基于开源技术的地图应用设计与实现<br/>——以天地图·合肥医疗卫生为例

基于开源技术的地图应用设计与实现
——以天地图·合肥医疗卫生为例

2022-09-02胡正星

城市勘测 2022年4期

关键词：底图医疗卫生开源

胡正星

(合肥市测绘设计研究院，安徽合肥 230061)

1 引言

按照安徽省地理信息公共服务平台(天地图)市级节点2020年综合技术评估要求，升级平台的统一门户建设服务能力，天地图·合肥需要新增医疗卫生作为示范应用。本文探讨基于开源GIS技术栈构建地理信息服务应用平台，该方式兼备灵活、开放的优点。

本文详细阐述如何使用GeoServer、OpenLayers、QGIS、PostgreSQL等开源GIS软件快速构建地理信息服务，实现天地图·合肥医疗卫生示范应用。

2 开源GIS框架

2.1 GeoServer

GeoServer是OpenGIS Web服务器规范的J2EE实现，利用GeoServer可以方便地发布地图数据，允许用户对特征数据进行更新、删除、插入操作，通过GeoServer可以比较容易地在用户之间迅速共享空间地理信息。GeoServer是社区开源项目，可以直接通过社区网站下载相关资料。

GeoServer支持OGC标准规范的系列服务，支持PostgreSQL、MySQL等数据库以及ArcSDE、Shapefile等中间件和文件资源，能够将网络地图输出为JPEG、PNG、KML等多种图片和数据格式，可以运行在任何基于J2EE/Servlet的容器之上，支持多种客户端框架。

2.2 OpenLayers

OpenLayers是一个专为WebGIS客户端开发提供的前端类库，用于访问以标准格式发布的地图数据，实现访问空间数据的方法都符合行业标准。

OpenLayers是一个开源项目，其目的是为互联网客户端提供强大的地图展示功能，包括地图数据显示与相关操作，并具有灵活的扩展机制。目前OpenLayers封装了部分公共地图数据，如OpenSteetMap、Bing地图的数据源等。

2.3 QGIS

QGIS是一个跨平台的桌面端开源GIS软件，支持数据的可视化、管理、编辑、分析等功能。通过QGIS进行图层的样式配置，将图层效果导出为符合OGC标准的SLD样式文件，在Geoserver中导入SLD文件，完成地理空间数据发布后的地图渲染效果。QIS也支持向PostgreSQL中导入SHP数据。

2.4 PostgreSQL和PostGIS

PostgreSQL是一个强大的、开源的对象-关系数据库系统。PostGIS则是PostgreSQL的一个扩展插件，目的是使PostgreSQL支持空间数据的存储和使用。PostGIS提供了上百个空间运算的SQL方法，可用于空间数据的关系运算、处理、编辑等功能。

3 系统设计

3.1 设计思路与目标

天地图·合肥医疗卫生应用系统建设目标包括以下几方面：①是围绕医疗卫生信息可浏览、可定位、可查询的基本工作目标，借助开源GIS，应用“天地图”地理信息服务和功能，构建覆盖全市范围医疗卫生信息管理新模式；②是梳理和处理全市各区域的医院、社区诊所、急诊点、药店、医疗器械点等数据，构建统一的医疗卫生信息资源数据库。

3.2 系统体系架构

天地图·合肥医疗卫生应用的整体架构如图1所示。应用以公共地图数据服务、医疗卫生相关数据为基础，客户端使用OpenLayers框架，后台使用.NET框架，从而构建一个涵盖地图显示与操作、医疗卫生查询展示等功能的WebGIS系统。

图1 医疗卫生应用的整体架构

3.3 系统功能设计

根据设计需求，医疗卫生应用采用B/S架构，以Visual Studio平台作为开发工具，采用.NET Core和JavaScript进行编程，利用OpenLayers进行Web开发。应用的功能主要包括：地图管理、医疗卫生信息浏览与查询等，如图2所示。

图2 系统功能设计示意图

4 多源异构数据集成

天地图·合肥医疗卫生应用涉及五类数据，分别是：综合医院、社区诊所、急诊点、药店和医疗器械。其中综合医院为面状数据，其他均为点状数据。

4.1 空间数据库整合

空间数据库因其具备空间位置、拓扑关系等空间特性，其存储方式一般采用文件型方式，但随着关系型数据库的不断流行，且主流关系型数据库均支持存储空间数据，开源数据库PostgreSQL及其空间扩展PostGIS能够提供对空间数据的完美支持。本文利QGIS客户端，连接PostgreSQL数据库，进行数据的空间检查、整理与导入，如图3所示。

图3 PostgreSQL数据库

4.2 数据发布

GeoServer采用登录GeoServer，新建工作区和数据存储，发布图层。服务发布成功后，可以在GeoServer中预览图层，如图4所示。

图4 GeoServer预览服务

5 应用搭建

医疗卫生应用主要功能包括地图数据的显示操作、医疗卫生数据的查询定位，地名地址周边医疗卫生点查询等。本应用使用JavaScript的客户端方式，结合开源框架.NET Core开发模式实现。

5.1 加载天地图数据

天地图提供免费开放的基础地图服务，为瓦片地图形式，在应用中作为底图直接调用。本应用加载天地图的在线地图作为底图，默认显示天地图的矢量底图，通过底图列表实现切换天地图数据类型的功能，如图5所示。

图5 地图加载

5.2 基础功能

(1)缩放功能

底图缩放都是由OpenLayers的View类中的setZoom方法实现，缩放的级数由setZoom方法的参数设置。首先通过view.getZoom()获得当前地图的级数，然后调用setZoom方法进行缩放，通过view.setZoom(zoom-1)可将地图缩小一级，通过view.setZoom(zoom+1)可将地图放大一级。

(2)测量功能

测量功能包括距离测量与面积测量。距离测量是指计算鼠标绘制的线条实际长度，面积测量则是指计算鼠标绘制范围的实际面积大小。OpenLayers的测量功能没有提供封装好的测量控件，但提供了相应接口，需要基于几何对象的相应接口并结合图形绘制功能来实现，如图6所示。

图6 量测

(3)搜索功能

搜索功能调用天地图的地名搜索服务。天地图的地名搜索服务API是一类简单的HTTP/HTTPS接口，包括普通搜索、视野内搜索、周边搜索、拉框搜索、普通建议词搜索等。使用搜索服务前需要申请自己的Key。

图7 地名搜索

5.3 聚合功能

聚合标准是指在不同地图分辨率下，通过聚合方式展现标注点信息的一种方式，其目的是为了减少当前视窗下地图添加标注点的数量，提升客户端渲染速度。如果在地图上添加很多标注点，当地图缩放到小级别时则会出现标注点重叠的现象，既不美观，多点渲染的效率也会受到影响。此时，可以根据地图缩放级数的大小，将当前视窗的标注点聚合显示。

OpenLayers提供了相应的聚合标注功能，以此方式来提升速度，增强用户体验。OpenLayers封装了聚合数据源(ol.source.Cluster)，可通过此数据源实现矢量要素的聚合功能，如图8、图9所示。