刍议数字城市规划系统中WebGIS的应用及实现过程

唐文莉

摘 要：在数字城市规划系统中应用WebGIS，有助于实现数据信息共享，促进行业交流，提高数字城市规划网络化水平。WebGIS是数字城市规划系统实现可视化、智能化、网络化、信息化的一项关键技术。本文就WebGIS技术下数字城市化系统的功能、模型结构及设计方案进行了探讨。

关键词：WebGIS 数字城市规划系统 功能

中图分类号：P209 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0033-02

WebGIS，是一项GIS开发与Internet技术相结合的产物。WebGIS的用户界面为万维网Web页面，在此界面上可通过互联网数据共享、信息发布、交流协作，来实现地理信息系统的业务处理、地图操作、在线查询功能。在数字城市规划系统中应用WebGIS技术，有助于实现数据信息共享，促进行业交流，提高数字城市规划网络化水平。

1 数字城市规划系统的需求分析

1.1公众参与城市规划

现阶段我国的城市规划工作中，真正让公众参与到城市规划中来的少之又少，这可能与规划实时信息不公开、意见投递不便捷等有关。要实现公众参与，提高公民城市规划素质的前提，这就要求数字城市规划系统具有提供城市规划政策、报刊摘要、时事新闻等功能。

1.2 跨地区、跨行业交流

社会的持续发展，要求城市规划应朝着多行业、多地区、多部门协作的方向发展。以前的城市规划信息系统仅向内部用户开放，行业间、地区间、部门间缺乏交流，数据信息未能实现共享，导致了资源的浪费。

1.3 规划管理

城市规划管理包括环境艺术工程、市政工程、建设工程、建设用地报件审批等内容，其是城市地理空间信息的提供者与使用者。所以，在数字城市规划系统中，应当根据城市规划整体需要和职能部门自身需要，确定规划管理目标。

1.4 信息共享

WebGIS技术下，采用B/S（浏览器/服务器模式）三层结构体系很好地解决了互操作和空间数据共享问题，让不同地区的城市规划职能部门都能共享信息资源，使信息统计与查询效率大为提高。

2 数字城市规划系统设计方案

数字城市规划系统采用WebGIS技术，应用B/S结构，中间件技术，选用微软IIS作为Web服务器，用以提供Internet信息服务。系统设计采用面向对象方法，结合统一建模语言（UML）进行系统功能结构设计。开发平台为Arc IMS 9.0（ESRI公司），采用Arc XML语言请求应用服务器。用户界面中的部分自定义操作、客户端操作及应用，应用JavaScript语言编写。WebGIS的常见体系结构如图1所示。

3 构建系统模型

3.1 模型结构

根据城市规划、WebGIS行业特点，结合需求分析目标，设计系统模型，系统模型结构包括规划功能、地图操作功能两部分，模型结构如图2所示。

3.2模型功能

在Web主界面中，主要实现的功能包括属性及空间信息的双向查询、报件审批、专题地图输出、空间分析。

3.2.1 属性及空间信息的双向查询

在系统主界面中，工具条中的“点图查询”按钮用于查询空间信息，“属性查询”按钮用于查询属性信息，同时属性信息中的标识码还可对该地物进行地图定位。

3.2.2 报件审批

审批报件的主要依据为报件是否满足相关规定，以某报件提出的在绿地上盖厂房为例，这一报件显然与相关规定不符，所以审批不予通过。在城市规划地图中，绿地以浅绿色表示、居住用地以黄色表示、公共用地以深绿色表示。在居住用地盖商场，是符合规定的，在绿地上盖厂房则不符合规定。对于满足规定要求的报件，给予审批，并颁发两证一书。

3.2.3专题地图输出

点击主界面中的“打印”按钮，可实现专题地图输出。设置该按钮，可对当前视图窗口中的图例、地图等相关信息进行打印输出。通过工具条上的其他按钮、图层控制，可对当前地图进行操作处理后再输出。

