基于WebGIS的四川省營山縣農村公路基礎數據管理系統設計與實現

陳坤 逯躍鋒 王少渤 聞俏 劉聰

摘 要：本文基于營山縣農村公路、路網等交通基礎設施數據、遙感影像等數據，結合WebGIS技術，設計開發了營山縣農村公路基礎數據管理系統，系統實現了高速可視化展示、快速空間搜索定位、屬性查詢、數據統計分析與定位、行政區劃定位、地圖輸出等功能。直觀的展示了營山縣的農村公路建設成果，為后續的農村公路建設與規劃提供了支持。

關鍵詞：WebGIS;農村公路;數據管理

Abstract：This paper designs and develops a basic data management system for rural roads in Yingshan County based on data from Yingshan County s rural roads，road networks and other transportation infrastructure data，remote sensing images，and WebGIS technology.The system implements high-speed visual display，fast spatial search positioning，Attribute query，data statistical analysis and positioning，administrative division positioning，map output and other functions.Intuitively demonstrated the achievements of rural road construction in Yingshan County，and provided support for subsequent rural road construction and planning.

Key words：WebGIS;Rural Road;Data Management

1 緒論

自十八大以來，四川省在交通運輸部的大力支持下，開展了“四好農村路”的建設工作，全力攻堅克難[1]。隨著四川省農村公路建設工作的全面開展，全省的農村公路建設工作取得了顯著的效果。全省的建制村、村民組通硬化路基本完成。隨著農村公路建設工作開展的規模越來越大，如何對農村公路等基礎交通數據進行管理成了一個亟需解決的問題。簡單的人工現場核查與地方上報無法準確掌握整體的建設工作成果。因此本文以四川省營山縣為例，基于農村公路、路網等路線數據、建制村、村民組等點位數據、橋梁、產業園等基礎設施數據，結合WebGIS技術、HTML、CSS、JavaScript等前端開發語言，Spring Boot后端框架開發出基于WebGIS的四川省營山縣農村公路管理系統，實現對營山縣的農村公路等基礎數據的展示與管理。配合高分辨率的遙感影像直觀的展示營山縣農村公路的建設成果。

2 關鍵技術

2.1 WebGIS技術

WebGIS的中文名稱叫做萬維網地理信息系統，同時也被稱作為網絡地理信息系統[2]。通俗來說，WebGIS就是運行在Web瀏覽器上的GIS系統，用戶可以通過瀏覽器對GIS空間數據進行一系列的操作，包括對數據進行處理、查詢檢索、空間分析、可視化展示等操作[3-4]。WebGIS系統主要采用B/S架構[5-6]，如圖1所示。客戶端指Web界面，承擔著可視化的作用。服務器端通常是指ArcGIS Server這種由ArcGIS提供的服務器，在后臺以連接數據庫的形式，負責數據的動態存儲和修改。用戶通過Web界面的操作，將請求發送到服務器端，服務器端通過HTTP協議接收到請求后，對請求進行分析，然后根據請求的需求訪問相應的數據庫，最后將請求的處理結果返回到客戶端的Web界面。

2.2 ArcGIS API for JavaScript

ArcGIS API for Javascript是基于Dojo框架和REST實現的一套編程接口[7]。開發人員通過調用REST接口便能夠與ArcGIS for Server發布的數據服務進行交互。ArcGIS在其官網提供了各個版本的API文檔和示例，其API文檔具有可讀性強的優點，官網提供的示例對API的使用提供了詳細的說明。開發者僅需在代碼中中引入ArcGIS API for JavaScript框架，通過調用API中的方法，便可以實現空間數據展示、圖形繪制、符號渲染、查詢檢索、地理處理、影像處理等功能。

3 系統設計

3.1 系統架構設計

系統采用B/S架構模式，總體架構如圖2所示，包括應用層、服務層與數據層三個部分。各部分功能分別為：（1）應用層是系統的功能實現層，為系統用戶提供操作界面，用戶通過相應的操作，發送請求，并將請求結果在Web界面中展示。（2）服務層也被稱為應用組件層，起到連接數據庫與服務層的作用，提供系統功能用到的服務，為應用層提供服務支撐。（3）數據層對整個系統起到支撐的作用，對數據進行管理與存儲。該層由空間數據庫與屬性數據庫兩部分組成，為系統提供數據支撐。

3.2 數據庫設計

根據系統業務要求，按照命名規范、最小冗余、安全性等原則進行數據庫的建設工作[8]。當前常用的數據庫有Oracle、MySQL、SQL Server，通過對比，SQL Server作為一個完全Web支持的平臺，其在數據管理和分析方面有著較大的優勢。因此采用SQL Server作為本系統的數據庫。數據庫框架如圖3所示：

