基于WebGIS的数字城市应用平台设计
2009-01-04李广羽郑舒予贾未
李广羽 郑舒予 贾 未
[摘要]本文通过空间信息服务管理实现了城市基础地理数据、企业信息化数据和电子政务数据的整合，利用中间件技术和XML技术实现了数据库引擎和数据库接口设计，通过工作流技术实现整个或部分业务过程的自动化描述和运行，从而构建了基于WebGIS的数字城市应用平台。该平台为各类与城市空间信息相关的资源信息网络提供了开放的信息空间，为城市的信息化建设提供了参考，为政府和专门机构提供了决策支持和信息服务平台。
[关键词]数字城市；WebGIS；XML；工作流技术；中间件技术
[中图分类号]F270.7；F12[文献标识码]A[文章编号]1673—0194(2009)19—0080—03
1引言
“数字城市”是指综合运用地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)、多媒体及虚拟现实(VR)等现代信息技术，实现对城市自然资源、生态环境、人口、经济、社会和城市设施、城市规划、建设、管理等信息的采集、更新和集成，并且具有数字化、网络化、地学仿真、优化决策支持等强大功能的信息平台。随着我国数字城市建设的逐步开展，绝大多数城市的三级信息网络建设已基本完成；各种已建地理信息系统已经应用到各行各业中，这些都为城市的数字化建设打下了良好的基础。而WebGIS一方面具有基于HTTP协议的请求／应答机制，用户可以在网络上实时交互地理信息，同时WebGIS可用图形方式显示空间数据，并进行多媒体数据的传播与处理；另一方面WebGtS可将高精度数据处理与一般应用紧密结合，可实现专门机构的专业应用与一般用户普通浏览查询的有效统一，真正实现了数据共享。因此，采用WebGIS构建数字城市应用平台是实现城市数字化的一条高效途径。
2平台总体框架
2.1主要功能
应用平台主要功能包括地理空间基础框架的建设、基础地理信息数据库的建设、城市管理、规划、建设与服务数据库的建设、网络建设与计算机硬件系统的整合与集成、软件系统的集成和城市应用系统的建设等。其中城市应用系统主要功能包括无线数据采集子系统、地理编码子系统、数据交换子系统、基础数据资源管理子系统、城市部件在线更新子系统、呼叫中心受理子系统、协同工作子系统、大屏幕监督指挥子系统、市民服务子系统等。
2.2平台总体框架结构
一般而言，数字城市框架体系由数据层、技术层和应用层构成。其中数据层是数字城市的关键，集中各种影像数据、地形数据、地名数据、电子文件和元数据文件等；技术层则包括了数字城市公用信息网、中心骨干网、区域骨干网、通讯线路等网络基础和各种GIs技术、GPS技术、计算机技术、软件集成技术、数据处理技术、虚拟仿真技术和分析决策技术等，用以满足城市规划、管理、监控和决策分析功能的需求；应用层则满足政务信息化、企业信息化和和城市社会服务。根据以往设计经验，本平台在设计时采用5个层次的框架体系，其总体结构如图1所示。主要包括硬件与网络平台层、基础软件平台层、应用支撑平台层、信息采集与业务处理层和信息展现层5个层次。
2.3应用平台软件开发框架
数字城市平台由数据库服务器、WebGIS服务器和客户端组成，采用3层B／S结构体系，如图2所示。数据库服务器选用SQL Server 2000为数据库管理系统软件，并采用SuperMap SDX实现属性数据与空间数据统一存储和空间数据库引擎；WebGIS服务器，采用IIS6.0作为Web服务器，系统使用，NET集成开发环境中c#作为开发语言，并要求安装Microsoft，NET Frame—work；客户端，用户在客户机上可通过Intemet Explorer等Web浏览器访问WebGIS服务器进行相关操作，在客户端不需要安装任何软件或插件。
3平台的设计与实现
3.1空间数据整合
以对象关系型的组织方式来构建空间数据库，以空间数据引擎(spatial Data Engine)结合商业关系型数据库的方式来实现城市信息的空间数据库，从而实现了空间数据与属性数据的无缝集成和一体化存储管理。空间信息服务管理主要包括矢量地图的发布、空间数据管理、空