3.2.4 空间分析

在地理信息系统中，“道路拓宽”表示缓冲区分析，在城市规划中，“道路拓宽”则用于实现红线划拨功能，通过道路拓宽，可生成被激活层中所选地物的缓冲区。该功能的实现主要依靠aims Buffer.js中的功能函数。在aims Buff.js中，包含的主要功能函数共有5个，其中add Buffer ToMap（）函数，用于发送添加Buffer工具的ArcXML请求；Buffer It（）函数，用于设置参数，增加Buffer工具；write Buffer Form（）函数，用于显示Buffer模式下，设置参数的表格；get Buffer Attribute Data（）函数，用于生成ArcXML的回复，同时在HTML表单中显示其属性值。

3.3特色功能

网上办理：该系统新增了网上业务办理功能，用户可查询业务办理流程，上传、下载相关表格，进行电子报件，有效提高了规划局及办事单位的工作效率。

公众参与规划：该系统强调政务公开、公众参与等功能，通过公开城市规划理论期刊、法律法规、重要会议精神，以提高公众的城市规划素质和参与质量。

图文一体化：在数字城市规划系统中，实现了普通电子地图功能，在网上发布了城市规划地图的属性及空间信息，方便用户查询、操作地图，从而让用户更加直观地了解规划信息。

4 应用XML实现WebGIS

4.1 XML概述及特点

XML（eXtensible Markup Language，可扩展标识语言）是W3C（Word Wde Web Consortium）为适应 Internet的发展，解决上述技术难点而推出的新型Web语言，是ISO（国际标准化组织）所制订的SGML（Standard Generalized Markup Language，通用语言标识标准）的一个精简集。它并不是类似于html的预定义的标识语言，而是用于定义其它标识语言的一种元语言。与HTML中有固定数量的标识不同，XML用于描述信息的各种标识都可以由设计者自行建立，以强化特定专业数据的结构和关联。在WebGIS中引进XML，其优越性和作用是十分巨大的。endprint

4.2 XML的具体实现原理

XML是针对于数据内容和结构的分析和描述，所以XML原则上可以被用于任何WebGIS的解决方案。由于XML功能强大，其实现和被利用的过程也就比HTML复杂，现以建立WibGIS的比较普遍的三层服务解决方案为例，简要叙述XML的具体应用。

三层服务结构即以GIS基础数据库、中间层、Web客户端浏览器为架构的WebGIS解决方案。无论这三层结构如何具体实施，XML都可以在其中发挥数据存储、交换和表现这三种最重要的作用。

4.2.1 基础服务器端

底端的地理信息服务器和基础数据库是WebGIS的数据源，存储着原始的大量非XML的GIS数据，这些数据要么被全部转换并存储为XML格式的数据，要么保持原有的数据形态，通过中间层根据客户请求而将之转换为XML数据供WEB使用。随着众多数据库提供商增强了对XML的支持，未来的主流数据库可以直接存贮和交互查询XML数据。在数据服务器端使用XML数据应确保XML文件的结构良好性和合法性。另外还需保持GIS数据格式的统一，尽管XML允许设计者自行定义自己的XML标识，但保持WebGIS-XML定义的一致性是有利于数据处理和交互的。

4.2.2 中间层

WebGIS的中间层用于响应客户端的请求，进行XML数据的识别和转换工作，它从底层数据库中申请空间和属性数据，与用户直接进行对话。如果从底层数据库申请到的是GIS的矢量和栅格数据，就需要将其转换为符合规范的XML格式；如果底层支持XML的存储和查询，中间层就需要向底层递交从客户端发送来的数据申请，归纳和整理数据库的响应数据，统一地向客户端浏览器进行数据调度和分配。

对于以XML格式存储的数据，如果数据库不支持XML，就可以在中间层直接进行XML数据的查询。W3C建议了XML的查询语言——XML-QL，其返回值具有灵活多样的特点，可以返回XML的结果树和图表，直接向客户提交。

中间层还需向XML文件提供名域（Name Space）服务，用以解决不同的XML在具体应用时出现的标识冲突。例如，当来源于不同WebGIS服务提供商的XML文件进行合并时，为避免同样的地理信息标识发生混淆，可使用其各自的Web-URL路径和共用DTD文件的地址为统一的标识前缀，确保标识的唯一性。

