计算机时代 2006 年 第 1 期 36· · 基于 WebGI S 的数字校园系统的设计与实现 李学宝, 叶玲玲 (兰州交通大学机电技术研究所, 甘肃 兰州 730070) 摘 要: 利用万维网地理信息系统(WebGIS)技术, 对校园进行科学、有效管理, 可以充分利用学校的资源配置, 提 高 工 作 效率。文章阐述了 WebGIS 的概念、特点和 WebGIS 的设计与开发; 通过对 WebGIS 优点的分析, 提出了在 Web 上开发数 字校园的思路; 并介绍了“ 兰州交通大学数字信息系统”。 关键词: 数字校园; 信息系统; WebGIS; MapXtreme 0 引言 随 着 地 理 信 息 系 统(GIS)迅 速 发 展 和 国 际 互 联 网 的 迅 速 普 及, 万 维 网 地 理 信 息 系 统 应 运 而 生 , 并 成 为 地 理 信 息 系 统 的 研 究热点。校园地理信息系统是城市地理信息系统的 一 个 缩 影 。 它用图形、图像数字信息来表现校园各种空间及属 性 要 素, 为 用 户 提 供 各 种 校 园 信 息 的 查 询 、检 索 和 必 要 的 空 间 分 析 、统 计 操作以及按不同用户要求输出相应的专题要素, 为 校 园 的 发 展 预测、规划决策以及科学管理提供可靠依据。 本 文 研 究 基 于 MapXtreme 与 JavaScript 及 ASP 结 合 的 WebGIS 系统开发方法, 并将其应用于交大数字校园的实现。 1 开发平台简介 1.1 WebGIS 介绍 WebGIS 俗称万维网地理信息系 统, 又 有 人 称 它 为 Internet GIS, 是一种基 于 Internet/Intranet 的 技 术 标 准 和 通 信 协 议 的 网 络化地理信息系统。大量的应用正由传统的 Client/Server(客户 机 / 服务器)方式向 Brower/Server( 浏 览 器 / 服 务 器) 方 式 转 移, GIS 技术也是如此。GIS 技术和 Internet 技术的融合, 正逐渐形 成一种新的技术, 我们称之为 WebGIS。 1.2 MapXtreme 工作原理 WebGIS 采用 ASP 编 制 方 式, MapXtreme 通 过 地 图 引 擎 来 向应用程序提供可供程序脚本语言使用的地图对象 、属 性 和 方 法。而 MapXtreme 脚本语言则通过这些地图对象、属性和方法 进行基于电子地图的各种空间分析。当用户利用 MapXtreme 开 发工具完成 MapXtreme 应用的开发后, 便可以通过文件拷贝等 方式, 将它移植到服务器上。工作原理如图 1 所示。 图 1 MapXtreme NT 的工作原理 当用户在客户端进行相应的地图操作后, 客 户 端 浏 览 器 便 向 Web Server 发出一个 HTTP 请求, 递交 Form 表单 。ASP 脚 本语言应用程序则根据提交表单的信息, 判断用户 的 地 图 操 作 请求类型, 并对 MapXtreme 地图应用服务器的 Map 引 擎 进 行 访问。Map 引擎进行相应的空间分析和处理后, 便将处理结 果 以 位 图 ( .gif, .jpg, .png 等) 的 形 式 传 递 给 Web Server, Web Server 再 将 此 位 图 文 件 嵌 入 到 HTML 页 面 中 并 返 回 到 客 户 端 的浏览器上。 2 系统设计 2.1 系统总体结构 2.1.1 硬件环境 将校园管理信息系统定位为一个 GIS 系统, 需要处理许多 图形数据, 因此系统的数据量大、结构也比较复杂。为了使系统 有 较 好 的 运 行 性 能 , 系 统 硬 件 环 境 的 配 置 如 下 : ⑴ 局 域 网 : 10M/100M 的交换式以太网。⑵ 中心服务器: 联想开天服务器 1～2 台。⑶ 客户机: 硬件配置不高。⑷ 外设: 扫描仪、数字化仪、 打印机。 2.1.2 软件环境 在 WebGIS 系 统 设 计 中 , 需 要 合 适 的 操 作 系 统 、数 据 库 管 理系统、前端开发工具, 以及 WebGIS 开发平台。 