基于Web的地理矢量数据采集系统研究

崔　健，杨娜娜，张子民

（1.山东建筑大学测绘地理信息学院，山东济南250101；2济南市房产测绘研究院，山东济南250001）

基于Web的地理矢量数据采集系统研究

崔健1，杨娜娜2，张子民1

（1.山东建筑大学测绘地理信息学院，山东济南250101；2济南市房产测绘研究院，山东济南250001）

Web的地理矢量数据采集系统可为地理信息矢量数据的获取提供新途径。文章运用EPS和CAD两种软件对城市基础地理框架数据进行整理、入库，在ArcGIS Sever平台上发布地理信息Web服务，以此为用户提供地理矢量数据采集时的空间参考信息。利用ArcGIS平台设计开发了基于Web的地图矢量数据采集系统，提供矢量数据的在线录入、修改、审核和管理等功能，实现了面向普通大众的地理矢量数据采集机制，并将此系统运用于智慧社区的商业网点数据采集中，应用效果良好，可为商家和社区居民带来便利，提升社区的管理水平和服务质量。

地理信息系统；地理矢量数据；数据采集；Web

0　引言

地理信息矢量数据作为数字城市和智慧城市空间信息数据库的一类基础数据源，具有精度高、类型丰富、空间分析与表现能力强等特点，在城市建设和管理中应用广泛。在结构上，矢量数据采用基于轮廓的地理对象表达方法，其坐标信息采集的工作量很大，一直以来都是工程应用中投入最大的基础性工作。近年来，互联网技术的快速发展为矢量数据的采集提供了新的平台和技术，通过搭建开放的、用户可参与的网络地理信息数据服务平台，可达到在平台支持下的矢量数据离线采集、在线维护和共享与管理，使以往由专业人员完成的工作可面向所有互联网用户开放，从而极大提高数据采集的效率，在地理国情普查、城市地名、地标数据维护以及警用案件和人员信息采集等应用中已经取得了较好的效果［1-3］。

基于Web网络的矢量数据采集系统应当具有功能开放、数据可交换、以及图示符号编码科学、规范和开放的特点［4］，同时还必须提供丰富的地理信息元数据，来辅助非专业用户进行地理信息的分类［5-7］。当采集数据量较大时，网络渐进传输技术可以实现在单链路环境中的大量数据的快速传输［8-9］。在系统结构上，基于服务的架构（SOA）被广泛用于这种系统的构建中［10-13］，通过将一些基础地理信息打包成“底图”，并以WMTS（网络地图瓦片服务）、WMS（网络地图服务）和WCS（网络地图栅格服务）等OGC（开放地理信息协会）标准Web服务形式向用户提供，从而为用户进行数据空间定位提供了地理参考。此外，为进一步提升信息采集效率，移动技术也开始被集成到Web采集系统中［14-15］，用户通过移动App可随时将发现的地理信息上传至系统数据库中，例如天地图系统提供的位置纠错App。

文章针对地理矢量数据，提出了一种基于Web网络的采集系统。通过将现有城市1∶500地形图数据进行整理、分类、符号化和网络发布，制作辅助用户进行地理信息定位和绘制的地理底图。以ArcGIS平台为基础开发Web采集系统，实现矢量数据的协同采集、统一管理和多用户共享；通过在数字社区中的应用，系统可显著提升地理矢量信息的采集效率。

1　基于Web的地理矢量数据采集系统设计

当前，地理信息的使用已深入到人们的工作和生活中，例如兴趣点搜索、路径规划与导航，这些应用要求地理信息具有较高的现势性，数据更新已成为地理信息系统面临的重要问题。如兴趣点和道路状况等地理信息变化频繁，传统测绘手段进行数据获取周期长效率低。而基于Web的数据采集系统不仅投入低而且持续性强，是地理信息数据更新的新手段。为方便用户的数据采集，基于Web的数据采集系统应当提供地理框架数据作为参考底图，并实现数据录入、提交、审核和修改等处理流程，来确保用户采集的地理信息数据的正确性。

