基于WebGIS的四川省营山县农村公路基础数据管理系统设计与实现

陈坤 逯跃锋 王少渤 闻俏 刘聪

摘 要：本文基于营山县农村公路、路网等交通基础设施数据、遥感影像等数据，结合WebGIS技术，设计开发了营山县农村公路基础数据管理系统，系统实现了高速可视化展示、快速空间搜索定位、属性查询、数据统计分析与定位、行政区划定位、地图输出等功能。直观的展示了营山县的农村公路建设成果，为后续的农村公路建设与规划提供了支持。

关键词：WebGIS;农村公路;数据管理

Abstract：This paper designs and develops a basic data management system for rural roads in Yingshan County based on data from Yingshan County s rural roads，road networks and other transportation infrastructure data，remote sensing images，and WebGIS technology.The system implements high-speed visual display，fast spatial search positioning，Attribute query，data statistical analysis and positioning，administrative division positioning，map output and other functions.Intuitively demonstrated the achievements of rural road construction in Yingshan County，and provided support for subsequent rural road construction and planning.

Key words：WebGIS;Rural Road;Data Management

1 绪论

自十八大以来，四川省在交通运输部的大力支持下，开展了“四好农村路”的建设工作，全力攻坚克难[1]。随着四川省农村公路建设工作的全面开展，全省的农村公路建设工作取得了显著的效果。全省的建制村、村民组通硬化路基本完成。随着农村公路建设工作开展的规模越来越大，如何对农村公路等基础交通数据进行管理成了一个亟需解决的问题。简单的人工现场核查与地方上报无法准确掌握整体的建设工作成果。因此本文以四川省营山县为例，基于农村公路、路网等路线数据、建制村、村民组等点位数据、桥梁、产业园等基础设施数据，结合WebGIS技术、HTML、CSS、JavaScript等前端开发语言，Spring Boot后端框架开发出基于WebGIS的四川省营山县农村公路管理系统，实现对营山县的农村公路等基础数据的展示与管理。配合高分辨率的遥感影像直观的展示营山县农村公路的建设成果。

2 关键技术

2.1 WebGIS技术

WebGIS的中文名称叫做万维网地理信息系统，同时也被称作为网络地理信息系统[2]。通俗来说，WebGIS就是运行在Web浏览器上的GIS系统，用户可以通过浏览器对GIS空间数据进行一系列的操作，包括对数据进行处理、查询检索、空间分析、可视化展示等操作[3-4]。WebGIS系统主要采用B/S架构[5-6]，如图1所示。客户端指Web界面，承担着可视化的作用。服务器端通常是指ArcGIS Server这种由ArcGIS提供的服务器，在后台以连接数据库的形式，负责数据的动态存储和修改。用户通过Web界面的操作，将请求发送到服务器端，服务器端通过HTTP协议接收到请求后，对请求进行分析，然后根据请求的需求访问相应的数据库，最后将请求的处理结果返回到客户端的Web界面。

2.2 ArcGIS API for JavaScript

ArcGIS API for Javascript是基于Dojo框架和REST实现的一套编程接口[7]。开发人员通过调用REST接口便能够与ArcGIS for Server发布的数据服务进行交互。ArcGIS在其官网提供了各个版本的API文档和示例，其API文档具有可读性强的优点，官网提供的示例对API的使用提供了详细的说明。开发者仅需在代码中中引入ArcGIS API for JavaScript框架，通过调用API中的方法，便可以实现空间数据展示、图形绘制、符号渲染、查询检索、地理处理、影像处理等功能。

3 系统设计

3.1 系统架构设计

系统采用B/S架构模式，总体架构如图2所示，包括应用层、服务层与数据层三个部分。各部分功能分别为：（1）应用层是系统的功能实现层，为系统用户提供操作界面，用户通过相应的操作，发送请求，并将请求结果在Web界面中展示。（2）服务层也被称为应用组件层，起到连接数据库与服务层的作用，提供系统功能用到的服务，为应用层提供服务支撑。（3）数据层对整个系统起到支撑的作用，对数据进行管理与存储。该层由空间数据库与属性数据库两部分组成，为系统提供数据支撑。

3.2 数据库设计

根据系统业务要求，按照命名规范、最小冗余、安全性等原则进行数据库的建设工作[8]。当前常用的数据库有Oracle、MySQL、SQL Server，通过对比，SQL Server作为一个完全Web支持的平台，其在数据管理和分析方面有着较大的优势。因此采用SQL Server作为本系统的数据库。数据库框架如图3所示：