当 前 市 场 上 已 出 现 了 几 十 种 基 于 Internet/Intranet 的 We- bGIS 平 台 产 品 , 如 Mapinfo 公 司 的 MapXtreme、ESRI 公 司 的 MapObject IMS、 武 汉 中 地 的 MapGIS IMS、 北 京 超 图 的 Su- permap IS 等 。 综 合 考 虑 产 品 性 能 和 价 格 等 因 素 , 笔 者 选 用 Mapinfo 公 司 的 MapXtreme 平 台 产 品, 将 属 性 数 据 和 图 形 数 据 有 机 结 合, 兼 容 现 有 的 CAD 等 格 式 数 据 , 同 时 成 本 不 高 ; 利 用 Mapinfo 基础平台产品完成图形数据(含地理数据)的输人、编辑 和 修 改 。 具 体 软 件 环 境 为 : ⑴ 中 心 服 务 器 : Windows 2000 Server ( 含 IIS)、Oracle9i、MapxTreme3.0。 ⑵ 客 户 机 : Windows 95/98/NT/2000/XP/2003(含 IE 浏览器)。⑶ 开发工具: Microsoft InterDev 6.0。 2.1.3 系统体系结构 我们 采 用 如 图 2 所 示 的 四 层 体 系 结 构, 包 括 浏 览 器 、Web 服务器、应用服务器以及 GIS 数据服 务 器(OracleSpatail)。 客 户 端用于向服务器发送数据请求并显示所请求的数据; Web 服务 器 接 受 请 求 , 并 把 应 用 服 务 器 的 处 理 结 果 返 回 给 用 户 ; 应 用 服 务 器 负 责 应 用 处 理 过 程 ; 数 据 服 务 器 端 只 进 行 数 据 的 管 理 工 作。在基于 MapXtreme 的工作方式下, 所有的地图数据和应用 程 序 都 放 在 Server 端 , 客 户 端 只 是 提 出 请 求 , 所 有 的 响 应 都 在 

37· · Server 端完成。 Computer Era No. 1 2006 校 园 空 间 信 息 主 要 包 括 办 公 楼 、教 学 楼 、实 验 楼 、图 书 馆 、 校医院、食堂、学生宿舍、家属楼等建筑物, 煤气管道、上 水 和 下 水管道、污水管道、供暖管道等各类网管设施, 以及道路、绿 地 、 操场、水域等相关地物信息。主要功能包括以下几个方面: ⑴ 基本地图显示和操作功能: 用户可以使用 浏 览 器, 查 询 校 内 的 各 种 地 图 信 息 , 包 括 道 路 、宿 舍 、食 堂 、景 点 、教 学 楼 等 等; 可以根据需要, 任意选择图层, 任意放大、缩小和平移地图。 ⑵ 双向 查 询 功 能: 用 户 可 以 输 入 实 体 对 象 的 属 性 信 息(如 名称、地址等), 系 统 就 可 以 高 亮 度 地 中 心 显 示 相 应 对 象; 相 反, 用户可以在地图上用鼠标任意选取查询对象, 进而 获 得 该 对 象 的详尽信息。 ⑶ 最短路径拾取功能: 系统依托用户定位的 初 始 位 置, 并 根据用户需求, 在地图上模拟正确的最短行进路线。例如, 用户 可在系统上查询交大内任意两个目标点间的步行或车行路线。 另 外 , 系 统 还 支 持 全 图 显 示 、重 画 地 图 、显 示 标 注 、模 糊 查 询等基本的地图操作。 2.3.2 教务学籍管理 教与学是学校的基本职能之一, 因此教务学 籍 管 理 是 数 字 校园必不可少的一项功能。该子系统包括课程管理 数 据 库 、学 生 基 本 信 息 库 、学 生 成 绩 档 案 库 , 其 中 课 程 管 理 数 据 库 包 括 课 程 编 号 、课 程 名 称 、开 课 单 位(院 系)、授 课 老 师 、授 课 时 间 等 , 学 生基本信息库包括学号、姓名、籍贯、出生年月、入学时间 、所 在 班级、专业、入校时间、毕业时间、宿舍住址等, 学生成绩 库 包 括 学号、姓名、课程名称, 课程学分、课程成绩、总计学分等 。 以 数 据 库 的 形 式 进 行 教 务 学 籍 管 理 具 有 原 始 的 手 工 操 作 方 式 所 不 可比拟的优势。 2.3.3 网络后勤服务 目 前 高 校 后 勤 工 作 均 向 产 业 化 方 向 转 变 , 因 此 , 网 络 后 勤 服务也成为数字校园的一个重要内容。