俞獻(xiàn)隆 趙哲 姜華 余志堯 高濤 肖海平 劉德兒

摘 要：針對(duì)建立在二維平面地圖和影像地圖基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)數(shù)字校園信息不夠豐富，交互性不足的現(xiàn)狀，文章提出了一種基于Web平臺(tái)上的校園地理信息服務(wù)。首先將用于交互的地理數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過(guò)ArcServer發(fā)布，通過(guò)Web Services進(jìn)行訪問(wèn)，并在Web端將需要的數(shù)據(jù)添加至校園底圖，通過(guò)3D數(shù)據(jù)引擎技術(shù)將校園建筑立體呈現(xiàn)。利用GIS與Web的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)字化校園的構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：Web Service；ArcServer；3DGIS；數(shù)字校園

引言

近幾年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和數(shù)字化校園建設(shè)的發(fā)展與推進(jìn)，三維數(shù)字化校園的建設(shè)已成為當(dāng)前高校建設(shè)的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)，高校相繼提出了建立三維數(shù)字化校園的構(gòu)想。[1]利用GIS和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立WebGIS的校園地理信息自主服務(wù)平臺(tái)順應(yīng)了社會(huì)發(fā)展的需求，具有重要的社會(huì)價(jià)值和實(shí)踐意義。

傳統(tǒng)的數(shù)字化校園基本上是建立在二維平面地圖的基礎(chǔ)上，這種模式已經(jīng)無(wú)法滿足學(xué)?，F(xiàn)在的需求，尤其是在信息化管理、對(duì)外宣傳、校園導(dǎo)航等方面。[2]然而，建立在Web平臺(tái)上的三維數(shù)字校園比傳統(tǒng)的二維平面數(shù)字校園更直觀形象，更逼近校園的實(shí)景，還具有智能化的POI查詢(xún)定位功能和管理后臺(tái)標(biāo)注功能，是三維數(shù)字化校園建設(shè)的革命性突破。因此，文章提出了建立WebGIS的校園地理信息自主服務(wù)平臺(tái)，克服傳統(tǒng)數(shù)字校園的不足，更有效的促進(jìn)數(shù)字化校園的發(fā)展。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

1.1 系統(tǒng)內(nèi)容框架

文章提出了一種基于Web平臺(tái)上建立的數(shù)字校園，提供了包括地圖基本操作、導(dǎo)航、漫游、二三維查詢(xún)、制定應(yīng)急解決方案等功能。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)和Geodatabase空間數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層通過(guò)ArcGIS Server服務(wù)器發(fā)布的地圖服務(wù)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，通過(guò)Web Service進(jìn)行非空間數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 Web Service

Web Service是基于網(wǎng)絡(luò)的、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)范的、分布式的模塊化組件，具有跨平臺(tái)、低耦合、開(kāi)放性的特點(diǎn)，可使用開(kāi)放的XML標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述、發(fā)布、協(xié)調(diào)和配置Web應(yīng)用程序，可用于開(kāi)發(fā)分布式的互操作的應(yīng)用程序。Web Service的體系主要包括以下幾個(gè)方面[3-4]：

2.1.1 Web Service組件

Web Service組件包括服務(wù)提供者、服務(wù)代理商和服務(wù)請(qǐng)求者。

2.1.2 Web Service操作

Web Service操作包括提供者向代理發(fā)布/不發(fā)布服務(wù)，服務(wù)請(qǐng)求者向服務(wù)代理執(zhí)行發(fā)現(xiàn)服務(wù)，服務(wù)請(qǐng)求者和服務(wù)提供者之間綁定服務(wù)。

2.1.3 UDDI——通用發(fā)現(xiàn)、描述和整合

2.1.4 WSDL——Web 服務(wù)描述語(yǔ)言

WSDL是一種XML語(yǔ)法，用來(lái)描述一個(gè)Web Service能夠?qū)崿F(xiàn)什么功能、服務(wù)的位置在哪里、如何調(diào)用服務(wù)等。

2.2 ArcGIS Server

ArcGIS Server是美國(guó)ESRI公司提供的ArcGIS系列產(chǎn)品之一，主要用于構(gòu)建集中管理、支持多用戶的企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用平臺(tái)。ArcGIS Server的核心組件是ArcObject，簡(jiǎn)單講，它是運(yùn)行在服務(wù)器端的ArcObject組件集。

ArcGIS Server是一個(gè)分布式系統(tǒng)的系統(tǒng)，可以部署到不同的機(jī)器上進(jìn)行負(fù)載均衡管理[5]。ArcGIS Server包括GIS服務(wù)器、Web服務(wù)器、Web瀏覽器和桌面應(yīng)用程序四部分組成。

