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哈尔滨师范大学校园WEBGIS系统

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哈尔滨师范大学校园WEBGIS系统
—-—-校园电子地图及校园文化一览

姓名 陈春贺
学校/院系 哈尔滨师范大学地理科学学院
班级 09级地理信息系统三班

项目名称:哈尔滨师范大学校园WEBGIS系统
一、 项目概述
1、 引言
随着信息数据网络化、数字化和智能化时代的到来,高等院校以往的
传统的管理模式已经远远不能满足自身发展的需要，高等院校的信息化建
设和网络化管理越来越引起社会及学校自身的重视。借助ARCGISSERVER ，
Tomcat ，Oracle 数据库,服务器端采用 Java 编程，客户端使用 Flash
Builder 编程 ，同时借助于 ArcGIS API for Flex ，并使用BlazeDS 的
消息机制和迖程对象服务以及 FlexSession 等功能，建立完善的以校园地
理空间数据为基础、以网络为媒介的校园网络地理信息系统 （WebGIS），
并使用各种空间分析方法为校园发展规划、信息查询、资源优化配置等提
供决策分析方面的支持,实现校园空间数据与非空间数据的有机结合与集
成，同时实现校园各种信息资源共享最大化、信息资源配置最优化以及信
息资源利用合理化，为校园网络空间信息管理与发布等服务提供基础平台。

