基于MapXtreme的人防電子地圖系統設計與實(shí)現
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1 基于MapXtreme的人防電子地圖系統設計
1.1 系統總體架構
通過(guò)對系統的背景和設計原則的分析，考慮到要充分利用客戶(hù)現有的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，達到支持網(wǎng)絡(luò )共享和并發(fā)控制，允許多個(gè)用戶(hù)同時(shí)進(jìn)行相關(guān)操作的需求，系統采用基于C/S與B/S混合的總體架構方案。
系統由表示層、業(yè)務(wù)層和數據層組成。針對地理空間數據量大、種類(lèi)多，且用戶(hù)并發(fā)請求多，網(wǎng)絡(luò )傳輸量大的特點(diǎn)[3]，將系統組網(wǎng)方式分為內部的局域網(wǎng)和連接外部用戶(hù)的外網(wǎng)。內網(wǎng)負責處理業(yè)務(wù)邏輯和生成包含地圖數據的HTML代碼。外網(wǎng)負責對外發(fā)布地理信息服務(wù)，實(shí)現內網(wǎng)與外網(wǎng)在物理上的隔離。其中，地圖數據和應用程序都放在服務(wù)器端，客戶(hù)端不需要安裝GIS軟件，使用瀏覽器即可獲得GIS應用功能，這使得GIS應用不受地域和終端類(lèi)型的限制。業(yè)務(wù)層采用MapXtreme2004.NET作為應用服務(wù)器，專(zhuān)門(mén)負責生成和打包在網(wǎng)絡(luò )上傳輸的地圖信息。當MapXtreme應用服務(wù)器運行后，若接收到客戶(hù)端的請求，由MapXtreme應用服務(wù)器將矢量地圖通過(guò)MapX引擎轉換成GIF或JPG格式的柵格圖像，并生成包含圖像數據的HTML代碼，使用戶(hù)可以通過(guò)WWW瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)地圖數據。由于傳遞到瀏覽器端的是一幅經(jīng)過(guò)壓縮的柵格地圖，而真正的矢量地圖和屬性數據仍保留在服務(wù)器端，因此減少了網(wǎng)絡(luò )傳輸負擔，同時(shí)降低了原始數據被盜用的可能。
1.2 系統數據庫設計
系統數據包括空間數據和屬性數據，它們通過(guò)唯一的ID號關(guān)聯(lián)。本系統對數據的管理采用文件系統和數據庫相結合的混合管理方式，其中地圖數據采用文件管理策略，即每一類(lèi)型的地圖數據都存放在一個(gè)圖層文件中，對應地圖對象的屬性數據和人防工程數據則由關(guān)系數據庫統一管理。
1.2.1 空間數據庫
系統選擇MapInfo格式的矢量圖作為地圖數據，其中屬性數據存儲在關(guān)系數據庫的若干屬性表中，而空間數據則以MapInfo自定義模式保存于若干文件中。
本設計將人防業(yè)務(wù)相關(guān)的空間數據分為圖層類(lèi)和專(zhuān)題圖類(lèi)：
(1) 圖層類(lèi)。本系統將具有相同空間幾何特征和屬性特征的空間對象的集合，如河流、公路、行政區域、居民地等分別存儲在不同的圖層中。同一個(gè)層上的多個(gè)空間地物共享同一個(gè)屬性結構，同一個(gè)圖層中的所有對象共享相同的顏色、符號、線(xiàn)型等特性。
