校園光纜資源的可視化管理研究*

曹艷杰，種蘭祥，李　陽，趙文科

（西北大學現代教育技術中心，陜西 西安710069）

校園光纜資源的可視化管理研究*

曹艷杰，種蘭祥，李陽，趙文科

（西北大學現代教育技術中心，陜西 西安710069）

針對高校校園網光纜資源管理需求，采用百度地圖應用服務接口和Ajax與jQuery技術，在Apache+PHP+M ySQL的開發環境下，設計并開發了一款校園光纜資源的可視化管理系統。實現了光纜資源與光纜部署信息查詢，光纜段端點標注，光纜段端點的增、刪、改等可視化管理，為建設基于地理信息系統的各類管理平臺提供了借鑒。

百度地圖API；光纜資源；可視化

一、引言

高校光纜資源是高校校園網基礎設施的重要組成部分。［1］隨著高校校園網快速發展，光纜的數量不斷增加、鋪設年代不同、標識復雜，特別是光纜大都埋在地下，給管理者帶來了很大的困難。如何全面地掌握校園網光纜分布、準確定位校園光纜走向位置和了解校園網光纜資源的利用率，以便調配光纜資源、為持續建設提供依據，是當前急需解決的管理問題。

電子地圖的發展已經成熟，使為高校建立一個可視化的光纜資源管理系統成為可能。利用百度地圖API，設計實現校園光纜資源可視化管理，不僅能準確地定位校園光纜的物理位置和建筑物的距離關系，突破傳統紙質資料管理的局限性，也是推進智慧校園建設，提供智能感知和智能服務的有效途徑。［2］

二、關鍵技術

本系統基于百度地圖API構建地理信息平臺，采用JavaScript語言，結合Ajax技術和jQuery框架實現系統頁面對本地數據的無刷新請求。系統頁面利用Ajax向服務器發出Get/Post請求，服務器返回JSON格式的字符串，頁面收到后利用jQuery處理JSON格式的字符串，再反饋給用戶。采用Ajax和jQuery能有效解決平臺間數據通信的效率問題，并能將應用層與數據層分離。

1.百度地圖API介紹

百度地圖API是百度公司為開發者提供的一套由JavaScript腳本語言編寫的地圖應用接口，［3］它將開發平臺與地理信息數據捆綁，把復雜的GIS底層邏輯信息進行封裝，［4］用一種可視化的方式提供地圖服務，幫助開發者在網站中構建功能豐富、交互性強的地圖應用程序，而不必了解地圖開發細節，降低了開發地理信息系統的難度。其API中包含多種開發工具與服務，如地圖、控件、事件和覆蓋層等，能夠提供地圖展示、定位、搜索、路徑導航、云存儲等功能服務，滿足了相關地圖信息開發者的需要。

本系統采用百度地圖JavaScript APIv2.0，與之前版本相比，只需要申請密鑰就可以無限制使用。在嵌入了百度地圖的網頁中，通過API接口調用存儲在本地數據庫中的校園地理信息和光纜資源信息，完成光纜資源管理等操作。

2.Ajax、JQuery簡介

Ajax是在不重新加載網頁的情況下，服務器與后臺數據庫進行少量數據交換，實現網頁異步更新的一種WEB應用技術。［5］將Ajax和HTTP的GET/POST請求相結合，使用戶操作與服務器響應之間具有相對的獨立性，頁面顯示流暢，用戶體驗好。

jQurey是輕量級的JS庫，有很多成熟的插件可以使用，為網頁開發提供了功能強大的動畫效果。［6］本系統采用jQuery UI插件，使前臺頁面具備任務分層列表的可視化功能。用戶第一次訪問網站之后再次訪問時，會在緩存cookie中加載jQuery，這樣可減少頁面加載時間，提高訪問速度。

三、校園光纜資源分析

光纜施工圖紙及建設合同中包含了光纜鋪設中的重要信息，詳細記載了光纜的類型、數量、長度、芯數、用途及施工時間等。因此，光纜施工合同及竣工圖紙是獲取光纜原始信息的主要途徑。與光纜資源相關聯的還有通信井、電線桿、相鄰建筑物等，這些是光纜段的端點或者經過的節點，是光纜資源管理中必不可少的重要信息。匯聚點、熔接點、電線桿、通信井、拐點、光纜終端統稱為光纜段端點。光纜段端點之間的光纜鏈路組成光纜段，光纜是由光纜段組成的，每條光纜包括一定數量的光纜段。表1是某校園網光纜資源的匯總情況。

