GIS技术在教育管理系统开发中的作用

王兴辉　孔雪龙

摘要：将GIS技术应用于教育管理中，对管理过程的可视化及管理教育资源的合理布局和优化配置具有重要意义。本文对教育管理系统中使用GIS技术进行开发的设计方式做了阐述；并结合案例阐述了ArcGIS在教育管理系统的空间分布、区域化统计、专题教育资源管理等方面的应用研究。

关键词：教育管理；ArcGIS；系统开发；应用

中图分类号：G523 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2015）15/16-0122-04

引言

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为获取、整理、分析和管理地理空间数据的重要工具和技术，已被广泛应用于经济社会领域中的企业管理、资源管理、投资规划及评估等方面。[1]GIS技术方面的发展趋势是：“3S”（GPS、RS和GIS）集成；GIS与虚拟现实技术的结合；分布式技术、万维网与GIS的结合；移动通信技术与GIS的结合；GIS与决策支持系统（DSS）的集成。[2]美国阿肯色大学[3]和俄勒冈州教育委员会[4]均将GIS技术应用于教育管理中。在教育管理和规划中，可利用GIS的技术优势，对教育资源的空间布局、区域教育质量整体监控等方面进行开发和应用研究。

本文在分析GIS技术应用于教育管理系统所具备的特色和优势的基础上，结合案例探讨了GIS技术在教育管理系统中的应用方式。

ArcGIS地图服务平台分析

GIS系统开发主要包括Google平台和ArcGIS平台，雅虎和百度也提出了地图开发服务，本文主要探讨前两个平台。Google平台推出了支持针对Flash和JavaScript的两种地图API。ArcGIS平台支持六种API，这六种API均能完成基本的地图服务，如地图浏览、数据查询等。通过对两种平台的三种客户端API的功能特征进行比较分析，认为ArcGIS技术更适合应用于教育管理系统开发。ArcGIS Server是一个能够构建企业级应用的GIS解决方案。通过ArcGIS Server可以搭建基于Web的集中管理的、多用户级的GIS应用。它可以为内部局域网或整个互联网提供丰富的GIS资源，包括地理信息数据、专题信息地图、专业的空间分析等，并且能够将地图或地理信息资源无缝地整合到Web页面中。ArcGIS Server通过分布式系统调节不同服务器上的角色协同工作。其搭建的WebGIS服务需要支持多种类型的客户端访问。WebGIS系统的组成部分如图1所示，具体分析如下。

1.桌面应用程序

ArcGIS Server的桌面应用程序包括ArcGIS Desktop或ArcGIS Engine应用程序。通信方式有两种，一种是通过HTTP协议访问在Web Server上发布的GIS网络服务；另一种是通过局域网直接连接到GIS Server。

2.浏览器

浏览器则是支持HTTP通信协议，能够渲染HTML应用并且支持RIA的软件，包括IE、Firefox、Google Chrome等。

3.Web Server

Web Server是访问Web应用程序的容器，Web应用程序则通过访问GIS Server中的相关对象以实现GIS功能。目前ArcGIS Server支持.NET和Java两种平台，在.NET平台下支持微软的IIS服务器，在Java平台下支持Tomcat、Websphere等Web服务器端软件。

4.GIS Server

为了实现分布式处理，GIS Server通常由一个SOM（Server Object Manager）和多个SOC（Server Object Container）组成。SOM即Server Object管理器，负责管理、调度来自Web服务器的请求。SOC即容器，具体处理相关的GIS请求。在具体的GIS Server部署中，可以将SOM、SOC部署在同一台计算机上，亦可采用分布式部署，以便提升GIS Server的处理能力。

GIS教育管理系统的设计特点

在分析GIS技术教育管理系统的需求过程中，应充分考虑GIS技术在空间可视化、空间数据表达、空间统计分析等方面的优势，并结合教育管理的实际需要，运用GIS技术促使教育管理更加高效与便捷。

