空间信息技术在极地资源管理系统中的应用

目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 11.1研究背景 11.2国内外研究现状 21.2.1我国极地数据管理现状 21.2.2外国极地数据管理现状 31.3本文研究内容与组织结构 42极地数据特征分析 42.1极地数据本质特征分析 42.2极地数据形态特征分析 52.3极地数据来源特征分析 52.4极地数据管理需要解决的问题 53极地资源管理系统设计 63.1需求分析 63.1.1提供可视化方案 63.1.2提供空间数据 63.1.3提供数据管理 73.2可行性分析 73.2.1技术可行性 73.2.2经济可行性 73.2.3社会因素方面的可行性 83.3功能设计 83.4数据准备 83.4.1天地图 83.4.2国家极地科学数据中心 93.4.3数据选择 93.4.4数据处理 103.5技术概述 103.5.1SpringBoot框架 103.5.2MySQL数据库 123.5.3Leaflet 123.6技术路线 133.6.1总体设计 133.6.2总体架构 133.7环境要求 134极地资源管理系统搭建 144.1极地资源管理系统展示 144.1.1地图查看 144.1.2数据管理 164.2代码及数据库说明 184.2.1前端说明 184.2.2数据库说明 194.2.3Java后端说明 20总结 21谢辞 22空间信息技术在极地资源管理系统中的应用摘要：随着人们对地球探索的深入，极地的神秘面纱被一点点揭开，人类科考的脚步不断向前，积累了大量的极地环境探测的基础数据和相关的成果报告。这些成果来之不易，所以如何管理这些极地数据成了一个关键的问题。本文从极地数据的特征入手，分析极地数据的本质特征，形态特征和来源特征，进行需求分析并针对极地数据的特征搭建了一个极地资源管理平台。平台采用了MySQL数据库存储极地数据，对空间数据以Geodatabase模型对这些数据进行组织，并实现了对极地数据在地图上的可视化，实现了极地空间信息的管理和展示功能。此外平台还实现了对极地数据的介绍，查询和下载功能。关键字：空间信息；极地；资源管理ApplicationofspatialinformationtechnologyinpolarresourcemanagementsystemAbstract:Withthedeepeningofpeople'sexplorationoftheearth,themysteryofthepolarregionhasbeenrevealedlittlebylittle,andthepaceofhumanscientificresearchhasbeenmovingforward,accumulatingalargenumberofbasicdataandrelatedresultsreportsofpolarenvironmentexploration.Theseachievementshavenotcomeeasily,sohowtomanagethesepolardatahasbecomeakeyissue.Startingfromthecharacteristicsofpolardata,thispaperanalyzestheessentialcharacteristics,morphologicalcharacteristicsandsourcecharacteristicsofpolardata,makesdemandanalysis,andbuildsapolarresourcemanagementplatformaccordingtothecharacteristicsofpolardata.TheplatformusesMySQLdatabasetostorepolardata,organizesthespatialdatawithGeodatabasemodel,realizesthevisualizationofpolardataonthemap,andrealizesthemanagementanddisplayofpolarspatialinformation.Inaddition,theplatformalsorealizesthefunctionsofpolardataintroduction,queryanddownload.Keywords:spatialinformation;polarregion;resourcemanagement;1绪论1.1研究背景地球的两极有着独特的区位优势、气候条件和战略意义，由于受人类活动的影响较小，极地蕴涵大量有待发掘的资源，是研究全球环境变化和研究地球演变的前沿阵地，也是解决全球气候问题和资源问题的关键钥匙。从1984年我国科考队首次奔赴南极至今，我国的极地科考已经走过了36个年头，从无到有，在几代极地科学家的努力下，我国极地事业也取得了长足进展，积累了大量的极地测绘数据和极地资源数据，如何有效管理极地数据、如何提供及时恰好的数据服务、如何有效应用极地数据也成了极地工作中亟待解决的问题。我国极地科学考察工作正处于从大国向强国迈进的关键时期，开展极地资源管理关键技术研究，对推动极地测绘信息化体系建设，提升自主创新能力，满足极地国家战略和科学考察的需求，保障极地测绘科学发展具有重要意义。中国的南北极考察是在几十个单位共同参与下进行的，考察内容涉及到天文、地理、生物、医学等在内的十几个学科，学科跨度非常大，交叉现象也很普遍，作为国际极地考察成员国大家庭中的一员，还承担相应的义务和有关的考察项目，因此，数据库系统必须面向国际。显然，数据资源是分散的，数字化后的数据量是巨大的，数据种类是多样的。由此引伸出如下两个重要问题：其一，如何实现数据资源的集中管理，这是数据库建设迫切需要解决的非技术性问题；其二，如何将来自不同学科背景、数据结构和数据处理千差万别的原始数据有序地储存到一个数据库中，并能方便、快速提取和查询，这是数据库设计面临的主要技术难点。本文研究和探讨了极地资源管理系统设计过程中所要考虑的两个主要问题：数据的组织与表达，元数据库作为基础数据库的搜索引擎。极地数据管理数据库的建设，积极推进了信息技术、网络技术和计算机技术以及多媒体可视化技术在极地信息领域的应用和发展；使极地基础数据将得以抢救与保护，并按规范化标准得以入库和共享；数据库系统可提供更专业的服务，开发专业数据应用模块，产生再生数据或数据信息产品，形成各类专题应用信息数据库，乃至极地地理信息系统，将极大地推动我国极地科学考察研究事业的发展，在维护我国极地权益，了解极地环境、气候变化，预测两极对我国环境和气候变化的影响等方面起到重要的、积极的作用。1.2国内外研究现状1.2.1我国极地数据管理现状1996年，按照SCAR的要求，我国在中国极地研究所设立了国家南北极数据中心CN-NADC，并成为JCADM的成员国。从此,从业务上CN-NADC赋予了代表国家行使极地数据与信息管理以及参与国际南极数据交流的职能。我国极地数据管理工作在组织与实施方面学习澳大利亚的一些先进经验。2003年国家海洋局正式颁布了“中国极地科学考察数据管理办法”，明确了该CN-NADC作为我国极地数据管理的主管机构,并建立了数据采集、处理、共享发布的业务化运行与管理机制。经过多年来的发展，该中心已培养了一支数据分析与处理、数据库研发、数据管理与服务队伍。通过中国极地科学数据库、数据管理与共享平台的建设,中国极地数据管理工作逐步业务化。在国家科技基础条件平台建设项目的长期支持下，CN-NADC于2002年建成了中国极地科学数据库系统[1]（）并投入运行。中国极地科学数据库系统是一个物理上分布、逻辑上集中、开放式多数据库集成的系统,主要包括系统管理模块、数据输入模块和网页发布功能模块组成[2]。由于该数据库采用以元数据库为数值数据库搜索引擎的先进架构，成功解决了极地数据量大、数据集类型多的难题。2003年，该数据库加入了国家科学数据共享工程——地球系统科学数据共享网，CN-NADC成为该共享网的区域分中心即极地区域分中心，这不仅扩展了该系统的用户群，而且国内用户能够更方便地访问极地数据。