（1）空间数据库：专门用来存储地理信息数据，包括路線数据、点位数据、基础设施数据等。

（2）属性数据库：属性数据包括系统管理数据与地理信息数据的属性信息。

3.3 系统功能设计

根据管理系统的需求，本文将系统功能设计为五大模块，分别为：（1）高速可视化展示浏览模块，用户可以进行图层加载、底图选择、平移、放大等操作。（2）快速搜索定位模块，用户通过选择查询图层与关键字类型，输入查询关键字，如路线编码、路线名称等，实现快速搜索并定位高亮。（3）行政区划定位，用户通过点击全县的行政区划，包括乡镇与建制村，系统进行定位到该区域。（4）基础地图操作模块，用户通过对地图操作，实现量测、拉框查询、地图输出等功能。（5）数据统计与定位模块，用户通过行政区划选择要统计的区域，以表格的形式展现该区域所有的交通设施数据，并且能够对某一具体数据实现定位高亮功能。

4 系统实现

本文根据实际的业务需求，设计了系统的整体框架，采用SQL Server 2014数据库，使用IntelliJ IDEA 2018.1.6作为开发平台，系统前端以HTML+CSS+JavaScript的开发模式，结合ArcGIS API for JavaScript进行地图交互功能开发，并使用Layui框架进行数据的可视化表达。后台采用Spring Boot框架实现与前端系统的通信，利用ArcGIS for Server进行地图服务的发布。基于以上开发语言与技术，实现了基于WebGIS的营山县农村公路基础数据管理系统的开发。系统主页如图4所示：

系统功能。（1）高速可视化展示浏览模块。该模块主要是对系统的数据服务进行叠加展示，用户可以点击左侧图例，进行数据服务中某一图层的加载，同时用户还可以切换底图，底图包括天地图在线路网、在线影像、在线地形、注记等。同时可以对地图进行拖拽、漫游、放大缩小等操作。

（2）快速空间搜索定位模块。该模块只要是对数据服务进行快速搜索定位，用户可以对系统所有的图层进行搜索定位，首选需要选择搜索图层，然后选择搜索关键字类别，如路线名称、路段编码、路线编码等，然后输入关键字，通过模糊查询实现对要素的快速定位，将该要素高亮显示并缩放到视图中央。

（3）行政区划定位模块。该模块主要是实现全县行政区域的定位，通过点击上方的营山县，会出现全县的行政区划，包括乡镇与建制村，通过点击相应的区域，系统将自动定位到该区域，并将该区域缩放到当前视图中央。

（4）基础地图操作模块。该模块主要是与地图服务的交互操作，用户可以进行地图输出、量测、拉框查询等操作。地图输出会将当前视图内所有的要素进行打印输出，输出格式包括jpg、png等多种格式。量测功能通过点击两点，系统自动计算距离，并以popup展示距离，支持多点量测。拉框查询功能需要用户先确定查询图层，用户以框选的形式与地图交互，以表格形式展示选中的要素，并可以点击定位某一要素，同时也可以查看某一数据的全部属性信息。

（5）数据统计与定位模块。该模块主要是对农村公路、路网等交通设施数据的统计展示，以表格的形式为用户展示农村公路的建设情况，默认展示全县的数据。用户可以点击行政区划的形式，展示某个具体乡镇或者建制村的数据。用户通过点击定位，实现对表格中某一具体数据的定位缩放，并将其高亮显示。

5 结语

本文基于农村公路、路网等交通基础数据、遥感影像等数据，结合WebGIS技术与HTML、CSS、JavaScript、Java、Spring Boot框架等开发语言与框架设计并实现了基于WebGIS的四川省营山县农村公路基础数据管理系统。该系统部署简单、维护方便。通过农村公路等交通基础数据的可视化浏览与表格展示的方式直观的展示营山县的农村公路建设成果，为营山县后续的农村公路建设与规划提供了参考。

参考文献：

[1]咬定目标 凝聚合力 坚决打赢交通脱贫攻坚战[J].四川党的建设，2018（22）：2.

[2]Chang Y，Park H.Development of a web-based Geographic Information System for the management of borehole and geological data[J].Computers & geosciences，2004，30（8）：887-897.

[3]付品德，孫九林，秦耀辰，等.Web GIS：原理与应用[M].高等教育出版社，2012.

[4]张明安，马友华，褚进华，等.基于WebGIS的县域测土配方施肥系统的建立[J].农业网络信息，2011（6）：20-23.

[5]唐月.基于B/S模式的广电地理信息系统（GIS）及其应用[J].有线电视技术，2018（02）：21-26.

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[7]钟立明，景宁，熊伟.基于ArcGIS API for JavaScript的路径规划方法实现[J].数字通信世界，2019（08）：88-90.

[8]张土前，蒋平安，邹鹏.基于RFID与WebGIS的阿克苏苹果质量安全溯源系统[J].新疆农业科学，2012，49（08）：1519-1524.