校园地理信息自主服务平台的设计与实现

肖海平，俞献隆

(江西理工大学,江西 赣州 341000)

The Design and Implementation of Self-service Platform of Campus

Geographic Information

XIAO Haiping，YU Xianlong



校园地理信息自主服务平台的设计与实现

肖海平，俞献隆

(江西理工大学,江西 赣州 341000)

The Design and Implementation of Self-service Platform of Campus

Geographic Information

XIAO Haiping，YU Xianlong

摘要：随着信息化技术和高校信息化建设的迅速发展，在现代高校规划和管理建设中，建立数字化校园地理信息系统已成为一种趋势。为了给学校师生提供便捷、优质、实时的校园信息服务，本文设计了校园地理信息自主服务平台，实现了校园浏览、查询、导航等一系列功能，实现了校园二三维地图的集成与综合，展示了学校的风采，加快了学校数字化建设的进程，提高了学校对外宣传的影响力。

关键词：WebGIS；数字化校园；三维校园；ArcGIS Server

一、引言

随着计算机技术的快速发展，校园信息化建设也跨入了一个崭新的时代，而虚拟校园的建立则是校园信息化建设的重要组成部分。由于传统的数字校园都是建立在基于二维平面地图和影像地图的基础上，已不能满足学校教学、宣传、校园导航、管理等多元化功能的需求，有时候甚至出现信息丢失或不完整、表现不直观等现象，导致校园信息管理不够完善与合理。利用地理信息系统、计算机科学构建基于WebGIS的校园地理信息自主服务平台，通过三维效果能够更直观、更形象、更逼真地展现校园实景，为实现校园内建(构)筑物等空间及非空间信息的一体化服务和三维可视化表达，提供重要的技术支持和决策依据。而且WebGIS的校园地理信息自主服务平台还具有智能化的POI查询定位功能和管理后台标注功能，是三维数字化校园建设的革命性突破。

目前，笔者所在学校在赣州和南昌两地共有4个校区，分布较为分散，学校各项设施共享率不高，成本增加，管理难度加大。特别是对新生及新引进的教师来说，很多情况下不了解各校区的教室等分布情况，造成学生和老师上课迟到等现象。校园地理信息自主服务平台为学校师生提供了熟悉了解校园信息的最便捷的渠道，可以让师生更加了解校园、融入校园。

二、系统总体结构设计

1. 系统开发环境

系统开发环境使用Windows 7操作系统，开发平台使用Flash Builder 4.6，采用Flex Viewer 3.6框架，IIS7提供信息服务，ArcGIS API For Flex 3.6提供地图服务[1]，桌面应用软件为ArcGIS 10.0，数据库采用SQL Server 2008 R2。

2. WebGIS系统结构

基于ArcGIS Server的WebGIS[2-4]系统结构如图1所示。ArcGIS Server是一个包含多个部件的分布式系统,可分别配置在多台计算机上。ArcGIS Server系统的各个部件分别在对象管理、负载平衡等过程中发挥特定的作用。

图1　基于ArcGIS Server的WebGIS系统结构

1) GIS服务器：装载并运行服务器对象。GIS服务器包括一个服务器对象管理器(SOM)、一个或多个服务器对象容器(SOC)。

2) Web服务器：用于装载Web应用和Web服务，Web应用和Web服务需要调用运行在GIS服务器中的对象。

3) Web浏览器：作为客户端，用于连接运行于Web服务器中的Web应用。

4) 桌面应用程序：通过HTTP协议连接Web服务器中的ArcGIS Web服务，或通过LAN或WAN连接GIS服务器。

3. 应用数据

(1) 属性数据

属性数据包括不同建筑物对应的模块及其建筑物相关属性；道路类型、是否为机动车道、是否单向车道等；公交站点名、进站车次、时刻表等属性。

(2) 空间数据

空间数据包括江西理工大学平面地图、三维地图、校园建筑物位置、校园道路、公交站点位置、公交路线等。其中，江西理工大学二维平面底图数据采用ArcGIS Online中的影像数据。此外，还包括网络数据集。

