基于网络的园区信息系统的设计与实现

基于网络的园区信息系统的设计与实现

农业节水是适应中国农村经济和农村特色发展而产生的一种新的社会组织形式。这是一个以农业技术为中心的现代农业示范基地，其建设和生产管理应处理大量信息和数据，尤其是地理环境。如园区的地形、土地利用、土壤类型等数据,皆具有很强的地域性和空间性。因此为园区建立信息系统就必须将这些大量的地理信息数据编制成电子地图,同时建立关系数据库,通过该系统实现对这些信息数据的查询和分析。随着网络技术的发展和网络的普及,人们将GIS技术与网络连接起来,产生了基于网络的地理信息系统,即WebGIS。WebGIS是在Internet或Intranet网络环境下的一种获取、存储、处理、分析和显示地理信息的信息系统。它的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并获取地理信息系统数据。农业科技园区信息系统由于自身所具有的地理信息特性,要求在发布时具有一定的地理信息数据表达、分析与处理能力,WebGIS正好满足了这方面的要求。1基于webgis的农业科学技术研究体系1.1webgis长效机制目前,WebGIS应用开发一般采用三种开发方式:(1)从底层开发,这种开发方式需要将大量的时间与精力用于与应用无关的底层实现上而使得开发周期延长,花费也多。(2)应用GIS组件进行二次开发,所采用的组件有ESRI公司的MapObjects和ArcObjects,MapInfo公司的MapX等。这种开发方式无需考虑底层实现,但是在开发WebGIS时还需安装使用互联网数据发布系统(提供地图服务等,例如ESRI公司的ArcIMS),而且开发时需要考虑组件和互联网数据发布系统之间数据链接问题。(3)采用WebGIS商用软件,通过该软件提供的向导和开发工具直接开发、发布WebGIS系统,简单方便,效率高,功能适合中小型WebGIS系统。因此既可以开发WebGIS系统,又实现了作为互联网数据发布系统的强大功能。该园区信息系统就是采用第三种方案来实现的。ESRI公司发行的WebGIS商用软件ArcIMS9.0提供了多种WebGIS开发方式,其中一种开发方式是通过修改定制ArcIMSViewers站点,包括HTMLViewer和JavaViewer两种。这两种作为WebGIS的站点开发基础都提供了组件化了的地图操作、查询、显示、图例、鹰眼等功能模块,操作简捷方便。但两者之间存在很大的区别。HTMLViewer站点由多个HTML文件、一组JavaScript文件和其他相关文件组成,所建立的站点目录如图1所示。由它建立的WebGIS网站在客户端(浏览器)不需要下载任何插件,并且客户端浏览下载网页的速度快,地图以JPEG图片格式显示,适用于所有通用的浏览器。JavaViewer站点则需要在浏览器上安装JavaApplet插件,地图操作、显示、查询等都在JavaApplet上完成,地图通过矢量形式在客户端显示,因此所处理的地理信息数据量大,容易使客户端响应时间增长,造成网络传输的瓶颈问题。因此园区信息系统选择基于HTMLViewer站点作为开发基础,有利于客户端对服务器端地理信息数据的快速提取、浏览和查询。1.2材料、文档资料和数据系统的数据主要来自图件资料和文档资料。图件资料包括:1984年8月、1999年12月、2009年1月常熟市全覆盖美国陆地资源卫星Landsat/TM影像;地面调查资料包括常熟市农业区划图、土地利用图、1984—2008年间常熟统计年鉴、土地资源调查报告以及大量宣传展示图片;文档资料包括园区环境质量报告及数据、社会经济统计等。地形图、土地利用专题图、土壤图、有机质图等专题图通过扫描输入计算机,建立坐标系统、矢量化,建立资料数据库,在ArcGis9.0软件中制作编辑,输出为shapefile文件,分别组织成园区地形、土地利用、土壤等电子地图。文档资料主要为一些统计数据,这些数据被录入计算机后,建立相应数据表,方便信息系统的查询与浏览。1.3系统的开发和发布1.3.1地图服务的建立首先在ArcIMS9.0的Author中定义地图应用的内容,将园区和核心区电子地图添加进来,并分别设置这些地图层属性,然后在ArcIMSAdministrator中建立园区信息系统所需的地图服务,并链接到地图文件,最后设置虚拟服务器(提供以图片形式返回地图结果的地图服务)。1.3.2HTMLViewer站点的建立与发布首先通过ArcIMSDesigner向导定义站点目录名称为Changshu,然后选择地图服务Changshu,再选择HTMLViewer站点方式,最后确定并建立站点。图1所示的HTMLViewer站点目录自动建成,此时ChangshuHTMLViewer网站已经可以发布出去了。1.3.3系统功能模块建立Changshu站点后,作为HTMLViewer站点,实现了基本的WebGIS功能,例如对地图操作、漫游、查询、选择、鹰眼等。但是在部分功能上还需要作一些修改和补充。在HTMLViewer的站点目录中ArcIMSparam.js文件是站点的核心文件,该文件定义了HTMLViewer站点所需的主要参数。这些参数包括大量JavaScript变量,分别定义了WebGIS站点地图服务地址、Web服务器地址、地图操作工具种类、属性数据的显示方式和页面布局等。