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　　介绍WebGIS在数字城市中的应用案例，分析WebGIS软件的基本特点和存在问题。在此基础上,引入了可以改善目前WebGIS技术领域内弊端的一种新方法——基于SVG矢量图形格式的WebGIS技术。

1 摘要

　　从介绍WebGIS技术在南加州一个成功应用项目——加州橙县土地公共文档查询显示和电子商务系统的技术路线和体系结构入手,分析了当前几个主要WebGIS软件的基本特点和存在的技术问题。在此基础上,引入了可以改善目前WebGIS技术领域内弊端的一种新方法——基于SVG矢量图形格式的WebGIS技术,同时给出了这一技术的基本思路和优点,并通过系统的开发实践证明其响应速度、功能与图形效果。这一WebGIS应用展示了基于SVG格式的WebGIS技术的强大活力。通过与其他系统的无缝集成,如与电子商务系统,文档管理系统,以及办公自动化系统等,WebGIS将GIS技术的应用推上一个新台阶,使得GIS技术在数字化城市的建设中发挥更大的作用。

2 引言

　　美国南加州的GIS技术和应用水平处于世界领先地位,GIS在这里已经深入到了城市建设的各个方面。GIS是数字城市建设的基础,它为数字城市提供了不可缺少的空间信息技术支撑。没有GIS的孤立"数字城市"就像是没有"地基"的空中楼阁一样不可思议。网络是数字城市的纽带和通路,它把数字城市的各部分有机地联系成一个整体。没有网络的"数字城市"顶多也只能算作是一座孤立的"数字城堡"。可见网络和GIS对数字化城市建设的重要性。把网络和GIS加在一起就是网络GIS或WebGIS。数字城市中的GIS不应该是过去的那种孤立的桌面式GIS,而应该是基于网络的共享式WebGIS。

　　WebGIS既可以建立在全球最大的计算机网络——互联网上(Internet),也可建立在一般企业或政府部门的局域网上(Intranet)。WebGIS采用浏览器/服务器(B/S)的体系结构,使得普通用户很容易访问中心数据库的地理图形和属性数据,建成共享式WebGIS系统。
　　在过去的几年中,WebGIS在国内外都得到了长足的发展。全球几个知名GIS软件开发商都相应推出了自己的WebGIS软件;比如ESRI公司的ArcIMS、Intergraph公司的Geo Media Web Map、Auto Desk公司的Map Guide和Map Info公司的Map Xtreme等。这些WebGIS软件目前功能还比较简单,一般只能用来在网上发布地图,进行一些简单的GIS操作。在性能方面,特别是在响应速度上,这些软件还需增强。目前,WebGIS在发达国家已经有很多成功的应用,但在国内由于受网络带宽等硬件条件限制,WebGIS应用还处在起步阶段。

3 加州橙县公共文档查询显示和电子商务系统

　　加州橙县(Orange County)一向对GIS的技术应用比较重视,很早就在Intergraph公司的MGE/MGDM基础上建立了自己的GIS系统。橙县的公共设施与资源部负责全县的GIS事务,它管理着全县的GIS数据以及全县约20多万件公共文档。这些公共文档包括地籍图、宗地图、土地审批资料、土地变迁资料、工程设计图、施工图、测绘控制点资料、点之记、外业测量手簿等。这些资料大部分以硬拷贝方式存放,比如图纸、手簿、胶片、薄膜等。公共文档资料室对这些资料建有详细复杂的查询检索方法。这些资料不仅占用大量的空间,而且容易造成损坏和丢失,查询也不方便。
　　2000年橙县建立了基于局域网的公共文档查询显示系统。该系统以Intergraph的Geo Media Web Map为核心,将扫描的文档影像建好索引,并与橙县已有的MGE/MGDM空间数据库相连接。系统可向客户的网络游览器实时发布GIS数据,并通过地图界面提供公共文档影像查找和下载功能。系统在2000年建成并在县政府部门的局域网内运行,使得县政府各部门能运用标准的互联网浏览器(如IE、Netscape等)在地图界面上快速查找所需文档。
　　在系统建设中,先将所有纸质文档扫描,并以TIFF格式存储。然后开发了一整套的软件工具来处理这些文档,例如文档图像处理,属性输入,空间位置确认与空间目标数字化,图像格式的地籍图、宗地图配准到数字地理背景图上等。在此基础上,利用Geo Media Web Map开发出GIS和文档查询检索的一系列用户界面,并使得矢量GIS数据和影像的文档可以同步地在浏览器上显示。但美中不足的是系统响应速度较慢,尤其是在Internet环境下。
　　针对这一问题,基于SVG图形格式开发了一套高性能的地图服务器。2001年,考虑到基于SVG的WebGIS技术的高性能、高稳定性和全面的功能后,决定采用SVG WebGIS Map Sever将系统升级到Internet环境中。2002年成功完成系统升级任务,现在系统已经正式投入使用。图1所示是基于SVG的WebGIS技术的橙县公共文档查询显示和电子商务系统的逻辑结构。