2、 项目背景
校园环境和地理位置(空间信息)有着极其密切的关系，校园的建筑
物分布、校内的道路信息、绿地树木的分布、水域管线的位置等都基于相
应的地理坐标,具有地理位置的确定性.传统的校园信息管理系统主要针
对的是非空间信息,但是实际上校园信息管理系统中所需的信息有很大一
部分都不空间信息相关，这就造成了传统的校园信息管理系统缺乏对空间
信息的处理和分析能力,无法直观地表达校园地理数据的空间概念，容易
造成校园信息的不完整以及信息表示不直观等问题.
因此利用地理信息系统可以将空间信息和非空间信息集成在统一的信
息平台上进行管理和分析这一特征,结合一定的 Web手段，建立校园网络
地理信息系统模型，利用GIS管理空间数据的功能，在校园电子地图上集
成极其丰富的空间和非空间信息，把校园环境信息以图像、图片、声音、
文字等媒体形式展示在用户面前，利用GIS的空间查询、统计和分析功能 ，
实现用户从属性到地图和从地图到属性的双向查询和浏览，并为用户提供
相应的统计和分析工具.
本项目基于 Adobe Flex 不 ArcGIS Server 技术框架，利用 REST 等
技术 ,适当运用HTML、CSS 语言并结合 ArcGIS Server 地理信息服务,
遵循 HTTP 协议，开发从数据显示发布、更新、查询到分析的校园网络地
理信息系统.
与传统的校园信息系统相比，校园网络地理信息系统是一种更高层次
的信息管理系统,可以对校园信息进行更全方位、综合、高效的管理 ，为
校园的发展规划决策提供更为可靠的依据。
二、 需求分析
1、 概述
（1） 功能需求
数据显示服务。提供用户浏览地图不属性数据的功能,支持对视图
的操作，对要素分层显示，并以多媒体信息等辅助显示。
数据更新服务。定期对地图内容进行更新，确保用户可以获得最新
的
有关地图的空间与属性数据.
数据共享服务。用户间可以共享自定义数据，并提供打印地图及其
属性数据的功能。
地理分析服务.包括查询分析、距离量测、路径分析、统计分析等.
系统安全与管理控制服务。系统提供管理控制以及安全管理的功
能，对用户进行分级，为每个级别的用户指定相应的操作权限.
其它服务。包括提供外部网址链接以及其它一些人性化功能。
（2） 数据需求
地理空间信息数据。用 File Geodatabase 对校园环境要素进行组
织.数据库包括图形数据与属性数据。图形数据根据要素的不同种类进
行组织，包括点要素、线要素、面要素、文字注记。属性数据对应于相
应的地图实体，用于存放该地图实体的属性。.
用户共享以及自定义的数据.存放用户间相互共享的数据以及每个
用户自己发布的数据。使用 Oracle 数据库。
系统用户帐户密码以及权限等信息数据。用于存放不同等级权限用
户的相应执行权限、账户及密码等信息。使用 Oracle 数据库.
宿舍学生信息和学生课程信息。宿舍学生信息存储每个宿舍的成员
信息，学生课程信息存储课程信息，可用于查询课程信息，查找自习教
室等。使用 Oracle 数据库。
（3) 系统界面需求
可使用性是用户界面设计的最基本的目标。对于计算机不太熟悉的
用户，校园网络信息系统的界面也应该能够方便他们使用来处理有关业
务和对数据信息进行加工。系统界面必须清晰美观，易于操作，不同类
别的命令控件需要进行清晰地分类组织，用户界面的响应速度要快,并
且不能占用过多系统资源.同时还要具备防错能力和抵抗用户非法操作
的能力。
地图部分占系统界面最多，影像可以叠加在上面，对每个功能模块
进行分类，点击每个模块弹出相应的命令对话框，节省系统界面空间。
(4) 安全保密性需求
对用户的操作权限进行控制。防止无权限用户在操作过程中接触到
底层数据，阻止用户对系统数据库进行破坏。
为了加强保密性,防止对 Flex 程序进行反编译造成权限泄露的危
险发生,服务器端采用 Session 的方式,在用户权限验证成功之后，
将对应的用户名和权限存入 Session 中,这样当用户要使用高权限的功
能时，现读取服务器端 session 对应的权限，符合条件后再进行数据库
读取等。用户注销时,清除 session 中的相应属性。采用session 还
有一个好处就是，在客户端和服务器编写相应的代码之后,用户在打开
浏览器登录之后，进行刷新操作之后,只要在一定 session 有效生命期
内，依旧可以保持登录状态。
2、 应用领域/实用分析
本系统旨在为用户搭建一个用于发布、浏览、查询、共享、分析校
园环境地理信息数据的校园网络信息系统。力图满足不同用户的各种需
求,既满足用户对于专业服务的需求，又可以满足广大普通用户获取信
息的需求。对于初次来学校对校园环境不熟悉的人，本系统可以提供基
本的查询指南服务，对于要对校园内部信息进行利用的老师和学生 ,本
系统也可以提供相应的信息。
三、 系统功能概述
（1)用户的分级权限
对校园网络地理信息系统的操作有三种权限，分别是教师用户、学
生用户和游客.游客可以使用校园网络信息系统中的普通功能,如浏览
地图、查询等，但是上传共享数据.学生用户和教师用户，在拥有游客
全部功能的基础上，还可以上传共享数据 ，并且可以查询每间教室的课
程信息.教师用户包括教务员、老师等，他们还可以使用一些高级查询
功能，如查询每个宿舍的学生信息,在一定情况下还可以对校园网络系
统的数据进行修改。
此外,服务器端，需要有管理员对数据库进行定期维护更新，并管
理其他用户的权限等。需要学生用户或者教师用户权限的功能在下面均
有标注，无标注的功能任何人都可以访问。
登陆后，可以显示个人信息，并且可以修改密码.
（2）地图显示的控制
a。图形展示
用户可以对哈尔滨师范大学地图进行放大、缩小、漫游等基本操作，也可以使用划定区域放大的功能,这样可以简单快捷地查看地图中的特定区域，用户只需在地图上绘制一个矩形框，就可以放大矩形框中的区域。
b.图层管理
哈尔滨师范大学地图要素采用分层管理模式，可以任意打开或关闭某一图并且根据显示范围的大小，自动调节地图上内容的详细程度，保持地图的清晰程度，同时也便于查询等功能。
（3）查询
a。 空闲可用自习教室查询。选定时间段（天，时分秒,自习时长等），可以查询在目标时间段内没有课程的教室。为学生自习提供指南。
b。 本学期课程查询。通过POST方式，在本地客户端输入哈尔滨师范大学教务系统的账户密码，登陆后，通过对HTML标记进行解析,获取目标xml，返回客户端，远程获得本学期课程，参照本学期课程,在对比教学楼平面图，可以查出本学期所上课程的教室位置。
c。 宿舍成员查询.使用此功能需要具有教师权限。在宿舍平面图上点击相应的宿舍,即可从服务器Oracle数据库中获得关于该宿舍所有成员的基本信息,包括姓名，学号。性别。院系等。
(4)空间分析
a。 路径分析。通过输入起点和终点，或在地图上用鼠标指定起点和终点，系统会计算出这两点之间的最短路径并用曲线显示出来。例如学生查询从宿舍到上课教室的最短路线。生成的最短路径可以进行分组，可以根据需要建立多条最短路径，并且可以添加路障，添加的路障会对现有的所有路径进行更新.并且以表格的形式显示路径信息，并且根据需要有选择地删除。
b。 测量功能。可以对折线，自由手绘曲线测量距离长度.对矩形，多边形，手绘多边形进行测量长度和距离的分析功能。
(5）数据管理
a.上传共享数据。使用此功能需要具有学生用户及以上权限。用户可以在地图上感兴趣的点位上，上传与该点有关的图片并标注一定的文字说明，与其他用户进行信息共享.这样其他用户在进行浏览时，就可以看到共享上传的信息内容，用户共享数据层将做为一个单独的要素层进行表示，用户在浏览地图时可以自行决定是否显示。
b。数据更新与删除.使用此功能需要具有学生用户及以上权限。用户可以对自己发布过的共享信息进行修改删除等。
c。查看共享信息。用户可以查询其他人（包括学生及教师）在地图上发布过的共享信息,并且可深入查看详细内容以及图片，增加校园GIS系统的可交互性和实用性以及体验性.
（6）打印输出
使用此功能需要具有注册用户及以上权限。用户可以将感兴趣的地图区域或者制作的专题图表打印出来，也可以以图片（JPEG、PNG等）的方式保存在存储设备上，属性数据也可以打印出来或者导出为txt文本或Excel格式。
(7）网址链接
设置校园其它部门网络主页的外部链接,如学校主页、图书馆主页。

