基于WebGIS的數(shù)字校園信息管理系統(tǒng)的建立

河南省信息中心 趙長壯

中鐵七局一公司 時建新

基于WebGIS的數(shù)字校園信息管理系統(tǒng)的建立

河南省信息中心 趙長壯

中鐵七局一公司 時建新

數(shù)字校園是指學(xué)校在開展教學(xué)、科研和管理以及對外通訊中以計算機網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用先進的信息化手段和工具，實現(xiàn)學(xué)校辦學(xué)的數(shù)字化、信息化和智能化的新型教學(xué)環(huán)境。WebGIS（網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)）技術(shù)的出現(xiàn)，將數(shù)字校園的建設(shè)推到了一個全新的高度。基于WebGIS技術(shù)的數(shù)字校園不僅可以處理大量的文字信息，而且可以科學(xué)管理和綜合分析各種具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，它通過網(wǎng)絡(luò)綜合利用各種數(shù)據(jù)，建立互操作平臺，形成了一個涵蓋校園規(guī)劃、建設(shè)、管理等各個方面的綜合性教育系統(tǒng)。

針對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)信息化的建設(shè)基礎(chǔ)現(xiàn)狀，本文，筆者對基于WebGIS校園管理信息系統(tǒng)的建立進行了探討。該系統(tǒng)包括了從校園房產(chǎn)管理到教學(xué)、學(xué)生管理的全部內(nèi)容，并將教工信息、學(xué)生信息融入其中，實現(xiàn)了教工信息、學(xué)生信息及其宿舍地理位置信息的核查與維護，并可以對一些信息進行進一步地統(tǒng)計分析。

一、網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)（WebGIS）技術(shù)簡介

1.WebGIS技術(shù)的特點。WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS（地理信息系統(tǒng)）開發(fā)的產(chǎn)物，它是一個交互式、分布式、動態(tài)的地理信息系統(tǒng)，也可簡單定義為基于Internet平臺的GIS。由于HTTP協(xié)議采用C/S的請求/應(yīng)答機制，具有較強的用戶交互能力，借助WebGIS技術(shù)，人們可以在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布空間數(shù)據(jù)，也可以在WWW的內(nèi)核節(jié)點上利用瀏覽器訪問地理信息，進行空間檢索和空間分析。WebGIS技術(shù)與其他基于因特網(wǎng)的信息系統(tǒng)相比，它可以實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的動態(tài)鏈接，提供網(wǎng)上可視化查詢和空間分析功能。與其他基于因特網(wǎng)的信息系統(tǒng)相比，WebGIS技術(shù)具有較低的開發(fā)成本和跨平臺的特性。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)建立

1.硬件環(huán)境。將校園管理信息系統(tǒng)定位為1個GIS系統(tǒng)，它需要處理許多空間數(shù)據(jù)，因此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量較大、結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。為了使系統(tǒng)具有較好的運行性能，系統(tǒng)硬件環(huán)境的配置如下：局域網(wǎng)采用10M/100M的交換式以太網(wǎng)；中心服務(wù)器采用硬件配置較高的服務(wù)器1～2臺；客戶機和硬件配置一般即可；掃描儀和打印機各1臺。

2.軟件環(huán)境。在WebGIS系統(tǒng)設(shè)計中，需要選用合適的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、前端開發(fā)工具以及WebGIS開發(fā)平臺。當前，市場上已出現(xiàn)了幾十種基于Internet的WebGIS平臺產(chǎn)品，如Mapinfo公司的MapXtreme、ESRI公司的ArcIMS9.0、武漢中地的MapGIS IMS和北京超圖的Supermap IS等。綜合考慮產(chǎn)品性能和價格等因素后。系統(tǒng)選用ESRI公司的ArcIMS9.0平臺產(chǎn)品，將屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)有機結(jié)合，兼容現(xiàn)有的CAD等格式數(shù)據(jù)，利用ArcGIS基礎(chǔ)平臺產(chǎn)品完成圖形數(shù)據(jù)（含地理數(shù)據(jù)）的輸入、編輯和修改操作，通過Servlet與ArcIMS9.0進行交互。系統(tǒng)服務(wù)器采用Windows2000 Serve，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2000，瀏覽器端使用IE瀏覽器，Web服務(wù)器采用Microsoft IIS。