高校后勤工作琐碎而繁 杂 , 包 括 了 房 产 、物 业 、接 待 、餐 饮 、维 修 、水 电 、园 林 、学 生 公 寓 等多方面的业务。 2.3.4 网络教学系统 网络教学系统通过客户端 / 服务器技术、交互式讲解和演 示技术、视频和音频数据流技术、视频 / 音频网上会议技术构建 网上教学平台, 开展互动的、个性化的学习, 具有较强 的 针 对 性 图 2 系统的体系结构 2.2 系统数据库设计 2.2.1 图形数据库设计 本系统按专题分层的方式划分图形数据库, 如图 3 所示。 学校图层分类 教 学 楼 办 公 绿 地 办 公 道 路 餐 饮 娱 乐 网 管 家 属 区 电 力 设 备 学 生 公 寓 规 划 用 地 研 究 机 构 建筑 物内 楼层 结构 其他 公共 设施 图 3 学校图层的划分 空间图形数据的基本要素为点、线、面和体, 学 校 是 一 个 中 小型区域, 在实际应用过程中我们将道路、建筑等用面 来 表 示, 这与一般的城市电子地图用线和点来表示有些不同。 2.2.2 属性数据库设计 本系统中属性数据库包括两类属性表。 一 类 为 可 地 图 化 的 属 性 表 , 即 对 应 于 地 图 实 体 , 用 于 存 放 这 些 地 图 实 体 的 属 性 ; 另 一 类 是 不 可 地 图 化 的 属 性 表 , 它 不 包 含 地 理 信 息 , 同 常 规 的 数 据 库 文 件 基 本 一 致 , 主 要 用 于 学 生 信 息管理以及多媒体属性索引。 对于可地图化的属性表, 根据校园信息的分层方案, 本系统 分别设计了办公教学用房属性表、学生宿舍属性表、餐饮属性 表、道路属性表、管线属性表、运动场地属性表和绿地属性表等。 对 于 非 地 图 化 的 属 性 表, 系 统 设 计 了 教 工 信 息 表 、学 生 信 息 表 、学 生 宿 舍 信 息 表 及 多 媒 体 文 件 索 引 表 等 , 存 放 在 Oracle 数据库中。整个数据采集过程如图 4 所示。 地形测量 资料收集、整理 和广泛性。 2.3.5 校区智能化管理 图形数据数字化 属性数据录入 自查修改 自校、修改 图形与属性连接 检查修改 数据入库 图 4 工作流程图 2.3 系统功能分析 2.3.1 空间信息管理 校区智能管理系统主要包括以下几个部分: 一 卡 通 管 理 系 统、智能报警系统、校园应急救护系统、对讲可视系统等。 2.3.6 用户个人信息发布 现在各个校园内都有自己的宣传栏, 有时信 息 发 布 显 得 较 杂乱, 而且不易管理。本系统专门设计了便于各种 用 户 进 行 网 上信息发布的专栏。用户可以在网上发布自己的信 息, 比 如 各 个学院的通知, 学生个人的一些寻物启事或其它信 息 。 信 息 在 界面上能够实时显示, 便于用户浏览。 2.4 实例应用 基 于 MapXtreme 开 发 的 (下转第 40 页) 

计算机时代 2006 年 第 1 期 40· · 功能结构树; ⑶ 对每一项功能写出它们详细操 作 细 节 及 交 互 特点; ⑷ 根据总体结构及 每一项功能的交互特点 选 择 一 种 合 适结构来实现。 下面以笔者制作的一个小型课件为例, 详细 地 介 绍 使 用 这 种方法的具体制作过程。 ⑴ 课件目标与功能简述: 主要向学生介 绍 交 通 的 一 些 基 本 知 识, 重 点 是 中 国 铁 路 运 输 及 铁 路 主 干 线 - 五 纵 三 横 的 认 识。要求有一些与交通有关的图片展示及基本知识, 要 有 关 于 五 纵 三 横 的 填 图 练 习 , 可 以 自 由 控 制 背 景 音 乐 的 播 放 ; 要 求 课 和擦除。填图练习中有多个题目, 这些题目分页显示。而“ 使用 指南”、“ 关于课件”及“ 历史发展”是单页显示。 ⑷ 结构选择。考虑到各种交互特点, 对图 6 中方形功能采 用 菜 单 结 构 ,“ 交 通 图 片 ”的 具 体 实 现 采 用 展 示 型 结 构 , 而 椭 圆 行 功 能 项 与“ 铁 路 运 输 ”之 间 采 用 层 次 型 结 构( 二 层) ,“ 填 图 练 习 ”也 采 用 展 示 型 结 构 , 其 它 用 单 页 显 示 实 现 或 计 算 图 标 的 编 程实现( 没有显示内容的) 。 