经2006年的升级与改版，该系统增加数据在线汇交系统、提供分布式的数据管理、平台升级与维护等功能,最终实现完全基于Web的数据管理、共享与服务。由于其数据管理子系统采用三层体系结构的网络数据库设计思想，开发位于中间层的多种数据库应用程序，为极地数据库的有效管理提供了一种高效、直观的手段，同时利用互联网这一网络工具，为不同专业学科数据的提交、收集、整理和入库提供了更为便捷的渠道[3]。通过整理与整合极地区域获取的历史观测数据集和部分国外相关极地基础数据，该数据库网站目前涵盖了历次极地考察所获得的近2000个数据集，涉及的学科包括极地海洋学、极地日地物理学、极地冰川学、极地资源与环境科学、极地生物与生态学、极地地理与大地测量学、极地地质与地球物理学和极地大气科学。目前，CN-NADC提供基础数据集、主题数据库、数据产品3个层面的数据服务。包括提供部分极地基础数据、元数据查询与数据发布服务；提供极地海洋、大气、高空物理、冰雪、航海、地球物理等主题数据查询与发布服务；提供相关数据产品服务；同时初步形成极地区域分中心的管理机制和数据质量评估制度，每年定期或不定期地增加南(北)极考察新获得的数据集。在此基础上,今后针对极地学科的专题应用，建立一些专题数据库与特色极地学科应用系统以满足各种学科用户的数据需求。同时，将加强系统平台、应用平台建设和完善数据安全措施，逐步开展WebGIS基础平台建设，为国内外科学研究提供权威的极地数据的共享服务。1.2.2外国极地数据管理现状在国际上，就两极地区的科学考察数据的交换共享，所有参与成员国都达成了一致的意见。针对这些海量的数据，各个国家充分利用GIS平台对极地空间数据的进行存储、处理，并产生了大量的信息平台。如南极洲地理信息系统[4]（http://www.anta.canterbury.ac.nz/gis），该系统是2004由新西兰建立，基于ArcIMS发布的地理信息系统，系统提供了海冰数据、地域信息、航线、湖泊、道路、保护区、管理区等信息的查询。美国的UnitedStatesAntarcticResourceCenter[5]（/）发布了许多包括南极的地形数据、雷达数据、卫星影像数据等的地理空间数据，并基于ESRI的ArcGISJavaScriptapi建立了一套在线浏览这些地理空间数据的GIS系统[6]（/website/antarctic_research_atlas/）。其主要包括地形学数据、地名信息、水文学数据、卫星影像数据、DOM（数字正射影像模型)数据、DEM数据等。2005年在冰岛创立的一个非政府组织ARCTICPORTAL，该组织由来至由冰岛的北极高级官员和与其他北极理事会及其工作组的成员、NorthernForum、UArctic、拉普兰大学北极中心、俄罗斯水文气象局北极与南极研究所等共同组成。现在主要合作国家有丹麦、加拿大、芬兰、冰岛、挪威、瑞典、俄罗斯、美国，该组织针对于北极地区以及少部分南极地区的空间数据查看构建了一套空间地理信息系统[7]（/），系统基于Flex的flash开发模式，支持对南北极植物、动物、航道、渔业资源、海冰、能源、旅游区等空间数据的查看与查询。美国阿拉斯加海洋观测系统[8]（/arctic），其主要针对于海洋安全、沿海减灾、跟踪系统、气候趋势和监测水质等。该系统是利用OpenLayer开发的一个地理信息系统，涵盖了鸟类、鱼类等动物、藻类等生物、地形、生态环境、海冰、油气资源等空间数据的查询展示，但这些数据之间是按数据分类进行独立展示的，并不是集成在一个GIS系统里的。1.3本文研究内容与组织结构本文围绕空间信息在极地资源管理系统中的应用进行研究，论述了极地数据海量、多源、异构、空间、时间的特征，并在此基础上设计并建立极地数据管理系统。本文共分四个部分：第一章绪论。介绍了本文的研究背景，介绍和罗列了国内外对极地资源管理平台建设的情况，最后介绍了本文的研究内容和全文的组织结构。第二章极地数据特征分析。本章详细分析了极地数据的本质、形态和来源特征，并讨论了这些特征在极地数据管理中可能带来的问题。第三章极地资源管理系统设计。