4.2.3 客户端

WebGIS服务在客户端需要根据客户实际的网络处境，对响应的数据进行个性化和多样化的展示，很显然XML具备这样的能力。显示XML数据的主要工作由XML解析器来完成，Microsoft的IE5、Netscape的Navigator 6.0等浏览器已经可以对XML进行解析。随着XML的发展，更多的网络应用软件支持XML将是必然的趋势。

由于XML的内容和表现分离，XML在WebGIS客户端的具体展现形态由style Sheet（样式表）来决定。XSL（eXtesible Stylesheet Language，可扩展样式语言）是XML的样式表语言，用以将XML转换成网络可识别的各种语言页面，例如 HTML页面。由于GIS数据的图形特性，可在WebGIS应用中将其转换为多种Web图形语言（例如 PGML、SVG、VML等等），一些此类的转换引擎已经也将会陆续出现。XSL还便利于客户的交互查询，缩短响应时间。例如当游客寻求至目的地的最短路径和最经济路径时，XSL能根据同样一份XML文件检索、排序，为客户提供结果清单，并即时地在地图上相应地显示。

WebGIS在动态显示数据方面可以充分发挥XML的诸多功能。Microsoft最近发布了形式为ActiveX的一种XSL处理器，用于在创览器中处理XML文件，在客户端建立基于Java的虚拟机已不是唯一的选择，相当比例的数据可以通过XML交由客户端处理，并且这些数据不依赖于平台、语言等限制，即使在WebGIS的一个潜在的市场——通过移动通讯领域提供服务——也能够充当关键的角色。

5 结语

目前很多所大学已开始从事WebGIS与XML应用的一些基础研究工作，致力于使我国的GIS数据同XML标准化、规范化要求接轨。WebGIS与XML结合优势明显，适应数字地球的潮流与中国的GIS国情，特别是当前大力发展中国的数字地球之际，意义尤其重大。这既是发展的方向，也是机遇挑战，前景光明，必将进一步地推动我国GIS产业的前进。

地理信息系统所具有的现实性、空间性，使其在城市科学中得到了广泛的应用。在数字城市规划系统设计中，应用WebGIS技术，能够实现数据信息共享，促进跨地域、跨行业交流，网上业务办理及公众参与规划，进而提升城市规划水平及工作效率。

参考文献

[1] 陈世宏，王雷，陈庆华，等.基于3S技术的数字城市规划监察系统构建[J].测绘与空间地理信息，2011，34（1）：95-99，104.

[2] 宋易蔓，朱世斌，杨金玲，等.基于WebGIS的数字城市规划系统研究[J].测绘与空间地理信息，2008，31（1）：39-42.

[3] 杨金玲，赵云，朱春晓，等.基于WebGIS的数字城市规划信息发布系统[J].黑龙江工程学院学报：自然科学版，2010，24（2）：36-39.

[4] 史媛.基于WebGIS的克什克腾世界地质公园旅游信息系统设计与实现[D].中国地质大学（北京），2009.

[5] 邱中原.基于WebGIS的城市规划管理信息系统的设计与实现[D].厦门大学，2013.

[6] 金焕荣.浅谈数字城市规划及其系统构建[J].城市建设理论研究：电子版，2012（13）.

[7] 李粉莉，童小念.Creator和Vega Prime在数字城市规划中的应用[J].计算机与数字工程，2010，38（12）：154-156.

[8] 黄杏元.地理信息系统概论[M].高等教育出版社，1989

[9] Extensible Markup Language （XML） 1.0[Z].

