哈爾濱師范大學校園WEBGIS系統(tǒng)

1、哈爾濱師范大學校園 WEBGIS系統(tǒng)-校園電子地圖及校園文化一覽姓名陳春賀學校/院系哈爾濱師范大學地理科學學院班級09級地理信息系統(tǒng)三班項目名稱：哈爾濱師范大學校園WEBGIS系統(tǒng)、項目概述1、引言隨著信息數(shù)據(jù)網絡化、數(shù)字化和智能化時代的到來，高等院校以往的 傳統(tǒng)的管理模式已經遠遠不能滿足自身發(fā)展的需要，高等院校的信息化建 設和網絡化管理越來越引起社會及學校自身的重視。借助ARCGISSERVERTomcat，Oracle數(shù)據(jù)庫，服務器端采用 Java編程，客戶端使用 FlashBuilder 編程，同時借助于 ArcGIS API for Flex，并使用BlazeDS的消息機制和迖程對象服

2、務以及 FlexSession等功能，建立完善的以校園地 理空間數(shù)據(jù)為基礎、以網絡為媒介的校園網絡地理信息系統(tǒng)（WebGIS，并使用各種空間分析方法為校園發(fā)展規(guī)劃、信息查詢、資源優(yōu)化配置等提 供決策分析方面的支持，實現(xiàn)校園空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的有機結合和集 成，同時實現(xiàn)校園各種信息資源共享最大化、信息資源配置最優(yōu)化以及信 息資源利用合理化，為校園網絡空間信息管理和發(fā)布等服務提供基礎平臺。2、項目背景校園環(huán)境和地理位置（空間信息）有著極其密切的關系，校園的建筑 物分布、校內的道路信息、綠地樹木的分布、水域管線的位置等都基于相 應的地理坐標，具有地理位置的確定性。傳統(tǒng)的校園信息管理系統(tǒng)主要針 對的

3、是非空間信息，但是實際上校園信息管理系統(tǒng)中所需的信息有很大一 部分都不空間信息相關，這就造成了傳統(tǒng)的校園信息管理系統(tǒng)缺乏對空間 信息的處理和分析能力，無法直觀地表達校園地理數(shù)據(jù)的空間概念，容易 造成校園信息的不完整以及信息表示不直觀等問題。因此利用地理信息系統(tǒng)可以將空間信息和非空間信息集成在統(tǒng)一的信 息平臺上進行管理和分析這一特征，結合一定的Web手段，建立校園網絡地理信息系統(tǒng)模型，利用GIS管理空間數(shù)據(jù)的功能，在校園電子地圖上集 成極其豐富的空間和非空間信息，把校園環(huán)境信息以圖像、圖片、聲音、 文字等媒體形式展示在用戶面前，利用GIS的空間查詢、統(tǒng)計和分析功能， 實現(xiàn)用戶從屬性到地圖和從地圖

4、到屬性的雙向查詢和瀏覽，并為用戶提供相應的統(tǒng)計和分析工具本項目基于 Adobe Flex不ArcGIS Server技術框架，利用 REST等 技術，適當運用HTML CSS語言并結合ArcGIS Server地理信息服務， 遵循HTTP協(xié)議，開發(fā)從數(shù)據(jù)顯示發(fā)布、更新、查詢到分析的校園網絡地 理信息系統(tǒng)。和傳統(tǒng)的校園信息系統(tǒng)相比，校園網絡地理信息系統(tǒng)是一種更高層次的信息管理系統(tǒng)，可以對校園信息進行更全方位、綜合、高效的管理，為校園的發(fā)展規(guī)劃決策提供更為可靠的依據(jù)。、需求分析1、概述(1) 功能需求數(shù)據(jù)顯示服務。提供用戶瀏覽地圖不屬性數(shù)據(jù)的功能， 支持對視圖 的操作，對要素分層顯示，并以多媒體信

