基于WebGIS技术构建智慧校园基础平台

孙 宇，任海鹏

(安徽机电职业技术学院，安徽 芜湖 241002)

随着IT技术的快速发展，信息领域出现了云计算、大数据、AI等新形态的变革技术。而GIS技术也与时俱进，在与IT技术的融合并实现面向服务化，共相式内核，三维化操作将成为GIS未来发展方向[1-2]。所谓服务化，通过云计算技术将GIS的功能扁平化，以服务的方式提供给使用方。或者将GIS解决方案完全云化，用户按需购买所需要的服务。而共相式内核随着CPU技术从主频处理频率转为多核技术，GIS解决方案也必须通过支持多线程来提升处理效率，并将实物按照实际情况展示给用户，提供高逼真的真实还原场景[3-5]。

作为一个小的社会集，国内很多高校都有多个校区，覆盖范围比较大。校园环境信息，学生信息及相关周边信息等均较为复杂[3-4]，不易于管理和信息的获取，因而依托电子地图，利用GIS技术获取校园的环境、地理等空间信息，通过平台管理相关信息数据，建立一个提供信息检索、查询、统计及基础导航功能的校园智慧导航平台有重要意义[5]。

作为GIS与Web技术相关结合的产物，WebGIS技术主要采用WWW万维网服务，基于空间数据库对空间信息进行信息处理和分析的技术，目前WebGIS在很多领域应用非常广泛，譬如交通，物流，共享汽车，共享单车，公安等。

基于WebGIS技术构建智慧校园基础平台，利用GIS技术实现了对空间数据采集、处理和分析的功能，将抽象实体物体转换为可存储数据结构。依托于VB面向对象高效开发功能，构建了WebGIS+VB+SQLSERVER技术框架，实现了数据管理、查询分析、导航和GPS定位，空间数据分析等功能，对于其他领域地理信息系统在数据处理及存储和技术框架实现具有一定借鉴意义。

1 平台系统设计与实现

本文主要依托于与WebGIS相关的软硬件设施，硬件设施主要包括计算机核心处理器，外围输入输出设备，显示设备，数据及日志等存储设备等。软件系统包括核心软件及场景应用模块，核心软件负责数据管理、数据处理、数据建模、数据分析；场景应用模块根据实际应用场景建立独立系统，负责专门场景的实现，包括网络分析、数据地形模型及数据处理等。

本文所研究的GIS校园智慧导航平台，具有如下特征：1)本系统通过采集、管理，处理和分析提供动态和空间性的空间地理信息；2)利用计算机计算功能，完成复杂的地理数据处理，完成人无法完成的工作；3)本平台利用计算机技术对地理信息处理，支持快速、精确地得到地理信息处理数据。本系统具体实现模型如图1所示。

图1 系统实现模型

1.1 平台系统架构

系统基于SupperMap的SupperObjects模块进行了GIS二次开发，利用ADO技术将属性数据和空间数据存入到数据库中；另外，本文的数据主要来源分为属性数据和空间数据。属性数据包括教室信息，教师信息，学校仪器信息等。空间数据包括教学楼地图，绿地地图，道路组网图，地下管道图，公共设施图等。通过VB6.0语言在SupperMap GIS系统基础上进行二次开发，实现平台基本功能，包括系统查询，数据管理，地图浏览，空间分析及统计，并纳入三维显示和导航、GPS定位功能。本系统架构图如图2所示。

图2 系统架构图

1.2 系统数据处理流程

校园智慧基础平台基于SupperMap GIS软件对地理数据信息进行管理。对于数据处理包括数据采集与输入、数据编辑与更新、数据存储与管理、空间查询和分析、数据显示与输出等流程[1,5]。

在数据准备阶段，通过获取来自不同数据源数据，包括已有地图数据，遥感设备采集的遥感图像，校园基本文档或者资料信息等。

在数据输入阶段，通过已有数据输入设备，包括扫描仪、数字化仪器、键盘、解释测图仪等专业工具完成不同数据源数据录入到系统。

数据管理阶段为本系统数据处理核心，利用SupperMap+ADO+SQLSERVER+VB技术框架，建立属性数据与空间数据转化及存储到SQLSERVER数据库中，完成数据的转化和存储功能。

在数据处理阶段，用户在获取最终数据前需要对数据进行处理或者数据维护，形成对用户直观、易读的数据。

数据分析阶段，主要利用SupperMap对数据强大的处理功能，建立不同的数据分析模型，供应用层对不同场景的调用。

数据输出阶段，基于SupperMap功能及VB二次开发，输出符合用户数据格式或者模式的数据图表数据。

本系统从原始数据采集，到数据处理分析，最后以数据图表方式输出给最终用户，具体流程，见图3所示。

图3 数据库数据流处理

1.3 空间数据转化

本系统数据来自不同的采集设备，不同数据格式，而空间数据信息准确性及数据转化存储精确度直接影响到上层应用的使用，所以建立精准的空间数据库，对平台系统的使用具有重要意义。