[10] Geography Markup Language（GML） 1.0， OpenGIS Geography Markup Language Specification

[11] Wei Wang.Study on Digital City's Technique and Urban Planning[C]//Soft computing in information communication technology，2012（2）：81-87.endprint

4.2 XML的具体实现原理

XML是针对于数据内容和结构的分析和描述，所以XML原则上可以被用于任何WebGIS的解决方案。由于XML功能强大，其实现和被利用的过程也就比HTML复杂，现以建立WibGIS的比较普遍的三层服务解决方案为例，简要叙述XML的具体应用。

三层服务结构即以GIS基础数据库、中间层、Web客户端浏览器为架构的WebGIS解决方案。无论这三层结构如何具体实施，XML都可以在其中发挥数据存储、交换和表现这三种最重要的作用。

4.2.1 基础服务器端

底端的地理信息服务器和基础数据库是WebGIS的数据源，存储着原始的大量非XML的GIS数据，这些数据要么被全部转换并存储为XML格式的数据，要么保持原有的数据形态，通过中间层根据客户请求而将之转换为XML数据供WEB使用。随着众多数据库提供商增强了对XML的支持，未来的主流数据库可以直接存贮和交互查询XML数据。在数据服务器端使用XML数据应确保XML文件的结构良好性和合法性。另外还需保持GIS数据格式的统一，尽管XML允许设计者自行定义自己的XML标识，但保持WebGIS-XML定义的一致性是有利于数据处理和交互的。

4.2.2 中间层

WebGIS的中间层用于响应客户端的请求，进行XML数据的识别和转换工作，它从底层数据库中申请空间和属性数据，与用户直接进行对话。如果从底层数据库申请到的是GIS的矢量和栅格数据，就需要将其转换为符合规范的XML格式；如果底层支持XML的存储和查询，中间层就需要向底层递交从客户端发送来的数据申请，归纳和整理数据库的响应数据，统一地向客户端浏览器进行数据调度和分配。

对于以XML格式存储的数据，如果数据库不支持XML，就可以在中间层直接进行XML数据的查询。W3C建议了XML的查询语言——XML-QL，其返回值具有灵活多样的特点，可以返回XML的结果树和图表，直接向客户提交。

中间层还需向XML文件提供名域（Name Space）服务，用以解决不同的XML在具体应用时出现的标识冲突。例如，当来源于不同WebGIS服务提供商的XML文件进行合并时，为避免同样的地理信息标识发生混淆，可使用其各自的Web-URL路径和共用DTD文件的地址为统一的标识前缀，确保标识的唯一性。

4.2.3 客户端

WebGIS服务在客户端需要根据客户实际的网络处境，对响应的数据进行个性化和多样化的展示，很显然XML具备这样的能力。显示XML数据的主要工作由XML解析器来完成，Microsoft的IE5、Netscape的Navigator 6.0等浏览器已经可以对XML进行解析。随着XML的发展，更多的网络应用软件支持XML将是必然的趋势。

由于XML的内容和表现分离，XML在WebGIS客户端的具体展现形态由style Sheet（样式表）来决定。XSL（eXtesible Stylesheet Language，可扩展样式语言）是XML的样式表语言，用以将XML转换成网络可识别的各种语言页面，例如 HTML页面。由于GIS数据的图形特性，可在WebGIS应用中将其转换为多种Web图形语言（例如 PGML、SVG、VML等等），一些此类的转换引擎已经也将会陆续出现。XSL还便利于客户的交互查询，缩短响应时间。例如当游客寻求至目的地的最短路径和最经济路径时，XSL能根据同样一份XML文件检索、排序，为客户提供结果清单，并即时地在地图上相应地显示。

WebGIS在动态显示数据方面可以充分发挥XML的诸多功能。Microsoft最近发布了形式为ActiveX的一种XSL处理器，用于在创览器中处理XML文件，在客户端建立基于Java的虚拟机已不是唯一的选择，相当比例的数据可以通过XML交由客户端处理，并且这些数据不依赖于平台、语言等限制，即使在WebGIS的一个潜在的市场——通过移动通讯领域提供服务——也能够充当关键的角色。

5 结语

目前很多所大学已开始从事WebGIS与XML应用的一些基础研究工作，致力于使我国的GIS数据同XML标准化、规范化要求接轨。WebGIS与XML结合优势明显，适应数字地球的潮流与中国的GIS国情，特别是当前大力发展中国的数字地球之际，意义尤其重大。这既是发展的方向，也是机遇挑战，前景光明，必将进一步地推动我国GIS产业的前进。

