基于WebGIS的校园地理信息自主服务

俞献隆 赵哲 姜华 余志尧 高涛 肖海平 刘德儿

摘 要：针对建立在二维平面地图和影像地图基础上的传统数字校园信息不够丰富，交互性不足的现状，文章提出了一种基于Web平台上的校园地理信息服务。首先将用于交互的地理数据和属性数据通过ArcServer发布，通过Web Services进行访问，并在Web端将需要的数据添加至校园底图，通过3D数据引擎技术将校园建筑立体呈现。利用GIS与Web的有效结合，实现了三维数字化校园的构建。

关键词：Web Service；ArcServer；3DGIS；数字校园

引言

近几年，随着计算机技术的广泛应用和数字化校园建设的发展与推进，三维数字化校园的建设已成为当前高校建设的热点和焦点，高校相继提出了建立三维数字化校园的构想。[1]利用GIS和网络技术，建立WebGIS的校园地理信息自主服务平台顺应了社会发展的需求，具有重要的社会价值和实践意义。

传统的数字化校园基本上是建立在二维平面地图的基础上，这种模式已经无法满足学校现在的需求，尤其是在信息化管理、对外宣传、校园导航等方面。[2]然而，建立在Web平台上的三维数字校园比传统的二维平面数字校园更直观形象，更逼近校园的实景，还具有智能化的POI查询定位功能和管理后台标注功能，是三维数字化校园建设的革命性突破。因此，文章提出了建立WebGIS的校园地理信息自主服务平台，克服传统数字校园的不足，更有效的促进数字化校园的发展。

1 系统总体设计思路

1.1 系统内容框架

文章提出了一种基于Web平台上建立的数字校园，提供了包括地图基本操作、导航、漫游、二三维查询、制定应急解决方案等功能。如图1所示。

图1 系统结构图

1.2 系统数据库设计

系统采用SQL Server数据库和Geodatabase空间数据库来存储属性数据和空间数据。数据访问层通过ArcGIS Server服务器发布的地图服务实现空间数据的访问，通过Web Service进行非空间数据的访问。数据库总体设计图如图2所示。

2 关键技术

2.1 Web Service

Web Service是基于网络的、标准协议规范的、分布式的模块化组件，具有跨平台、低耦合、开放性的特点，可使用开放的XML标准来描述、发布、协调和配置Web应用程序，可用于开发分布式的互操作的应用程序。Web Service的体系主要包括以下几个方面[3-4]：

2.1.1 Web Service组件

Web Service组件包括服务提供者、服务代理商和服务请求者。

2.1.2 Web Service操作

Web Service操作包括提供者向代理发布/不发布服务，服务请求者向服务代理执行发现服务，服务请求者和服务提供者之间绑定服务。

2.1.3 UDDI——通用发现、描述和整合

2.1.4 WSDL——Web 服务描述语言

WSDL是一种XML语法，用来描述一个Web Service能够实现什么功能、服务的位置在哪里、如何调用服务等。

2.2 ArcGIS Server

ArcGIS Server是美国ESRI公司提供的ArcGIS系列产品之一，主要用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS应用平台。ArcGIS Server的核心组件是ArcObject，简单讲，它是运行在服务器端的ArcObject组件集。

ArcGIS Server是一个分布式系统的系统，可以部署到不同的机器上进行负载均衡管理[5]。ArcGIS Server包括GIS服务器、Web服务器、Web浏览器和桌面应用程序四部分组成。

2.2.1 GIS服务器：宿主和运行服务器对象，包括一个服务器对象管理器（SOM）和一个或多个服务器对象容器（SOC）。

2.2.2 Web服务器：用于装载Web应用和服务。

2.2.3 Web浏览器：用户通过浏览器终端连接到Web应用。

2.2.4 桌面应用程序：通过HTTP协议连接Web服务器中的Web服务，或者通过局域网连接到GIS服务器。

3 系统实现

3.1 校园导航

校园导航主要是为新生等对校园道路不熟悉的人群设计的，用于校园点对点的路径查询，可以便捷进行校园的导航。

3.2 校园查询

校园查询模块主要包括综合查询、模块查询和公交查询。综合查询即可对校园内的关键地名、建筑、标志等进行查询和定位；模块查询是针对校园模块进行分类查询，如查询教学楼；公交查询是针对校园公交线路的公交站点和发车时间进行查询，并提示最近的站点。

3.3 应急分析

应急分析主要是应用于校园发生紧急事故，进行事故引导与提示。在设计应急分析时，考虑到道路的畅通性，可以将道路阻断，提醒用户避开阻断道路，选择合适的避难路径。

3.4 三维虚拟校园

建立三维校园模型，虚拟校园三维场景，实现了校园情景的立体呈现。通过校园三维模块，可以进行缩放、旋转、漫游等基本操作，可以对特定对象进行查找与定位，进行图层基本管理。

图4 校园三维场景

3.5 其他

除了以上核心功能以外，系统还设计了交流论坛、网络分享、基本地图操作、图层管理及地图类型的功能，能够吸引更多的用户选择、使用校园信息自主化平台。

4 总结和展望

数字化校园进入高校，建立更加智能的高校服务系统势在必行。地理信息服务系统作为其中重要的组成部分，致力于提供便捷的服务平台，满足学校师生日常工作、学习需求。文章介绍了基于Web平台的校园地理信息服务系统的设计与实现，由于主客观因素的限制，仅对数字校园进行了初步的建设，今后可以从以下几个方面展开后续研究与学习：

（1）进一步细化服务内容，允许师生查询教室安排、课程安排等。

（2）对三维模型进行改进，设计更精美、更真实的立体模型。室内三维设计是三维校园的提升和发展，今后可以重点研究。

（3）Web服务与移动服务相结合，创建移动平台上的地理信息服务，实现校园信息服务的全方位发展。

参考文献

[1]董秀兰.基于GIS的三维虚拟校园的设计与实现[D].安徽理工大学，2012.

[2]葛跃，赵爱，刘震东，等.基于GoogleSketchUp和ArcGIS的3维校园可视化研究[J].测绘与空间地理信息，2013，36（11）：64-67.

[3]刘佩贤.Web Services体系结构和应用研究[J].中国科技信息， 2010，（18）：97-99.

[4]孙玮，焦明，刘勇等.基于地理信息服务的数字校园系统设计与实现[J].世界科技研究与发展，2009（2）：308-311.

[5]吴功和，丛明日.基于ArcGIS Server的分布式GIS应用[J].测绘科学技术学报，2006，23（1）：52-55.

作者简介：俞献隆（1990-），男，汉族，江西赣州人，在读硕士研究生，当前研究方向为VGI数据挖掘，GIS应用与开发。

指导老师：肖海平，刘德儿。