基于MapServer的家庭牧場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)

鄭逢令，任玉平，阿斯婭·曼力克，易 華，贠 靜,冰德艷，奧 云

（1.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所,新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆和靜縣草原監(jiān)理所，新疆 和靜縣 841300）

基于MapServer的家庭牧場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)

鄭逢令1，任玉平1，阿斯婭·曼力克1，易 華1，贠 靜1,冰德艷2，奧 云2

（1.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所,新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆和靜縣草原監(jiān)理所，新疆 和靜縣 841300）

本次研究選用MapServer開源網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，使用windows系統(tǒng)下的套件MS4W，通過(guò)建立新疆和靜縣家庭牧場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)B/S架構(gòu)下對(duì)季節(jié)草場(chǎng)草地類型、產(chǎn)草量、草地可利用面積、可利用鮮草量、載畜量等基本情況的瀏覽和查詢，為開源地理信息系統(tǒng)在草業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用做一個(gè)探索性的工作。

MapServer；開源網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)；家庭牧場(chǎng)

開源軟件有源碼公開,技術(shù)發(fā)展快、便于修改和開發(fā)適應(yīng)自身需求等特點(diǎn)，越來(lái)越受到各應(yīng)用領(lǐng)域的歡迎。在開源空間信息領(lǐng)域，可使用的軟件或系統(tǒng)也很多，但成熟度比較高的并不多，不過(guò)開源網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)卻得到了廣泛應(yīng)用[1]。Mapserver、Geoserver以及Mapguide的開源版[2,3,4,5]，因其技術(shù)成熟，符合OGC（Open Geospatial Consortium-開放地理信息聯(lián)盟）的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)易于搭建而且成本低廉而大受歡迎。這三個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)在不同的文獻(xiàn)中都有深入的比較，在此不再贅述[6,7,8,9]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)利用開源WebGIS建立各種網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的實(shí)踐也開始多了起來(lái)[10,11,12]，尤其是建立在Mapserver+Apache平臺(tái)之上的數(shù)量最多[13,6,14]，但在草業(yè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用還不多。本次研究選用Mapserver，使用Windows系統(tǒng)下的套件MS4W，通過(guò)建立新疆和靜縣家庭牧場(chǎng)天然草地信息共享系統(tǒng)，為開源地理信息系統(tǒng)在草業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用做一個(gè)探索性的工作。

1 MapServer系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

1.1 MapServer的基本情況介紹

MapServer是美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)(University of Minnesota，簡(jiǎn)稱UMN)在20世紀(jì)90年代利用C語(yǔ)言開發(fā)的開源WebGIS項(xiàng)目，是一個(gè)跨平臺(tái)的可進(jìn)行空間信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的開源地圖發(fā)布服務(wù)器[2,15]。MapServer是由C語(yǔ)言編寫的，它本身許多功能的實(shí)現(xiàn)也建立在一些開源或免費(fèi)庫(kù)之上，如：實(shí)現(xiàn)常用GIF、PNG、JPEG格式圖像的正確顯示、壓縮、放大、縮小的等功能，使用的是在開源圖像處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的GD庫(kù)；用于投影設(shè)置和投影變換的PROJ．4則是幾乎所有開源空間信息軟件中都會(huì)用到的；而開源空間信息領(lǐng)域大名鼎鼎的GDAL／OGR基礎(chǔ)庫(kù)則用于對(duì)空間柵格和矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、輸出、格式變換等各種基本操作。另外可根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)要求選擇SDE Client Libraries、PostgreSQL Client Libraries、Oracle Spatial Client Libraries、MING、PDFLIB等庫(kù)。MapServer應(yīng)用符合許多OGC規(guī)范，包括Web Map Service(WMS), Web Feature Service(WFS)，Styled Layer Descriptor(SLD),Geography Markup Language(GML)等.

MapServer支持多種數(shù)據(jù)源，包括ESRIshapefiles、PostGIS、Oracle Spatial、ArcSDE，符合OGC規(guī)范的opengis標(biāo)準(zhǔn)，支持FastCGI，F(xiàn)astCGI是可伸縮架構(gòu)的CGI開放擴(kuò)展，其主要作用是將CGI進(jìn)程保持在內(nèi)存中，避免反復(fù)加載，因此具有較高的性能。

1.2 MapServer的工作方式和流程

MapServer可以工作在CGI（Common Gateway Interface-通用網(wǎng)關(guān)接口）腳本的WEB環(huán)境中，也可通過(guò)提供API接口結(jié)合PHP、Perl、Python、Java,Tcl,Ruby、C#等多種編程語(yǔ)言，擴(kuò)展MapServer的應(yīng)用，方便用戶基于MapServer作進(jìn)一步的開發(fā)。例如加拿大的 DM Solutions公司就開發(fā)了基于PHP的MapScript模塊，應(yīng)用非常廣泛。

