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基于WebGIS的测量标志管理信息系统设计与实现

更新时间:2016-07-05

测量标志是国民经济建设、科学研究、国防建设的重要基础设施,是空间位置定位的基准,在国民经济建设和社会发展中发挥着重要的基础保障作用。改革开放以来,随着城市化进程的加快和大量基础设施的建设,难免会对测量标志造成损毁或破坏。建设测量标志管理信息系统不仅可统一监管体系,而且可解决测量标志管理点位查询难等问题,有效实现测量标志管理信息化。总之,建立完整的测量标志管理技术服务体系是测量标志信息化监管常态化、网络化的基础,也是测量标志监管持续化,不断更新的重要保障。

目前主流的大地测量成果管理系统一般采用B/ S架构,一方面能够分布式存储大量数据,另一方面也方便了用户从不同终端对数据进行访问[1]。例如,Malik T[2]等采用SkyQuery技术在联合的多个数据源上执行分布式查询并以Web Service发布,为有效查询分散数据提供了一个解决方案;Tasoulas E[3]等提出了基于GIS的城市植被管理规划系统,该系统以ASP.NET MVC4为基础架构,采用Geoserver发布电子地图服务,Entity Framework 5.0 进行数据持久化,OpenLayers和GDAL展示和分析数据,取得了较好的效果。基于上述研究,本文采用由传统3层架构延伸而来的更具扩展性和低耦合性的4层架构框架,在调用天地图服务作为底图的同时,自行开发数据存储管理、业务服务、用户管理、安全审核等功能模块,通过RESTful API发布和调用服务,实现跨操作系统、跨平台的分布式WebGIS系统。

1 测量标志管理信息系统设计

1.1 系统设计原则

测量标志管理信息系统存储的点之记信息是重要的基础测绘成果,对系统的安全性、容错性和稳定性具有较高要求,必须保证7×24 h全天候正常运行。同时,测量标志管理信息系统需要有较高的响应效率,保证高并发访问时的数据库反应速度,从而获取较高的用户满意度。此外,随着新需求的出现,数据结构、数据库类型都可能发生变化,系统也可能会增加新的功能模块,因此在设计开发时必须考虑程序的可扩展性和灵活性。目前计算机网络和GIS技术发展迅速,若测量标志管理信息系统的设计不具有技术上的先进性,其开发的成果必将很容易被淘汰。基于上述考虑,系统采用ASP.NET MVC5+MySQL+Entity FrameWork6+Autofac的开发架构,能够有效保证项目技术的先进性和适用性。

电动汽车作为常规汽车的替代,可以节约化石能源和减少温室气体的排放[1],因此得到大力推广。然而已有研究指出,随着大规模电动汽车集群接入电网,其无序充电模式可能会对电网产生不利影响,造成包括电能质量[2]、网损[3-4]、电压波动和三相不平衡[5]等电网运行指标变差的问题。

1.2 技术路线

系统采用数据访问层、业务逻辑层、Web服务接口层和表现层4层架构,以ASP.NET MVC5为基础开发框架,每层均采用Autofac框架实现依赖注入,降低对象和模块间的耦合关系,实现代码的重用。Autofac框架使用控制反转模式将应用程序的配置和依赖性与实际的应用程序代码分开(通过配置文件即可建立对象或模块间的调用关系),即应用程序各层之间为弱耦合结构,使得整个程序框架能做到真正意义的代码重用,也非常容易维护。Autofac框架的核心容器Components可把各业务逻辑和下层的数据访问模块绑定到容器中,通过配置文件建立对象或模块间的调用关系,在大幅减少编码工作的同时实现了代码重用。

2)业务逻辑层,负责控制业务逻辑,对资源提交、更改和检索的逻辑进行约束,并通过依赖注入技术把应用程序分离成一个个低耦合、高聚能的模块,再采用一种灵活的方式组装各模块,方便后期系统的修改和维护。系统主要依靠Autofac框架的核心容器控制模块间的关系,该容器在系统启动时生成,并把各业务逻辑和下层的数据访问模块绑定到容器中。当系统调用业务逻辑时,依赖注入会根据需要自动注入其他依赖模块。