　　升级后的系统在功能上除保留原有功能外,又增加了文档电子商务功能,允许商业用户通过在线查找、预览后购买和下载所需文档。在性能方面,
升级后的系统用户响应速度大大提高,即便是在Internet环境下也能顺利完成各种查询显示操作,响应时间在2s以内。

3.1 SVG地图服务器

　　WebGIS技术实现的关键在于解决好GIS中的大容量数据与低速不稳定的网络之间的矛盾。SVG地图服务器采用标准高效的压缩矢量格式(SVG格式)传输GIS数据,并采用先进的空间数据索引和地图剪裁技术,大大提高了数据检索和传输速度。
　　如图2所示,当客户发出地图更新请求后(如地图缩放,平移等操作),SVG地图服务器即可从大容量的GIS数据库中迅速地检索提取相关数据,并将查询结果返回给客户。SVG地图服务器的空间索引采用R树索引技术,效率高、响应速度快。

　　目前,SVG地图服务器已实现的WebGIS功能包括地图浏览、属性查询、地图编辑、相关资料查询、专题空间分析(最佳路径)等。SVG地图服务器还可与电子商务系统集成,从而实现数据的有偿服务。跟一般的WebGIS软件(如Arc IMS,Map Xtreme等)比起来,SVG地图服务器具有客户响应时间短、稳定性好、系统集成性强、图形效果精美及GIS功能全面等优点。

3.2 电子商务系统

　　电子商务系统是橙县基于互联网的土地公共文档查询显示系统的另一个关键子系统。电子商务系统以微软的商务服务器(Commerce Server)为核心,结合VeriSign公司的电子付款服务器,主要实现了以下功能:
　　1)用户建档:将用户分成多种等级。不同等级的用户具有不同的权限,采用不同的付款方式。例如政府部门可以免费使用;会员定期收费;大型用户采用记账方式;一般用户采用信用卡或银行卡付账方式等。
　　2)购物车:用户通过查询、浏览和选择,将选中的文档存于其"购物车"中。系统为每个用户提供一个"购物车"来存储其选中的文档信息。只有在付完款后,"购物车"中的文档才能被用户下载。
　　3)电子付款:与第三方金融机构的电子付款服务系统通讯,支持信用卡或银行卡以及记账等方式的电子付款方式。

　　该系统具有如下优点:
　　1)用户不需要到县政府的资料室去查询公共文档,可以不受工作时间和地点约束。
　　2)支持多用户并发处理和版本管理,多个用户可以同时查询同一个文档。

4 结束语

　　数字化城市建设涵盖城市生活中的各个领域,涉及了多种前沿科技,其中WebGIS技术是数字城市建设的基石,为数字城市提供了不可缺少的地理空间信息技术支撑。实践证明,基于SVG格式的WebGIS软件技术比ESRI的Arc IMS,Map Info的Map Xtreme和Integraph的Geomedia WebMap等Internet GIS软件有更快的传输速率、更稳定的系统性能、更全面的GIS功能和更精美的矢量图形效果,而且其他WebGIS软件主要还是传输栅格图形数据。目前已有许多成功案例将这种技术应用到南加州电子政务、能源管理、土地管理、教育管理和电子商务等城市生活中的许多重要领域,为海量数据上网提供一整套具有不同特点的解决方案,为GIS技术在数字化城市建设中的应用做出创新性的探索。基于SVG的WebGIS技术很快也会在中国得到推广应用。

参考文献

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　　[2] 王尔琪,钟耳顺.开放式Internet地图服务体系结构设计与应用[A].2001年中国GIS年会论文集[C].北京:中国GIS协会,2001.
　　[3] 韩海洋,龚健雅.Internet下多数据源、超媒体空间信息分布调度与管理[J].武汉测绘科技大学学报,1999.
　　[4] Zhuang V.Spatial Engine Drive Web-Based GIS[J].GIS World,1997,(10).

关于作者

　　杨昆
　　杨昆(1963-),男,副教授,云南省富源人,主要从事地理信息科学方面的教学与科研工作。

　　张光宇
　　MRF Geo Systems Corp,加拿大卡尔加里

(THE END)