面向对象的校园信息服务平台设计与实现

毛燕清,苏 鸿,李景文,,叶良松

(1.桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林 541004；2.广西科技信息网络中心，广西 南 宁 530012；3.桂林理工大学GIS研究中心，广西桂林 541004；)

面向对象的校园信息服务平台设计与实现

毛燕清1,苏 鸿2,李景文1,3,叶良松3

(1.桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林 541004；2.广西科技信息网络中心，广西 南 宁 530012；3.桂林理工大学GIS研究中心，广西桂林 541004；)

开放灵活的校园服务平台是校园信息化建设的关键，其难点是校园信息数据的描述、组织和共享。在探讨面向对象空间数据模型的基础上提出了面向对象校园信息的组织方法、过程，以及服务平台设计方法，重点研究了基于对象的校园信息组织管理模式与校园信息平台设计框架，实现了集“人员”、“资产设备”、“地理空间信息”资源管理一体化的校园信息服务平台，为校园信息综合服务系统建设和校园信息数据共享提供新的方法和思路。

GIS；面向对象；校园信息；服务平台

建立开放灵活的校园服务平台是推进教育信息化建设的核心和基础[1]。目前，“一卡通”、“校校通”等数字化校园方案虽然在一定程度上解决了与学生身份相关的学生管理、校园消费等数据集成问题[2]，但难以与学校其他部门的管理信息系统 (M IS)实现数据共享。如何整合现有资源，建立统一的“网上办公”、“网上管理”、“网上教学”、“网上服务”的资源服务站点并实现统一用户管理、统一资源管理及统一权限控制[3]，是校园信息服务平台设计的关键。

本文提出一种面向对象的校园信息服务平台设计方法，从空间认知的角度研究校园各地理实体的空间关系和基于地理实体的校园信息组织管理模式，探讨并实现将“人员”、“资产设备”、“地理空间信息”资源进行统一管理的校园信息服务平台，为校园综合服务系统建设提供新思路。

1 面向对象空间数据模型 (OOSDM)[4]

1.1 空间对象

存在于现实世界的地理现象统称为地理客体[5]，经过人脑认知领域抽象为地理实体，在计算机世界将其描述为空间对象。地理实体有其空间位置，实体间存在着一定的空间关系。空间对象是地理实体的抽象描述，是具有实际意义的基本地理单元，如对教学楼的信息进行管理，教学楼被抽象为空间对象。一个完整的空间对象描述包括空间信息(where)、语义信息(what)和时间 (when)信息，如图1所示。空间信息描述对象的空间位置关系；语义信息是人们根据实际需要而定义的非客观存在信息，如对学校的网络中心进行管理，网络中心定义为对象的语义特征；时间信息体现对象的变化运动及探测的过程。

图1 地理空间对象的描述信息

1.2 面向对象空间数据模型 (OOSDM)

空间数据模型是用数据对地理对象的抽象和形式化描述，是研究地理空间数据表达、管理和空间分析的基础。现实世界中，人们感知到的地理现象是一个个地理实体，如建筑物、道路等。传统GIS数据模型以点、线、面的几何分层方式表达空间对象，硬性分割了对象间的内部关系和语义关系，不能直接反映人们的感知[4][6]。本文采用文献 [4]提出的面向对象数据模型(OOSDM)，该模型从地理空间认知的角度描述对象的特性、对象间的关系，定义与对象相关的操作，更符合人类理解地理实体的语义环境[7]。

1.3 OOSDM数据封装

OOSDM是利用面向对象的技术，将GIS要处理的具有完整空间意义的地理对象的标识符、属性与方法封装在一起，简捷、完整地表达了地理信息要素。对象间存在空间关系，多个对象组合构成新的对象，对象信息的表现、修改、操纵通过对象的方法接口来实现，对象的封装如图3所示。

