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东南大学 硕士学位
论文基于
Java平台的WebGIS地名管理信息系统 别:硕士 专业:地图制图学与地理信息工程 指导教师:蔡先华 20080101 摘要 地名越客观存在的社会现象,包含丰富的历史、经济、社会、地理等属憔,在日常生活中,地名充当人们擞活的“坐标”。
地名瞥理涉及到公安、消防、衡道、土地等诸多部门,是治安管理、人日普查、承壤管理等工捧静基餮l;。
WebGIS建名管理馕悫系统剥雳互联嚣提供蒸予GIS鲍缝名信息,谴用户蘧避浏览器潮览、获取翘名静空闻数据纛藩整数据。
为建名信惠警毽工终现代纯提供了薪酶方式。
本文是对WebGlS技术应闱剥地名管理信息系统谶行的研究,并基于Java平台建立了一个WebGIS地名管理信息系统。
本文酋先研究了目前国内外生流WebGIS平台_和地名管理信息系统的发展现状,分析各类WebGlS警螽豹技零路线改及传统瓣媲名信塞系统和基予GIS貔建名信息系统的特点。
其次,扶体系结秘秘遮纷模式两夸方瑶分掰v『WebGIS静基本理谂,势着重研究了WebGIS服务器端和客户端的主要实现技术。
在此基础上,对地名管理信息系统的用户需求和系统功能进行分析,提出了基予B/S模式的地名管理信息系统逻辑柢架和基于Java平台的技术路线。
同时,对GIS数据库、面向对象空间数据模型和Geodatabase数据模型进行了分析研究,基于Geodatabase数搬模型设计了一个地名信惠数掇艨。
在系统拜发孛,弱建SVG授拳安现建国豹可褪化。
班南京市建名管理偿慧系统为稠,基予Java平台和运粥SVG技术实现了地图擞成、地图显示、地名淀记、地图控制、测躐以及图层管理、空间定位查询、缓冲区查询等功能。
关键词:WebGlS;Java Web;SVG;Geodatabase;地名管理信息系统 垒!塑壁 Abstract Toponym has plenty of attributes of historical,economic,societal,etc.It acts鹤the coordinates in life.Toponym management has relations to many departments such asdaily SO police department,fire team,land use department,ete.Toponym management imformation system based Oil WebGIS usesfightingInternethnnanet to provide toponym information to kLgers with browers.WebGIS enables the toponyminformation quering and managed via Internet with both map and dot3.WebGIS is applied to toponymmanagement imformation system based onjava platform in this paper. The fast part collects Some characteristic WebGIS platform and the research status of toponyminformation management.The cost oftoponym information system developed byjava platform is less,andthe funeti011 Can meet comlTlOn tls*豇’s on their demands. The second part is about the structure and mnning mode of WebGIS and then introduces some maintechnics about Servers and Client respectively. In the third part,demands analyse and the framework of the system is worked out.Then toponyminformation was classified.and the structure of the business table is designed in Geodatabase which is anobject-oriented data model. The fourth part is the emphasis of this paper.Every function of the system is described in this part. all based SVG This partSVG is the key of the system.The symbolizing and controlling of map age onspecifies the basic theories,the arithmetic and the methods to implement map building,labeling,mapcontrolling,layers management,locating querying,buffer querying,distance measuring and overview’sfunction. The last part is the summary ofthis paper.The achievement is summed up and the deficiencies and thethings needed to improve ofthe system are pointed out. Keywords:WebGIS,Java Web,svc,Geodatabase,toponym management information system Ⅱ 东南大学学位