HTMLViewer站点中还包含了其他大量的JavaScript文件。例如:AimsClick.js主要负责对客户端地图鼠标点击后的响应;AimsCommon.js定义了大量函数用于地图操作的服务器端运行;AimsIdentify.js负责地图查属性的相关操作;AimsQuery.js用于执行属性数据的查询、搜索和寻找;AimsPrint.js用于创建一个新的页面提供打印,页面包括标题、专题图(JPEG格式)和图例。这些文件看似独立,其实相互响应,相互依赖,缺一不可,支撑着WebGIS基本功能的运作,在整个网站的中起着举足轻重的作用。因此,对这些文件进行修改和补充可以从功能上开发出更具特色的园区信息系统。1.3.4其他功能模块的开发经过定制和修改的ChangshuHTMLViewer站点提供了WebGIS网站的基本功能模块,但仍然不能满足园区信息系统的需要,因此必须对园区信息系统进一步开发。主要添加了四个功能部分:项目信息、资源环境、社会经济、遥感影像。这四个部分向用户提供了园区主要的文档统计资料,并提供了对这些资料的查询。这部分的开发采用和数据库等技术来完成。项目信息部分提供了大量的图片和多媒体文件展示园区无公害优质稻米、无公害出口蔬菜、生态观光农业生产、农业社会化服务、水产养殖等特色产业和功能区。社会经济部分提供了从1984年至2008年的村镇经济统计数据、人口统计数据、畜牧业统计数据、种植业统计数据和养殖业(渔业)统计数据,并提供了对这些数据根据年份的查询。资源环境部分提供了多个环境监测点对大气、水体、土壤3个监测类型的监测数据。大气监测数据包括空气悬浮物、二氧化硫、氮氧化物和氟化物的含量,同时提供了综合污染指数和污染度;水体监测数据包括pH值、化学耗氧量、氯化物、氟化物、细菌总数、大肠菌群以及综合污染指数和污染等级;土壤监测数据包括土壤类型、土壤层次、pH值和铅、铬、砷、汞、镉、666农药、DDT以及综合污染指数和综合评级。遥感影像部分提供了1984年8月、1999年12月、2009年1月常熟市全覆盖美国陆地资源卫星Landsat/TM影像,均采用三波段假彩色合成。1.3.5园区信息系统的发布园区信息系统的发布在ChangshuHTMLViewer站点建立后就可以实现了。1.4系统的接口和功能1.4.1基础地理部分界面农业科技园区信息系统包括多个功能页面,分别为首页、项目信息、基础地理、资源环境、社会经济、遥感影像和关于我们。首页界面如图2所示;基础地理部分界面如图3所示。基础地理网页的顶端为网站的标题,左侧为地图导航、查询、选择等工具,右侧为地图图层信息栏,中间部分是显示根据客户端的请求而从服务器端传回的地图图片(JPEG图片格式),中下部分显示属性数据的搜索结果,整个页面的最下部分动态显示当前操作名称(例如,在图3中显示当前为“查询”)。状态栏显示的是地图坐标、比例尺等信息。1.4.2系统功能园区信息系统的主要功能包括地图操作、文档资料的检索与查询和演示与宣传功能。1.4.2.地图优化功能基本的地图操作包括导航、查询、选择打印等。这些操作执行后将从ArcIMS提供的地图服务中获取地理信息数据,并返回给客户端.如果数据传送失败,客户端将会发出警告并请求重新连接。导航操作包括放大、缩小漫游等。查询操作采用地图查属性、属性查地图和字段值搜索三种方式。地图查属性方式是指在地图上某位置点击鼠标,发送请求,然后从服务器端的地图服务中获取该位置的属性数据,并在页面下方显示出来;属性查地图方式是指通过SQL查询语句,将查询内容发送至地图服务,并通过响应返回查询结果,地图刷新并高亮显示结果;字段值搜索方式与属性查地图方式相似,但是前者搜索失败的可能性较大,搜索步骤为:用户先输入某个值,然后发送请求,通过该值搜索地图服务的地图属性数据,如果有匹配值,则地图高亮显示该值的搜索结果。例如当对速效磷地图数据进行字段值搜索时,输入“<3ppm”值后,发送请求,如果查找匹配成功,则地图服务响应并返回结果,客户端地图刷新并高亮显示匹配的区域。选择操作包括矩形选择、线选择、多边形选择和清除选择。与图3中查询相似,也可以通过矩形选择使得速效磷的属性数据在页面下方显示出来。线与多边形选择与矩形选择功能相似,只是操作方式上有差别。其他操作包括图例的显示、鹰眼、测距、打印和加载地图等。测距操作包括设置距离单位和测距。另外,加载地图操作用于信息系统动态提供用户最新园区地理信息数据。1.4.2.资源环境设计在项目信息、资源环境、社会经济几个页面中,用户通过字段值查询数据库。在资源环境页面中,用户通过选择不同的监测类型来获取相关数据集;在社会经济页面中,用户通过选择年份、统计类别来获取数据集。1.4.2.档案数据库提供大量的图片、说明文字、媒体资料、遥感影像图片以及地理信息数据向全球用户展示园区的各个方面,增强了园区的示范、宣传能力,为园区的进一步建设提供了良好的辅助作用。2webgis的开发基于WebGIS软件ArcIMS9.0,定制、修改HTMLViewer站点,开发相应功能模块,最终实现具有特色的农业科技园区信息系统。整个开发过程时间短,效率高,花费少,发布后的网站浏览速度快,并且适用于大多数浏览器,为WebGIS的建立与开发提供了一条简便易行的方法,促进了WebGIS的应用与普及。但是在开发过程中,发现通过定制、修改HTMLViewer站点开发WebGIS存在着某些不足,表现为由于HTMLViewer站点本身