详细介绍了极地管理系统的需求分析，可行性分析，功能设计，论述了数据的准备过程，简要介绍系统建设需要用到的技术，概述了系统设计的技术路线和环境要求。第四章极地资源管理系统搭建。展示了搭建完成的极地资源管理系统和各个功能的演示，说明了项目的框架和数据库设计。2极地数据特征分析2.1极地数据本质特征分析极地数据是南极洲和北冰洋区域某一特定时间或时间段内采集或计算得到的数据，具有属性特征、空间特征与时间特征三大本质特征。属性特征：指极地数据的专题特征，它表达数据的归类、内容及物理、化学特征等。空间特征：指极地数据获取的位置以及与其他极地数据的空间关系，包括平面空间、垂直空间和空间关系等特征。平面空间特征往往用某一投影和坐标系下的坐标来表达。垂向空间特征用某一高程系下的海拔来表达，有时也用相对高度来表达，如沉积物埋深。空间关系指的是极地数据之间的空间拓扑、空间距离以及空间方向关系。时间特征：指极地数据内容代表的时间，对于监测数据来说，采集时间代表着数据内容时间。2.2极地数据形态特征分析数据形态特征描述极地数据的组织方式、结构、数学基础信息，分为外部形态和内部形态。外部形态特征指数据的类型、格式、存储方式、语言等；内部形态包括数据的基准、精度、粒度(尺度)等。极地数据根据表示对象不同，分为点数据，例如站点观测数据等；线数据，例如航线考察数据等；面状数据，例如极地区域遥感影像等。按格式分有Excel数据、text数据、shapefile矢量数据等。不同形态的数据，可根据研究的需求，进行无损或有损的转换处理。2.3极地数据来源特征分析极地数据来源记录了极地数据产品的产生、处理过程，包括数据源、原始数据获取方法、数据产品加工处理方法以及各个过程的参与者等。数据来源特征有助于用户了解数据的来源、转换和更新，是数据可信度评估的重要参考因素，对于极地数据的维护与更新、应用分析与再生产等有着重要意义，有助于提升极地数据应用服务的水平。极地数据来源按获取方式可分为地面定点监测、考察调查、模型模拟、对地观测等。按搭载平台可分为固定观测站、移动观测站、科学考察船、遥感卫星数据等。2.4极地数据管理需要解决的问题极地科学考察涉及多个领域、多个学科，涉及到生物化学、大气物理、物理海洋、海洋气象、海洋地质、海洋地球物理、海洋化学、海洋生物、海洋经济、高空化学等不同研究领域，每个领域各自的数据采集设备不尽相同，数据处理手段也不一样，数据利用的平台也不同，数据存储格式多种多样，导致了数据的统一利用和共享、交换实现困难。由于极地科学考察数据的多领域和多学科导致了其本身固有的特殊性，特殊性表现如下：海量性。我国进行南北极的科学考察与研究是一个长时间持续的过程，之前不仅收集了巨大数量的历史数据，并且科考数据会随着时间的推移不断地增加，其数量将会不断膨胀。多源性。极地科学考察包含对多个学科，多个领域的探索与域各自的数据采集设备是不同的.例如:卫星、雷达、GPS、气象站、浮标、科考船等等。异构性。不同的数据采集设备的数据生成格式是不同的，有文本数据、遥感影像数据、图片、数据表、高程数据、研究报告等，包含了结构化数据、非结构化数据以及半结构化数据。空间性。极地空间数据是地理空间数据，其数据本身包含了数据的地理空间信息，其不仅包含了经纬位置，还包含了高度信息，他是一个三维的空间数据。例如风速，在同一位置不同高度的风速值是不同的。时间性。对南北极地区的科学考察与研究是一个长时间持续的过程，具有时间属性，例如科考船的航行轨迹，本质上是一个时间序列。因此，要充分利用、共享极地空间数据，系统需要集成所有这些具有海量、多源、异构、空间、时间性的极地空间数据。因此，如何将这些多样化的空间数据统一管理入库并对这些数据进行处理，使之能够应用于该空间数据服务共享的地理信息系统是一个棘手的问题。其次，对海量的极地空间数据处理后，除了剔除掉数据中的错误，以保证这些数据的质量不会受到过多的影响。另外，这些海量的数据的产品在展示给用户时，不应该将海量的数据全部呈现给用户，因为用户不需要看到如此庞大的数据量，如此巨大的数据量也不利于用户对这些数据很快做出快速的判断。对于普通用户，他们往往关心的是所查询的数据的大致变化趋势，数据的主要特征值。