基于Web的地理矢量数据采集系统采用浏览器/服务器（B/S）结构设计，系统由基础数据源、地图服务发布、系统数据库、系统功能和用户五个部分构成（如图1所示）。

图1　系统的逻辑结构图

（1）基础数据源

基础数据源向地图服务提供基础数据，包括城市基础地理框架数据、遥感影像和POI数据。城市基础地理框架数据包括道路、河流、居民地、地貌、植被等要素，是城市二维矢量地图的核心。遥感影像为城市航空摄影数据，提供了城市地理环境的真实映像。POI数据是城市的地名和地标数据，为用户进行地名查询、快速定位和地理方位参考提供支撑。

（2）地图服务

地图服务将基础数据源以Web服务形式进行网络发布，用来向系统提供地图数据和查询定位等功能。系统发布三种地图服务为WMS服务、WMTS服务和WFS服务。更新频率不高的城市基础地理框架数据和遥感影像发布为WMTS服务，POI和其他矢量数据发布为WMS服务，对于需要在客户端进行实时渲染的矢量数据层发布为WFS服务。

（3）系统数据库

系统数据库存储采集的矢量数据、系统用户信息、审核记录和日志记录等。采集的矢量数据被提交后，需要经过系统管理员的审核后才能作为系统的新数据源。日志记录详细记录了数据提交、审核、修改和删除等数据库操作。

（4）系统功能

系统由叠加显示、查询定位、采集录入、数据编辑、数据审核和系统管理等6个模块构成。叠加显示实现系统地图数据的分层显示和控制，查询定位支持POI数据的查询和快速地图定位，采集录入提供了矢量数据及其属性信息的输入接口，数据编辑可对已录入且未提交、或者审核未通过的矢量数据进行修改，数据审核由系统管理员对提交的矢量数据进行审核，系统管理实现系统用户、数据服务、系统日志等的管理。

（5）系统用户

系统用户包括普通用户和系统管理员，普通用户通过注册即可登录系统，可进行矢量数据的采集、修改和提交操作，系统管理员由系统预置，具有系统管理和数据审核权限。

2　基于Web的地理矢量数据采集系统的实现

基于Web的地理矢量数据采集系统在ArcGIS平台软件基础上构建，地图服务封装和发布使用ArcGIS Server实现，Web系统客户端开发语言为JavaScript，服务器端开发语言为asp.net，使用了ArcGIS API For JavaScript开发接口实现，Web服务器软件采用开源软件Tomcat，数据库采用Oracle。系统实现主要包括：基础数据处理与地图发布和系统服务器端和客户端的开发两个过程。

2.1基础数据处理与发布

（1）基础数据的整理入库

首先，借助EPS数据处理软件，将测绘外业采集的地形图CAD数据进行整理和入库，修正图形中的断线和重复线等拓扑错误，并按照国家要素分类编码进行分层。然后，将整理完成的数据利用ArcGIS软件的SDE接口保存至系统数据库中。最后，依照国家1∶500比例尺地形图图示标准制作ArcGIS符号库并与系统数据库进行挂接，生成对矢量数据进行可视化的工程文档（如图2所示）。

图2　基础数据的整理入库图

（2）地图服务的发布

借助ArcGIS Server的地图发布功能，将整理好的空间数据和属性数据发布在线服务。对于发布为WMTS服务的遥感影像和地形图数据，瓦片的分级、编号和地面分辨率等设置依照国家《地理信息公共服务平台电子地图数据规范》进行，共划分20级瓦片。对于发布为WMS服务的POI数据和其他矢量数据层，选择支持透明的png格式。对于发布为WFS服务的矢量数据，选择文件较小的Json作为矢量数据传输格式。

2.2系统服务器端和客户端的开发

（1）系统服务器端开发

系统服务端采用asp.net开发，主要完成对系统数据的增、删、改、查等功能接口，包括接收和处理Web请求、读取数据库数据、保存用户提交的矢量数据、记录审核信息、保存和修改用户注册信息等。为了降低网络传输的数据量并方便客户端对数据进行解析，服务器端生成的数据都以Json格式进行封装。