5、息等輔助顯示。數(shù)據(jù)更新服務。定期對地圖內容進行更新，確保用戶可以獲得最新 的有關地圖的空間和屬性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享服務。用戶間可以共享自定義數(shù)據(jù)，并提供打印地圖及其 屬性數(shù)據(jù)的功能。地理分析服務。包括查詢分析、距離量測、路徑分析、統(tǒng)計分析等。 系統(tǒng)安全和管理控制服務。系統(tǒng)提供管理控制以及安全管理的功能,對用戶進行分級，為每個級別的用戶指定相應的操作權限。其它服務。包括提供外部網址鏈接以及其它一些人性化功能。(2) 數(shù)據(jù)需求地理空間信息數(shù)據(jù)。用File Geodatabase 對校園環(huán)境要素進行組 織。數(shù)據(jù)庫包括圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。圖形數(shù)據(jù)根據(jù)要素的不同種類進 行組織，包括點要素、線要素、面要素、文

6、字注記。屬性數(shù)據(jù)對應于相 應的地圖實體，用于存放該地圖實體的屬性。用戶共享以及自定義的數(shù)據(jù)。存放用戶間相互共享的數(shù)據(jù)以及每個 用戶自己發(fā)布的數(shù)據(jù)。使用 Oracle數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)用戶帳戶密碼以及權限等信息數(shù)據(jù)。用于存放不同等級權限用 戶的相應執(zhí)行權限、賬戶及密碼等信息。使用Oracle數(shù)據(jù)庫。宿舍學生信息和學生課程信息。宿舍學生信息存儲每個宿舍的成員 信息，學生課程信息存儲課程信息，可用于查詢課程信息，查找自習教 室等。使用Oracle數(shù)據(jù)庫。(3) 系統(tǒng)界面需求可使用性是用戶界面設計的最基本的目標。對于計算機不太熟悉的 用戶，校園網絡信息系統(tǒng)的界面也應該能夠方便他們使用來處理有關業(yè) 務和對數(shù)據(jù)

7、信息進行加工。系統(tǒng)界面必須清晰美觀，易于操作，不同類 別的命令控件需要進行清晰地分類組織，用戶界面的響應速度要快，并 且不能占用過多系統(tǒng)資源。同時還要具備防錯能力和抵抗用戶非法操作 的能力。地圖部分占系統(tǒng)界面最多，影像可以疊加在上面，對每個功能模塊 進行分類，點擊每個模塊彈出相應的命令對話框，節(jié)省系統(tǒng)界面空間。(4) 安全保密性需求對用戶的操作權限進行控制。防止無權限用戶在操作過程中接觸到 底層數(shù)據(jù)，阻止用戶對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行破壞。為了加強保密性，防止對Flex程序進行反編譯造成權限泄露的危 險發(fā)生，服務器端采用 Session 的方式，在用戶權限驗證成功之后， 將對應的用戶名和權限存入 Ses

8、sion中，這樣當用戶要使用高權限的功 能時，現(xiàn)讀取服務器端session對應的權限，符合條件后再進行數(shù)據(jù)庫 讀取等。用戶注銷時，清除session中的相應屬性。采用session還 有一個好處就是，在客戶端和服務器編寫相應的代碼之后，用戶在打開 瀏覽器登錄之后，進行刷新操作之后，只要在一定session有效生命期 內，依舊可以保持登錄狀態(tài)。2、使用領域/實用分析本系統(tǒng)旨在為用戶搭建一個用于發(fā)布、瀏覽、查詢、共享、分析校 園環(huán)境地理信息數(shù)據(jù)的校園網絡信息系統(tǒng)。力圖滿足不同用戶的各種需 求，既滿足用戶對于專業(yè)服務的需求，又可以滿足廣大普通用戶獲取信 息的需求。對于初次來學校對校園環(huán)境不熟悉的人，

