基于WebGIS的“數字國土”信息應用系統的設計與實現
1. 引言
近年來,國土資源部已啟動“金土”工程建設,并在多個省進行了試點建設。隨著社會信息化建設的加速,“數字城市”和“數字國土”建設已成為各級政府部門追求的目標之一,山東省也開始啟動“金土”工程建設。另外,作為政府上網工程及電子政務重要內容的一部分,國土資源的信息化建設更是迫在眉睫[1]。隨著濟寧市經濟和社會發展速度的加快,國土資源的變化日趨頻繁,國土資源管理任務越來越重。為了更好地保護國土資源,發揮他們的最大效益,相應國家和山東省“金土”工程號召,開展了土地調查、地籍調查和礦產資源調查等工作,在數據整合建設基礎上,運用計算機網絡、地理信息系統 (GIS) 等技術建立濟寧市“數字國土”信息應用系統,目標是為建設濟寧市國土資源綜合辦公平臺以及國土資源信息服務打下基礎,具有十分重要的現實意義。
2. WebGIS概述
地理信息系統(GIS),隨著自身的成熟與發展,能力逐漸增強。今天,它所包含的概念、引用的技術手段已接觸到各種信息技術領域的前沿,它的應用也已由最初的地理領域拓寬到廣義的信息服務。把GIS與網絡技術相融合,形成一個網絡化的地理信息集成平臺,是當前地理信息系統發展的一個重要方向[2]。
WebGIS是Internet和WWW技術應用于GIS開發的產物,是實現GIS互操作的一條最佳解決途徑[3]。WebGIS是一種基于Web技術標準和通訊協議并利用Web技術來擴展和完善GIS的一項新技術,通過WWW功能得以擴展,真正成為一種大眾使用的工具。從WWW的任意一個節點,Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數據、制作專題圖,以及進行各種空間檢索和空間分析,從而使GIS進入千家萬戶。
WebGIS具有以下特點[4]:
1. 全球化的客戶/服務器應用
全球范圍內任意一個WWW節點的Internet用戶都可以訪問WebGIS服務器提供的各種GIS服務,甚至還可以進行全球范圍內的GIS數據更新。
2. 真正大眾化的GIS
由于Internet的爆炸性發展,Web服務正在進入千家萬戶,WebGIS給更多用戶提供了使用GIS的機會。WebGIS可以使用通用瀏覽器進行瀏覽、查詢,額外的插件(plug-in)、ActiveX控件和Java Applet通常都是免費的,降低了終端用戶的經濟和技術負擔,很大程度上擴大了GIS的潛在用戶范圍。而以往的GIS由于成本高和技術難度大,往往成為少數專家擁有的專業工具,很難推廣。
3. 良好的可擴展性
WebGIS很容易跟Web中的其他信息服務進行無縫集成,可以建立靈活多變的GIS應用。
4. 客戶端平臺獨立性
無論客戶機是何種操作系統,只要支持通用的Web瀏覽器,用戶就可以訪問WebGIS數據。
WebGIS是當今GIS的熱點,已成為各大廠商激烈競爭的焦點。幾個重要的國外GIS廠商爭相發布各自的WebGIS產品,如ESRI的Internet Map Server(IMS)系列(包括早期的Map Objects IMS、ArcView IMS至ArcIMS)和ArcGIS Server產品、MapInfo公司的MapInfo Proserver和MapXtreme、Intergraph公司的GeoMedia Web Map和Caliper公司的Maptitude軟件,著名的CAD廠商Autodesk公司也推出了MapGuide。國內網絡地理信息系統軟件技術及產品也取得了長足的進步,主要有:武漢武大吉奧信息工程技術有限公司開發的GeoSurf、國家遙感應用工程技術研究中心網絡與運行工程部獨立開發的地網GeoBeans、北京超圖地理信息技術有限公司開發的超圖互聯網地理信息系統軟件等。
3. 系統總體設計
近年來 GIS 在國土管理、規劃、開發等應用上取得了巨大成功并獲得了明顯的經濟效益[7]。由于WebGIS 具有基于 HTTP 協議的請求/應答機制,且具有網絡的一切優點, 用戶可以在網絡上實時交互地理信息,同時 WebGIS可以圖形方式顯示空間數據,并進行多媒體數據的傳播與處理; 另一方面WebGIS 可將高精度數據處理與一般應用緊密結合, 可實現專門機構的專業應用與一般用戶普通瀏覽查詢的有效統一,真正實現了數據共享[8]。因此采用 WebGIS構建國土資源網絡信息系統是實現國土資源網絡化管理的一條高效途徑。
3.1系統目標
濟寧市“數字國土”信息應用系統建設的總體目標:圍繞建設“數字國土”體系,結合現有的技術條件和數據現狀,采用先進的WebGIS和計算機網絡等技術,建立一個規范、高效、系統的國土資源綜合應用系統,使數據管理與空間信息管理融為一體,多層次、多方位直觀的顯示相關數據、圖形等信息,提供各種國土管理工作元素在空間的分布狀況和實時運行狀況,做到資源的合理配置和調度,提高各業務部門的業務處理速度和協同工作效率,從宏觀上提高國土管理工作的科學化、規范化水平。
3.2總體結構設計
