信息管理新模式;②是梳理和處理全市各區(qū)域的醫(yī)院、社區(qū)診所、急診點、藥店、醫(yī)療器械點等數(shù)據(jù),構(gòu)建統(tǒng)一的醫(yī)療衛(wèi)生信息資源數(shù)據(jù)庫。

        3.2 系統(tǒng)體系架構(gòu)

        天地圖·合肥醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用的整體架構(gòu)如圖1所示。應(yīng)用以公共地圖數(shù)據(jù)服務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),客戶端使用OpenLayers框架,后臺使用.NET框架,從而構(gòu)建一個涵蓋地圖顯示與操作、醫(yī)療衛(wèi)生查詢展示等功能的WebGIS系統(tǒng)。

        圖1 醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用的整體架構(gòu)

        3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

        根據(jù)設(shè)計需求,醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用采用B/S架構(gòu),以Visual Studio平臺作為開發(fā)工具,采用.NET Core和JavaScript進(jìn)行編程,利用OpenLayers進(jìn)行Web開發(fā)。應(yīng)用的功能主要包括:地圖管理、醫(yī)療衛(wèi)生信息瀏覽與查詢等,如圖2所示。

        圖2 系統(tǒng)功能設(shè)計示意圖

        4 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成

        天地圖·合肥醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用涉及五類數(shù)據(jù),分別是:綜合醫(yī)院、社區(qū)診所、急診點、藥店和醫(yī)療器械。其中綜合醫(yī)院為面狀數(shù)據(jù),其他均為點狀數(shù)據(jù)。

        4.1 空間數(shù)據(jù)庫整合

        空間數(shù)據(jù)庫因其具備空間位置、拓?fù)潢P(guān)系等空間特性,其存儲方式一般采用文件型方式,但隨著關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不斷流行,且主流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫均支持存儲空間數(shù)據(jù),開源數(shù)據(jù)庫PostgreSQL及其空間擴展PostGIS能夠提供對空間數(shù)據(jù)的完美支持。本文利QGIS客戶端,連接PostgreSQL數(shù)據(jù)庫,進(jìn)行數(shù)據(jù)的空間檢查、整理與導(dǎo)入,如圖3所示。

        圖3 PostgreSQL數(shù)據(jù)庫

        4.2 數(shù)據(jù)發(fā)布

        GeoServer采用登錄GeoServer,新建工作區(qū)和數(shù)據(jù)存儲,發(fā)布圖層。服務(wù)發(fā)布成功后,可以在GeoServer中預(yù)覽圖層,如圖4所示。

        圖4 GeoServer預(yù)覽服務(wù)

        5 應(yīng)用搭建

        醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用主要功能包括地圖數(shù)據(jù)的顯示操作、醫(yī)療衛(wèi)生數(shù)據(jù)的查詢定位,地名地址周邊醫(yī)療衛(wèi)生點查詢等。本應(yīng)用使用JavaScript的客戶端方式,結(jié)合開源框架.NET Core開發(fā)模式實現(xiàn)。

        5.1 加載天地圖數(shù)據(jù)

        天地圖提供免費開放的基礎(chǔ)地圖服務(wù),為瓦片地圖形式,在應(yīng)用中作為底圖直接調(diào)用。本應(yīng)用加載天地圖的在線地圖作為底圖,默認(rèn)顯示天地圖的矢量底圖,通過底圖列表實現(xiàn)切換天地圖數(shù)據(jù)類型的功能,如圖5所示。

        圖5 地圖加載

        5.2 基礎(chǔ)功能

        (1)縮放功能

        底圖縮放都是由OpenLayers的View類中的setZoom方法實現(xiàn),縮放的級數(shù)由setZoom方法的參數(shù)設(shè)置。首先通過view.getZoom()獲得當(dāng)前地圖的級數(shù),然后調(diào)用setZoom方法進(jìn)行縮放,通過view.setZoom(zoom-1)可將地圖縮小一級,通過view.setZoom(zoom+1)可將地圖放大一級。

        (2)測量功能

        測量功能包括距離測量與面積測量。距離測量是指計算鼠標(biāo)繪制的線條實際長度,面積測量則是指計算鼠標(biāo)繪制范圍的實際面積大小。OpenLayers的測量功能沒有提供封裝好的測量控件,但提供了相應(yīng)接口,需要基于幾何對象的相應(yīng)接口并結(jié)合圖形繪制功能來實現(xiàn),如圖6所示。

        圖6 量測

        (3)搜索功能

        搜索功能調(diào)用天地圖的地名搜索服務(wù)。天地圖的地名搜索服務(wù)API是一類簡單的HTTP/HTTPS接口,包括普通搜索、視野內(nèi)搜索、周邊搜索、拉框搜索、普通建議詞搜索等。使用搜索服務(wù)前需要申請自己的Key。

        圖7 地名搜索

        5.3 聚合功能

        聚合標(biāo)準(zhǔn)是指在不同地圖分辨率下,通過聚合方式展現(xiàn)標(biāo)注點信息的一種方式,其目的是為了減少當(dāng)前視窗下地圖添加標(biāo)注點的數(shù)量,提升客戶端渲染速度。如果在地圖上添加很多標(biāo)注點,當(dāng)?shù)貓D縮放到小級別時則會出現(xiàn)標(biāo)注點重疊的現(xiàn)象,既不美觀,多點渲染的效率也會受到影響。此時,可以根據(jù)地圖縮放級數(shù)的大小,將當(dāng)前視窗的標(biāo)注點聚合顯示。

        OpenLayers提供了相應(yīng)的聚合標(biāo)注功能,以此方式來提升速度,增強用戶體驗。OpenLayers封裝了聚合數(shù)據(jù)源(ol.source.Cluster),可通過此數(shù)據(jù)源實現(xiàn)矢量要素的聚合功能,如圖8、圖9所示。

        圖8 藥店聚合分布

        圖9 社區(qū)診所聚合分布

        5.4 醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)查詢

        醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)查詢調(diào)用GeoServer的WFS服務(wù),將結(jié)果展示在地圖上,點擊結(jié)果行,彈出相應(yīng)Popup標(biāo)注,如圖10、圖11所示。

        圖10 醫(yī)療衛(wèi)生查詢面板

        圖11 醫(yī)院查詢結(jié)果

        5.5 周邊搜索功能

        在用戶搜索地名地址時,能查找到該地名地址周邊一定距離的醫(yī)療衛(wèi)生點,如圖12所示。該功能用Post GIS計算空間距離。對應(yīng)的SQL語句為:

        圖12 周邊搜索

        select st_astext(geom) as geometry,* from table where ST_DWithin(st_astext(geom),('POINT(X,Y)'),radius/ (2 *PI * 6371004) * 360)=true ;

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