從圖1可以清晰的看出MapServer的工作流程，在服務(wù)器端,除了MapServer用來(lái)處理地理信息相關(guān)的業(yè)務(wù)需求以外，還需要WEB服務(wù)器處理客戶端通過(guò)表單變量發(fā)送的請(qǐng)求，并將MapServer處理結(jié)果傳輸回客戶端，數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)要在Mapfile文件中配置相關(guān)屬性，Mapfile文件中要定義字體、投影、數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式、模板、空間數(shù)據(jù)層等參數(shù)。由于不能直接在客戶端表現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)，所以要通過(guò)CGI應(yīng)用程序把矢量圖轉(zhuǎn)換成WEB瀏覽器支持的JPG，GIF或PNG等格式的文件，同柵格層數(shù)據(jù)一起以WFS、WFS、Html、Gml的形式傳輸?shù)娇蛻舳薣2,15]。

圖1 基于MapServer的WebGIS工作方式

2 MS4W介紹

MS4W是MapServer for Windows的簡(jiǎn)稱。是加拿大DM Solutions公司開發(fā)的一套以MapServer為中心，集成了Apache服務(wù)器和PHP引擎，MapScript API程序、開源地理信息基礎(chǔ)庫(kù)如 GDAL/OGR、PROJ.4、Shapelib等的Windows系統(tǒng)下的開發(fā)環(huán)境[16]。

本次系統(tǒng)搭建使用的是MS4W2.2.4，下載地址為http://www.maptools.org/ms4w/，本機(jī)安裝非常簡(jiǎn)單，把下載的程序包解壓至C盤根目錄，雙擊C盤MS4W目錄下的apache-install.bat，在瀏覽器中輸入http:// localhost/，如看到起始頁(yè)面表示安裝成功。

3 建立家庭牧場(chǎng)草地網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)

本次家庭牧場(chǎng)信息共享系統(tǒng)，使用的數(shù)據(jù)是在和靜縣GEF（全球環(huán)境基金）天山南坡和靜縣家庭牧場(chǎng)草畜平衡優(yōu)化模式示范研究項(xiàng)目中調(diào)查的12戶牧民家庭牧場(chǎng)季節(jié)利用天然草場(chǎng)調(diào)查資料,數(shù)據(jù)以常用柵格和矢量形式存儲(chǔ)和表示。系統(tǒng)使用MS4W套件，建立在Windows XP+Apache+MapServer平臺(tái)之上。

3.1 主要數(shù)據(jù)及預(yù)處理

柵格數(shù)據(jù)，包括覆蓋調(diào)查牧戶的天然草場(chǎng)的1∶5萬(wàn)地形圖數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)，其中地形圖數(shù)據(jù)已經(jīng)在空間信息軟件中配準(zhǔn)，遙感數(shù)據(jù)為ETM柵格數(shù)據(jù),均為北京54坐標(biāo)系，GEOTIFF格式。根據(jù)基層草原部門提供的數(shù)據(jù)和現(xiàn)地調(diào)查繪制出家庭牧場(chǎng)牧戶天然草場(chǎng)的圖斑，存儲(chǔ)為名為hejing的Shape矢量文件，屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于DBF文件中，字段包括：草場(chǎng)名稱，戶名，牧戶類型，利用季節(jié)，草場(chǎng)類型，畝產(chǎn)（kg/畝），草地凈面積（畝），可利用鮮草產(chǎn)量（kg/畝），載畜量（羊單位）。

3.2 Mapfile文件的設(shè)置

Mapfile可利用文本編輯工具手工配置，MS4W中的Maplab是制作Mapfile的專用工具，由DM公司開發(fā)，另外Qgis有專門的插件，可輸出Mapfile文件。以下為地形圖柵格和草場(chǎng)矢量圖層設(shè)置，使用的數(shù)據(jù)分別為hj.tif和hejing.shp。

LAYER NAME hj METADATA "DESCRIPTION""地形圖"END TYPE RASTER STATUSON

DATA hj.tif END LAYER NAME hejing METADATA

“DESCRIPTION” “天然草場(chǎng)基本情況”

“RESULT_FIELDS”“草場(chǎng)名稱戶名牧戶類型利用季節(jié)草地類型畝產(chǎn)草地凈面積可用鮮草量載畜量”

END TYPE POLYGON STATUSON DATA hejing LabelItem “草場(chǎng)名稱” CLASS NAME“草場(chǎng)名稱” LABEL COLOR 0 0 0 FONT simhei encoding gb2312 TYPE truetype SIZE 8