表1　光纜資源信息匯總

明確了光纜的匯聚點、熔接點、拐點等位置信息后，利用坐標拾取工具API獲得對應光纜段端點位置的實際經緯度坐標，連同光纜段端點詳細信息一起存儲到數據庫中。用戶查看某一物理位置的光纜時，服務器調用數據庫中該光纜段端點的經緯度坐標，并把此值作為Polyline方法的參數傳送給百度地圖API，將光纜以直觀的方式顯示在百度地圖上。

四、系統設計

本文立足校園網絡中心運行室的工作需求，設計開發一款校園光纜資源可視化管理信息系統，滿足管理者掌握校園光纜資源信息的需要。

1.系統架構

本系統采用B/S體系結構。通過HTML+CSS技術展示可視化查詢界面，可以直接進行地圖瀏覽和光纜資源綜合查詢。利用Think PHP框架和jQuery DWZ的UI框架實現光纜資源管理功能，管理員登錄成功后可以進行用戶和光纜資源管理。系統整體結構如圖1所示。

圖1　系統圖

2.系統功能設計

校園網光纜資源管理系統的功能設計必須圍繞校園網日常維護工作內容展開。如圖2所示的系統功能模塊，整個系統的功能主要概括為以下三個方面。

（1）用戶管理。用戶管理采用基于角色的用戶權限管理模式。系統管理員具有用戶信息管理、角色分配、指定分組權限。普通用戶具有登錄、修改密碼權限、信息查詢。

（2）光纜管理。光纜管理分為光纜段管理和光纜段端點管理兩大功能模塊。

光纜段管理功能實現光纜段的信息修改、添加、刪除等操作，并在地圖上顯示和查詢光纜段鋪設情況。當用戶首次新增某兩個端點之間的光纜段時，必須要同時添加這兩個端點之間的鄰接關系且保證數據庫中存在這兩個端點，否則需要新增兩個端點的信息才能新增光纜段。

光纜段端點管理是指光纜段端點在地圖上的經緯度標注及信息查詢，包括光纜段端點信息的增、刪、改操作。如果要刪除某一光纜段端點信息，系統檢查該端點是否有對應的光纜段存在，若存在，需要刪除所對應的光纜段后才能刪除該端點信息。只有管理員擁有光纜資源信息的寫操作權限。

（3）光纜資源綜合查詢。光纜資源的查詢分為光纜段端點查詢和光纜鋪設路徑查詢。光纜段端點查詢是查詢單個或單類型的光纜段端點信息，用戶通過菜單點擊選擇所要查詢的單個或者單類型光纜段端點名稱，查詢其在地圖上的具體地理位置和相應屬性信息。

光纜鋪設路徑查詢是通過點擊菜單選擇任意兩個光纜段端點查詢校園網中的光纜資源，在地圖中顯示所要查詢的光纜走向情況，包括光纜鏈路經過的光纜段端點情況。用戶可看到每條鏈路上有哪些類型的光纜、多少跳接點、何種光纜段端點等信息。

3.數據庫設計

數據庫設計主要分為用戶數據庫表設計和光纜資源數據庫表設計。

圖2　系統功能模塊

系統用戶管理模塊是基于角色的用戶權限管理，在數據庫中創建用戶表、角色表、權限表、節點表和角色-用戶表。為了系統的安全性，不同角色的用戶具有不同權限，通過角色的分配來控制權限，使用起來方便靈活。根據各個表之間的關系設計出用戶數據庫表，其表關系如圖3所示。

圖3　用戶數據庫表關系

每條光纜段都具有兩個不同位置的端點，因此要準確定位光纜段，就需要確定光纜段的兩個端點位置及其類型。而對光纜的查詢，也需要明確光纜段端點的信息。當首次添加新的光纜段時，需要在下拉菜單中選擇光纜段起點和光纜段終點，若下拉選項中沒有符合要求的起點和終點，則要在系統中添加光纜段端點信息；當用戶要刪除某一光纜段端點信息時，系統會檢查該光纜段端點是否仍有對應的光纜段存在，若存在，要解除該光纜段后再進行刪除操作。

因此本系統需要在數據庫中創建光纜段端點表、光纜段端點分類表、光纜段表、光纜類型分類表，其表關系情況如圖4所示。

五、系統實現

本小結簡單展示并說明光纜資源的可視化管理系統的功能，以光纜管理功能和光纜綜合查詢功能為例，展示系統功能的實現界面。

圖4　光纜資源數據庫表關系

1.光纜管理功能

光纜管理分為光纜段端點管理和光纜管理。光纜段端點管理功能實現了光纜段端點的新增、刪除、修改、導出光纜段端點excel表和光纜段端點類型的新增、刪除、修改，圖5為新增光纜段端點信息的實現界面；光纜管理功能實現了光纜的新增、刪除、修改、導出光纜段excel表和光纜類型的新增、刪除、修改功能，圖6為光纜段管理界面。

