[基于MapGlS-IMS的武汉城市圈地理信息系统设计与实现]地理信息系统设计

　　摘要：设计了B/S模式下的武汉城市圈地理信息系统。以C#.NET为基本开发环境，结合MapGIS-IMS初步开发出武汉城市圈地理信息系统，实现了城市圈空间信息浏览、空间信息查询和交通网络分析等基本功能，提供了城市圈城市地理专题服务平台。
　　关键词：MapGIS-IMS；地理信息系统；城市圈；网络分析
　　
　　0、引　言
　　
　　　武汉城市圈是指以武汉为圆心，周边100公里范围内的鄂州、黄石、黄冈、孝感、成宁、天门、仙桃、潜江等八个城市构成的城市群。构建智慧城市是信息社会建设现代化城市的重要内容。作为专门处理与地理空间位置相关的信息系统――地理信息系统(GIS)，已逐渐成为搭建城市信息化系统的基础平台。WebGIS是Internet技术与GIS技术相结合的产物，由于Intemet的迅猛发展，WebGIS已逐渐取代单机桌面GIS成为用户构建GIS应用系统的基础平台。MapGIS-IMS是中地公司推出的基于NET的WebGIS平台，它采用成熟的C#语言，结合灵活多变的JavaScript和VML技术，无论在性能还是网络负载等方面都实现了质的飞跃。我们借助功能强大的MapGIS-IMS，设计和开发了武汉城市圈网络地理信息系统，为武汉城市圈信息化建设提供技术支持。
　　
　　1、系统总体设计
　　
　　　开发城市圈地理信息系统的目的是为社会公众提供一个公共的地理信息服务平台。对于―个社会化的用户群，人们对计算机技术和GIS技术的理解和掌握存在很大的差异，有相当一部分用户对GIS可能是完全陌生的。因此，系统的界面要设计得简单易用。
　　系统服务的内容以社会公众关心的城市地理信息为中心，旨在提供基于网络的城市地理信息查询浏览平台，利用完善的网络资源和先进的计算机软件，促进空间信息的交流与互动。该平台可以为大众的日常生活、交通出行、餐饮购物提供方便；为企事业单位的定位查询与宣传，提供直观、快捷的空间信息服务。
　　1.1系统目标
　　建立城市圈地理信息公共服务平台，目标是实现以下基本功能：城市圈空间信息浏览、空间信息查询和交通网络分析。
　　1.2系统体系结构
　　系统架构如图1所示。
　　该系统架构设计采用数据服务层、业务逻辑层和表示层的三层B/S结构。
　　数据服务层主要负责城市圈基础数据的存储、管理、维护和共享数据的提取，通过空间数据引擎实现与应用逻辑层的交互，接受GIS应用服务等的数据请求，并将处理结果交给应用逻辑层服务器。
　　业务逻辑层是WEBGIS的核心，是数据服务层和表示层之间的桥梁。Web服务器提供用户与系统交互的界面，负责将来自客户端的请求转换后提交给GIS服务器，并将后者返回的结果转换为HTML网页返回客户端。GIS同时也负责与数据服务层进行交互，连接空间数据库，提供用户访问地图的接口，处理前者发送的对地图放大、缩小、漫游、查询、分析等有关空间数据的操作请求。
　　表示层负责用户交互界面的操作与响应。该层向客户端提供―个标准的Web浏览器(如IE、Firefox和Maxthon等)，用于向业务逻辑层提交请求，并接收和解析由服务器端返回的响应结果。表示层与业务逻辑层的连接通过标准的网络协议如HTrP等实现。
　　
　　2、空间数据库设计
　　
　　　空间数据库是指GIS在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般以一系列特定结构的文件形式组织在存储介质上。本系统的空间数据通过MapGIS的空间数据库引擎SDE在关系数据库SQL Server上存储、管理和维护。SDE存储和组织数据库中的空间要素的方法，是将空间数据类型加到关系数据库中，不改变和影响现有的数据库或应用。
