基于WebGIS的数字校园系统设计与实现

＊收稿日期：２００６－０７－０２＊＊作者简介：徐映雪（１９８４－），女，河南郑州市人，陕西师范大学硕士研究生，主要从事ＧＩＳ应用研究。

１引言随着我国信息化水平的提高，“数字地球”、“数字城市”建设正如火如荼。

作为现代城市重要组成部分的高等院校，其校园的科学管理和合理规划越来越引起社会的重视。

随着校园信息化建设的发展，“数字校园”技术应运而生。

“数字校园”是指学校在开展教学、科研和管理及对外通讯过程中运用宽带、交互性和专业性的局域网实现学校办学的数字化、信息化和智能化，是“数字地球”的微观表现形式在校园区域的具体体现［１］。

近年来，许多校园的占地面积不断扩大，建筑物增多，地上和地下地管网、供电和通信线路更加密集，用传统的规划与管理模式已不能满足高校的发展需要。

利用万维网地理信息系统（ＷｅｂＧＩＳ）技术有助于解决这些问题。

ＷｅｂＧＩＳ是利用互联网技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，实现在互联网环境中对空间信息进行显示、传输、互操作以及实时处理等功能［２］。

本研究以陕西师范大学为例，利用ＷｅｂＧＩＳ技术开发构建了师大数字校园系统，用图形、图像数字信息来表现校园各种空间及属性要素，把用户从以往的文字查询中解脱出来，获取图文并茂而且最为直接的交互效果，提供各种统计操作、空间分析、专题要素输出等功能，给学校的各项工作都带来很大方便，可创造可观的社会效益。

２关键技术简介主要采用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术、数据库技术和ＧＩＳ技术来实现本系统的开发。

关键技术包括ＨＴＭＬ网页设计技术、ＡＳＰ编程技术、ＡｒｃＩＭＳ网络开发平台。

ＡｒｃＩＭＳ：ＥＳＲＩ公司推出的基于网上制图和分布式ＧＩＳ的新一代开发软件，提供多方位的ＷｅｂＧＩＳ解决策略，允许用户在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和Ｉｎ－ｔｒａｎｅｔ环境下通过浏览器访问ＧＩＳ应用和地图数据，应用了ＪａｖａＡｐｐｌｅｔ、ＪａｖａＳｅｒｖｌｅｔ等技术，在功能和效率上要优于其他同类产品。

ＨＴＭＬ语言：一种用来制作超文本文档的简单标记语言，是进行网页设计的基础语言。

用ＨＴＭＬ编写的超文本文档称为ＨＴＭＬ文档，能独立于各种操作系统平台。

ＡＳＰ技术：Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ提出的一种动态站点设计技术，同时也是一个“服务器端脚本编写”环境，可用于创建和运行动态的交互式Ｗｅｂ服务器应用程序。

使用ＡＳＰ，可以合并ＨＴＭＬ页、脚基于WebGIS 的数字校园系统设计与实现＊徐映雪＊＊王静珊（陕西师范大学旅游与环境学院，陕西西安７１００６２）摘要：万维网地理信息系统（ＷｅｂＧＩＳ）是利用互联网来扩展和完善地理信息系统功能的一项新技术。

文章研究基于ＡｒｃＩＭＳ的ＷｅｂＧＩＳ实现方法，把ＡｒｃＩＭＳ与ＡＳＰ及ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ相结合，构建了陕西师范大学数字校园系统，对其总体框架、关键技术、功能设计、数据库建设以及基于ＷｅｂＧＩＳ构件的实现进行了详细探讨。

陕师大数字校园系统实现了资源合理配置和信息共享，为校园的科学管理和规划决策提供了可靠依据。

关键词：ＷｅｂＧＩＳ；数字校园；ＡｒｃＩＭＳ中图分类号：ＴＰ３９２文献标识码：Ａ文章编号：ＣＮ１１－５３４０／Ｎ（２００６）０５－００１４－０４北京教育学院学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＢＥＩＪＩＮＧＩＮＳＴＴＴＵＴＥＯＦＥＤＵＣＡＴＩＯＮ（ＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥ）第１卷第５期２００６年１０月Ｖｏｌ．１Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２００６本命令以及ＣＯＭ组件创建交互式Ｗｅｂ页各个部分，并且可以创建功能强大的Ｗｅｂ应用程序。