基于GIS技术的教育管理系统数据库较传统系统开发的数据库设计具有自身的特色，主要体现在地图服务数据库的设计上。为了保证系统的开放性和整合性，同时便于管理层高效、实时地获取被管理的教育单位的信息，在数据库设计中引入了内容发布和信息提取机制，使得管理层能及时地获取教育单位信息。数据库设计如图2所示，包括三类数据库：①教育管理中心数据库存贮各教育单位历年完整的教育信息数据，为应用程序服务器提供数据支持；②地图数据库为应用程序提供地图服务；③教育单位数据库为教育单位内部的管理信息系统数据库，通过制定相关的数据发布格式标准和完善发布机制，应用程序可定时获取教育单位发布的信息，通过GIS技术呈现最新的教育单位教学信息，并将获取到的数据存储到“教育管理中心数据库”。

GIS教育管理系统案例分析

本案例将介绍ArcGIS技术在教育部门的空间测绘、分布管理、区域统计和资源分布四个方面的应用。系统开发环境：操作系统为Windows Server 2003，数据库管理系统为Microsoft SQL Server 2008；软件开发工具为Visual Studio 2010和Flash Builder 4.6，使用的开发框架为Flex Viewer 3.0，地图服务使用的是ArcGIS Server 提供的服务，Web服务器为IIS 6。

1.在教育单位空间标识与测绘技术中的应用

（1）功能简介

空间标识与测绘功能是GIS系统具备的基础绘图功能。主要能够实现在地图上绘制图形以及文字标记信息、对各教育单位间地理距离的测量和教育单位面积的测量功能。提供绘制的图形包括点、线、手绘线、矩形、圆、椭圆、面、手绘面。亦可在指定的位置添加文本信息，支持将绘制的图形进行打印输出。

（2）技术实现

绘图功能使用Flex API的Draw类来实现，首先根据选择的图形类型来调用绘图模式，其代码如下：

setMapAction（drawType， drawStatus， null， map_drawEndHandler）；

其中，drawType包含上述的各类图形类型信息，map_drawEndHandler为绘制完成后的处理函数，绘制完成后会将绘制的图形加入到图层中。测量功能通过调用服务器端Geometry Service方法来实现。

（3）案例

本案例通过运用不规则图形绘制工具，来实现对各学校占地面积的测量操作。首先对绘制图形的视图样式进行自定义设定；勾选“显示测量结果”后，可以选择面积和距离的测量单位，这样就可以在地图上通过绘制图形自动计算并显示某所学校的占地面积和周长，如图3所示。

2.在教育单位空间分布情况管理中的应用

（1）功能简介

将GIS技术应用于教育管理系统中，能够对被管理教育单位的空间分布情况进行可视化管理。同时为了高效、直观地锁定指定单位，可以通过分类可视化呈现的方式来实现。

（2）实现技术

根据GIS开发的特点，采用层级加载的方法，在地图底图图层的基础上，根据实际需求加载相关的功能图层。且为了保证系统具备良好的通用性和可移植性，界面信息均由数据驱动来实现动态加载。客户端控件的数据源既可为本地数据库提供的数据，也可是在线发布的XML数据。

本案例中首先实现对XML数据的转换，将转换的数据指定到项呈现器和列表控件中；然后监听鼠标事件，获取指定类别教育单位的基本信息和地理位置信息，在地图上新建功能图层，根据地理位置信息和标识（各类标识不同）加载标记点，标记点通过监听鼠标事件实现对详细基本信息的弹出框显示。

（3）案例

可根据学校的性质类别进行可视化加载，如图4所示，对广西各高校教育单位按照学校类别，分别对本科院校、高职高专和成人院校的空间分布进行分类管理；亦可根据城市区域进行划分，查看广西拥有高校的南宁、桂林、柳州、百色、北海、崇左、贵港、河池、贺州、钦州、梧州、玉林、宜州共13个城市的高等教育资源分布情况。

3.在教育主管部门区域化信息管理中的应用

（1）功能简介

教育管理部门可以统计和管理指定区域内的教育单位教育信息。管理者可以通过在地图上绘制图形的方式来自定义筛选区域，选择完成后，系统根据所选区域自动提取相关部门的教育信息，进行可视化统计分析。绘制区域进行管理的方式，使得统计区域的选择具有良好的灵活性、可扩展性和丰富的用户体验。