(3) 元数据

根据学校的现状及特点，将建筑物分为教学楼、办公楼、娱乐区、生活区4模块，并进一步细分为公共教学类、行政办公类、运动健身类、文艺表演类、学生公寓类、教师公寓类、生活娱乐类、餐饮消费类等小类。

三、系统功能设计

基于WebGIS的校园地理信息[5-6]自主服务平台主要设计了4个功能模块，包括地图浏览、地图操作、核心功能和地图管理。其中，地图操作包含地图缩放、平移等基本地图操作；核心功能模块包含校园导航、校园查询、应急分析等功能；地图管理包含地图类型的选择、地图图层的管理，具体如图2所示。

地图浏览是校园视觉呈现的主要模块，是平台主页面中的地图视图主窗格，用于查看浏览地图、定位定向，是校园导航、校园查询等相关功能的载体，是地理信息的直观表现。

地图操作是用于调整地图视角，以工具条的形式展现，可方便用户根据需求切换地图的显示比例和视图。

系统的核心模块即主菜单，用于提供校园信息服务。其中，校园导航实现校园内初始位置和目的位置之间的路径导航；校园查询用于查找和定位关键地物、查看相关校园信息等；应急分析在发生紧急事故时，提供实时的应急信息，用于引导师生在校园内选择紧急避难场所，并选择合理可行的避难路线；三维校园[7]用于展示校园的立体景观，执行三维地图操作、查询及相关设置；校园论坛提供校园交流平台，聊天交友、信息分享、兴趣分群等；快乐分享用于实现兴趣点在地图上的标识与分享，供他人查看浏览。

图2　系统架构

地图管理中，主要包括地图图层的开关、地图显示类型的选择，实现根据用户需求和兴趣爱好以自主选择地图显示内容和显示方式。

四、关键技术研究

1. 地图数据采集与整理

校园地理信息自主服务平台的地图数据主要涵盖江西理工大学校园及周边的范围。根据系统的需求，所涉及的数据包括点、线、面3类要素。点状要素有建筑物、地名点、公交站点、景点、特殊位置点等；线状要素有校园道路、公交路线；面状要素有建筑范围、操场、八角塘、校区范围等。

在整理地图数据时，以江西理工大学范围的二维平面栅格图为依据，使用ArcGIS Desktop软件，对点、线、面要素进行矢量化。在ArcCatolog中，创建地理空间数据库，并创建相应的要素类。在ArcMap中加载要素类并进行矢量化。要调用地图服务还需要将地图数据发布到服务器。

2. 综合查询与模块查询

在系统设计时，为了体现校园功能分区，突出校院两级管理的办学特色，将校园划分为不同的模块。进行校园查询时，提供了综合查询与模块查询两种模式。综合查询即单纯的属性查询或关键字查询；模块查询是属性与图形的交互查询。

进行综合查询时，首先在数据库中查找用户输入的关键字，如“江西理工大学图书馆”，然后返回查询结果，并在地图上高亮显示，其结果通常是单一的。进行模块查询时，首先选择要查询的模块，如“教学楼”，并用多边形划定要查询的范围，查询结果也将高亮显示在地图上，查询结果可能有多个。

3. 应急分析

应急分析[8]是GIS网络分析中的一种，是点对点的路径分析。应急分析功能设计的初衷是提示用户如何应对紧急情况，如地震、火灾等。在校园内，有多处可用于避难的场所，需要先将这些场所存储到空间数据库中。根据避难点、道路等数据，在ArcGIS Desktop软件中制作网络数据集，为网络分析提供数据支持。

在进行分析时，首先对用户所在位置进行标识，系统根据当前所处的位置，分析距离当前位置最近的避难点，并且规划好到该避难点的路线。在规划路线时，需要考虑道路的通行状态，如果不能通行，即存在障碍点，系统将避开障碍点，重新规划最近的避难点和路线。