(2) 專(zhuān)題圖類(lèi)。某市人防電子地圖系統涉及到“來(lái)襲敵情判斷圖”、“預防空襲部署圖”、“離城人口疏散圖”、“留城人員隱蔽圖”、“通信警報保障圖”、“物資保障計劃圖”和“人防工程保障圖”7個(gè)預案專(zhuān)題圖。每個(gè)專(zhuān)題圖由多個(gè)圖層構建而成。系統共有56個(gè)自定義圖層數據，其中某市的地圖(包括道路、湖泊等基礎信息)是這7個(gè)預案專(zhuān)題圖共享的，其余的人防業(yè)務(wù)相關(guān)圖層按照其所包含的地物類(lèi)別來(lái)分層組織。
1.2.2 屬性數據庫
屬性數據庫主要包括兩類(lèi)屬性表，一類(lèi)是對應于地圖實(shí)體的可地圖化的屬性表，用于存儲地圖實(shí)體的屬性。本系主要設計了路段屬性表、連接點(diǎn)屬性表、行政區劃屬性表、土地利用屬性表、鐵路屬性表等。另一類(lèi)是非地圖化的常規的屬性表，本系統主要有用戶(hù)表、人防設施類(lèi)型表、人防工程類(lèi)型表、人防工程表、人防工程維修表、人防設備類(lèi)型表、人防設備表、人防設備維修表、保護對象類(lèi)型表、保護對象表和預案數據表等，由Oracle 9i進(jìn)行管理和維護。
1.3 系統功能設計
根據系統的業(yè)務(wù)要求和設計原則，某市人防電子地圖系統由人防遠程子系統和人防本地子系統組成，遠程子系統用B/S模式實(shí)現，本地子系統用C/S模式實(shí)現。系統功能模塊設計如圖1所示。
主要功能模塊如下：
(1) 圖形變換與圖層管理：包括專(zhuān)題地圖切換、地圖縮放、鷹眼圖例管理和圖層添加刪除等。此模塊提供①縮放、平移等幾何變換功能，電子地圖可以按照任意比例進(jìn)行放大、縮小、漫游，使用戶(hù)能夠詳細地查看空間目標及目標的周?chē)闆r；②鷹眼功能，根據電子地圖的縮放比例，將當前區域在整幅地圖中所處的位置顯示在鷹眼窗口，使用戶(hù)能夠把握全局；③圖層、標注和圖例的顯示控制功能，使得用戶(hù)能夠專(zhuān)注于當前關(guān)心的目標，并且可以讓顯示的圖形更加簡(jiǎn)潔清晰。
(2) 空間信息查詢(xún)：包括空間量算、坐標查詢(xún)和地物查詢(xún)功能?？臻g量算包含距離查詢(xún)和面積查詢(xún)功能，其中距離查詢(xún)能夠得到當前地圖任意連續點(diǎn)構成的折線(xiàn)的總長(cháng)度，面積查詢(xún)則能夠得到當前地圖任意多邊形的面積?？臻g量算功能使用戶(hù)能夠快捷準確地得到空襲后受災面積的大小以及救助人員及設施離受災地區的距離。坐標查詢(xún)功能使用戶(hù)能夠查詢(xún)空間地理坐標位置。地物查詢(xún)根據用戶(hù)鼠標在地圖上選中的實(shí)體，將與該實(shí)體相關(guān)的屬性信息（如名稱(chēng)、位置等）及多媒體信息（如圖片、音頻和視頻等）展現給用戶(hù)，能清楚查詢(xún)顯示任何一處人防要素及其周邊環(huán)境的狀況。
(3) 空間分析模塊：此模塊包括最短路徑規劃和緩沖區分析功能。最短路徑分析功能根據用戶(hù)輸入的起點(diǎn)及終點(diǎn)位置的名稱(chēng)，規劃出了兩者之間連通的1條最短路徑，系統將在地圖上予以展現，還可以根據道路狀況等約束條件優(yōu)化其路徑，從而達到戰時(shí)快速疏散、救護、維修、消防和集結等目的。緩沖區分析功能則根據用戶(hù)輸入的點(diǎn)狀或線(xiàn)狀地物名稱(chēng)查詢(xún)其周?chē)付ò霃椒秶鷥鹊牡匚?，并將符合條件的地物在地圖上突出顯示。
(4) 地圖編輯模塊：包括點(diǎn)狀、線(xiàn)狀和面狀地物的添加、刪除功能。利用GIS數據編輯技術(shù)，對人防工程、重點(diǎn)保護目標、人防指揮所等人防要素進(jìn)行增加、刪除、修改，該模塊相當于一個(gè)GIS數據維護平臺。
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