更重要的是巨大的数据量会给系统带来巨大的内存消耗，甚至出现卡顿的情况、更严重将会导致系统的崩溃。3极地资源管理系统设计3.1需求分析为了确保海量空间信息存储、分析和科学应用，首先应当建立地理信息大数据平台。对地理信息大数据进行分类存储，采用统一规格，实行科学化管理。建立数据查询体系，确保体系具备优化配置功能、灵活性等功能，能够对数据进行科学化查询与统计，以免多次建设大数据平台。3.1.1提供可视化方案由于空间数据具备较强的可视化能力，相较一般数据，空间数据可以在地图上进行展示。在管理和展示极地空间数据时，利用gis地图展示的可视化方式，可实现极地空间数据的直观性表达。采用海量地理信息大数据，可提供数据依据、实物变化规律等信息，为极地资源的开发和利用奠定良好基础。3.1.2提供空间数据极地研究以极地为大致区域，研究数据涉及实验采集点准确位置信息、平面位置甚至垂直位置信息。除了位置信息，在极地数据中，牵扯到较多物理属性、生物属性，且不同信息均存在碎片化、离散状态。对于非结构性数据源，需要应用大数据平台，联合空间位置关系进行整理收集。通过地理信息大数据，能够扩展空间位置信息，涉及极地科考路线、极地资源开发、极地环境监测等覆盖信息，确保极地资源的开发和利用可以获得高准确度的数据源。3.1.3提供数据管理极地数据管理是一个笼统的概述，可以细分为多个功能，涉及到数据的展示、搜索、下载等功能。数据展示：按照数据形态不不同，可以简单分为可在地图上展示的空间数据与没有空间信息的文件类数据。对于空间数据，需要设计其在地图上的可视化展示，包括数据位置信息及其其他属性数据的展示方式。对于非空间类数据，则只需要考虑到数据的基础信息的展示即可。数据搜索：按照搜索的方式不同，能将搜索分为按搜索数据的名称搜索、按搜索地点的空间相关性搜索，考虑到本设计包含的数据并非都含空间数据以及设计的难度，这里选用的是按名称关键字进行搜索。数据下载：在数据下载时如果为不同形式的数据设计不同的下载方式过于繁琐，将不同类型的数据统一压缩成压缩包的形式，而后允许用户下载数据的压缩包。3.2可行性分析3.2.1技术可行性在系统开发的过程中，为实现极地数据管理的需求，需要熟练掌握不同的技术。本项目基于Windows7或WindowsXP操作系统，极地数据管理系统中空间信息部分的需求实现主要使用了WebGIS技术。WebGIS技术通过互联网对地理空间数据进行发布和应用，以实现空间数据的共享和互操作，如GIS信息的在线查询和业务处理等。数据管理部分的需求实现主要使用了数据库技术。开发中所有涉及的技术，现有的技术都很成熟，从技术上是可行的。3.2.2经济可行性本系统开发阶段没有额外经济投入，项目支出如下：硬件设备：一台计算机。本项目只需一台计算机，不需额外购买。软件：IntelliJIDEA，HBuilderX，MySQL，NavicatPremium。所有软件都已购买，无需再次购买。极地数据管理系统作为非盈利的系统并没有后续的销售收益，但是该系统提供了极地数据的管理办法，在应用后能一定程度上满足极地研究人员对与极地数据管理的需求，节约了极地研究人员的时间和极地资源管理的成本。3.2.3社会因素方面的可行性法律可行性：该系统的开发将不会侵犯任何个人、集体、国家的利益，也不会违反国家的政策与法律。使用可行性：系统界面简洁，操作简单。3.3功能设计极地数据管理系统功能划分为地图查看和数据管理两个地图查看功能包括基础地图展示、专题数据展示、工作底图切换和基础底图功能。数据管理功能包括数据查询、数据介绍和数据下载。图1极地资源管理功能模块图3.4数据准备3.4.1天地图地图基础数据像数据采用最权威的天地图作为工作底图，天地图是国家测绘地理信息局（现归属中华人民共和国自然资源部）主导建设的，为政府、企业、公众提供权威、可信、统一的地理信息服务。底图数据类型采用当前互联网最主流的栅格地图瓦片，栅格地图瓦片是一种比较成熟的模式，将矢量数据渲染成为256×256像素大小的图片，这些瓦片一个挨一个并列放置以组成一张很大的看似无缝的地图，其优势在于高效的显示效率和传输能力。除此外，使用瓦片缓存技术提高电子地图的出图速度，实现平滑流畅浏览的效果。