基于WebGIS架構(gòu)下的地理信息系統(tǒng)構(gòu)建探究

摘 要：WebGIS架構(gòu)下建立起來(lái)的地理信息系統(tǒng)，在定位地理位置的過(guò)程中精確度較高，同時(shí)還能將各種信息實(shí)時(shí)展示出來(lái)，本文就此進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究，文章首先介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，隨后介紹了系統(tǒng)模塊建構(gòu)，包括WebGIS架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)、硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)和軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，希望能給相關(guān)人士提供一些參考。

關(guān)鍵詞：WebGIS架構(gòu);地理信息;系統(tǒng)構(gòu)建

0 引言

地理信息系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞣N地理位置信息進(jìn)行綜合管理，自動(dòng)測(cè)量地理位置坐標(biāo)，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制地圖，屬于一種綜合性的管理系統(tǒng)，隨著地理信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在結(jié)合百度地圖和谷歌地圖等信息軟件，其信息集成功能和定位精確度也逐漸提高，在融合物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，就形成了網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)，也就是WebGIS架構(gòu)。在WebGIS架構(gòu)下，能夠創(chuàng)建集地理信息收集和共享的綜合管理系統(tǒng)，本文就此進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

WebGIS架構(gòu)下設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)，主要包括下面幾個(gè)部分，分別是地理信息檢索環(huán)節(jié)、Web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器環(huán)節(jié)、地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、信息收集環(huán)節(jié)等部分組成的，各個(gè)環(huán)節(jié)在一起構(gòu)成了一種多模式依賴(lài)互聯(lián)狀態(tài)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的共享與傳輸，通過(guò)WebGIS編輯器、WebGIS服務(wù)器和WebGIS瀏覽器還能實(shí)現(xiàn)層次化異構(gòu)模式的地理信息系統(tǒng)結(jié)。[1]系統(tǒng)的軟件平臺(tái)體系和中間件結(jié)構(gòu)主要包括四種層次，分別是應(yīng)用開(kāi)發(fā)層次、通信模塊CC2420、基礎(chǔ)軟件層次和數(shù)據(jù)傳輸層次GPRS等，同時(shí)在信息輸出的終端位置配置了業(yè)務(wù)適配層，從而能夠有效查詢相關(guān)地理信息，并促進(jìn)信息的輸出。網(wǎng)絡(luò)適配層的建構(gòu)主要是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行的，并在基礎(chǔ)軟件環(huán)節(jié)中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)適配器的主要功能就是能夠?yàn)閃ebGIS架構(gòu)進(jìn)行接入工作，同時(shí)還能提供網(wǎng)絡(luò)生成服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的中間件的設(shè)計(jì)模式主要是模塊化和層次化結(jié)構(gòu)的，在經(jīng)過(guò)整合后，中間件能夠使WebGIS架構(gòu)下地理信息資源進(jìn)行分布式計(jì)算，這一過(guò)程主要是以云計(jì)算模塊為基礎(chǔ)的，在分析總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，能夠得出下面的地理信息系統(tǒng)圖。

參考圖1中整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行模塊分組設(shè)計(jì)，在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)流程的過(guò)程中主要是通過(guò)從上到下的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)的，以嵌入式環(huán)境Linux為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)構(gòu)件地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。通過(guò)局部總線快速控制措施對(duì)軟件接口進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，從而促進(jìn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)檢索，以及信息記錄等工作，利用異構(gòu)模式的云計(jì)算系統(tǒng)對(duì)信息的分布形式進(jìn)行迅速計(jì)算，促進(jìn)WebGIS的處理能力和信息加工能力。在設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)組成的云計(jì)算平臺(tái)時(shí)，可以借助OpenStack來(lái)設(shè)計(jì)云控制器，并通過(guò)云平臺(tái)系統(tǒng)終端進(jìn)入信息管理系統(tǒng)，利用Nova代號(hào)的控制器將互聯(lián)網(wǎng)和地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)連接起來(lái)，促進(jìn)資源的共享。