本系统采用该技术主要的目的是实现查询数据库，数据分析，并通过Ａｐｐｌｅｔ实现图形显示。

３陕师大数字校园系统设计与实现３．１系统结构分析３．１．１系统软硬件环境数字校园系统需要处理许多空间数据，系统的数据量大，结构比较复杂，为使系统有一个较佳的运行环境和性能，将硬件环境配置如下：①局域网：１０Ｍ／１００Ｍ的交换式以太网。

②中心服务器：硬件配置较高的服务器１～２台。

③客户机：硬件配置一般，普通的ＰＣ机。

④外设（有条件者可选择）：扫描仪、数字化仪、打印机。

本系统服务器采用Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００ＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＳｅｒｖｅｒ，ＧＩＳ平台选用ＡｒｃＩｎｆｏ９．０，Ｗｅｂ服务器采用Ｍｉ－ｃｒｏｓｏｆｔＩＩＳ６．０，通过Ｓｅｒｖｌｅｔ与ＡｒｃＩＭＳ进行交互（Ｓｅｒｖｌｅｔ是用ＪａｖａＳｅｒｖｌｅｔＡＰＩ编写的在服务器端运行的跨平台应用程序，运行在提供Ｓｅｒｖｌｅｔ环境的Ｗｅｂ服务器的Ｊａｖａ虚拟机中）；浏览器端可使用ＩＥ或Ｎｅｔｓｃａｐｅ浏览器。

３．１．２系统整体结构体系本系统的建设主要以Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ这种网络架构模式来实现，体系结构主要采用目前比较流行的三层结构设计，即用户表示层、应用逻辑层、数据存储层（图１）。

其中，用户表示层就是标准的Ｗｅｂ浏览器，负责与用户交互，根据其需求调用应用逻辑层的数据处理并将处理结果显示出来。

应用逻辑层是整个系统关键所在，由Ｗｅｂ服务器和应用服务器组成。

Ｗｅｂ服务器负责接受浏览器中的用户请求，同时激活并传递给应用服务器。

应用服务器调用数据存储层的数据进行处理并将处理结果通过Ｗｅｂ服务器返回给用户表示层。

数据存储层是由各个数据库组成的，主要包括陕西师范大学的空间数据和属性数据，该层收到数据操作请求后将结果返回给应用服务器。

师大数字校园系统采用三层结构，具有一定的灵活性、伸缩性和可扩展性，层次结构清晰，能够提高系统的运行效率［４］。

３．２系统数据库设计３．２．１数据采集系统数据库的设计包括空间数据库和属性数据库的设计，因此数据的采集包括图形数据和属性数据两方面的内容。

图形数据的采集利用数字化仪和在Ｒ２Ｖ软件中手工数字化相结合的方法，对已有图件矢量化来完成。

利用的基础地图有陕西师范大学雁塔校区１∶５００地形图、校园总体规划图、建筑物分布平面图、建筑物内部结构图、综合管线图等。

属性数据的采集以现场测量调查为主，与学校近期的各种统计信息相结合。

属性数据库包括建筑物资料信息、教职工信息、学生信息、教学课程安排、科研项目信息、基础设图２专题图层划分图１数字校园系统体系结构徐映雪，王静珊：基于ＷｅｂＧＩＳ的数字校园系统设计与实现北京教育学院学报（自然科学版）施信息等。

３．２．２图形数据库设计在设计图形数据库时，按专题分层的方式划分了１３层（图２）。

数据在各层的表现形式有点、线、面三种。

３．２．３属性数据库设计属性数据库包括两类属性表：对应于地图实体的属性表和普通属性表。

前者用于存放地图实体的属性，主要包括教学区属性表、家属区属性表、宿舍区属性表、管线属性表、绿化区属性表等。

后者不包含地理信息，是常规的数据库文件，主要包括教职工信息表、学生信表、教学课程安排表、多媒体文件索引表等，存放在ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ数据库中。

采用地理关系数据模型可把空间数据库与属性数据库由要素ＩＤ码相互关联，完成空间数据和属性数据的统一管理、双向查询和更新维护。

３．３系统界面设计良好的用户界面是保证系统正常运行的一个重要因素，影响到用户对系统的应用态度，进而影响到系统功能的发挥。

本系统是展示师大形象的一个崭新的窗口，生动鲜明、友善简洁、易操作的界面设计尤为重要。

系统采用自顶向下逐层分解的设计思想，逐级进行界面设计。

最高一级界面是师大数字校园系统主菜单，反映该系统所有功能，其余各级界面之间通过不同形式的链接进行调用［５］。

３．４系统功能分析在系统设计过程中，将具有相似功能的归为一个模块，能够使系统更为清晰，条理更加清楚。

本系统分为教务学籍管理、规划管理、道路管理、综合管线管理、校区智能化、网络教学、用户管理等７个子模块，具有数据更新、多媒体信息显示、空间查询、线路导航、三维漫游、统计分析、缓冲区分析等功能（图３）。