(1)矢量地图的发布。完成矢量地图发布的自动化，应对大规模数据的要求，实现分工的具体化、高效化，支持本地和远程数据库。具体实现方法如下：在拥有完整数据配置信息(.xml)，不存在工程的情形下，根据配置信息把所需图层从数据库中读取进行组合，得到图集工程，还可以直接发布图片；在拥有完整数据配置信息(.xml)和对应的工程的情形下，直接打开xml和工程文件，进行添注记、铺符号、平移要素、平移注记。可以更新工程文件以及直接发布图片；在仅有局部矢量图层，不存在完整数据配置信息(.xml)，不存在对应的工程的情形下，直接打开矢量图层，创建新的数据配置信息xml、工程文件以及可以直接发布图片。
(2)空间数据管理、编辑和符号化。空间数据管理的主要操作对象为空间数据库中的数据，支持本地数据。主要功能包括：数据源管理、数据管理、数据浏览、空间数据的浏览、数据用户和权限管理；空间数据编辑主要用来完成空间数据编辑，实现对各种地物要素如矢量数据、栅格数据、注记和属性数据的编辑、显示；空间数据符号化是用来制作地图符号的工具，完成符号库的编辑、符号的设计、符号系统库的管理、符号库的输出等。
3.2数据库访问接口界面设计
在应用平台设计过程中，为了方便数据库的安装和系统移植，以及提高代码的利用率，在数据库访问接口界面设计过程中采用所有模块的数据库连接均取自Application[“ Conn”]，并将数据库配置函数模块xml文件命名为DataConfig.xml，通过在DataConfig.xml文件中写入
3.3基于XML工作流的信息发布
工作流是一种重要的协作机制，目的是实现整个或部分业务过程的自动化描述和运行。服务工作流是指为完成某一业务功能而对一个或多个Web／Grid服务的调用序列，服务是服务工作流的组成单位。Web服务与其他服务构成了服务环境，即工作流的运行环境。服务环境包含了服务以及服务所使用的资源。服务环境中的所有实体都是资源，如数据文件、处理能力、存储系统、数据库等。服务也可以看成一类特殊的资源。本部分针对信息发布，提出了一个基于工作流的从高层业务工作流到底层服务工作流的分层描述模型。按照任务粒度和抽象层次将工作流从高到低逐层进行建模，自上而下分别定义了业务工作流、抽象工作流和执行工作流等。
XML是W3C组织创建的一组规范，具有良好的可靠性和互操作性，本文采用XML作为工作流的信息发布模型描述方法。下面是业务工作流的XML任务描述。业务工作流是一个任务节点序列，其中任意一个任务节点可以映射成抽象工作流的抽象服务和抽象资源序列，任务层元数据主要描述任务节点与抽象资源和服务的映射关系，基于这样一种映射关系，一个业务工作流文档就可以自动映射成使用抽象资源和抽象资源描述的抽象工作流。
3.4平台设计的改进
(1)面向服务架构(Service Oriented Architecture)与服务式GIS(Service GIS)技术。Service GJs是一种基于面向服务软件工程方法的GIS技术体系，它支持按照一定规范把GIS的全部功能以服务的方式发布出来。Service GIS包括3个要素，即服务器、服务规范和客户端。Service GLS的服务器是服务的提供者，可以遵循某一种或多种规范发布服务。
(2)基于IPv6地址接入与三维虚拟现实场景实现。可将传感装置采用IPv6地址接入，实时采集各种监测设备的数据，依据高带宽、高性能的特性，实现大规模三维虚拟现实场景的共享。
4结论
平台以基础地理空间信息为框架，面向政府、企业和公众应用，整合专业空间信息、国民经济统计信息、政务文档信息和多媒体信息，建立空间数据库，实现了地理信息系统与决策支持系统功能的紧密集成，为各类用户构建了统一的空间辅助决策平台。
该平台拥有内容丰富的基础数据信息，能将电子政务办公自动化(OA)、企业管理信息系统(MIS)和社会服务等功能通过Web技术和地理信息系统(GIS)等技术紧密地结合起来，实现了数字城市咨询平台的无缝集成，从而大大节省咨询平台对资源的占用，提高了咨询平台的稳定性及响应速度。在软件设计方面采用类设计方法和XML技术，使平台具有良好的移植特性和代码复用特性。