3.4.2国家极地科学数据中心本研究中所使用的极地资源数据全部来源于国家极地科学数据中心[1]（/）。国家极地科学数据中心是负责我国极地领域科学数据的汇交、管理和共享的国家数据中心，同时也是极地科学领域国际交流合作与协同创新平台。极地科学数据中心的数据资源涉及极地海洋学、极地日地物理学、极地冰川学、极地资源与环境科学、极地生物与生态学、极地地理与大地测量学、极地地质与地球物理学和极地大气科学等学科开展的科学观测获取长时间序列、多参数的常规观测数据和样品分析数据。3.4.3数据选择极地数据包含各种不同的数据格式，例如Excel数据、Text数据，在极地数据管理中常用于存储各类观测数据，这类数据之间通常都有一定的数据结构但不一定含有空间信息；CDR数据、Shapefile数据，这是两种不同的矢量数据格式，需要用对应的地理信息软件进行管理和处理，在极地数据管理中常用于储存各类站点信息、航迹数据、基础地理数据等可以被GIS数据化的数据，这类数据一定包含着空间数据；JPG数据、PNG数据、DOC数据等，在极地数据管理中常用于储存成果图集、分析报告、专题报告等内容，没有一定的数据结构也没有空间信息。按照不同的数据类型，本次实验选取的三个数据分别是：第26-32次南极考察航线OCPs监测数据，中国第3次北极科学考察(2008年)路线数据和中国第28次南极科学考察（2011年）中山站和长城站南极MODIS红外图像数据。这三个数据分别包含了excel、Shapefile、PNG三种不同的格式，同时还包含了点数据、线数据和非空间数据三种不同的数据对象，选取这三个数据可以保证数据尽可能的多样，同时也减小了软件的负担。其中OCPs监测数据是中国第26次至32次南极航线对大气气溶胶进行采集，监测其中有机氯农药（OCPs）的残余状况的监测数据。数据的文件类型是excel表格的形式存储的，数据结构为：数据ID，纬度，经度，起始日期，起始时间，OCPs(pg/m³）。北极科学考察路线数据是中国第3次北极(北冰洋)科学考察队的考察走航GPS航迹数据。航迹，是指船舶和水上飞行器等航行时的轨迹。数据的文件类型是Shapefile文件，由ArcGIS软件打开后发现数据是线要素的矢量数据。红外图像数据是由2011年中国南极中山站和长城站SATRAX-XL卫星接收系统追踪接收的NASA的Terra、Aqua的X波段卫星MODIS数据以及NOAA的C/HRPT、FY-1卫星数据获得。数据的文件类型为PNG图片文件。存储了长城站24张图片和中山站11站图片。3.4.4数据处理所有的数据在入库前需要先进行预处理，对错误的不规范的数据及时编辑校正，修改错误、规范数据格式，在确保数据的安全、完整、正确、可用后再将数据录入数据库，这样可以减轻在后续的数据库环节可能会引起的错误，保证数据的完整性、减轻编码中报错的可能。OCPs监测数据处理：起止时间的单元格格式为自定义的时间格式，需要先行处理成文本格式方便后续导入数据库。经纬度的格式是由度分秒的形式表示的，需要先转化成十进制的表示方式。北极科学考察路线数据处理：将路线数据添加到图层上观察后发现，有两条线笔直的横跨了亚欧大陆和北美大陆，数据出现异常，推测是在考察队坐飞机进行了转移，对数据进行了切割，添加路线标识，根据不同标识改变数据的显示颜色。图2北极科学考察路线数据处理3.5技术概述3.5.1SpringBoot框架Spring框架是如今最广泛使用的轻量级JAVA框架，可以较好的融合其他各类框架。其最主要的特征就是控制反转和依赖注入，同时还提供了对面向切面编程的支持。面向切面编程是指，在各类业务处理的过程中对各切面进行提取，它所对应的是整个处理阶段中的某个步骤，以实现逻辑过程中各部分间低耦合性的隔离效果。面向切面编程主要用于日志记录、异常处理等场景，我们希望把这些功能单独提取出来，保证改变这些功能的时候不会影响到整体的业务逻辑代码，降低程序的耦合性，提高代码的灵活性。控制反转是一种编程思想，字面理解就是实例的控制权从主动变为被动。控制反转指所有实例由Spring框架统一管理，程序在运行时无需主动创建对象，统一由Spring容器进行注入。