（1）空間數據庫：專門用來存儲地理信息數據，包括路線數據、點位數據、基礎設施數據等。

（2）屬性數據庫：屬性數據包括系統管理數據與地理信息數據的屬性信息。

3.3 系統功能設計

根據管理系統的需求，本文將系統功能設計為五大模塊，分別為：（1）高速可視化展示瀏覽模塊，用戶可以進行圖層加載、底圖選擇、平移、放大等操作。（2）快速搜索定位模塊，用戶通過選擇查詢圖層與關鍵字類型，輸入查詢關鍵字，如路線編碼、路線名稱等，實現快速搜索并定位高亮。（3）行政區劃定位，用戶通過點擊全縣的行政區劃，包括鄉鎮與建制村，系統進行定位到該區域。（4）基礎地圖操作模塊，用戶通過對地圖操作，實現量測、拉框查詢、地圖輸出等功能。（5）數據統計與定位模塊，用戶通過行政區劃選擇要統計的區域，以表格的形式展現該區域所有的交通設施數據，并且能夠對某一具體數據實現定位高亮功能。

4 系統實現

本文根據實際的業務需求，設計了系統的整體框架，采用SQL Server 2014數據庫，使用IntelliJ IDEA 2018.1.6作為開發平臺，系統前端以HTML+CSS+JavaScript的開發模式，結合ArcGIS API for JavaScript進行地圖交互功能開發，并使用Layui框架進行數據的可視化表達。后臺采用Spring Boot框架實現與前端系統的通信，利用ArcGIS for Server進行地圖服務的發布。基于以上開發語言與技術，實現了基于WebGIS的營山縣農村公路基礎數據管理系統的開發。系統主頁如圖4所示：

系統功能。（1）高速可視化展示瀏覽模塊。該模塊主要是對系統的數據服務進行疊加展示，用戶可以點擊左側圖例，進行數據服務中某一圖層的加載，同時用戶還可以切換底圖，底圖包括天地圖在線路網、在線影像、在線地形、注記等。同時可以對地圖進行拖拽、漫游、放大縮小等操作。

（2）快速空間搜索定位模塊。該模塊只要是對數據服務進行快速搜索定位，用戶可以對系統所有的圖層進行搜索定位，首選需要選擇搜索圖層，然后選擇搜索關鍵字類別，如路線名稱、路段編碼、路線編碼等，然后輸入關鍵字，通過模糊查詢實現對要素的快速定位，將該要素高亮顯示并縮放到視圖中央。

（3）行政區劃定位模塊。該模塊主要是實現全縣行政區域的定位，通過點擊上方的營山縣，會出現全縣的行政區劃，包括鄉鎮與建制村，通過點擊相應的區域，系統將自動定位到該區域，并將該區域縮放到當前視圖中央。

（4）基礎地圖操作模塊。該模塊主要是與地圖服務的交互操作，用戶可以進行地圖輸出、量測、拉框查詢等操作。地圖輸出會將當前視圖內所有的要素進行打印輸出，輸出格式包括jpg、png等多種格式。量測功能通過點擊兩點，系統自動計算距離，并以popup展示距離，支持多點量測。拉框查詢功能需要用戶先確定查詢圖層，用戶以框選的形式與地圖交互，以表格形式展示選中的要素，并可以點擊定位某一要素，同時也可以查看某一數據的全部屬性信息。

（5）數據統計與定位模塊。該模塊主要是對農村公路、路網等交通設施數據的統計展示，以表格的形式為用戶展示農村公路的建設情況，默認展示全縣的數據。用戶可以點擊行政區劃的形式，展示某個具體鄉鎮或者建制村的數據。用戶通過點擊定位，實現對表格中某一具體數據的定位縮放，并將其高亮顯示。

5 結語

本文基于農村公路、路網等交通基礎數據、遙感影像等數據，結合WebGIS技術與HTML、CSS、JavaScript、Java、Spring Boot框架等開發語言與框架設計并實現了基于WebGIS的四川省營山縣農村公路基礎數據管理系統。該系統部署簡單、維護方便。通過農村公路等交通基礎數據的可視化瀏覽與表格展示的方式直觀的展示營山縣的農村公路建設成果，為營山縣后續的農村公路建設與規劃提供了參考。

參考文獻：

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[2]Chang Y，Park H.Development of a web-based Geographic Information System for the management of borehole and geological data[J].Computers & geosciences，2004，30（8）：887-897.

[3]付品德，孫九林，秦耀辰，等.Web GIS：原理與應用[M].高等教育出版社，2012.

[4]張明安，馬友華，褚進華，等.基于WebGIS的縣域測土配方施肥系統的建立[J].農業網絡信息，2011（6）：20-23.

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