（2）实现技术

实现区域化教育单位管理综合运用了空间分析技术和图表技术。

①空间分析技术。

首先通过Graphic几何图形类在客户端显示用户绘制的图形，该类父类为mx.core.UIComponet，该类因鼠标响应机制而占用了较大的资源，因此不宜大量进行绘制；图形绘制完成后，通过contains（）方法计算多选择区域内已经包含的资源信息，以此实现几何体的空间分析。

②图表技术。

系统使用的图表技术主要有两种，一种是Flex平台自带的基本图表工具，包含基本的统计分析图；另一种是FusionCharts，是一款基于Flash技术的数据可视化图形解决方案。其具有良好的跨平台性，能够被.NET、PHP、ASP、JSP等语言以及HTML页面和PPT进行调用。通过数据驱动方式来动态地运用多种类型图表展示，图表本身亦具有良好的交互功能。其数据源为XML和JSON格式，对于服务器端技术无要求，目前支持Flash Player和JavaScript两种方式渲染图形。

（3）案例

以广西各高校管理为例，打开区域化教育部门管理功能后，图层自动加载相关高校标记并弹出用户自定义区域选择框。管理者可根据需要绘制统计区域，绘制完成后系统自动提取区域内高校办学状态信息进行统计分析，如图5所示。

4.在专题教育资源空间分布管理中的应用

（1）功能简介

专题教育资源空间分布主要结合GIS技术应用于教育管理的特色，对于影响教育事业发展的各项指标资源的空间分布情况进行统计，并将其与空间区域内人口、经济、交通等资源的影响进行综合分析，从而为教育资源的合理、优化配置和规划提供基础数据支撑，以便更好地促进教育事业均衡发展。

（2）实现技术

专题图的制作通常使用渲染器Renderer来完成，首先根据数据的范围以及客观实际制定渲染的图例，通过设定的属性来符号化Graphic；然后提取信息点的数据与指定的分级渲染标准进行匹配；最后通过匹配的结果来实现在地图图层中分级渲染教育资源的分布情况。

ArcGIS Flex API中提供了以下四种渲染器：①ClassBreaksRenderer，根据指定的数值型信息进行分级渲染；②SimpleRenderer，简单的渲染器，进行单一符号的渲染；③TemporalRenderer，时间渲染器，根据时间的变化来渲染图形；④UniqueValueRenderer，根据属性和符号的对应关系渲染，每个图形检索相对应的符号进行渲染。

（3）案例

针对广西各项高等教育资源指标的空间分布情况进行专题分析，包括各城市在校生分布、专业分布、留学生分布、研究生分布、副高级以上人才分布等。首先根据指标的评判标准以及本地的具体情况明确专题图的图例，然后通过数据判断实现专题图渲染。

其中针对广西各城市的高校在校生分布专题图如图6所示。根据已获取的各城市在校生数据范围和客观需求，制定了三个级别的渲染，对每个级别指定相应的渲染图例。从图中可以明确南宁、柳州、桂林市的高校在校生数在30000人以上，河池、宜州、贵港市为10000人以下，其余城市为10000～30000人之间。

总结

将GIS技术应用于教育管理系统中，并与RIA技术有机结合，能够提供基于地理信息的数据表达方式和丰富的用户交互体验。首先，GIS技术有利于教育管理的数据可视化，从而使得管理过程能够更高效地进行；其次，GIS技术具备的空间分析功能，能够实现管理者按照地域对教育信息进行空间的统计分析，为管理者的决策提供数据支持；最后，运用GIS技术将教育与区域内的人口、经济和交通情况进行整合分析，为教育资源的合理布局和优化配置提供数据支持，为教育管理部门提供决策数据依据。

参考文献：

[1]王立新，吕德洪.GIS在我国的应用现状分析[J].江西测绘，2006（4）.

[2]郭宏慧.地理信息系统的应用现状和发展趋势分析[J].河北农业科学，2009（13）.

[3]黄杏元，马劲松，编著.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]Sam Littlefield. Oregon State Board of Education GIS Decision Support Pilot Project — Technical Summary[EB/OL].