图一 系统功能设计图
四、 系统设计概述
1、系统构架说明
为使整个校园WebGIS 系统具有较高的运行效率、较强的灵活性和可扩展性，系统采用多层模型架构，整个系统体系分为表现层、业务层和数据层。系统构架图见下图（图二）所示。
（1）表现层
表现层是指用户使用Web浏览器(IE、FireFox等）通过HTTP 协议连接运行在Web Server上的 Web应用.
(2)业务层
业务层由Web服务器和GIS应用服务器组成。
Web服务器,Web 应用和Web Services运行在其上,使用GIS服务器上的服务器对象负责接受浏览器中的用户请求，同时激活应用服务器并将用户请求传递给它，应用服务器调用数据存储层的数据进行处理，并将处理结果通过Web服务器返回给客户端浏览层。主要包含Web应用开发框架，对ArcObjects组件对象接口进行了进一步封装，同时为Web应用提供了丰富的界面元素，允许用户方便地构建和部署Web应用和Web服务.不需要在Web 服务器上安装ArcObjects，就可以运行返些Web 应用。
GIS应用服务器，主要包括一个服务器对象管理器（Server Objects Manager，SOM）和多个服务器对象容器（Server Objects Container，SOC)。GIS应用服务器是ArcObjects 对象的宿主，它包含核心的ArcObjects 库,并为ArcObjects 能在一个集中的、共享的服务器中运行提供一个灵活的环境。
(3)数据层
用于高效地存储、索引、访问和维护存放在数据库系统地理信息数据。

图二 系统架构图
2、功能模块描述
（1）显示控制模块。地图显示控制模块提供地图视图操作、鹰眼导航、图层控制显示、多媒体辅助信息播放服务等功能，会根据用户需求实时生成满足用户需要的数据并发送至客户端。
（2）查询模块。查询统计模块各子功能包括：空间信息查询和属性信息查询。该模块的很多操作与属性表有关,通过ArcSDE 完成。此外还可以配合缓冲区分析执行查询。
（3)要素选择模块.可以通过鼠标点击一点得到该点的地理坐标，也可以通过定点选择、矩形选择、圆形框选等多种选择工具一次性选择多个校园地理要素。
（4）数据管理模块。实现对数据的添加和更新，返里的数据包括各种校园空间数据，也包括各种非空间属性数据。子功能包括：对数据库进行更新不修改，添加个人自定义数据，上传共享数据等。
(5）权限控制模块。包括对各种用户的信息进行组织管理，指定用户相应的权限级别，设置用户对每项功能的操作权限，并记录所有用户的登录情况。
（6)空间量测模块。用于量测任意两点间的距离，也可以计算一条路径的长度.
（7）缓冲分析模块。根据用户设定的坐标戒指定的点、线、面要素,生成指定要素周围一定范围的缓冲区域,并分析缓冲区范围对其它要素的影响。
(8）路径分析模块。用户指定两个点位，系统经过计算自动生成两点间的最短路径,不仅仅限于时间距离。
（9)统计分析模块。可以将经过查询的要素的空间与属性信息以表单形式列出,同时可以对要素各项信息进行统计分析，并可采用柱状图和饼图等形式显示。
（10）制图模块。可以将地图显示的基本内容、影像图、统计生成的柱状图表等集合到一定的区域内，生成普通地图或专题地图等.
(11）数据输出模块。可以将制图模块生成的地图或统计分析模块生成的数据进行导出，保存在本地存储设备上,并提供打印功能。
系统功能模块及接口架构图如下图（图三)所示