接 下 来 就 可 以 去 寻 找 或 制 作 各 种 素 材 以 及 去 考 虑 一 些 细 节的显示效果了, 最后在 Authorware 中把这些素材按照上面的 件有美观的界面及良好的交互性。 结构组织起来就行了。 ⑵ 对上述的功能进行分析整理, 得到如图 6 所示的功能 4 结束语 结构树。 交通课件 系统设置 中国交通 帮助 播 放 音 乐 关 闭 音 乐 退 出 课 件 交 通 图 片 使 用 指 南 关 于 课 件 运 输 知 识 历 史 发 展 铁 路 运 输 五 纵 三 横 填 图 练 习 图 6 功能结构树 ⑶ 在交通图片项中, 要能实现各种图片 的 分 页 显 示 。 在 “ 五纵三横”项中要求在一个页面 中实现各个铁路线 路 的 显 示 本文介绍了课件制作中常用的基本结构、制 作 过 程 和 适 用 范围。最后介绍了功能结构分析法, 通过此方法, 从课件的功能 出发, 一步步导出课件的制作结构。掌握这些基本 结 构 和 分 析 方 法 , 可 以 大 大 地 降 低 课 件 制 作 过 程 中 的 难 度 , 提 高 课 件 制 作 效率。 参考文献: [1] Micromedia 公司. Authorware6.5 Help,2002. [2] Micromedia 公司. http:/ / www.macromedia.com/ support/ authorware/ showme.html,2004. [3] 马持节, 张熙锦, 关 于 CAI 软 件 中 的 导 航 问 题. 中 国 电 化 教 育,2000. 6:41~43 [4] 叶彬.Aothorware5 实例精通.清华大学出版社,2000. ▲C E !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第 37 页) 兰 州 交 通 大 学 数 字 信 息 系 统 是 一 个 基 于 因 特 网 的 地 理 信 息 系 统。系统采用 B/S 结构模式, 后台服务器端运行 MapXtreme, 采 用 OracleSpatial 管理 GIS 数 据, 采 用 纵 向 扩 展 的 方 式 解 决 多 用 户并发访问的问题。该系统已成功实现了有关领导和部门通过 因特网快速方便地查询校园的住宅建设、线路走向 等 基 础 地 理 数据。系统运行的界面如图 5 所示。 3 结束语 图 5 系统界面 将 WebGIS 技术应用到高校 校 园 这 一 特 殊 人 文 社 会 环 境, 开发具有实用价值的校园管理信息系统, 是高校管 理 自 动 化 、 科学化、网络化和智能化的一种趋势。随着校园网 络 硬 件 环 境 的 完 善 , 将 校 园 管 理 信 息 系 统 搭 乘 校 园 网 建 设 的 快 车 是 必 要 的, 也是完全可行的。届时校园网不同用户在不同 权 限 的 约 束 下, 直 接 从 校 园 管 理 信 息 系 统 中 获 得 各 种 所 需 的 信 息 , 充 分 了 解学校情况, 为学校管理提供极大的方便。同时, 将地 理 查 询 、 部门介绍等功能对外开放, 还可以提高高校对外的 知 名 度, 为 学校创造客观的社会效应。 参考文献: [1] 邓 玉 娇. 基 于 WebGIS 的 数 字 校 园 技 术 体 系 研 究. 计 算 机 与 现 代 化, 2004(3):41~43 [2] 吴宇晓, 陈静, 林 浣. 基 于 J2EE 的 数 字 校 园 GIS 系 统 设 计 与 实 现. 遥 感信息,2004(1):46~48 [3] 李华,吴超仲, 严新平. 基于 WEBGIS 的数字校园管 理 信 息 系 统 的 设 计.武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2004(2)26:93~97 [4] 罗英伟, 刘昕鹏, 王月龙, 汪小林, 许 卓 群. 基 于 Geo- Union 的 数 字 校 园系统的设计与实现.中国图像图形学报,2002(8)7:844~850 [5] http:/ / www.yooo.cn/ traffic/ default.asp [6] 钟广锐. 基于 WebGIS 技术的校园地理 信 息 系 统 的 设 计 与 实 现. 测 绘与空间地理信息,2005(1)28:33~35 ▲C E