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尽我所知,除了文中特别加以标淀和致谢的地方外,
论文中不包含其他人已经发袭或撰写过的疆究成果,瞧苓包会为获褥东枣大学或葜宅教弯瓤秘瓣学位或遥蕊纛健震过的材料。
与援一同工作的同志对本研究所做的任何擞献均己在
论文中作了明确的说明并表示了谢意。
,一1 研究生签名: !主兰 El裳:捌:2:越 东南大学学位
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一虢纽…名:埤…一 第1章绪论 第1章绪论1.1立题背景及意义 上世纪60年代初加拿大的Roger Tomlinson首次提出地理信息系统(Geographical InformationSystem,GIS)并领导建立了第一个具有实用价值的地理信息系统。
GIS与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息同时使用了空间数据和属性数据,地理位置和与该位置相关的地物属性信息成为信息检索的重要部分IlJ。
GIS既是一门学科,也是一种技术系统,它以地理空间数据库 (Geospatial Database)为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务。
随着网络技术尤其是Intemet的广泛发展,G1S的应用不仅仅限于专业领域,而且更加关注于如何最大限度的应用空间信息。
万维网地理信息系统是在Intemet/Intranet网络环境下的一种兼容、存储、处理、分析和显示与应用地理信息的
计算机信息系统,国际学术界称之为WebGIS。
这是由于大多数的客户端应用采用了Www协议,其基本思想是在互联网上提供地理信息,让用户通过浏览器浏览、获取一个地理信息系统中的数据和功能的服务【2J。
现在许多领域都在应用,也是当前GIS研究的热点之一。
地名是客观存在的社会现象,作为社会的交际工具存在,是人们对地理环境中具有特定位置、范围及形态特征的地方所共同约定的语言代号。
地名中包含丰富的社会、
经济、历史、地理等诸多方面的属性。
地名管理工作是政府部门的一项基础性行政工作,它涉及公安、消防、街道、土地、契税、工商、电信、邮政等许多政府部门,治安管理、人口普查、户籍整顿、水电等
工作均以地名管理为基础。
随着我国近年来城市化速度的加快,同时也为了充分发挥地名资源的作用,迫切需要将地名资料标准化,科学化,并采用现代化的手段进行管理。
虽然有些地方采用或独立或和某些单位合作的方式开展了一些地名管理系统的工作,但数据结构、数据标准、系统功能各不相同,这样既不便于资源共享,也不便于系统的维护。
利用WebGIS这个有力的平台,能够解决以往地名管理中无法解决的
问题。
1.2国内外研究现状1.2.1 WebGIS研究现状 WebGIS是地理信息系统和万维网相结合的产物,和传统的地理信息系统相比具有更广泛的客户访问范围、客户端平台独立性、平衡高效的计算负载等优越性。
由于WebGIS的重要性和它所提 衷露太学硕士学霞
论文供的巨大商她机会,国内外各丈GIS厂商纷纷推出自己的Web GIS开发方案。
颡前较为成熟的
方案有很多,譬如,国外的,ESRI公司的ArelMS,Maplnfo公司的MaplnfoMapXtreme,Autodesk公司的MapGuide,Intergraph公司的GeoMedia Web Map等;国内比较优秀的WebGIS软件主要有吉奥公司静GeoSurf,巾遥地霹公司匏GeoBeans鞋及超图公司的SuperMap IS等。
各类软传采用的技术路线窝表t-1瓢零; 寝i-1各类WebGIS平台技术路线 软件名称 系统模式 辫户端应用技术 服务器端应用技术 基于静态图像的HTML方式 HTML技术 cGl方法 ArctMS 基子,lavaApplet的动态方式 ,lavaApplet方法 CGl,亨法 基于藉态强像静HTML方式 HTML技术 CGI穷法、ServerAPI方法 MapXtreme 基于JavaApplet的动态方式(Map.1) ,lavaADpier方法 Servlet方法 基于ActiveX的幼淼方式(MapX) A,.:tiveX方法 ServerAPl方法 基于Plugins(描件)的动态方式 Plugins方法 CGI方法 MapGuide 基于JavaApplet黥动态方式 ,lavaApplet方法 C,eoMedh 基于ActiveX豹动态方式 AeliveX方法 GcoBeans 基于JavaApplet的动态方式 ,lavaApplet方法 Servlet方法 Super Map 基于ActiveX的动态方式 ActivcX方法 DCOM方法大帮浆客户滚攘式窝骚务器溃模式涉及戆技寒结合,备联绣长。