地理信息系统所具有的现实性、空间性，使其在城市科学中得到了广泛的应用。在数字城市规划系统设计中，应用WebGIS技术，能够实现数据信息共享，促进跨地域、跨行业交流，网上业务办理及公众参与规划，进而提升城市规划水平及工作效率。

参考文献

[1] 陈世宏，王雷，陈庆华，等.基于3S技术的数字城市规划监察系统构建[J].测绘与空间地理信息，2011，34（1）：95-99，104.

[2] 宋易蔓，朱世斌，杨金玲，等.基于WebGIS的数字城市规划系统研究[J].测绘与空间地理信息，2008，31（1）：39-42.

[3] 杨金玲，赵云，朱春晓，等.基于WebGIS的数字城市规划信息发布系统[J].黑龙江工程学院学报：自然科学版，2010，24（2）：36-39.

[4] 史媛.基于WebGIS的克什克腾世界地质公园旅游信息系统设计与实现[D].中国地质大学（北京），2009.

[5] 邱中原.基于WebGIS的城市规划管理信息系统的设计与实现[D].厦门大学，2013.

[6] 金焕荣.浅谈数字城市规划及其系统构建[J].城市建设理论研究：电子版，2012（13）.

[7] 李粉莉，童小念.Creator和Vega Prime在数字城市规划中的应用[J].计算机与数字工程，2010，38（12）：154-156.

[8] 黄杏元.地理信息系统概论[M].高等教育出版社，1989

[9] Extensible Markup Language （XML） 1.0[Z].

[10] Geography Markup Language（GML） 1.0， OpenGIS Geography Markup Language Specification

[11] Wei Wang.Study on Digital City's Technique and Urban Planning[C]//Soft computing in information communication technology，2012（2）：81-87.endprint

4.2 XML的具体实现原理

XML是针对于数据内容和结构的分析和描述，所以XML原则上可以被用于任何WebGIS的解决方案。由于XML功能强大，其实现和被利用的过程也就比HTML复杂，现以建立WibGIS的比较普遍的三层服务解决方案为例，简要叙述XML的具体应用。

三层服务结构即以GIS基础数据库、中间层、Web客户端浏览器为架构的WebGIS解决方案。无论这三层结构如何具体实施，XML都可以在其中发挥数据存储、交换和表现这三种最重要的作用。

4.2.1 基础服务器端

底端的地理信息服务器和基础数据库是WebGIS的数据源，存储着原始的大量非XML的GIS数据，这些数据要么被全部转换并存储为XML格式的数据，要么保持原有的数据形态，通过中间层根据客户请求而将之转换为XML数据供WEB使用。随着众多数据库提供商增强了对XML的支持，未来的主流数据库可以直接存贮和交互查询XML数据。在数据服务器端使用XML数据应确保XML文件的结构良好性和合法性。另外还需保持GIS数据格式的统一，尽管XML允许设计者自行定义自己的XML标识，但保持WebGIS-XML定义的一致性是有利于数据处理和交互的。

4.2.2 中间层

WebGIS的中间层用于响应客户端的请求，进行XML数据的识别和转换工作，它从底层数据库中申请空间和属性数据，与用户直接进行对话。如果从底层数据库申请到的是GIS的矢量和栅格数据，就需要将其转换为符合规范的XML格式；如果底层支持XML的存储和查询，中间层就需要向底层递交从客户端发送来的数据申请，归纳和整理数据库的响应数据，统一地向客户端浏览器进行数据调度和分配。

对于以XML格式存储的数据，如果数据库不支持XML，就可以在中间层直接进行XML数据的查询。W3C建议了XML的查询语言——XML-QL，其返回值具有灵活多样的特点，可以返回XML的结果树和图表，直接向客户提交。