依赖注入则指组件之间的运行关系，由程序在运行时确定，指容器动态的把依托的关系注入到相关的程序中。控制反转和依赖注入的思想，降低了程序之间的耦合度，使得程序的开发、测试更加简便。图3Spring框架核心模块如图3所示，Spring框架最核心的部分是核心容器中的模块，其中的Beans和Core模块提供了控制反转和依赖注入功能，是整个Spring框架的基础。核心容器中的Context模块在Beans和Core模块基础上添加了更多的框架级支持，并使Spring框架与其他框架和类库可以实现集成。SpEL模块提供了Spring表达式语言的支持，使开发者可以通过Spring表达式语言灵活的访问和操作对象。Spring的AOP和Aspects模块提供的对面向切面编程的支持，Instrumentation模块提供了对JavaInstrumentation的支持，Messaging模块提供了对基于消息的Spring应用的关键抽象。Spring还提供了用于数据访问的web开发的大量模块。最后，Spring的Test模块提供了对Junit和TestNG这两个测试框架的支持，使Spring应用可以方便地进行单元测试和集成测试。SpringBoot不是一个全新的框架，看名字可以知道他是在Spring基础上进行开发的框架。传统方式下，要实现Spring框架的控制反转和依赖注入，一般可以通过XML配置文件或者注解的方式，需要配置大量的XML文件；另外若要使用Maven进行项目管理，开发者也需要自己配置pom文件。SpringBoot在Spring的基础上进行了进一步的简化，几乎做到了零代码、零配置。SpringBoot主要有以下特点：1、SpringBoot无需进行任何的XML配置，全部由注解的方式进行开发；2、SpringBoot项目在初始化的时候，就生成了pom文件，开发者可以在项目初始化的时候选择所需的Jar包，其Maven坐标会出现在pom文件中；SpringBoot应用嵌入了Tomcat和Jetty服务器，简化了web应用的部署。SpringBoot整合并并支持多种数据库操作，比如常用的关系映射数据库MySql、Oracle以及SqlServer等，也支持MongoDB、Redis等非关系映射型数据库。SpringBoot提供了多种常用框架的整合，比如数据持久框架MyBatis、Hibernate，Web应用框架Struts等。SpringBoot项目初始化完成后，自带测试类，方便进行单元测试。SpringBoot框架的出现，大大简化了Java应用的搭建和开发过程，能够快速的进行Java应用的开发，微服务架构由于其应用较多且单个应用功能点少，适合使用SpringBoot进行开发。3.5.2MySQL数据库MySQL是目前比较流行的关系型数据库之一，同时在Web应用这方面来说MySQL是非常好的关系型数据库管理系统之一。MySQL是由瑞典MySQLAB公司开发的，但是目前MySQL属于Oracle公司。MySQL数据库是一种关系型数据库，把抽象出来的数据按不同的关系存储在不同的表当中，并不是把所有的数据都存放在同一很大的数据仓库里面，这样的设计能够有效的提高数据的查询速度，同时也提高了数据存储的灵活性。数据库是一种根据数据结构来存储、组织以及管理数据的数据仓库，它的本质其实就是一个文件系统，用户可以对存储的数据进行增加、删除、修改、查询等操作。但是存储在文件中的数据，对文件进行读写操作是比较慢的。因此我们可以使用关系型数据库管理系统来存储以及管理大量的数据。关系型数据库实际上是建立在抽象出来的关系模型基础上的，数据存储是以表格的形式来表现数据与数据之间的关系，每一行就是一个实体，每一列就是实体记录所对应的数据字段，由非常多的行和列组成数据表，而数据表又组成了数据库。3.5.3LeafletLeaflet是地图交互的主要的开源JavaScript库，适用于PC端和手机端。Leaflet库的大小为38k左右，但是拥有大部分开发者需要的全部地图功能。Leaflet保持着简单、性能和实用性的设计思想。