2 系統(tǒng)模塊建構(gòu)

2.1 WebGIS架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)

參考上文所描述的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，第一項(xiàng)內(nèi)容就是組網(wǎng)設(shè)計(jì)，WebGIS架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)主要可以分成四種現(xiàn)實(shí)對(duì)象，分別是感知視場(chǎng)、中間件、觀測(cè)節(jié)點(diǎn)和本地信息處理等。將網(wǎng)絡(luò)適配層設(shè)計(jì)在地理信息任務(wù)遠(yuǎn)程管理環(huán)境當(dāng)中，在利用Internet或是衛(wèi)星通信系統(tǒng)將信息連接起來(lái)，構(gòu)建基礎(chǔ)的軟件層，義務(wù)應(yīng)用適配層和應(yīng)用開(kāi)發(fā)層等。網(wǎng)絡(luò)中間件的主要作用就是能夠?qū)崿F(xiàn)地理位置的無(wú)線感知，而應(yīng)用開(kāi)發(fā)層能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自愈合，并提供網(wǎng)絡(luò)生成服務(wù)。將感知環(huán)節(jié)操作系統(tǒng)和地理信息收集系統(tǒng)設(shè)置到Web服務(wù)平臺(tái)當(dāng)中，通過(guò)PXI將地理信息和各種含有一定聯(lián)系的數(shù)據(jù)信息及時(shí)儲(chǔ)存到地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。[2]將VPP儀器設(shè)置在最頂層，促進(jìn)程序驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行信息的調(diào)用，在采集地理空間參數(shù)的過(guò)程中可以使用傳感器DHT11，會(huì)定時(shí)發(fā)送采樣脈沖，間隔時(shí)間為4MS左右，利用終端節(jié)點(diǎn)ZigBee進(jìn)行信息采樣工作，能夠及時(shí)收集各種時(shí)刻的信息，利用串口還能將測(cè)量信息傳送到協(xié)調(diào)器當(dāng)中，將無(wú)線射頻模塊設(shè)置到ZigBee協(xié)調(diào)器當(dāng)中，在無(wú)線射頻裝置的基礎(chǔ)上，能夠促進(jìn)地理位置信息及時(shí)傳送到上位機(jī)中，隨后再由上位機(jī)對(duì)各種信息進(jìn)行處理分析。從上述內(nèi)容中我們可以了解到WebGIS架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)建立流程。

2.2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

在完成WebGIS架構(gòu)下地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組設(shè)計(jì)工作后，就需要進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)工作，通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)OpenStack構(gòu)建信息傳感系統(tǒng)，并將S3C2440當(dāng)作是地理信息系統(tǒng)中的核心控制部件，系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)微型控制器可以將其內(nèi)核選擇為RISCARM920T，促進(jìn)地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息擴(kuò)展和以太網(wǎng)連接的目標(biāo)，同時(shí)還能滿足虛擬計(jì)算服務(wù)和對(duì)象儲(chǔ)存等地理信息需求。系統(tǒng)中的地理收集板塊主要是由四種定位基站共同構(gòu)成的一套地理位置信息收集基陣，同時(shí)對(duì)X和Y方向等方位進(jìn)行定位，主要是通過(guò)坐標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)注，最終能夠得出位置信息和地形的測(cè)量結(jié)果。[3]可以在小型的定位系統(tǒng)當(dāng)中安裝定位板塊，并將各種收集到的信息傳送到A8處理器當(dāng)中，這一設(shè)備的處理性能較好，能夠?qū)Ω鞣N信息進(jìn)行智能化的集成處理，隨后利用TCP/IP協(xié)議輸送到WebGIS架構(gòu)下地理信息系統(tǒng)的終端當(dāng)中，智能傳輸終端內(nèi)的硬件平臺(tái)主要是使用觸摸式的PC機(jī)來(lái)充當(dāng)?shù)?，并通過(guò)TCP/IP協(xié)議和客戶端與服務(wù)器之間進(jìn)行有效的連接，還能通過(guò)該終端系統(tǒng)，查詢?yōu)g覽各種地理導(dǎo)航信息和地理信息等，為導(dǎo)航目標(biāo)與地圖的繪制工作提供準(zhǔn)確、可靠的參考信息。