3.系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)采用3層體系結(jié)構(gòu)，包括表示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層。表示層指ArcIMS Viewers，便于系統(tǒng)將用戶所需的信息或請求處理結(jié)果圖片、文字返回給用戶。邏輯層由Web服務(wù)器、ArcIMS應(yīng)用服務(wù)器組成，主要是響應(yīng)用戶的各種請求和查詢操作。數(shù)據(jù)層主要負責空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)的存儲管理。這種體系結(jié)構(gòu)可以方便地實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理、應(yīng)用和發(fā)布。3層體系結(jié)構(gòu)的建立將數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的應(yīng)用分割開來，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

三、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立

1.空間數(shù)據(jù)庫的建立。需要收集的圖形數(shù)據(jù)有校園1∶500模塊地形圖，表示校園的整個地形情況、地理位置、校園周圍的主要街道及建筑物。校園近期總體規(guī)劃圖，包括綠化情況、建筑物的改造或擴建、道路的規(guī)劃、教學(xué)區(qū)、家屬區(qū)、娛樂區(qū)的規(guī)劃分布等內(nèi)容。校園建筑物分布平面圖，包括辦公樓、教學(xué)樓、實驗樓、圖書館、校醫(yī)院、圖書館、食堂、學(xué)生宿舍、家屬樓等等內(nèi)容。校園道路交通圖，包括現(xiàn)有各種道路、交通設(shè)施等內(nèi)容。綜合管線圖，包括地下煤氣管道、上下水管道、污水管道、供暖管道等內(nèi)容。

2.屬性數(shù)據(jù)庫的建立。需要采集的屬性數(shù)據(jù)主要有建筑物資料庫，包括樓房編號、樓房性質(zhì)、樓層數(shù)、占地面積、建筑面積、建成日期、設(shè)計單位、施工單位和房價。教職工信息庫，包括編號、姓名、出生年月、籍貫、政治面貌、學(xué)歷、專業(yè)、職務(wù)、職稱、所在部門、家庭住址和電話。學(xué)生信息庫，包括編號、學(xué)號、姓名、出生年月、籍貫、政治面貌、所在班級、專業(yè)、入校時間、離校時間、宿舍住址和電話。校園數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫，包括校園占地總面積、建筑物占地面積、綠化面積、教職工人數(shù)、學(xué)生人數(shù)、某一教師年度授課數(shù)和實驗設(shè)備數(shù)。

3.屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體信息的加入。由于數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的編輯是不可視的，給多媒體數(shù)據(jù)的加入帶來了難度。具體思路是通過SaveToDB過程把多媒體文件轉(zhuǎn)換成二進制格式，再利用ADO的Stream對象及數(shù)據(jù)庫的讀寫操作把二進制文件加入到屬性數(shù)據(jù)庫中的pic字段中，整個過程均是可視的。

四、系統(tǒng)功能分析

該系統(tǒng)共分為8個模塊包括：校園電子地圖的顯示與操作、數(shù)據(jù)的查詢檢索與分析、網(wǎng)絡(luò)后勤服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、校區(qū)智能化管理、網(wǎng)上辦公與個人信息發(fā)布，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析、系統(tǒng)維護和數(shù)據(jù)更新模塊。

1.校園電子地圖的顯示和操作功能。用戶可以使用瀏覽器查詢校內(nèi)的各種地圖信息，包括教學(xué)樓、宿舍、食堂、道路、景點等內(nèi)容。可以根據(jù)需要，任意選擇圖層，進行放大、縮小、平移、標注、圖層控制、鷹眼導(dǎo)航、路線距離和區(qū)域面積量算及視頻播放等操作。

2.數(shù)據(jù)的查詢、檢索與分析功能。所需的各種數(shù)據(jù)和信息均可被檢索到，并可對不同的用戶設(shè)置了不同的權(quán)限。

3.網(wǎng)絡(luò)后勤服務(wù)。高校后勤工作瑣碎而繁雜，是數(shù)字校園的一個重要內(nèi)容，它包括了房產(chǎn)、物業(yè)、接待、餐飲、維修、水電、園林、學(xué)生公寓等多方面的業(yè)務(wù)。利用網(wǎng)絡(luò)可以大大地提高后勤服務(wù)的質(zhì)量和效率，可以更好地保證學(xué)校日常工作的正常進行。

