基于WebGIS的地鐵網電子示意圖展示系統的研究與開發

袁佳宇，劉素平

（蘭州交通大學交通運輸學院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

近年來，科學技術快速發展，尤其是3S技術日漸發展和普及，被運用到各行各業。伴隨著科技的進步，城市建設也加快了步伐，中國的各大城市都相繼進入了大規模建設地鐵的階段。傳統的地鐵信息管理模式已不能滿足地鐵系統的發展需要，在地鐵系統中發展和應用GIS技術，前景非常明朗。

WebGIS就是將傳統的桌面地理信息系統在互聯網上運行，它是地理信息系統的擴展和延伸。通過WebGIS以圖形數字信息來表現和管理地鐵的各種空間及屬性要素，使地鐵信息更豐富、更直觀地呈現給廣大用戶，進而實現地鐵信息的查詢和統計等操作功能，這將大大提高地鐵行業的市場競爭能力和服務水平。

1 相關技術介紹

1．1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是ESRI公司所做的GIS核心服務器，它可用于創建和管理GIS Web服務、應用程序和數據，是一個與主流IT技術相兼容的軟件產品。ArcGIS Server允許在企業和整個Web上共享GIS資源包括地圖、地球儀、地址定位器、地理數據庫和與其他人共享的工具。通過ArcGIS Server平臺托管這些資源，客戶端應用程序可以使用資源或與資源進行交互，共享這些資源。在GIS服務器上共享GIS資源與通過其他類型的服務器技術共享數據相似，支持多用戶操作，并能為客戶端提供最新的信息。ArcSDE（空間數據庫引擎）是ArcGIS Server的一個組成部分，用于訪問和管理關系數據庫中的地理空間數據。

1．2 ArcGIS API for JavaScript

ArcGIS API for JavaScript是ESRI公司推出的一個使用JavaScript腳本語言的應用程序開發接口。該API可以用于ArcGIS Server REST服務，可實現在網頁中嵌入交互式地圖，ArcGIS Server 9．3版本及以上是可用的。

2 系統設計

2．1 系統架構

為了保證地鐵網電子示意圖展示系統的可擴展性以及可重用性，整個系統采用了三層架構的設計思路。系統的總體架構主要由數據層、服務層和客戶端三個部分組成。系統架構設計如圖1所示。

圖1 地鐵線路展示系統示意圖

（1）數據層：主要涉及車站線路空間數據、業務屬性數據這兩類數據。系統使用的各種數據都由數據層進行存儲、管理、備份和存檔，數據層也負責維護系統的各種數據的關聯，為地鐵網電子示意圖展示系統提供數據保障。

（2）服務層：客戶端應用層所需要的各種通用服務由服務層提供，主要包括三方面的服務：①地圖服務，利用ArcGIS Server發布地圖服務，服務會生成一個URL地址，為客戶端提供地鐵網電子示意圖展示；②數據服務，客戶端通過服務層訪問數據庫中的各類數據，數據服務為其提供訪問接口，并實現對數據的維護；③業務應用服務，提供客戶端對服務器端口的高效訪問功能。

（3）客戶端：是本系統的業務應用平臺，它在數據層提供的空間數據、業務屬性數據等資源的基礎上，在服務層提供的各種服務的支持下，為系統提供相應的功能。客戶端表現層主要提供地鐵網電子示意圖展示、地圖基本操作、空間屬性數據互查詢、統計查詢、后臺數據管理、用戶權限管理等功能。

2．2 地鐵線路展示方式

基于對系統靈活性和擴展性的考慮，采用異步分層加載方式將地鐵網繪制到空白底圖上，即采用Geodatabase數據模型對車站、線路圖層要素進行組織，利用ArcGIS創建地鐵網示意圖，將地鐵車站、線路要素及其相關屬性數據注冊到本地數據庫中，建立基于ArcSDE的空間數據庫。通過關鍵字段將本地數據庫中的車站、線路相關業務屬性數據與地鐵車站、線路空間數據匹配連接，在此基礎上，將創建好的地圖發布到服務器中。在加載地鐵網示意圖展示頁面時，從本地數據庫中讀取車站、線路相關業務屬性數據。這種方法定制性強，可以自己定義圖標，不同狀態、不同種類的車站、線路采用不同的圖標，用戶可以清晰、方便地分辨出不同類型的車站線路。如圖2所示。

圖2 地鐵網電子示意圖

2．3 系統功能模塊設計

地鐵網電子示意圖展示系統由地鐵網電子示意圖展示、地圖基本操作、空間屬性數據互查詢、統計查詢、后臺數據管理、用戶權限管理等六個功能模塊構成，其功能結構如圖3所示。

（1）地鐵網電子示意圖展示：建立地鐵網電子示意圖平臺，以直接美觀的方式展示地鐵網，并實現車站名稱的標注顯示。

（2）地圖基本操作：實現地圖放大、縮小及鷹眼地圖、地圖漫游、全屏顯示等。

（3）空間屬性數據互查詢：包括空間查詢屬性和屬性查詢空間兩個功能。空間查詢屬性信息可以實現鼠標點擊地圖上相應的車站或者線路，顯示車站線路屬性信息；屬性查詢空間可以根據用戶鍵入的缺省關鍵字來檢索需要的信息，將符合條件的車站或者線路高亮顯示并顯示相應的屬性信息。

（4）統計查詢：按照用戶選擇的統計條件來統計數據庫中的車站、線路數據，并返回統計數據，在統計界面可以按條形圖等圖形方式顯示統計結果。

（5）后臺數據管理：對系統涉及的車站、線路業務屬性數據進行增加、刪除、修改等。

（6）用戶權限管理：實現用戶信息和角色信息的增加、刪除、修改。不同的用戶只有一個角色，不同的角色具有不同的操作權限。

圖3 系統功能結構示意圖

3 系統實現

地鐵網電子示意圖展示系統建立的目的是使用地理信息系統（GIS）、網絡（Web）等高新技術，構建一個集管理、查詢、統計于一體的地鐵網電子地圖展示系統。用戶通過客戶端瀏覽器訪問地鐵網電子示意圖數據時，首先對Web服務器發出HTTP請求，Web服務器接到請求之后把參數傳遞給ArcGIS Server，ArcGIS Server再把用戶需求的數據傳遞給Web服務器，最終由Web服務器把結果嵌入HTML頁面中，顯示在客戶端瀏覽器里。系統功能效果如圖4所示。

圖4 地鐵網電子示意圖展示系統功能效果圖

4 結語

隨著地理信息系統技術逐漸得到推廣和應用到各行各業，同時互聯網應用也逐漸普及，本文所提出的基于 ArcGIS API for JavaScript的 WebGIS實現方法以及相關技術，對于通過因特網實現具有空間特征的信息發布，以及利用空間數據庫引擎連接ArcGIS和關系型數據庫系統，進行數據管理和系統的擴展等具有很好的參考意義。將來，伴隨著各種技術的不斷發展成熟，二維平面圖形的展現將不能滿足用戶的需求，在此基礎上建立基于三維動態、智能化、大數據融合的WebGIS虛擬地鐵環境系統，會給用戶帶來更好的體驗。大數據逐漸增加并相互融合、相互調用，提高系統精度，同時數據的處理將由后臺的智能專家系統自動化處理完成，極大地減少人力投入，提高效率。這不僅僅會在地鐵系統管理模式中發揮良好作用，對其他方面的建設也具有極大的指導與借鑒作用。