图3 面向对象空间数据模型封装

2 基于OOSDM的校园对象构建过程

2.1 校园实体对象的划分

在校园信息化平台设计中，校园空间实体描述的是具有空间图形信息的地理客体，包括道路、绿地、运动场、建筑物等，空间实体除了具有空间几何信息，还具有完整的属性信息；校园非空间实体包括教职工、学生、设备等，具有属性信息及与空间实体的空间关系。

M insky提出的框架系统理论是一种有效的知识表达方法，可以较好地描述范围广泛的问题[4][9]。在描述校园实体结构关系时，本文将框架表示法与面向对象技术相结合，不仅能描述不同层次框架间复杂的网状结构，而且能表达各实体单元及单元间的关系。结合面向对象方法，其形式是：

(对象名(组合对象名(元对象名m(元素m1值m1)… (元素mk值mk)…

元对象名n(元素n1值n1)… (元素nj值nj)))

采用上述方法划分校园实体对象，运动场、绿地、道路为面状地物，可将其抽象为元对象，建筑物是体状地物，是构成整个校园的主体，抽象为组合对象。

从空间角度上分析，一栋建筑物由若干个房间构成，每个房间有相关工作人员(包括教职工等)和设备(包括电脑、桌椅等)。房间是具有完整空间意义的地理实体，定义为组合对象，人员、设备是具有完整属性的最小信息单元，定义为元对象，属性、方法等是构成元对象的元素。建筑物实体对象的描述如图4所示。运动场、绿地、道路、建筑物、人员等对象间存在着复杂的空间关系和语义逻辑联系，通过它们之间的网状关系可提供索引、查询和空间分析等操作。

图4 建筑物实体对象描述方法

2.2 基于OOSDM的校园对象构建

OOSDM对象组合原则定义父对象属性可以被继承，元对象除了具有自身属性外，还继承了其父对象的属性。类是具有相同属性和行为的对象的抽象描述，对象是类的实例，每个对象都属于某个“对象类”。子类与父类形成类层次结构，有纵向关系和横向关系。纵向上，子类继承上一层父类的所有属性，又包含自身固有的信息；横向上，对象类之间具有空间逻辑关系，通过属性信息来表达。

在校园信息平台中，将对象抽象为类，建筑物类与房间类具有自身的空间及非空间属性，人员类、设备类除了具有自身的属性信息外，还继承了建筑物类、房间类的空间地理信息，并与其产生逻辑上的语义联系，用E-R图描述如图5所示。

图5 校园信息服务平台对象关系E-R图

3 面向对象的校园信息服务平台的设计

面向对象的校园信息服务平台是以计算机、网络、数据库、多媒体、GIS等相关技术为依托，通过对校园信息的调查、分析、组织、描述和表达，设计基于GIS技术的校园综合服务管理系统，实现对教学、科研、管理和生活服务相关资源的数字化和网络化，为校园信息资源提供统一的管理、服务平台[10]。

3.1 校园信息服务平台框架

依据上述理论设计校园信息化服务平台的系统结构模型如图6所示。

图6 校园信息服务平台总体架构

平台框架分为 6层：①数据资源层，包含已构建的系统和应用程序，如教务管理系统等。②逻辑层，是平台的关键层。对已有的数据资源进行数据转换、组织、入库工作，并存储相应的地理信息数据到地理数据库中，为平台提供准确的数据支持。③服务层，是平台的统一门户总入口，为用户提供信息与服务。④数据管理层，是平台的核心层。该层基于逻辑层建立，是平台资源的集成与交换中心，存储空间信息与非空间信息的数据仓库，提供数据容错、数据安全保障、统一数据接口等机制。⑤基础设施层，为平台提供软件、硬件、网络资源等辅助功能。⑥角色访问层，它能灵活地分配用户权限，保证服务安全管理。