系統總體結構如圖 1所示,系統為由數據庫服務器、WebGIS服務器和客戶端組成的3層B/S結構體系。
l 數據庫服務器
本系統的數據庫平臺選用Oralce9i為數據庫管理系統軟件,并采用ArcSDE軟件作為空間數據引擎中間件,屬性數據和空間數據分別進行存儲。
l WebGIS服務器
系統使用IIS6.0作為Web服務器。
系統采用ArcIMS作為系統WebGIS開發軟件。ArcIMS是美國ESRI公司的服務器端產品,可以發布GIS數據并可生成WebGIS網站。ArcIMS提供了一種通過網絡獲取動態地圖、GIS數據以及各種服務的途徑。ArcIMS服務可被應用于多種客戶端中,如自定義網頁應用、ArcGIS桌面系統以及移動和無線設備。通過應用ArcIMS城市和地方政府、商業機構以及其他組織均可以發布,發掘以及共享地理空間信息。ArcIMS是一個基于服務器的產品,它提供了一個用于在網頁上發布GIS數據和服務的分層框架結構[5]。ESRI公司是國內外GIS行業的領軍公司,ArcIMS軟件作為其主要軟件產品之一,具有較高和性價比。
另外,系統使用C#語言開發統計結果處理功能,WebGIS服務器需要安裝Microsoft .NET Framework。
l 客戶端
用戶在客戶機上可通過Internet Explorer等Web瀏覽器訪問WebGIS服務器進行相關操作。用戶在客戶端不需要安裝任何軟件或插件。
3.3系統模塊設計
針對特定數據,濟寧市“數字國土”信息應用系統分為四個子系統:基礎地理信息子系統、土地資源信息子系統、地質礦產信息子系統和綜合應用子系統,如圖 2所示。
圖 2 系統模塊設計圖
4. 系統功能設計與實現
4.1基礎地理信息子系統
該系統針對濟寧市多尺度基礎地理數據進行設計,提供多種基礎地理數據及其元數據的查詢功能。
系統功能設計如圖 3所示,分別介紹如下。
l GIS功能
GIS功能包括地圖縮放操作、圖層控制、查看圖例、點選要素查詢、屬性條件查詢、距離測量、清除操作和打印地圖等功能。
l 數字線劃圖查詢功能
提供1:25萬濟寧市數據、1:5濟寧市數據、1:1萬城區數字線劃圖數據的瀏覽和查詢功能。
l 正射影像圖瀏覽
正射影像圖指各種經處理后的遙感影像圖。系統將已有遙感影像進行網上發布,用戶既可以進行定位導航瀏覽,也可以利用不同時間、不同尺度的遙感影像進行對比分析。
4.2土地資源信息子系統
該系統針對濟寧市土地利用現狀數據、城鎮地籍數據和城區土地分級和基準地價數據等進行設計,提供土地資源信息的查詢和統計功能。
l 行政區查詢
系統提供土地利用3級分類的土地詳查分區縣、分鄉鎮統計數據,該功能模塊利用不同尺度數據為用戶提供圖形化查詢功能,分為按區縣查詢和按鄉鎮查詢兩種查詢方式。
l 專題圖查詢
系統集成了濟寧市農村1:10000土地利用現狀圖和市區1:500地籍數據,并按照標準圖式進行發布,用戶可分別進行土地利用專題圖查詢和市區地籍專題圖查詢。
l 統計功能
系統為用戶提供了土地利用數據的分行政區統計功能,可進行區縣和鄉鎮級統計,統計類型包括土地利用3級分類,以及統計結果處理功能。
4.3地質礦產信息子系統
地質礦產信息子系統主要用于管理濟寧市地質礦產數據。
系統集成了地質環境規劃專題、地質環境現狀專題、地質評價專題、基巖地質專題、開發利用規劃專題、礦產管理專題、地質礦產專題和礦產分布專題數據,利用GIS功能便于對數據和管理和使用。
4.4綜合應用子系統
該子系統綜合利用基礎地理信息、土地利用信息和地質礦產信息,提供綜合利用分析等功能。
l 影響范圍分析
影響范圍分析是綜合利用系統已整合數據進行綜合利用分析,系統集成了基礎地理信息數據和若干地質礦產數據,用戶可以分析某地質礦產專題要素的影響范圍。
l 綜合查詢
綜合查詢是綜合利用系統中基礎地理信息數據和地籍數據,用戶可點擊查詢某一宗地所在地價信息等。
l 地圖瀏覽
系統將數據中心的三類數據進行整合,統一組織為一個地圖服務,以供用戶使用;
另外,用戶也可通過專題圖瀏覽頁面瀏覽服務器發布地圖服務,同時可以查看服務中圖層信息。
5. 結論
濟寧市已經進行了兩年多的國土資源數據整合建設,有效地集成了全市多比例尺基礎地理數據、土地資源數據和礦產地質數據,在此基礎上,利用WebGIS技術構建了濟寧市“數字國土”信息應用系統;赪ebGIS技術的網絡國土資源信息系統作為WebGIS的一種特殊應用領域,為各類與空間信息相關的資源信息網絡提供了開放的信息空間,為政府部門及普通用戶提供了豐富的國土資源及其相關信息,用戶不需要購買GIS軟件,就可以通過Web瀏覽器訪問并利用系統的各種資源。該系統對濟寧市國土資源數據進行有效的管理,實現了國土資源信息的快速檢索、分析與處理,達到了利用計算機對國土資源信息進行統一管理的目的,將為政府及有關部門輔助決策提供可靠、全面、科學的技術支持。
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