4.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)通過客戶端/服務(wù)器技術(shù)、交互式講解和演示技術(shù)、視頻和音頻數(shù)據(jù)流技術(shù)來構(gòu)建網(wǎng)上教學(xué)平臺，將上課過程自動錄制到服務(wù)器上，學(xué)生可以在網(wǎng)上聽直播課，也可以在網(wǎng)上點播錄制下來的課件，在互動教室不僅可以聽課，還可以與教師進行實時互動。這種互動和個性化的學(xué)習(xí)，具有較強的針對性和廣泛性，可以達到較好的學(xué)習(xí)效果。

5.校區(qū)智能化管理。校區(qū)智能管理系統(tǒng)主要包括智能報警系統(tǒng)、校園應(yīng)急救護系統(tǒng)等，它們提高了校區(qū)的現(xiàn)代化、智能化管理水平。

6.網(wǎng)上辦公功能及用戶個人信息發(fā)布專欄。可以在網(wǎng)上辦公，并專門設(shè)計了各種用戶進行網(wǎng)上信息發(fā)布的專欄，比如學(xué)院的通知、學(xué)生個人的一些尋物啟事或其他信息。信息在界面上能夠?qū)崟r顯示和更新，便于用戶瀏覽。

7.數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析與報表功能。管理人員對校園的建設(shè)與管理需要作一些統(tǒng)計分析與處理工作，如學(xué)校的房地產(chǎn)、綠化情況、科研基金情況、最近幾年學(xué)生的就業(yè)情況及教職工人員情況等均可利用系統(tǒng)強大的統(tǒng)計分析功能，并能以直方圖、餅圖等形式輸出。比如，學(xué)生公寓信息統(tǒng)計，既可以按照公寓號統(tǒng)計房間數(shù)量，又可以按性別統(tǒng)計房間數(shù)量。

8.數(shù)據(jù)更新模塊。主要功能是動態(tài)更新和維護校園信息數(shù)據(jù)庫，反映現(xiàn)實變化，為了保證信息的現(xiàn)勢性，各種圖形信息和屬性信息都要不停地進行更新。但為了保證數(shù)據(jù)庫的安全，數(shù)據(jù)庫信息更新需要管理員權(quán)限，一般用戶不能隨意更新，數(shù)據(jù)更新包括電子地圖更新、教室和辦公室信息更新，教職工和學(xué)生信息更新等，管理員還可以添加、刪除用戶，并且還可對入庫的密碼進行加密，增強了數(shù)據(jù)庫的安全性。

五、系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)

1.空間查詢功能的實現(xiàn)。空間查詢是以用戶輸入某一屬性值來作為查詢條件的。首先，用戶選擇需要查詢的圖層，然后輸入某一屬性值作為查詢的關(guān)鍵字，地圖將高亮顯示該目標的地圖位置，并且將查詢的目標以一定的放大倍數(shù)重定位于地圖窗口的中央。在系統(tǒng)的應(yīng)用中，當校園內(nèi)發(fā)生安全事故時，應(yīng)用該功能可在最快的時間內(nèi)對事故發(fā)生地點進行定位，能夠大大地提高應(yīng)急救護的效率。實現(xiàn)的關(guān)鍵代碼如下所示：

2.統(tǒng)計分析功能的實現(xiàn)。在系統(tǒng)中加入統(tǒng)計圖的制作，比單純的用統(tǒng)計表更明確、更具體、更生動有力地說明了各種數(shù)量間的關(guān)系。本系統(tǒng)的統(tǒng)計圖的制作是利用VML結(jié)合ASP技術(shù)編寫實現(xiàn)的。實現(xiàn)的關(guān)鍵代碼如下所示：

下面的代碼是計算每個數(shù)據(jù)所占的比例：

餅狀圖的角度計算通過以下代碼來實現(xiàn)：