2.2.1 GIS服務(wù)器：宿主和運(yùn)行服務(wù)器對(duì)象，包括一個(gè)服務(wù)器對(duì)象管理器（SOM）和一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器對(duì)象容器（SOC）。

2.2.2 Web服務(wù)器：用于裝載Web應(yīng)用和服務(wù)。

2.2.3 Web瀏覽器：用戶通過(guò)瀏覽器終端連接到Web應(yīng)用。

2.2.4 桌面應(yīng)用程序：通過(guò)HTTP協(xié)議連接Web服務(wù)器中的Web服務(wù)，或者通過(guò)局域網(wǎng)連接到GIS服務(wù)器。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 校園導(dǎo)航

校園導(dǎo)航主要是為新生等對(duì)校園道路不熟悉的人群設(shè)計(jì)的，用于校園點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的路徑查詢(xún)，可以便捷進(jìn)行校園的導(dǎo)航。

3.2 校園查詢(xún)

校園查詢(xún)模塊主要包括綜合查詢(xún)、模塊查詢(xún)和公交查詢(xún)。綜合查詢(xún)即可對(duì)校園內(nèi)的關(guān)鍵地名、建筑、標(biāo)志等進(jìn)行查詢(xún)和定位；模塊查詢(xún)是針對(duì)校園模塊進(jìn)行分類(lèi)查詢(xún)，如查詢(xún)教學(xué)樓；公交查詢(xún)是針對(duì)校園公交線路的公交站點(diǎn)和發(fā)車(chē)時(shí)間進(jìn)行查詢(xún)，并提示最近的站點(diǎn)。

3.3 應(yīng)急分析

應(yīng)急分析主要是應(yīng)用于校園發(fā)生緊急事故，進(jìn)行事故引導(dǎo)與提示。在設(shè)計(jì)應(yīng)急分析時(shí)，考慮到道路的暢通性，可以將道路阻斷，提醒用戶避開(kāi)阻斷道路，選擇合適的避難路徑。

3.4 三維虛擬校園

建立三維校園模型，虛擬校園三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了校園情景的立體呈現(xiàn)。通過(guò)校園三維模塊，可以進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、漫游等基本操作，可以對(duì)特定對(duì)象進(jìn)行查找與定位，進(jìn)行圖層基本管理。

圖4 校園三維場(chǎng)景

3.5 其他

除了以上核心功能以外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了交流論壇、網(wǎng)絡(luò)分享、基本地圖操作、圖層管理及地圖類(lèi)型的功能，能夠吸引更多的用戶選擇、使用校園信息自主化平臺(tái)。

4 總結(jié)和展望

數(shù)字化校園進(jìn)入高校，建立更加智能的高校服務(wù)系統(tǒng)勢(shì)在必行。地理信息服務(wù)系統(tǒng)作為其中重要的組成部分，致力于提供便捷的服務(wù)平臺(tái)，滿足學(xué)校師生日常工作、學(xué)習(xí)需求。文章介紹了基于Web平臺(tái)的校園地理信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由于主客觀因素的限制，僅對(duì)數(shù)字校園進(jìn)行了初步的建設(shè)，今后可以從以下幾個(gè)方面展開(kāi)后續(xù)研究與學(xué)習(xí)：

（1）進(jìn)一步細(xì)化服務(wù)內(nèi)容，允許師生查詢(xún)教室安排、課程安排等。

（2）對(duì)三維模型進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)更精美、更真實(shí)的立體模型。室內(nèi)三維設(shè)計(jì)是三維校園的提升和發(fā)展，今后可以重點(diǎn)研究。

（3）Web服務(wù)與移動(dòng)服務(wù)相結(jié)合，創(chuàng)建移動(dòng)平臺(tái)上的地理信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)校園信息服務(wù)的全方位發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]董秀蘭.基于GIS的三維虛擬校園的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].安徽理工大學(xué)，2012.

[2]葛躍，趙愛(ài)，劉震東，等.基于GoogleSketchUp和ArcGIS的3維校園可視化研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013，36（11）：64-67.

[3]劉佩賢.Web Services體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用研究[J].中國(guó)科技信息， 2010，（18）：97-99.

[4]孫瑋，焦明，劉勇等.基于地理信息服務(wù)的數(shù)字校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].世界科技研究與發(fā)展，2009（2）：308-311.

[5]吳功和，叢明日.基于ArcGIS Server的分布式GIS應(yīng)用[J].測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，23（1）：52-55.

作者簡(jiǎn)介：俞獻(xiàn)隆（1990-），男，漢族，江西贛州人，在讀碩士研究生，當(dāng)前研究方向?yàn)閂GI數(shù)據(jù)挖掘，GIS應(yīng)用與開(kāi)發(fā)。

指導(dǎo)老師：肖海平，劉德兒。