PARTIALSFALSE OUTLINECOLOR 255 255 255 END STYLE COLOR 200 255 0

OUTLINECOLOR 120 120 120 END END TOLERANCE 5 END#Layer

3.3 家庭牧場(chǎng)信息共享WebGIS系統(tǒng)的建立

本次研究使用的是MS4W套件，系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境為Windows xp專業(yè)版,瀏覽器為IE6.0。MS4W安裝后Apache、MapServer服務(wù)器端已經(jīng)配置好了，其中應(yīng)用模塊apps下已經(jīng)有GMAP應(yīng)用實(shí)例，我們可以使用其中的已有程序和目錄結(jié)構(gòu)，在apps目錄下建立一個(gè)hejing文件夾，并在MS4W的httpd.d目錄下生成httpd_hejing.conf文件，告訴服務(wù)器其位置。矢量文件和柵格文件放置在其目錄下的data文件夾下，字體文件放置在etc文件夾下，添加中文字體simhei，在設(shè)置Mapfile的LABEL項(xiàng)目時(shí)，標(biāo)明字體為simhei。應(yīng)用程序放置在htdocs文件夾下，這里有兩個(gè)分別是以.inc.php和phtml為后綴名的重要文件，前者包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)地圖操作的主要函數(shù)，后者為php和html腳本的混合體，對(duì)前端表現(xiàn)進(jìn)行布局，當(dāng)然還有以".map"為擴(kuò)展名的Mapfile文件。圖2、圖3為瀏覽器端系統(tǒng)運(yùn)行的畫面。

圖2 以地形圖為背景圖層的和靜家庭牧場(chǎng)天然草地分布圖

圖3 以衛(wèi)片為背景圖層的和靜家庭牧場(chǎng)天然草地分布圖

通過(guò)以上系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)用戶通過(guò)瀏覽器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行各種操作，如圖形的放大、縮小、查詢和移動(dòng)等，通過(guò)對(duì)圖斑的查詢可以獲得調(diào)查牧戶的天然草場(chǎng)的基本情況，地理位置、屬性數(shù)據(jù)。

4 討 論

本系統(tǒng)借助Windows系統(tǒng)下開源的MS4W套件，建立了新疆和靜縣調(diào)查牧戶天然草地網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，基于Browser／Server架構(gòu)，用戶不需要專業(yè)的GIS培訓(xùn)，使用瀏覽器可方便查詢草地地理位置、草地類型、載畜量等，有利于管理人員和牧戶直觀了解草地的基本情況。

作為輕量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，在目前技術(shù)條件下還無(wú)法與桌面型的GIS相比，此次建立的草地WebGIS系統(tǒng)只能說(shuō)是一次開源空間信息系統(tǒng)應(yīng)用于草業(yè)領(lǐng)域的初次探索。由于一些客觀原因，沒(méi)有使用開源的空間數(shù)據(jù)引擎和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)如POSTGIS，POSTGRESQL、MyGIS、MYSQL等，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)由屬性查詢相關(guān)圖形的功能，還不具備一些常用的空間分析如緩沖區(qū)分析、疊加等功能，這都是以后需要更加努力探索研究的地方。隨著WebGIS技術(shù)一日千里的發(fā)展趨勢(shì)，其功能會(huì)更加強(qiáng)大，在數(shù)字草業(yè)方面發(fā)揮巨大的作用。

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分析比較兩組患者的護(hù)理質(zhì)量考評(píng)結(jié)果、護(hù)理缺陷發(fā)生次數(shù)及總滿意度，護(hù)理質(zhì)量由質(zhì)控小組采取百分考核制進(jìn)行考評(píng)，護(hù)理缺陷由責(zé)任組長(zhǎng)登記并匯總，滿意度調(diào)查借助我院自制的護(hù)理滿意度調(diào)查表，實(shí)施問(wèn)卷調(diào)查，共設(shè)置3個(gè)選項(xiàng)（不滿意、滿意、非常滿意）10項(xiàng)問(wèn)題，患者入院時(shí)由責(zé)任護(hù)士發(fā)放調(diào)查表，填寫結(jié)束后，科室統(tǒng)一收回，總結(jié)問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，錄入計(jì)算公式，進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算?？偟淖o(hù)理滿意度為滿意和非常滿意率之和[2]。

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The Household PastureW eb GISBase on M ap Server

ZHENG Feng-ling,REN Yu-ping,ASIYA·Manlik,YIHua,YUN Jing,BING De-yan,AO Yun
(1.Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Science,Urumqi830000,China；2.Grassland Supervision Department of Hejing County，Hejing Xinjiang 841300,China)

The study employed the MapServer Open SourceWebGIS,utilized the MS4W suite to construct the grassland WebGIS system of household pasture in hejing county of Xinjiang.The grassland type,yield per acre,net area,the yield of esculent grass,livestock carrying capacity of season pasture could be explored and queried under the B/S structure of WebGIS.This study attempted to in-depth apply open source WebGIS in Prataculture in future.

MapServer;open sourceWebGIS;household pasture

S818.9

A

1003－6377（2012）04－0019-04

2012-08-09

GEF項(xiàng)目“天山南坡和靜縣家庭牧場(chǎng)草畜平衡優(yōu)化模式示范研究”；新疆GEF草地項(xiàng)目應(yīng)用研究09課題“溫性草原波譜草原波譜數(shù)據(jù)交集與特殊性征分析”項(xiàng)目（2010018）

鄭逢令（1974-），男，碩士，助理研究員,從事草地遙感工作研究。