9、本系統(tǒng)可以提供基 本的查詢指南服務，對于要對校園內部信息進行利用的老師和學生，本系統(tǒng)也可以提供相應的信息。三、系統(tǒng)功能概述(1) 用戶的分級權限對校園網絡地理信息系統(tǒng)的操作有三種權限，分別是教師用戶、學 生用戶和游客。游客可以使用校園網絡信息系統(tǒng)中的普通功能，如瀏覽 地圖、查詢等，但是上傳共享數(shù)據(jù)。學生用戶和教師用戶，在擁有游客 全部功能的基礎上，還可以上傳共享數(shù)據(jù)，并且可以查詢每間教室的課 程信息。教師用戶包括教務員、老師等，他們還可以使用一些高級查詢 功能，如查詢每個宿舍的學生信息，在一定情況下還可以對校園網絡系 統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行修改。此外，服務器端，需要有管理員對數(shù)據(jù)庫進行定期維護更新，并管

10、 理其他用戶的權限等。需要學生用戶或者教師用戶權限的功能在下面均 有標注，無標注的功能任何人都可以訪問。登陸后，可以顯示個人信息，并且可以修改密碼。(2) 地圖顯示的控制a. 圖形展示用戶可以對哈爾濱師范大學地圖進行放大、縮小、漫游等基本操作， 也可以使用劃定區(qū)域放大的功能，這樣可以簡單快捷地查看地圖中的特 定區(qū)域，用戶只需在地圖上繪制一個矩形框， 就可以放大矩形框中的區(qū) 域。b. 圖層管理哈爾濱師范大學地圖要素采用分層管理模式，可以任意打開或關閉 某一圖并且根據(jù)顯示范圍的大小，自動調節(jié)地圖上內容的詳細程度，保 持地圖的清晰程度，同時也便于查詢等功能。(3) 查詢a. 空閑可用自習教室查詢。選

11、定時間段(天，時分秒，自習時長等)，可以查詢在目標時間段內沒有課程的教室。為學生自習提供指南。b. 本學期課程查詢。通過POS方式，在本地客戶端輸入哈爾濱師范 大學教務系統(tǒng)的賬戶密碼，登陸后，通過對 HTM標記進行分析，獲取目 標xml，返回客戶端，遠程獲得本學期課程，參照本學期課程，在對比教 學樓平面圖，可以查出本學期所上課程的教室位置。c. 宿舍成員查詢。使用此功能需要具有教師權限。在宿舍平面圖上 點擊相應的宿舍，即可從服務器Oracle數(shù)據(jù)庫中獲得關于該宿舍所有成 員的基本信息，包括姓名，學號。性別。院系等。(4) 空間分析a.路徑分析。通過輸入起點和終點，或在地圖上用鼠標指定起點和 終

12、點，系統(tǒng)會計算出這兩點之間的最短路徑并用曲線顯示出來。例如學 生查詢從宿舍到上課教室的最短路線。生成的最短路徑可以進行分組， 可以根據(jù)需要建立多條最短路徑，并且可以添加路障，添加的路障會對 現(xiàn)有的所有路徑進行更新。并且以表格的形式顯示路徑信息，并且根據(jù) 需要有選擇地刪除。b.測量功能?？梢詫φ劬€，自由手繪曲線測量距離長度。對矩形， 多邊形，手繪多邊形進行測量長度和距離的分析功能。(5) 數(shù)據(jù)管理a. 上傳共享數(shù)據(jù)。使用此功能需要具有學生用戶及以上權限。用戶可以在地圖上感興趣的點位上，上傳和該點有關的圖片并標注一定的文字 說明，和其他用戶進行信息共享。這樣其他用戶在進行瀏覽時，就可以 看到共享上

13、傳的信息內容，用戶共享數(shù)據(jù)層將做為一個單獨的要素層進 行表示，用戶在瀏覽地圖時可以自行決定是否顯示。b. 數(shù)據(jù)更新和刪除。使用此功能需要具有學生用戶及以上權限。用戶 可以對自己發(fā)布過的共享信息進行修改刪除等。c. 查看共享信息。用戶可以查詢其他人(包括學生及教師)在地圖上 發(fā)布過的共享信息，并且可深入查看詳細內容以及圖片，增加校園 GIS 系統(tǒng)的可交互性和實用性以及體驗性。打印輸出使用此功能需要具有注冊用戶及以上權限。用戶可以將感興趣的地 圖區(qū)域或者制作的專題圖表打印出來，也可以以圖片(JPEG PNG等) 的方式保存在存儲設備上，屬性數(shù)據(jù)也可以打印出來或者導出為txt文本或Excel格式。網