1)数据访问层,负责数据在数据库中的持久化和检索,采用ORM数据实体关系映射部件实现,以统一的接口支持多种数据库,使得数据库之间的移植非常方便。基于ORM的数据库访问接口可实现一次编码多 次使用,在不同系统中使用时不用重复编程。

桌面管理子系统主要为用户提供查阅或管理测量标志点之记和相应普查登记表信息功能(图1)。通过该子系统,用户能够在电子地图上浏览标志点的具体位置,查看标志点附近的地形地貌,并可根据查询条件(如区域、位置范围、点名关键字等),让系统自动筛选符合条件的点之记显示在地图上;用户也可使用统计功能,统计并自动输出统计表(图2)。

4)表现层,负责用户界面呈现以及用户交互处理,采用HTML5技术进行界面展示。其中地图服务和动态地图服务属于外部服务,系统不独立提供地图服务,而是通过接口调用数字城市或天地图提供的符合OGC标准的地图服务[5]

图1 广东省测量标志管理信息系统首页

2 系统运行实例

2.1 桌面管理子系统

3)Web服务接口层,负责发布资源接口,采用ASP.NET MVC5 的 RESTful Web API进行资源发布 [4],对系统数据库的查询、修改等采用OData技术发布接口。所有支持Linq查询的集合均可采用OData技术查询,实际的查询语句被下放到客户端,增加了查询的灵活性,如查询地址位于‘天河区伍仙桥’且已损坏的标志点,可在客户端构造语句:URL: ~/api/mark?$filer=Address eq‘天河区伍仙桥’and IsDestroy eq‘true’,即可获取以JSON格式返回的结果数据。采用OData技术能够消除传统开发过程中为每种查询、修改数据库的方法都单独创建一个服务的步骤,可减少60%以上的编码工作。

方玫突然动了一个念头。她主动提出给徐东洗衣服。徐东那种惊喜的表情,让方玫觉得很有趣,就好像发现了一个只属于她的小秘密。

图2 广东省测量标志管理信息系统点之记详情

2.2 用户管理子系统

数据审核子系统能检索出新增或被修改的数据,审核员对该数据进行二级判别以确保数据的合理性和准确性,审核通过的数据才能进入成果数据库。审核不通过的数据需注明原因,以便返回数据修改操作者重新修改(图3)。回溯子系统通过建立历史数据库和日志管理将被修改的信息存入历史数据库,审核员在进行数据审核时能方便地将同一份记录修改前后的信息进行对比,从而确认是否通过审核;若发现修改有误,可通过查询日志找到修改记录,从历史数据库中恢复被误操作的信息。没有审核权限的人员,可在审核信息查询界面查看自己提交信息的审核情况以及审核员的审核意见。

2.3 数据审核与回溯子系统

用户管理子系统主要用于控制人员、系统和数据的权限。系统以角色为单位配置权限,不同的角色对应不同的权限。管理员可通过给不同用户分配不同角色来管理用户权限。

2.4 业务服务接口子系统

业务服务接口子系统提供业务数据的对接模式,是业务数据的发布平台。所有的业务工作流必须封装在该系统下并由接口公开,从而使得桌面管理子系统或第三方业务系统能通过接口处理业务工作流,逻辑开发者能专注于业务逻辑的开发。该子系统需提供外部访问接口,允许广东省国土资源在线巡查系统外业移动巡查终端对测量标志点的现状进行查询和修改,确保测量标志管理数据的准确性和更新的及时性。

由上文的分析可以看出,1974年和1992年的公约对波罗的海沿岸国如何携手共同对抗波罗的海海洋污染所涉及的方方面面做出了细致、清晰、周全的规定和安排,加上公约设立赫尔辛基委员会、重视科学技术成果的引入、灵活利用区域和国际组织、不断自我更新的特色,开启了波罗的海沿岸国在海洋环境保护领域的正式合作,为持续数十年并取得积极进展的波罗的海环保实践,提供了极为关键的框架性法律保障。