1.2.2地名管理信息系统研究现状 目前,我国的地名资料管理在大部分地区还是停留谯人工管理的水平上,出于地名资料的数据量大,遴弦轰询、提取、检索、维护葵花大量静人力、财力_襁对闻,不仅容荔出镶,雨量效率低下。
琵致系统建交了当撼静地名鼗摆簿,开发了矮子鑫常工髂瓣缝名管理系统,爨毅帮瞧裁定了耱关豹数据结构和数据标准。
过去一些城市尝试建立小型的地名数据库,只是一个酱邋的数据库管理系统,只能管理地名属性资料,没有图形数据,无法进行空间分析,无法实现“地名岛地不可分割”这一特性。
上海带在上世纪丸+年代来设计拜发了“上海带姥巍缝理信塞
系统”,并猩设诗髓考虑了地名管理懿垂动诧移弼络纯翅题,著麓戴醺计了系统接叠;飙2002年趋,毒家索经避3年静鞋匐建成琏名 4一库一潮两系统”;2005年底,融山市完成了地名数拶席的建设,并且完成了能够实现数据输入、地名排序、统计分析、网上发布、髂果输出打印等功能的地名地理信息系统原件;目前我国很多省市都在积极的地名信息数据库和地名信息系统的建设。
掰外,我国为了实现垒阁区划、地名、边界数据资源的多冬享,裁定了一套地名数据疼的技术标准,突现图形、属性数撂的字段名、长度、类型 2 第1章绪论等数据项的统一。
民政部制定的《基础地名数据库数据分类和数据项设置》行业标准,对地名数据库的数据项作了详细规定。
另外,国内的一些研究人员也在数字城市以及基于GIS的地名信息系统方面做了大量的工作。
董豫成分析了政府GIS、企业GIS和社会GIS的现状,并采用MapXtreme For Java建立了成都市地理信息
查询系统(2005年4月)13l;王琪阐述了地名资源的重要性管理的意义,并采用MAPGIS作为开发平台,
设计开发了武汉市地名
管理系统(2003年)14】;王鹏通过组件式开发的方式,利用ActiveX、COM以及ASP技术对一个地理信息服务体系进行了详细的阐述(2002年4月)吲;狄琳、欧阳宏斌在全国1:25万地名数据库的设计与建设中,阐述了地名数据库建设的要点和方法(2001年)【6J。
1.3研究目的及内容 地名管理信息系统的建立,不仅是保存大量的地名信息,而是要通过系统建立,对地名信息进行规范化的分类和处理,以满足政治、经济、科研等多种领域的地名信息需求,提供有价值的完整 ●信息,便于做出正确及时的决策。
WebGIS地名管理信息系统是利用互联网提供基于GIS的地名信息,让用户通过浏览器浏览,获取地名的地理数据和属性数据,为地名信息管理工作现代化提供新的方式。
目前国内的大多WebGlS的地名管理信息系统是基于国内外各大GIS厂商的WebGIS产品进行二次开发,一般这类产品结构较高,而且许多功能是地名管理信息系统不需要的,譬如比较复杂的空间分析功能,因需占有资源比较多,一般系统的运行效率不是很高。
本文提出了基于Java平台的WebGIS地名管理信息系统的方案,由于开发平台是
开源的,使得开发成本较低,而且为地名管理信息系统定制,系统资源节约,访问效率也比较高。
本文主要内容如下: (1)分析WebGIS体系结构和运行模式、主要实现技术。
(2)进行用户分析和需求分析,根据WebGIS的体系结构和运行模式,设计WebGIS地名管理信息系统框架,然后进行开发技术框架的比选,选择系统运行环境。
(3)分析各类GIS空间数据库的特点,选定面向对象的空间数据模型——电eodatabase为WebGlS地名管理信息系统的数据模型。
对地名信息进行分类和编码,对地名管理信息系统数据库进行设计。
(4)研究基于Java平台的WebGlS地名信息管理系统的主要技术,包括SVG、XML等。
以南京市为例,开发WebGIS地名信息管理系统主要功能。
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论文 第2章WebGIS体系结构及运行模式 Web是一个支持交互式访问的分布式超媒体系统门。
WebGlS则是建立在这种技术标准和通信协议的网络化之上的GIS,它是利用Web技术来扩展和完善GIS的一项新技术IS】。
WebGIS采用了Intemet/Intranet技术,客户端以普通的Web浏览器作为用户界面,用户通过Web浏览器获得地理信息数据和服务。
概括地讲,WebGIS具备以下一些特点及功能191: ·利用Intemet/Intranet技术和B/S(Browser/Server,浏览器/服务器)机制,遵循HTTP(HyperText Transport Pro’吣col,超文本传输协议),并支持
常用的Web浏览器,实现地理信息在Internet及 Intranet环境下的传输和浏览; ·以地理信息元数据标准为基础,实现在Intemet及Intranet上的地理信息的时空及属性上的有 机融合: ·实现地理信息的图形、图像和文本的双向、多向的可视化查询和检索;. ·提供Web的空问数据在线分析。
2.1 WebGIS体系结构 WebGIS在结构上采用分布式计算模式,通常包括了客户端、服务器和空间数据库三个方面,客户端从以前的Windows(视窗)转变为Browsers(浏览器),网络
通信协议采用为TCP/IP。