３．４．１数据采集、编辑与动态更新高校的各种数据更新频繁，如人才流动、工资调整、科研经费支出、设备更新、学生入校和离校等各种数据都需要及时更新。

师大数字校园系统提供了较强大的数据采集与编辑功能，各种图形数据可通过数字化仪或扫描仪输入图形数据库，属性数据可直接输入或从其他数据库导入。

只有实现了动态更新，才能实现信息的动态管理。

３．４．２基本地图显示用户能查看校园地形图、规划图、地下管线图、建筑物内部结构图等各种地图信息，可实现地图的任意放大、缩小和平移，还可根据需要选择感兴趣的图层叠加起来查看地图。

３．４．３双向查询功能查询功能可分为空间→属性的查询和属性→空间的定位查询两方面。

空间→属性查询即点击查询，用户通过浏览器在地图上选择感兴趣的地物，系统自动在旁边的信息帧中显示选中地物的具体属性信息。

属性→空间定位查询即条件查询，利用属性表的相关属性（建筑物名称、地址、用途等），对图上校园实体进行查询。

如查询某一校园景点的具体位置，可在信息帧中输入景点名称，该景点就在校园图中高亮度地中心显示出来。

３．４．４线路导航功能系统根据用户的需求，从定位的初始位置开始，在地图上模拟出最佳行进路线。

如用户想游览校园各个景点，顺便到银行取钱后去超市购物，系统可显示出一条最短路径，同时计算出总距离。

图３系统功能模块（上接第２页）ＴｈｅＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅＩｎｔｅｎｓｉｔｙＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＷａｖｅｓｗｉｔｈＡｎｙＦｒｅｑｕｅｎｃｙＰａｓｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈＭａｎｙＳｌｉｔｓＺｈａｏＬｉｑｉａｎｇ，ＺｈａｎｇＹａｏｌｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＮａｔｕｒｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＢｅｉｊｉｎｇＷｕｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０１１４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｓｗｉｔｈａｎｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｗｈｅｎｔｈｅｙｐａｓｓｔｈｒｏｕｇｈｄｏｕｂｌｅＳｌｉｔｓ．Ｔｈｅｎｔｈｅｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｓｗｉｔｈａｎｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｗｈｅｎｔｈｅｙｐａｓｓｔｈｒｏｕｇｈｍａｎｙｓｌｉｔｓ．Ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｕｓｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｃｏｎｆｅｒ－ｅｎｃｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｂｙｑｕａｎｔｕｍｍａｃｈｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｓ；ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ；ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（责任编辑张景瑞）ＴｈｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＤｉｇｉｔａｌＣａｍｐｕｓＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＷｅｂＧＩＳＸｕＹｉｎｇｘｕｅ，ＷａｎｇＪｉｎｇｓｈａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＴｏｕｒｉｓｍａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｈａａｎｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００６２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｅｂＧＩＳｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｕｓｅｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｔｏｅｘｐａｎｄａｎｄｐｅｒｆｅｃｔｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ．ＴｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓＡｒｃＩＭＳａｎｄＡＳＰａｎｄＪａｖａＳｃｒｉｐｔｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅＤｉｇｉｔａｌｃａｍｐｕｓｓｙｓｔｅｍｏｆＳｈａａｎｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｂａｓｅｄｏｎＷｅｂＧＩＳ．Ｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｔｏｔａｌｆｒａｍｅ，ｔｈｅｋｅｙ－ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｔａｂａｓｅａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍ－ｐｏｎｅｎｔｂａｓｅｄｏｎＷｅｂＧＩＳ．ＴｈｅｄｉｇｉｔａｌｃａｍｐｕｓｏｆＳｈａａｎｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｉｎｓｔａｌ－ｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｓｈａｒｅｏｆｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｃｒｅｄｉｂｌｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｍａｎ－ａｇｅｍｅｎｔａｎｄｍａｋｅｄｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｍｐｕｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＷｅｂＧＩＳ；ｄｉｇｉｔａｌｃａｍｐｕｓ；ＡｒｃＩＭＳ（责任编辑张景瑞）３．４．５三维漫游系统实现了用户对校园的实时漫游操作，使其有身临其境之感。