在空间数据存入数据库的过程中，SupperMap主要通过采集网络相关或已有电子地图，完成电子地图数据转化，并存储到数据库中。本文基于SupperMap GIS系统，利用其提供的部分数据接口，实现了数据处理流程[3-4]的优化。

从现有的电子地图导入到本系统，需进行数据化存储。首先选择建立分析和编码方案，利用前置的规则对地图进行清洗过滤，完成地图预处理。利用图层控制技术，逐步分层进行数字化。通过不断单图检查，数字修正，直到图片数字化处理符合前置设置误差值，则将处理的数据分层建立拓扑关系，并且根据已录入属性数据进行匹配，建立空间数据库，存储到数据库中。本电子地图数字化过程，是利用SupperMap已有功能，并且提供接口给上层，对于数字化采用的数字模式及规则，可根据实际情况进行二次开发和调整。如图4 是电子地图数字化流程图。

图4 电子地图数字化流程图

2 系统功能实现

本系统设计的智慧校园基础平台的基础功能主要有，数据输入和输出管理，支持编辑地理元素，支持查询和统计功能，支持专题图形建立，支持空间数据分析包括缓存分析，最短路径分析，支持导航，支持三维立体展示等。

2.1 数据管理功能

智慧校园基础平台支持地理空间数据及时更新，根据数据采集及时同步更新。同时也支持对已有数据的DDL操作，即支持删除和修改等。由于涉及采集数据格式多元化，包括栅格,mapinfo,dxf等格式，所以数据管理支持多源数据，同时也支持导出不同格式的数据。

2.2 支持图层控制功能

支持对图层进行图形操作，包括放大，缩小，漫游及全显示等，本系统实现图层控制操作是通过调用SupperMap.action方法完成的，其中scaZoomIn代表图形放大，scaPan表示图形漫游，viewEntire表示图形最大化，scaZoomFree表示图形自由缩放等。

图层控制功能支持按照用户需求显示需要的图层，同时隐藏其他不需要的图层，譬如说用户只想显示教学楼，则可通过控制在地图上只显示教学楼建筑，便于用户清晰明确找寻到目标建筑，此功能是通过SupperMap的SupperLengendList功能实现的。

图形控制功能支持对图像的编辑，仅局限于在图形上绘制相关的辅助图形，譬如矩形、椭圆形、直线、圆形灯。同时也可对图片添加文字说明，SupperMap是通过调用TrackPolygon，TrackRetangle，Trackline等方式实现的。

2.3 支持查询功能

本平台支持由表查图，即根据图形的相关属性查询相关图形建筑。也支持由图查表，即通过一个实体图形对象查询相关的属性。

本平台采集和并入了建筑的功能属性及相关信息，譬如教学楼，把教学楼每个教室排课安排，授课老师，授课课程及时间等均录入到本平台，所以学生可以通过该平台查询到课程的教学安排或者相关老师教学安排，对于上自习的学生，也可以根据教室空闲情况，快速找到自习室，大大方便了学生，也最大利用了教室资源。本平台支持SQL查询，提供SQL输入界面，用户可直接根据查询条件搜索自己想要的数据信息，另外可通过在平台底层做结果集限制，防止恶意的大数量查询。

2.4 空间分析功能

本系统可通过采集到的校园相关地理环境信息进行缓存区分析[6]，即用户可通过不规则图形绘制目标区域。通过缓存空间分析功能，则能预判到此类绘制操作可能带来的影响，譬如相关建筑拆除，地下管线影响等。本功能可通过TrackLine方法绘制线段并显示绘制内容[7]，利用GIS空间信息进行影响预判。

2.5 支持导航功能

本系统导航功能是利用SupperMap1和SupperMap2控件实现的，通过设置源地址和目的地址点击界面导航按钮，本系统会根据内置的最短路径算法智能给出导航路径。

2.6 GPS功能功能

本系统集成了GPS功能部件，通过WIFI连接网络，调用集成的GPS部件实时获取当前客户端的位置信息，便于在地图中确定当前位置。该功能是通过Location CoordinateX(SupperMap1)和CoordinateY(SupperMap1)实现的。

2.7 统计分析功能

本系统实现了基本信息的统计功能，可以输出不同的图像显示给用户，譬如可统计不同建筑物情况，包括数量、年代、分布等。

3 总结

本系统基于WebGIS技术构建了智慧校园基础平台，利用ADO数据连接技术和COM/ActiveX组件技术实现了数据采集、处理、分析、统计等功能，并支持多源和多种格式数据输入、空间数据转化和存储。该技术架构及GIS系统二次实现对于其他GIS系统的实现具有一定的借鉴作用。