圖5　新增光纜段端點

圖6　光纜段管理界面

圖7　左側為單點查詢，右側為單類型查詢

圖8　光纜路徑查詢結果

2.光纜綜合查詢功能

（1）光纜段端點查詢的實現

光纜段端點查詢分為單點查詢和單類型查詢。單點查詢如圖7左側所示，選擇瀏覽器左側導航欄的光纜段端點分類中的某一類，查詢相應的光纜段端點具體信息，則會在地圖上顯示該光纜段端點的地理位置和相關信息；單類型查詢如圖7右側所示，選擇某一類型查詢相應所有光纜段端點分布情況，在地圖上用鼠標點擊相應光纜段端點則會顯示該端點的信息窗口。

（2）光纜路徑查詢的實現

光纜路徑查詢是系統的重要功能，按照實際的光纜鋪設情況，我們可以將校園網中的光纜拓撲結構抽象為一個無向連通圖。其中無向連通圖的節點為光纜段端點，光纜段則對應無向連通圖的邊。

該無向連通圖是光纜路徑查詢的基礎。采用鄰接表的方式存儲相關聯的信息，從數據庫中將起點的所有相鄰節點遍歷出來，若在遍歷中發現其有的相鄰點均不存在到達終點的路徑或者有環路現象存在，則返回到原來的節點繼續遍歷，直到發現到達終點的路徑后停止遍歷，將當前已經尋到的路徑保存到棧里，每尋到一條光纜段路徑，則進行轉存，作為結果進行輸出。

根據以上查找，可以得出起點到終點的所有路徑及每條路徑經過的節點，并利用百度地圖API的地圖覆蓋物的Market（標注）、Polyline（折線）和InfoWindow（信息框），從而在百度地圖上展示出從起點到終點的路徑集合，實現光纜路徑可視化查詢功能。

該功能的實現界面如圖8所示，例如查詢從學生十樓到北門光纜接入點之間的光纜，該條路徑包含了途經所有的光纜段及光纜段端點，在地圖上使用不同光纜段的類型用不同顏色的線表示。光纜路徑查詢功能能夠幫助校園網管理人員獲得校園網光纜信息及鋪設情況，通過可視化的方式精確掌握光纜使用情況，避免傳統方式下查詢繁瑣、效率低的弊端，從而減輕工作量，提高工作效率。

結束語

本系統基于百度地圖API，使用PHP、JavaScript語言，結合Ajax與jQuery開發了光纜資源可視化管理信息系統。該系統針對光纜資源地理信息的特殊性，以實際需求為導向對系統功能、數據庫表進行設計，通過可視化的方式實現了光纜管理與光纜資源綜合查詢功能。

［1］付中南，尚群，王竹威.北京大學：校園網光纖資源管理系統設計［J］.中國教育網絡，2014（11）：27.

［2］李艷，高揚.基于地圖API的W eb地圖服務及應用研究［J］.地理信息世界，2010（2）：54-57.

［3］百度地圖API開發指南［EB/OL］.http：//developer.baidu.com/map/jsdemo.htm#c1_15.

［4］李治洪.W ebGIS原理與實踐［M］.北京：高等教育出版社，2011．

［5］李志秀，張軍，陳光，楊麗紅.JQuery Ajax異步處理JSON數據在項目管理系統中的應用［J］.云南大學學報（自然科學版），2011（s2）：247-250.

［6］曾江峰.基于百度地圖API的門店信息搜集系統設計與實現［D］.華中科技大學，2013.

［7］劉宏磊，李一鳴，賀歡，韓博.掌上迎新系統的設計與實現研究［J］.中國教育信息化（高教職教），2012（2）：57-60.

［8］Fu C，W ang Y，Xu Y，et al.The logistics network system based on the Google Maps API［C］.Logistics Systems and Intelligent Management，2010 International Conference on.IEEE，2010（3）：1486-1489.

（編輯：王天鵬）

TP391

A

1673-8454（2016）09-0064-04

*項目來源：西北大學研究生創新人才培養項目“基于WebGis西北大學校園網布線的信息管理系統”（項目編號：YZZ13100）。