3.2 基于OOSDM的平台实现

基于OOSDM的校园数据管理平台，如图7所示。图 7中，数字序号①、②…⑤代表的是人员、设备元对象的属性、位置等信息，是最小的信息单元，①、②构成组合对象房间1，房间1、2、3构成建筑物B，依此类推。在符合OOSDM对象构建标准的基础上，对象非空间信息储存在人员或设备数据库，对象的空间信息存入地理数据库，同一对象通过统一标识码进行数据组织与管理。基于OOSDM的数据管理平台屏蔽了校园已有异构M IS在数据模型、物理位置上的差异，用户或服务器节点根据相应权限可以存取数据库中的数据，并实现数据互操纵。

系统平台选用.Net语言和Oracle9i数据库进行开发，其特点是：①建立统一的门户 (Portal)网站，它是应用支撑系统的总入口，不仅统一了界面访问，又实现了用户身份统一认证；②建立统一的数据库群，有效地集成和管理分布式环境下的空间数据与非空间数据，并提供完善的数据管理、数据备份、数据恢复及数据一致性策略；③采用异步刷新 (AJAX)技术，实现空间信息异步请求与互操作，减轻服务器传送大量数据的负担，实现了客户端与服务端的无缝结合。

图7 基于OOSDM的空间数据管理

4 结 语

采用面向对象空间数据模型(OOSDM)，将校园实体的空间属性、非空间属性与方法进行统一封装，结合框架描述法对不同层次关系和网络关系的校园实体进行完整、连续地描述与表达，真实地模拟了校园语义环境。本文将面向对象空间数据模型应用到校园信息数据组织方法和数据管理过程中，实现了校园综合信息的一体化服务，为校园信息数据共享和分布式管理提供了新的思路。

[1] 国家中长期教育改革和发展规划纲要[N].(2010-2020)新华社,2010.7.29

[2] 张胜,赵珏.基于数字化校园环境的一卡通设计与实现[J].微计算机信息,2010，26(1-2):75-77

[3] 李培峰,朱巧明.基于Web服务的校园信息化平台的设计和实现[J].计算机工程与设计,2006，27(19):41-43

[4] 李景文.面向对象空间实体矢量模型及其应用研究[D].北京:中国地质大学(北京),2007

[5] 闾国年,吴平生,陈钟明，等.地理信息特点的研究[J].南京师大学报：自然科学版，2000，23(2):120-122

[6] 叶亚琴,左泽均,陈波.面向实体的空间数据模型[J].中国地质大学学报,2006，31(5):596-598

[7] 杨林,周顺平,潘婵玲，等.面向实体的空间查询语言GSQL的表达与实现[J].测绘通报,2007，25(10):1-2

[8] 李景文,刘军锋,周文婷等.基于地理认知的空间数据模型描述方法[J].工程勘察,2009(1):59-62

[9] M insky M.A Framework forRepresenting Know ledge.In:Winston Peds,The Psychology of Computer Vision,New york: M cGraw-Hill,1975.

[10]周全明,吴延凤.基于SOA架构的校园信息化平台的设计和实现[J].计算机与数字工程,2009，37(2)196-197

Design and Implementation of Campus Information Service Platform Based on Object

by MAO Yanqing

Open and flexible campus services platform is the key to promoting campus information technology,the difficulty is the descripting,organizating and sharing of information and data.This article investigated the object-oriented spatial data model on the basis of proposing object-oriented method and process of information organization on campus,as well as the ways of designing the services platform.Focus on object-based information organization on campus and campus information management platform framework.To achieve aset of"people","capital equipment","geospatial information"resource management platform for the integration of campus information services,information service system for the construction of the campus and campus information sharing to provide new methods and ideas.

GIS,object-oriented,campus information,service platform（Page:87）

P208

B

1672-4623(2011)02-0087-03

2010-10-20

项目来源：广西科学研究与技术开发计划资助项目 (0992030-1、10100018-2)；广西高校优秀人才资助计划（桂教人 [2009]62号）。

毛燕清，硕士，研究方向为GIS理论和应用。