　　用来交换的数据主要存放在设施点数据库中。城市信息点表包含酒店、商场等信息。IP地址表存放各地区的IP范围。这两个表的结合可为用户提供更迅速的空间信息搜索服务。路线表、站点表和站点交换表三表的关联用于城市交通网络分析(图2)。
　　
　　3、系统功能设计
　　
　　系统功能模块分为三部分：空间信息浏览；空间信息查询；交通网路分析。
　　(1)空间信息浏览。给大众提供―个网络电子地图浏览窗口，让大众了解感兴趣的目标点；提供城市圈地理位置信息的查询，用户可了解圈内各地之间的位置关系。这一模块的功能以地图缩放为主，主要向用户提供地图的放大、缩小、移动、复位和更新等操作。同时，对重要的部分还提供三维浏览的功能。
　　(2)空间信息查询。该模块提供圈内旅游信息搜索服务。系统将各类特色饮食、旅游景点、酒店、商场以及公共设施场所与地理位置信息相关联，提供基于位置信息的搜索服务。本模块提供了两种查询手段：①通过输入名字等点属性信息进行查谢；②直接在图上通过点击或拉框查询。
　　(3)交通网络分析。为用户提供距离量测和路线查询的功能。①距离量测：给用户提供行程距离的计算。②路线查询：为用户提供城市圈内各城市间路线选择和城市内最优路线服务。
　　
　　4、系统功能实现
　　
　　　本系统采用COM技术、ASP.NET技术、JavaScript和Aiax相结合进行Web GIS的编程实现。以COM组件为基础，通过ASP.NET编程调用GIS软件中COM组件提供的功能实现具体的服务器端运用，通过JavaScript提供更友好的Web交互，Ajax的使用能使用户的响应更加快捷。
　　系统功能实现的设计思路为：基于ASP.NET函数，初始化GIS对象和变量，依据用户请求(如放大、缩小、位置点查询等)，从空间数据库提取空间数据，WebGIS服务基于GIS的地图显示、空间和属性数据查询、路径分析和空间分析模块进行数据运算处理，将运算结果矢量图形转化为浏览器支持的栅格图形，返回客户端(见图3)。
　　(1)城市三维景观浏览。本功能的实现基于三维场景模型，对重要的区域进行三维建模。同时也提供简单的搜索功能，在搜索栏中输入要查询的地方，系统会根据相关程度把查询结果显示出来，搜索到的位置会在地图中标注出来(图4)。
　　(2)区域地理位置查询。提供了两种查询手段：①通过输入名字等点属性信息进行查询；②直接在图上通过点击或拉框查询。用户选定需要查询的点文件，点文件会被装入专题工作区，以备对该点文件进行操作。若用户选择的是第①种方式，则系统会对该文件在GIS数据库中对应的属性信息进行搜索，找到满足条件的点图元；若选择第②种方式，则系统将用户在地图上点击所获取的参数传递到处理函数，进行坐标转换后。对该文件在GIS数据库中对应的空间信息进行搜索，找到满足条件的点图元，最后获取找到的点图元的显示范围，按照所给范围重新显示地图(图5)。
　　(3)出行路线分析(图6)。①最优路线选择：为用户提供城市圈内各城市间路线选择和城市内最优路线服务；②车程计算：给用户提供行程距离的计算。计算的方法是：获取用户点击的起点和终点坐标，调用距离计算函数计算并得出结果。
　　
　　5、结束语
　　
　　　本系统以先进的WebGIS技术为基础，以城市地理信息为核心，实现了城市圈地理信息的在线浏览和查询，提供了一个基于位置的城市公共信息展示平台。系统具有良好的可扩展性。本系统仅仅是一个武汉市城市圈地理信息系统的基本框架，在多源信息的整合及与用户的交互手段等方面还有待进一步扩展。
　　
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