图三 系统功能模块
3、功能模块间接口定义
(1)数据库接口：用于将权限控制模块、数据管理模块、显示控制模块和查询分析模块的请求发送给数据库，然后将数据库中相应的数据传送给它们.
（2)控制权限接口：接受其他接口发送的命令请求，然后根据用户的权限决定是否接受命令指示。
（3）显示控制接口:地图窗口中显示的图形数据通过该接口发送到制图模块。
（4）统计分析接口:将统计分析模块生成的表格、柱状图、曲线图等，通过该接口发送到制图模块或数据输出模块.
(5)查询分析接口：将经过查询分析模块得到的结果数据发送到统计分析模块中，后者根据发送过来的数据进行数学统计计算。
（6）缓冲分析接口：当执行缓冲区查询命令时，此接口将缓冲分析模块生成的数据传送到查询分析窗口中，后者在此基础上结合数据库数据进行缓冲区查询分析。
(7)空间量测接口：执行最段路径命令时，路径分析模块通过该接口调用空间量测模块，由此计算出生成的最短路径的长度，然后在屏幕上显示出来。
(8)要素选择接口：将要素选择模块中生成的坐标数据或用户选择的图形信息发送到查询分析模块、地理分析模块（包括缓冲分析模块、路径分析模块、空间量测模块）中，后者根据得到的信息和指令进行分析计算.
（9）制图模块接口：将在制图模块中综合生成的与题图发送到数据输出模块中，后者在得到数据后可以进行打印输出。
五、 软件测试
1、单元测试和集成测试
此过程贯穿在软件代码编写的全部阶段，每实现一部分功能就要进行相应的测试。用于校园网络信息系统采用多层结构，在测试时也同样采取分层测试的策略，即分别针对表现层、业务层和数据层进行测试.
表现层的测试，主要包括排版结构的测试，链接结构的测试,客户端程序的测试以及浏览器兼容性的测试.
业务层的测试，主要针对WebGIS系统的业务逻辑，主要采用白盒测试的方法对服务器端的单个程序进行测试,之后还要对相互协作的服务器端程序进行集成测试。
数据层的测试，主要包括数据完整性的测试和大数据量下数据库的性能测试。
在对每个层进行充分的测试之后，还要进行三个层间的集成测试，包括表现层与业务层的集成测试、数据层和表现层的集成测试、业务层和数据层的集成测试。
2、系统测试
在通过了单元测试和集成测试之后,还要在实际运行使用情况下，对WebGIS系统进行一系列的系统测试和确认测试.包括功能测试、性能测试、安全性测试、兼容性测试、易用性测试、失效恢复测试等。
功能测试，测试WebGIS系统是否实现了软件项目规划书中提及的每一项功能，此外迓要进行链接测试、表单测试、Cookie测试等。
性能测试，对于Web应用软件，性能是一个至关重要的因素。通过并发测试测试多个用户访问一个服务器端程序时，是否会发生冲突。通过负载测试了解系统所能承担的最大并发用户数。通过压力测试检查系统在高强度压力下的稳定性.
易用性测试。检测系统界面的排版、字体、美观性,界面布局的合理性等。
安全性测试。包括针对服务器端的内容安全性、客户端的内容安全性、Cookie安全性和日志功能的测试。
六、 系统环境
体系结构
B/S
开发平台
ARCGIS(SDE、Server)、JAVA、FLEX、TOMCAT
开发工具
DeskTop、SDE、ArcServer、Eclipse、Flex Builder3、Tomcat6。0
开发语言
JAVA、FLEX、HTML、SQL
运行环境
Windows XP及更高版本，内存1G以上，CPU双核，32位操作系统
数据库
ORACLE
其他（可扩充)