三維海島信息查詢系統的設計與實現

尹鹿英,樊 紅,馮 浩,趙 銳

（1. 中國電信 陜西公司 信息技術支撐中心，陜西 西安710065；2.武漢大學 測繪遙感信息工程國家重點實驗室，湖北 武漢 430079）

浙江省舟山市位于我國東南沿海，全市包含島嶼1 390個，“港、景、漁”是舟山最大的海洋特色資源。綜合考慮舟山海島建設的信息化需求，舟山市民政局地名委員會辦公室決定建設“舟山市海島信息查詢系統”，對舟山海島的地理數據與專題數據進行一體化組織和管理。本文總結了舟山市海島信息查詢系統的設計與開發經驗，詳細地介紹了該系統的設計、實現方法、關鍵技術等。

1 系統設計

1.1 數據及其組織

系統使用的數據包括地理數據和專題數據。地理數據包括矢量數據、影像數據以及DEM數據，主要是為系統的三維影像顯示及地圖矢量查詢提供數據支持，如表1所示。專題數據包括興趣點數據，如海島匯總數據和興趣點數據，專題數據名稱為海島，屬性含名稱、類別、坐標、文字目錄、圖片目錄、音像目錄6項。

表1 地圖數據

1.2 功能設計

系統將通過三維地圖瀏覽模塊、信息查詢模塊以及海島專題模塊等，實現下列功能：

1）三維地圖瀏覽模塊，包括三維地圖漫游、放大、縮小、長度量算、面積量算等基本功能。

2）信息查詢模塊，提供"鼠標點擊查詢"和"基于關鍵字查詢"兩種查詢手段。前者支持用戶點擊查詢興趣點信息，后者支持用戶通過輸入關鍵字查詢感興趣的內容。它還支持模糊查詢、周邊查詢等功能。

3）海島專題模塊，包括海島專題信息瀏覽和專題數據更新兩部分。前者支持用戶瀏覽海島的文字、圖片、視頻等信息，后者支持管理員添加、修改、刪除海島專題數據。

2 系統實現及關鍵技術

2.1 系統架構

系統采用B/S（瀏覽器/服務器）架構。服務器端包括：①Web服務器，接收客戶端請求并轉發給應用程序服務器，隨后將應用程序服務器的處理結果發送給客戶端。②應用程序服務器與GeoGlobe服務器、專題服務器一起組成邏輯上的業務層。應用程序服務器通過調用GeoGlobe服務器與專題服務器中提供的服務來處理Web服務器轉發的用戶請求，并將處理結果發送給Web服務器；GeoGlobe[1]服務器提供地圖數據服務、查詢服務、空間分析服務；專題服務器提供專題數據服務、專題數據查詢服務。③數據庫服務器相當于邏輯上的數據層，負責存儲和管理系統中所需的數據。系統的客戶端是Internet瀏覽器，相當于邏輯上的表示層，提供了人機交互功能，如圖1。

2.2 開發的平臺及技術

本文使用Microsoft .NET平臺以及武漢大學自主研發的GeoGlobe完成整個系統的開發。具體使用的技術包括：.NET Web服務技術，實現數據相關的服務；ASP.NET與JavaScript技術，實現網站開發；GeoGlobe三維可視化插件，實現客戶端地圖三維瀏覽；GeoGlobe地圖數據與目錄服務發布工具，用于發布地圖數據服務及目錄服務；SQL Server 2008數據庫管理系統，管理海島專題數據。

圖1 系統架構

2.3 瓦片金字塔技術

本文采用瓦片金字塔模型來組織影像、矢量、地名、DEM等數據。具體方法如下：全球經度范圍[-180，180]，緯度范圍[-90，90]，將第0層劃分為5行10列共50個36°×36°瓦片；在第1層中，將第0層中36°×36°的瓦片剖分為4個18°×18°瓦片，形成10行20列共200個瓦片；依此類推。其中，瓦片行列號的編碼方法為從左到右、從下至上，即左下角的瓦片編號為（0，0），右上角的瓦片編號為（5×2n-1，10×2n-1）。本文基于目錄的方法管理這些數據，如圖2。

圖2 影像瓦片的目錄格式

2.4 影像瓦片服務

本文采用Web服務的方式向應用程序提供瓦片形式的數據服務。影像瓦片服務請求格式為：http://localhost /MapDataService/GetTile.ashx?T=datasetName&L=levelNum&X=colNum&Y =rowNum，其中，問號之前的部分為影像瓦片服務URL，后面是請求的參數對，T表示請求的數據集，L表示請求的是數據集的哪一層，X表示請求的瓦片列號，Y表示請求的瓦片行號。

2.5 專題服務和專題查詢

專題服務包含專題數據服務、專題查詢服務等，其實現方法類似，都是先解析用戶請求參數，再查詢數據庫獲得相關數據，最后以xml形式向用戶返回結果。此處以專題查詢服務中的普通查詢為例，介紹專題服務的實現方法。

普通查詢服務定義了QueryType（查詢類型，普通查詢時值為normal）、Category（興趣點類型，如學校、海島等）、KeyWord(查詢關鍵字，可多個）。當查詢名稱中包含"寺"時，發送的數據請求為："http://localhost/NormalThematicQuery.ashx?QueryType=normal& Category = 寺廟&name=寺"。問號之前的內容為普通查詢服務URL，返回結果中包含了符合條件的興趣點名稱、類型以及經緯度坐標，如圖3。查詢結果經過解析后，興趣點會標繪在GeoGlobe上，以便用戶定位。

圖3 普通查詢服務返回結果

2.6 三維地圖瀏覽技術

三維地圖瀏覽功能是通過在網頁中嵌入GeoGlobe三維可視化AcitveX插件實現的。本文在GeoGlobe中定義了一些接口及事件，包括：屬性接口，控制三維地圖的顯示；地圖操作工具接口，實現地圖的操作；地圖標注接口，定義在地圖上添加、修改和刪除標注的操作；鼠標單擊事件，當單擊插件中某一位置時，會計算該點的地理坐標，并觸發鼠標單擊事件且事件參數為該點的地理坐標。利用JavaScript腳本語言調用該插件的接口和響應該插件的事件，可以實現三維漫游、空間量算、地圖標注等一系列功能。

2.7 網站的動態配置和維護

本文采用xml文件來配置網站，將需要動態改變的信息寫入xml文件，程序運行時讀取并使用xml中的內容即可。當用戶需要更新上述信息時，只需改變對應xml文件中的內容，不必改動程序。本文將專題服務的地址寫入專題服務配置xml文件，程序運行時，讀取該xml文件獲得專題服務的地址，也可以在該xml文件中改變專題服務的地址（圖4）。

圖4 網站專題服務地址配置示例

3 系統運行效果

目前，系統已通過驗收并交付使用，運行狀況良好。該系統全面直觀地反映了舟山諸島的現狀，為舟山市政府各部門提供了基礎地理信息服務，有利于有關部門掌握舟山海島的基本情況，進而為海島建設提供有力的決策工具。

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[5]OpenGIS Web Map Service (WMS) Implementation Specification [EB/OL]. http://www.opengeospatial.org/standards/wms，2006-04-02

[6]OpenGIS Web Feature Service (WFS) Implementation Specification [EB/OL]. http://www.opengeospatial.org/standards/wfs/，2004-09-04

[7]Web Coverage Service (WCS) Implementation Standard [EB/OL].http://www.opengeospatial.org/standards/wcs，2007-06-07