按照WebGlS服务器组成结构及其与空间数据库关系的不同,WebGlS可以分为基于B/S(Browser/Server)模式的WebGlS和基于中间件(Middleware)的WebGIS两种Ilol。
2.1.1基于B/S模式的WebGIS B/S模式下的WebGIS包括客户端浏览器、WebGIS服务器和数据服务器三个层次。
客户端浏览器负责提供用户交互和显示接13;WebGIS服务器由Web服务器和GIS应用服务器组成,负责提供Web服务和GIS事务处理逻辑;数据服务器负责数据的维护、更新、查询等功能。
这三部分作为三个相对独立的单元存在,任一部分的改变不会影响到其它层的功能。
数据服务器 WebGIS服务器 ≤三三≥| 厂V\、 Web 浏 lI。
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,.......J 弋:=:!多,¨ 览 嚣 竺!竺苎兰 图2-1基于B/S三层体系结构的WebGIS 4 第2章WebGIS体系结构及运行模式 基于B/S模式的WebGIS将GIS业务逻辑和数据库分开,数据库的改变对应用的影响大大减少。
2.1.2基于中间件的WebGIS 中间件是处于操作系统或数据管理系统与应用软件之间的
软件,具有标准的程序接口和协议,可以实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用的互操作。
基于中间件的WebGIS由中间件处理客户请求,完成对OIS数据源和GIS服务的查找。
中间件内进程所访问的空间数据库也不再是单个的数据库,而可以是分布式异构、多源数据库。
目前分布式计算中间件技术主要包括CORBA、 兮DCOM、Em等。
Web 浏 览 器 I竺!苎竺P‘。
J 图2-2基于B/S多层结构的WebGIStn 基于中间件的WebGIS是一个多客户浏览器,多服务器的复杂系统,通过Internet将相对独立的部件用
网络连接并实现网络范围内的处理。
系统的各个中间件的组织通过既定的接口实现,当部件接收到用户请求时才动态装载并处理请求,实现了浏览器和服务器之间的动态负载【10l。
2.2 WebGIS的基本运行模式 WebGIS的应用建立在客户端,服务器的结构之上,其基本的运行模式主要有基于客户端模式 (Client-side)、基于服务器模式(Server-Side)以及最近提出的智能客户端模式(SmartClient)。
2.2.1基于客户端模式的WebGIS 基于客户端模式的WebGIS又被称为主动(Active)WebGlS〔10l。
该模式允许空间数据解释和分析功能放置在客户机上,服务器返回的地图为矢量格式,由客户端的Applet或者Plugins负责空间数据的解释和分析‘”I。
基于这一模式的WebGIS由客户端完成地图解释和GIS分析等运算,充分利用了客户机的资源,客户端G1S操作响应迅速,减轻了客户和服务器频繁交互给网络带来的负担,但是这一方式对客户机的性能、软件环境的要求相对较高,客户端进行复杂的GIS操作的能力有限。
2.2.2基于服务器端模式的webGIS 基于服务器端模式下的WebGIS又称为动态(Dynamic)WebGIS〔”】。
这一模式将所有的计算功 5 东南大学硕士学位
论文能放置在服务器端实现,客户端只充当用户显示接口,而不具备任何计算和分析能力Il”。
用户在客户机Web浏览器上初始化URL(Uniform Resource Locator,统一资源定位符)请求,通过互联网发送给服务器;服务器接收请求后进行处理并将结果返回给客户端。
这种模式下,服务器返回客户端的地图为栅格格式。
在这种模式下,用户进行的每一步GIS操作,都需要通过客户端和服务器的交互来实现。
这样的方式对客户机几乎没有任何特殊的软件要求,只需要最普通的Web浏览器即可;但是网络数据传输负担比较重,服务器的负荷也比较大。
2.2.3智能客户端 智能客户端是微软作为.NET平台的一个新特性提出的概念,它是指易于部署和管理的客户端应用程序,被定义为一种充分利用Web服务所提供的信息的应用
程序,它们通过统筹使用本地资源和到分布式数据资源的智能连接,提供适应的、快速响应的和丰富的交互式体验。
智能客户端基于Windows窗体技术开发图形用户界面,系统安装时只需要将主程序下载到本地运行,或者通过Web访问直接运行。
它结合了C/S模式和B/S模式的优点,拥有C/S模式下丰富的客户端表现,也具有B/S模式下Web应用更新的便捷〔121。
智能客户端的优势主要体现在用户.服务器交互能力要求较高的场合,而在以客户浏览为主的情况下,并无太大优势。
基于智能客户端的WebGIS体系结构如图2-3所示。
它的客户端是一个安装在客户机上的应用程序,可以实现自动更新并支持数据的离线处理;其应用逻辑层由Web服务器、GIS应用服务器和数据管理容器组成,其中Web服务器负责和客户端的交互,GIS应用服务器负责处理GIS业务逻辑,数据管理容器则负责对系统基本信息的访问;其数据存储层用于存储系统所需数据的空间信息和属性信息。
GIs智能客户端}·—叫本烨数据 ▲ t WebJ〕E务器 应 逻辑层 { { 』GIs应用服务器}+叫数据管理容器I ▲ ▲ 存储层 图2.3基于智能客户端的WebGIS体系结构‘埘 6 第2章WebGIS体系结构及运行模式2.3 WebGIS主要实现技术 WebGIS的实现技术,主要包括服务器端.