（2）系统客户端开发

系统客户端利用ArcGIS API For JavaScript接口进行开发，通过调用发布的地图服务为用户提供基础地图（如图3（a）所示），并按照面向对象的设计方法，将每个功能模块封装成一个或多个javascript文件，用户利用系统提供的数据采集界面可完成矢量数据的采集，包括图形坐标和属性信息（如图3（b）所示）。

图3　基于Web的地理矢量数据采集系流图

3　基于Web的地理矢量数据采集系统应用

基于Web的城市矢量数据采集系统具有开放的结构，可集成到任何需要提供用户数据采集的应用中。为了验证系统的实用性，将其集成到某社区建设的智慧社区平台中，用于实现对该社区内各种商业网点信息的采集。

社区用户通过平台接口进行注册和登录后，即可在数据采集页面中新增商业网点并录入其位置和属性信息，由于商业网点的位置信息为点状几何类型，为方便用户采集系统客户端提供地图选点功能，用户可在地图上指定商业网点的位置，然后在属性列表中录入商家的名称、地址、电子邮箱、联系电话、负责人等信息。

对于用户提交的商业网点数据，由社区指定专门人员进行审核，审核人员要求对社区环境较为熟悉，网点可以通过查看系统的在线地图或实地查看来确认网点的位置是否正确，网点的属性信息则可以通过电话或实地调查等形式进行审核，图4（a）为平台提供的数据审核接口。对于审核通过的数据，系统自动将其增加到系统矢量地图中，如图4（b）所示。社区用户可查看到所有已审核通过的商业网点的分布及其属性信息。

利用数据采集系统，智慧社区平台可以快速达到对商业网点数据的采集与共享，为社区居民的生活服务提供了极大便利。一方面，每个商家为扩大店铺用户覆盖、提高营业收入，对于数据采集具有极高的积极性，使得网点数据被快速采集到系统数据库中。另一方面，广大社区用户可通过平台快速搜索到需要的商业网点，从而为自身的生活带来了极大方便。因此，系统的应用不仅提高了社区管理的水平，也提升了整个社区的服务质量。

图4　基于Web的地理矢量数据采集与流应用图

4　结语

基于Web的地理矢量数据采集系统提供了一个面向普通用户的数据采集平台，使得原本由专业人员完成的工作现在可由广大民众来参与完成，对于精度要求不高的矢量数据采集来说，可显著提高数据采集的效率，降低数据生产成本。文章提出了一个基于ArcGIS平台的Web地理矢量数据采集系统，它以城市地理空间框架数据服务为基础，实现了矢量数据的在线录入、修改、审核和管理等功能。通过在某智慧社区平台商业网点数据采集中的应用，系统为商家和社区用户都带来了效益和便利，取得了很好的应用效果，在GIS的社会化应用中具有广阔的使用前景。

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Research on geographic vector data collection system based on web

Cui Jian1，Yang Nana2，Zhang Zimin1

（1.School of Surveying and Geo-informatics，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2 Jinan Real Estate Surveying and Mapping Research Institute，Jinan 250101，China）

Vector data collection system based on web provides a new approach to collecting geospatial vector data.Firstly，the urban geospatial framework data are reduced and loaded into a database by two softwares of EPS and CAD，and subsequently are published in ArcGIS Server as geospatial web services which provide spatial reference information to user when inputting geospatial vector data. Then a vector data collection system is developed under J2EE framework，which provide the online functions of inputting，editing，auditing and maintaining the geospatial vector data，and make vector data collection available to the general public.By the application of the system to a smart community platform，it can provide convenience to the sellers and residents，and improve the management level and service competence of the community.

Geographic Information System；geographic vector data；data collection；web

P208

A

1673-7644（2016）04-0385-05

2016-07-06

山东省住房和城乡建设厅科技计划项目（2011RK015，KY010）

崔健（1964-），女，教授，硕士，主要从事测绘数据处理及GIS在城市建设中的应用等方面的研究.E-mail：cjian122@126.com