五、系统实现

1. 校园导航

校园导航适用于新来的老师、学生及校外人员，可以在不熟悉校园环境的情况下，为之提供便捷的导航服务，引导用户如何从当前位置到达目的位置，并选择最合理的路线。

2. 校园查询

校园查询可以进行综合查询、模块查询和公交查询。其中，综合查询可以查找定位校园内的地名、建筑、景点等；模块查询可以根据所需查找的模块进行位置交互查询，如图3所示；公交查询可以根据当前用户所在位置，选择合适的公交站点，并提示公交路线和发车时间。

3. 应急分析

应急分析用在校园内发生重大事故急需进行人群疏散和引导的情形。应急分析可以让用户根据自己所处位置，引导至合理的疏散场所，并选择最便捷的道路，避开有障碍点、危险源的道路。

4. 三维虚拟校园

三维虚拟校园是校园模型的立体呈现，能够进行三维图层的管理，可以执行简单的三维查询，将查询结果定位到三维模型中。此外，实现了三维地图的缩放、旋转、平移的操作，供用户切换三维视角。三维场景如图4所示。

图3　模块查询

图4　三维校园

5. 其他

除了上述核心功能以外，系统还实现了交流论坛、网络分享、二维地图的图层管理及地图类型旋转等功能，为用户打造了全新的网络信息平台，实现了用户所需的基本网络功能。

六、结束语

本文介绍了基于WebGIS的校园地理信息服务平台的设计与实现，通过对系统研究与实践表明，该平台主要解决了以下几个方面的问题：

1) 基于WebGIS搭建了校园地理信息服务平台，实现了用户对校园的浏览、导航、查询等一系列功能，为师生的校园生活提供了便利，为了解校园动态，交流校园主题提供了便捷的服务。

2) 建立校园三维模型，完成了校园从平面到立体的提升，更加真实地展示了校园风采，实现了二三维地图的集成与综合。

引文格式：肖锋，吕宝奇，贺晓阳，等.SHAPE与DWG数据格式转换方法及在地理国情普查中的应用[J].测绘通报，2015(12)：63-65.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.380

3) 随着移动GIS技术的普及与成熟，平台还可以从移动互联网的角度出发，将服务延伸到移动平台，进一步优化校园地理信息服务。

参考文献：

[1]钟广锐.基于ArcGIS Flex API的WebGIS设计[J].测绘科学,2012,37(3):147-149.

[2]马张宝,董慧君.基于ArcGIS Server的WebGIS研究与开发[J].测绘科学,2009(S1)：141-142.

[3]沈静,吴健平,戎恺.基于WebService的WebGIS的设计与应用[J].遥感技术与应用,2004,19(2):138-142.

[4]许春杰, 邹乐君, 沈晓华. 基于Web Service的WebGIS[J].测绘通报，2003(1):41-43.

[5]杨联安,杨粉莉,谈大卫.基于WebGIS的果园管理信息系统初步设计[J].测绘通报，2005(9):54-55.

[6]王琪,肖启芝,万文涛.校园网络地图发布系统的设计与实现[J].测绘科学,2005(5):68-69.

[7]吴风华,张亚宁.应用WebGIS设计与实现二三维一体化系统[J].测绘通报,2014(7):125-127.

[8]贾建华，陈动，王博，等.GIS在应急预案中的应用研究[J].测绘科学,2009,34(6):282-284.

作者简介：肖海平(1980—)，男，硕士，讲师，研究方向为数据处理、GIS应用与开发。E-mail：415562281@qq.com

基金项目：江西省大学生创新创业训练计划(201310407022);2014年江西省高等学校省级教改课题(JXJG-14-7-12)

收稿日期：2015-04-15

中图分类号：P208

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2015)12-0060-03

引文格式： 肖海平，俞献隆. 校园地理信息自主服务平台的设计与实现[J].测绘通报，2015(12)：60-62.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.379