图3 广东省测量标志管理信息系统数据审核子系统

3 结 语

依照技术的基本标准来决定这段高速公路的旧路面是否保留,在经过上文中提到的方法后得出最终的路面面层铣刨路段。

本文分析和研究了当前测量标志管理中存在的问题,并讨论了测量标志管理信息系统建设的重要意义和价值;以现代Web技术为基础,提出了测量标志管理信息系统的建设思路。在分析国内外大地测量管理系统研究现状的基础上,提出了以标石为基本存储和管理对象,对测量标志数据进行管理的模式,打破了传统的以点之记为对象的管理模式,更符合实际情况;同时有效解决了一石多点时的管理混乱,加强了测量标志的管理。

本文研究了测量标志管理信息系统实现的关键技术,并对系统进行了详细设计,开发了广东省测量标志管理信息系统。在整体架构上,系统采用4层架构合理地划分层次,在大大加强系统可扩展性的同时减少了耦合性,增强了系统的融合能力和易维护性。在地图服务方面,鉴于天地图、广东省地理信息公共服务平台已建设完成,各级地理信息公共服务平台均发布了符合OGC标准的地理信息服务(WFS服务和WMS服务),系统没有发布单独的电子地图服务,而是调用天地图提供的WFS和WMS(或WMTS)服务作为系统底图进行展示。在业务服务的发布和调用方面,系统自行开发了数据存储管理、业务服务、用户管理、安全审核等功能模块,并通过RESTful技术实现了Web Service的发布和调用。在系统认证方面,系统采用OAuth技术实现了安全而开放的认证服务,有效解决了第三方应用接入时用户信息的安全问题。在数据库操作管理方面,采用ORM技术建立了对象和实体之间的映射关系,隐藏数据访问细节,将数据库访问过程进行封装,用户不必考虑具体的SQL语句,实现了方便快捷的数据持久化。同时,为了保持数据库在高并发访问条件下的良好性能,系统采用了缓存策略,有效减少了数据库访问次数,提升了系统性能和用户体验。

测量标志管理信息系统的进一步完善和改进主要分为两个方向:以用户需求为导向,根据用户在实际生产应用中提出的需求对业务逻辑进行改进;持续关注新兴技术,不断提升系统性能。

1)目前测量标志管理信息系统提供的服务都是测量标志信息的简单呈现,没有更进一步的分析和应用。通过对数据库中测量标志信息进行统计分析,可提供水准路线、GPS点构网等服务,提升了测量标志管理信息系统的应用深度。

2)扩展测量标志管理系统的管理对象范围。诸如重力点、像控点等测量成果类型和结构均与系统已入库的测量标志相似,可很容易地纳入系统管理,从而拓展测量标志管理信息系统的应用范围。

河套灌区地处干旱半干旱区,蒸发量远大于降雨量,受气候与人为因素的影响,土壤沙化、水土流失、草场退化、土地污染等威胁长期存在,生态环境还比较脆弱,资源环境压力加大,推进经济绿色转型任务繁重[6]。

综上所述,随着时代发展,WebGIS技术正在日新月异的飞速发展。下一步工作将会继续关注新兴技术,重点研究网络环境下更好的WebGIS程序架构、开放式GIS[6]、面向对象的地理信息数据库以及更有效率的空间数据交换格式[7]等,争取能持续地用更合适更优异的技术代替陈旧方法。在满足未来需求拓展的同时,也要努力避免陷入“过度设计”的陷阱,实现更好的WebGIS系统,从而带给用户更好的体验。

参考文献

[1] 孟令奎,史文中,张鹏林.网络地理信息系统原理与技术[M].北京:科学出版社,2005

[2] Malik T, Szalay A S, Budavari T, et al. SkyQuery: a Web Service Approach to Federate Databases[J].Computer and Information Science,2002,11(2):23-32

[3] Tasoulas E, Varras G, Tsirogiannis I, et al. Development of a GIS Application for Urban Forestry Management Planning[J].Procedia Technology,2013(8):70-80

[4] Esposito D. Which ASP.NET Is Better?[J]. InformationWeek,2011(1 307):50-52

[5] 钟广锐.基于OGC规范的WebGIS解决方案研究[J].微计算机信息,2007,23(31):184-186

[6] Alex M. Web Service [J]. Bollettino del CILEA,2007:105

[7] 沈晔,冯径,舒跃强,等.WebGIS数据高效传输技术的研究与实现[J]. Computer Science and Application,2012,2(1):40-46

王涛涛
《地理空间信息》 2018年第05期
《地理空间信息》2018年第05期文献

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