14、址鏈接設置校園其它部門網絡主頁的外部鏈接， 如學校主頁、圖書館主頁。校園WebGIS分級權限顯示控制查統(tǒng)詢計間分分分桁析析- .數(shù)打$用網據(jù)印址管輸鏈理出接占賬 戶 登 錄放 大 縮 小圖 層 腔 制空 間 查 詢高 級 查 詢距離量測緩沖分析踣 徑 分 析更新刪除數(shù) 據(jù) 共 亨標 記 自 圭 義地圖輸出圖一系統(tǒng)功能設計圖四、系統(tǒng)設計概述1、系統(tǒng)構架說明為使整個校園WebGIS系統(tǒng)具有較高的運行效率、較強的靈活性和可擴展 性，系統(tǒng)采用多層模型架構，整個系統(tǒng)體系分為表現(xiàn)層、業(yè)務層和數(shù)據(jù)層。 系統(tǒng)構架圖見下圖(圖二)所示。(1) 表現(xiàn)層表現(xiàn)層是指用戶使用 We!瀏覽器(IE、FireFox等)通過

15、HTTP協(xié)議連 接運行在Web Server上的Web使用。(2) 業(yè)務層業(yè)務層由Web艮務器和GIS使用服務器組成。Web艮務器，Web使用和WebServices運行在其上，使用GIS服務器上 的服務器對象負責接受瀏覽器中的用戶請求，同時激活使用服務器并將用 戶請求傳遞給它，使用服務器調用數(shù)據(jù)存儲層的數(shù)據(jù)進行處理，并將處理結果通過We服務器返回給客戶端瀏覽層。主要包含Web!用開發(fā)框架，對 ArcObjects組件對象接口進行了進一步封裝，同時為 We使用提供了豐富 的界面元素，允許用戶方便地構建和部署 Web!用和Web艮務。不需要在Web 服務器上安裝ArcObjects，就可以運行返

16、些 Web使用。GIS使用服務器，主要包括一個服務器對象管理器(Server Objects Manager, SOM和多個服務器對象容器(Server Objects Container ,SOC。 GIS使用服務器是ArcObjects 對象的宿主，它包含核心的ArcObjects 庫， 并為ArcObjects能在一個集中的、共享的服務器中運行提供一個靈活的 環(huán)境。(3) 數(shù)據(jù)層用于高效地存儲、索引、訪問和維護存放在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)L：lilt era et農時救摳圖二系統(tǒng)架構圖2、功能模塊描述 顯示控制模塊。地圖顯示控制模塊提供地圖視圖操作、鷹眼導航、 圖層控制顯示、多媒體輔助信

17、息播放服務等功能，會根據(jù)用戶需求實時生成 滿足用戶需要的數(shù)據(jù)并發(fā)送至客戶端。(2) 查詢模塊。查詢統(tǒng)計模塊各子功能包括：空間信息查詢和屬性信息 查詢。該模塊的很多操作和屬性表有關，通過 ArcSDE完成。此外還可以配 合緩沖區(qū)分析執(zhí)行查詢。(3) 要素選擇模塊。可以通過鼠標點擊一點得到該點的地理坐標，也可 以通過定點選擇、矩形選擇、圓形框選等多種選擇工具一次性選擇多個校園 地理要素。(4) 數(shù)據(jù)管理模塊。實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的添加和更新，返里的數(shù)據(jù)包括各種校 園空間數(shù)據(jù)，也包括各種非空間屬性數(shù)據(jù)。子功能包括：對數(shù)據(jù)庫進行更新 不修改，添加個人自定義數(shù)據(jù)，上傳共享數(shù)據(jù)等。(5) 權限控制模塊。包括對各種用