它可以在所有主要的桌面和移动端平台上高效的运转，可以扩展插件，它有一个漂亮的、易用的和文档清晰的API，还有一个简单、易读的源代码。3.6技术路线3.6.1总体设计设计采用商业数据库MySQL管理各类空间数据；并利用ESRI所提出的Geodatabase模型对这些数据进行组织，对具备空间关联关系的数据进行关联；在开发层面所涉及到的控制信息、消息信息就均采用JSON统一传递。对于后台，现采用Springboot框架系统。Springboot是一个基于Java平台的极简、灵活的web应用开发框架，它提供一系列强大的特性，快速创建各种Web和移动设备应用。对于前端，使用html5、css3、JavaScript、jQuery，实现前后端分离，完成数据渲染，服务端通常只负责数据接口，而前端只需专注视图和事件交互，所有的页面动作都是在一个宿主页面中完成。GIS模块采用Leaflet的技术路线。在项目实施过程中，采用面向对象的软件开发管理模式，采用成熟的多层体系架构，基于“数据-功能组件-功能业务”的三层体系结构，采用面向对象技术、组件技术、可定制可配置等技术，采用快速构建开发模式，通过业务构建和维护管理，实现数据成果管理和成果分发等业务流程的快速构建和维护，使系统具备良好的可扩展性。3.6.2总体架构为了方便用户访问系统，同时降低客户端运行环境依赖，本系统采用B/S架构，即客户端通过浏览器（Browser）访问Web服务器以及与之相连的后台数据库的体系结构。该架构具有良好的跨平台性、可扩展性和易更新升级等优点。3.7环境要求序号分类环境软件版本1操作系统客户端Windows7(及以上)64位旗舰版2开发语言Web后端Java最新Web前端JavaScript最新3开发IDEWeb后端IntelliJIDEA最新Web前端HBuilderX最新4数据库环境服务端数据库MySQL5.6表1系统开发运行环境4极地资源管理系统搭建4.1极地资源管理系统展示系统功能可分为两大部分：地图查看和数据管理。如图3-1所示，在网页的左上角有两个功能的按钮，点击不同的按钮可以切换不同功能。图4-1功能切换4.1.1地图查看如4-2所示，是地图查看功能的初始界面，左上角是功能切换按钮，右上角是底图切换和地图缩放按钮，右下角是地图比例尺。图4-2地图查看工作底图切换：如图4-3所示，鼠标移到右上角标识时将展开显示不同底图，工作底图包括影像图、卫星图、地形图、夜景图四种，点击不同地图，在线方便快捷切换。图4-3工作底图切换基础地图功能：如图4-4、图4-5所示，具备最常用的地图操作功能，包括地图放大缩小、平移地图、地图比例尺。图4-4地图放大缩小功能图4-5地图比例尺专题数据展示：在数据管理界面，点击目标数据的地图查看按钮后，跳转到地图查看界面，并在地图上显示相关的数据，只有有地理信息的空间数据可以展示到地图上（本研究中选取了点数据，线数据和不能在地图上显示的影像数据三种不同数据）。图4-5显示的是OCPs分析数据，每个点都是采集OCPs数据的地点记录，在地图上点击小气泡，显示在该点采集的详细信息，如图4-6显示，OPCs数据中显示了数据的编号，数据采集的批次，经纬度信息，采集时间信息和OPCs的值。图4-7是中国第3次北极科学考察(2008年)路线在地图上的可视化显示。图4-5OCPs分析数据地图展示图4-6OCPs采集数据展示图4-7科考航迹地图显示4.1.2数据管理点击左上角数据管理功能切换，如图5-1所示，切换到数据管理界面，数据管理界面分左右两块，左边是全部数据的列表，数据上方是查询功能，可以对数据进行简单的管理、查询、下载功能。右边是指定数据的文字介绍。图5-1数据管理功能数据查询：可以通过极地数据文件的关键字进行查询，如图5-2所示，输入了路线数据后，得到查询结果中国第3次北极科学考察(2008年)路线数据。图5-2数据查询功能如图5-1所示，每个数据后有不同的按钮，对应地图查看、下载和介绍三种数据管理功能。图5-3显示的是中国第3次北极科学考察(2008年)路线数据的介绍，包括了数据的概述和数据基本信息。图5-4是数据下载功能，所有下载的数据都是压缩包的形式。图5-3数据介绍