2.3 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)

本文在設(shè)計(jì)WebGIS架構(gòu)下系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)時(shí)，主要是通過(guò)Linux開(kāi)放源碼操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，軟件設(shè)計(jì)包括主程序編寫(xiě)、Linux內(nèi)核編譯、Linux操作系統(tǒng)等內(nèi)容組成。在結(jié)束交叉編譯后，從串口當(dāng)中讀取相完整的數(shù)據(jù)包，并通過(guò)兩種線程 writer thread和reader thread在地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中進(jìn)行讀寫(xiě)工作。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)終端平面的過(guò)程中，可以將QT/EMBEDDED沖淡GUI，并為地理信息系統(tǒng)建立起能夠進(jìn)行可視化操作的平臺(tái)，并結(jié)合硬件設(shè)備，對(duì)Linux系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)操作，制定init命令，針對(duì)各個(gè)文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的圖形中間件，能夠?yàn)橛糜诓樵優(yōu)g覽WebGIS信息提供更多的便利，簡(jiǎn)化查詢?yōu)g覽操作過(guò)程。

地理信息系統(tǒng)中的內(nèi)核管理主要包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理、系統(tǒng)文件管理以及內(nèi)存管理等三種形式，在設(shè)計(jì)Linux嵌入式平臺(tái)時(shí)，可以通過(guò)Linux內(nèi)核源碼將引導(dǎo)程序啟動(dòng)，在硬件平臺(tái)ARM中移植軟件，并通過(guò)由上到下的模式逐一進(jìn)行WebGIS架構(gòu)下的測(cè)試、編碼、設(shè)計(jì)和信息收集等工作，在結(jié)束編譯，并形成一種能夠有效落實(shí)的程序代碼之后，將已經(jīng)完成的編譯程序和開(kāi)發(fā)程序通過(guò)USB接口、串口、網(wǎng)口等渠道輸入進(jìn)虛擬機(jī)VIRTUALBOX當(dāng)中，在WINDOWS中進(jìn)行代碼編輯工作，并利用C編譯器對(duì)GCC運(yùn)行命令進(jìn)行準(zhǔn)確的編譯工作。最后通過(guò)布局總線快速控制方法對(duì)地理信息的輸送與儲(chǔ)存工作進(jìn)行全面控制。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，也為WebGIS架構(gòu)下的信息系統(tǒng)建構(gòu)提供的新的渠道，能夠從更深的角度挖掘各種信息資源。通過(guò)云計(jì)算信息處理傳感網(wǎng)，能夠促進(jìn)地理信息系統(tǒng)Web技術(shù)有效融合，從而能夠進(jìn)行地理信息的遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)用、計(jì)算和儲(chǔ)存等工作。這種處理系統(tǒng)的儲(chǔ)存規(guī)模比較大，同時(shí)計(jì)算速度也比較快，系統(tǒng)運(yùn)行較為穩(wěn)定，是地理信息系統(tǒng)管理的重要支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 任若菡，張淼.基于WebGIS架構(gòu)下的地理信息系統(tǒng)構(gòu)建探究[J].民營(yíng)科技，2018（10）：138.

[2] 劉鋒. WebGIS架構(gòu)下的地理信息系統(tǒng)構(gòu)建研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2017，25（06）：264-266+301.

[3] 高覓諦.基于WebGIS的地理信息支撐技術(shù)在水質(zhì)安全預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].浙江大學(xué)，2012.

作者簡(jiǎn)介：雪連（1990—），女，內(nèi)蒙古興安盟人，碩士，助教，研究方向：地理信息系統(tǒng)集成。