18、戶的信息進行組織管理，指定用戶相 應的權限級別，設置用戶對每項功能的操作權限，并記錄所有用戶的登錄情 況。 空間量測模塊。用于量測任意兩點間的距離，也可以計算一條路徑的 長度。(7) 緩沖分析模塊。根據(jù)用戶設定的坐標戒指定的點、線、面要素，生成 指定要素周圍一定范圍的緩沖區(qū)域，并分析緩沖區(qū)范圍對其它要素的影響。(8) 路徑分析模塊。用戶指定兩個點位，系統(tǒng)經過計算自動生成兩點間的 最短路徑，不僅僅限于時間距離。(9) 統(tǒng)計分析模塊。可以將經過查詢的要素的空間和屬性信息以表單形式 列出，同時可以對要素各項信息進行統(tǒng)計分析，并可采用柱狀圖和餅圖等形 式顯示。(10) 制圖模塊?？梢詫⒌貓D顯示的基本內

19、容、影像圖、統(tǒng)計生成的柱狀 圖表等集合到一定的區(qū)域內，生成普通地圖或專題地圖等。(11) 數(shù)據(jù)輸出模塊。可以將制圖模塊生成的地圖或統(tǒng)計分析模塊生成的 數(shù)據(jù)進行導出，保存在本地存儲設備上，并提供打印功能。系統(tǒng)功能模塊及接口架構圖如下圖(圖三)所示.顯示包制模誹制圖檯油數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計分析模塊緩中分析模塊=權眼控制模塊.空閭童測模塊L*圖三系統(tǒng)功能模塊3、功能模塊間接口定義(1) 數(shù)據(jù)庫接口：用于將權限控制模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、顯示控制模塊和 查詢分析模塊的請求發(fā)送給數(shù)據(jù)庫，然后將數(shù)據(jù)庫中相應的數(shù)據(jù)傳送給它 們。(2) 控制權限接口 ：接受其他接口發(fā)送的命令請求，然后根據(jù)用戶的權限 決定是否接受命令指示。

20、(3) 顯示控制接口：地圖窗口中顯示的圖形數(shù)據(jù)通過該接口發(fā)送到制圖模 塊。(4) 統(tǒng)計分析接口：將統(tǒng)計分析模塊生成的表格、柱狀圖、曲線圖等，通過該接口發(fā)送到制圖模塊或數(shù)據(jù)輸出模塊。(5) 查詢分析接口：將經過查詢分析模塊得到的結果數(shù)據(jù)發(fā)送到統(tǒng)計分析 模塊中，后者根據(jù)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行數(shù)學統(tǒng)計計算。(6) 緩沖分析接口 ：當執(zhí)行緩沖區(qū)查詢命令時，此接口將緩沖分析模塊生 成的數(shù)據(jù)傳送到查詢分析窗口中， 后者在此基礎上結合數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行緩沖 區(qū)查詢分析。(7) 空間量測接口：執(zhí)行最段路徑命令時，路徑分析模塊通過該接口調用 空間量測模塊，由此計算出生成的最短路徑的長度，然后在屏幕上顯示出來(8) 要素

21、選擇接口：將要素選擇模塊中生成的坐標數(shù)據(jù)或用戶選擇的圖形 信息發(fā)送到查詢分析模塊、地理分析模塊(包括緩沖分析模塊、路徑分析模 塊、空間量測模塊)中，后者根據(jù)得到的信息和指令進行分析計算。(9) 制圖模塊接口：將在制圖模塊中綜合生成的和題圖發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出 模塊中，后者在得到數(shù)據(jù)后可以進行打印輸出。五、軟件測試1、單元測試和集成測試此過程貫穿在軟件代碼編寫的全部階段，每實現(xiàn)一部分功能就要進行相 應的測試。用于校園網絡信息系統(tǒng)采用多層結構，在測試時也同樣采取分層 測試的策略，即分別針對表現(xiàn)層、業(yè)務層和數(shù)據(jù)層進行測試。表現(xiàn)層的測試，主要包括排版結構的測試，鏈接結構的測試，客戶端程 序的測試以及瀏覽器兼容性的測試。業(yè)務層的測試，主要針對 WebGI系統(tǒng)的業(yè)務邏輯