中间层还需向XML文件提供名域（Name Space）服务，用以解决不同的XML在具体应用时出现的标识冲突。例如，当来源于不同WebGIS服务提供商的XML文件进行合并时，为避免同样的地理信息标识发生混淆，可使用其各自的Web-URL路径和共用DTD文件的地址为统一的标识前缀，确保标识的唯一性。

4.2.3 客户端

WebGIS服务在客户端需要根据客户实际的网络处境，对响应的数据进行个性化和多样化的展示，很显然XML具备这样的能力。显示XML数据的主要工作由XML解析器来完成，Microsoft的IE5、Netscape的Navigator 6.0等浏览器已经可以对XML进行解析。随着XML的发展，更多的网络应用软件支持XML将是必然的趋势。

由于XML的内容和表现分离，XML在WebGIS客户端的具体展现形态由style Sheet（样式表）来决定。XSL（eXtesible Stylesheet Language，可扩展样式语言）是XML的样式表语言，用以将XML转换成网络可识别的各种语言页面，例如 HTML页面。由于GIS数据的图形特性，可在WebGIS应用中将其转换为多种Web图形语言（例如 PGML、SVG、VML等等），一些此类的转换引擎已经也将会陆续出现。XSL还便利于客户的交互查询，缩短响应时间。例如当游客寻求至目的地的最短路径和最经济路径时，XSL能根据同样一份XML文件检索、排序，为客户提供结果清单，并即时地在地图上相应地显示。

WebGIS在动态显示数据方面可以充分发挥XML的诸多功能。Microsoft最近发布了形式为ActiveX的一种XSL处理器，用于在创览器中处理XML文件，在客户端建立基于Java的虚拟机已不是唯一的选择，相当比例的数据可以通过XML交由客户端处理，并且这些数据不依赖于平台、语言等限制，即使在WebGIS的一个潜在的市场——通过移动通讯领域提供服务——也能够充当关键的角色。

5 结语

目前很多所大学已开始从事WebGIS与XML应用的一些基础研究工作，致力于使我国的GIS数据同XML标准化、规范化要求接轨。WebGIS与XML结合优势明显，适应数字地球的潮流与中国的GIS国情，特别是当前大力发展中国的数字地球之际，意义尤其重大。这既是发展的方向，也是机遇挑战，前景光明，必将进一步地推动我国GIS产业的前进。

地理信息系统所具有的现实性、空间性，使其在城市科学中得到了广泛的应用。在数字城市规划系统设计中，应用WebGIS技术，能够实现数据信息共享，促进跨地域、跨行业交流，网上业务办理及公众参与规划，进而提升城市规划水平及工作效率。

参考文献

[1] 陈世宏，王雷，陈庆华，等.基于3S技术的数字城市规划监察系统构建[J].测绘与空间地理信息，2011，34（1）：95-99，104.

[2] 宋易蔓，朱世斌，杨金玲，等.基于WebGIS的数字城市规划系统研究[J].测绘与空间地理信息，2008，31（1）：39-42.

[3] 杨金玲，赵云，朱春晓，等.基于WebGIS的数字城市规划信息发布系统[J].黑龙江工程学院学报：自然科学版，2010，24（2）：36-39.

[4] 史媛.基于WebGIS的克什克腾世界地质公园旅游信息系统设计与实现[D].中国地质大学（北京），2009.

[5] 邱中原.基于WebGIS的城市规划管理信息系统的设计与实现[D].厦门大学，2013.

[6] 金焕荣.浅谈数字城市规划及其系统构建[J].城市建设理论研究：电子版，2012（13）.

[7] 李粉莉，童小念.Creator和Vega Prime在数字城市规划中的应用[J].计算机与数字工程，2010，38（12）：154-156.

[8] 黄杏元.地理信息系统概论[M].高等教育出版社，1989

[9] Extensible Markup Language （XML） 1.0[Z].

[10] Geography Markup Language（GML） 1.0， OpenGIS Geography Markup Language Specification

[11] Wei Wang.Study on Digital City's Technique and Urban Planning[C]//Soft computing in information communication technology，2012（2）：81-87.endprint