CN106227514B - 一种支持多行业的WebGIS中间件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持多行业的WebGIS中间件，其从上到下依次包括GIS基础层、GIS扩展层和GIS接口层，且每层都向其上一层提供服务，并使用下层提供的服务。GIS基础层通过对不同GIS平台的服务的获取，分别实现各自的地图服务和初始化，GIS扩展层包括所有GIS操作的内部实现，目的是在地图上添加信息点的处理和图层操作，GIS接口层直接为WebGIS应用提应用程序编程接口API，实现GIS数据的信息服务。本发明提供了一个不局限于GIS平台的、且可重用和接口规范的WebGIS中间件，在初次进行中间件开发时能快速完成地图访问和初始化等的开发；在对中间件进行维护或重写时也只需针对新的平台更改实现策略而无需更改中间件的结构和接口规范。

Description

一种支持多行业的WebGIS中间件

技术领域

本发明属于WebGIS中间件技术领域，具体涉及一种支持多行业的WebGIS中间件。

背景技术

地理信息系统(Geographic Information System)是一种特定的将空间信息进行采集、存储、管理、运算、分析再以图形图像的方式展现出来的技术系统。在过去的30多年内，GIS技术取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。

21世纪以来互联网技术的迅速普及为GIS的发展提供了新的方向和动力。互联网技术与GIS技术的结合衍生出了全新的WebGIS系统，实现了方便快捷地网上地理信息的处理，使得用户可以通过任何可连接至Internet的终端设备进行地理空间信息分析查询以及智能辅助决策，大大提高了各应用领域的业务处理能力。

如今WebGIS技术已经渗透到各行各业，融入到多种多样的应用系统。目前国内外GIS工具软件层出不穷，这些软件在不少领域得到了广泛的应用，但是在不同行业的WebGIS开发过程中，包含通用GIS功能的开发和与行业业务密切相关的专用GIS功能的开发，这就造成对开发人员的综合能力要求高、开发工作量大等问题，而且没有一个现有可用的规范，导致开发成本增加，系统稳定性不高、难以扩展、难以维护等缺陷，随着地理信息资源的不断丰富，传统的WebGIS开发方式暴露出了越来越多的问题。

WebGIS中间件是B/S架构下以GIS Server为基础技术而搭建的帮助简化WebGIS开发过程、增强地理数据管理能力、提升系统可扩展性的中间件产品。其运行原理和过程是：客户端发送请求到服务器端，服务器端根据请求走两条路线，一条是业务数据处理，另一条是空间数据处理，把两条路线处理的结果经过整合之后发送到客户端并在客户端经浏览器处理后显示。其特点是多层架构访问模式，这种层层封装的软件架构，把系统实现的复杂度分散到各个实现层，把开发的难度通过层的分解逐渐缓冲，有利于系统的分工，使系统开发人员更多地将注意力集中在如何使系统满足要求的条件下，尽可能操作简单，更加人性化。

然而现有的一些WebGIS中间件大多是网状结构，涵盖功能虽然广泛，但是对不同行业的应用系统而言用到的功能接口不足50％，且都没有与各个行业的相关业务直接对应的接口可供应用系统直接调用，应用到不同的系统时仍然需要复杂的开发工作，移植工作量仍然很大。在进行WebGIS应用开发时，针对不同的GIS平台实现方式迥异，在不同的项目中各个开发人员都在做重复的硬编码工作。随着Web技术、GIS技术、中间件技术等软件技术的发展与成熟，越来越多的GIS平台服务供应商将以各自不同的方式提供地图服务，因此需要一个在基于任何平台时都可重用的基础架构和接口规范，即亟需一种可支持不同行业的、可剪裁、可配置的WebGIS中间件来加快WebGIS平台的构建进程和WebGIS技术的发展进程。

发明内容

本发明的发明目的在于，针对上述现存问题，提出了一种可支持多个不同行业的WebGIS中间件。WebGIS中间件在B/S架构中用于服务器端，处于数据库和GIS服务平台之上，WebGIS应用之下，将GIS数据和Web服务集成起来为各个行业的WebGIS应用系统提供所需的交互服务、展现服务和信息服务。

本发明的WebGIS中间件向WebGIS应用提供两类接口，行业相关的中间件接口和行业无关的中间件接口。行业无关的中间件接口为所有的WebGIS应用提供通用GIS功能接口，例如，地图初始化、地图工具、图层打点、查询功能等。行业相关的中间件接口的不同模块分别为不同行业提供专用GIS功能接口，例如，为铁路系统提供显示公里标操作接口、铁路段告警功能接口等。

为了更好的支持的WebGIS中间件的稳定性和可扩展性。本发明将WebGIS中间件的结构定义为三层结构，每层都向其上一层提供服务，并使用下层提供的服务。既可保持与平台无关性，又可实现功能模块的高内聚低耦合。解决了WebGIS中间件开发的网状的、杂乱无章的、移植和重用工作量太大的问题。且本发明的WebGIS中间件对下不依赖于任何软硬件平台，对上可满足多个行业的WebGIS应用系统的需求。

本发明的支持多行业的WebGIS中间件从上到下，依次包括GIS基础层、GIS扩展层和GIS接口层；其中，GIS基础层通过对不同GIS平台的服务的获取，分别实现各自的地图服务和初始化，GIS扩展层包括所有GIS操作的内部实现，目的是在地图上添加信息点的处理和处理图层操作，GIS接口层直接为WebGIS应用提应用程序编程接口API，实现GIS数据的信息服务。

GIS基础层包括GIS Server驱动模块，GIS Server驱动模块用于与GIS平台的交互，实现地图加载，以及实现地图操作并向GIS扩展层提供抽象接口(调用接口，以接口函数的形式实现)，其中地图操作包括地图工具(如导航栏、鹰眼地图、比例尺、图例)、地图属性控制、地图事件(如地图缩放、点击等)、地图显示设置(如地图可见性、地图等级、屏幕的显示位置、地图弹出窗口、全屏等)。本发明的GIS基础层直接控制和监视GIS平台服务分，对于不同的平台(如ArcGIS、SuperMap等等)GIS基础层将提供各自不同的实现，封装由GIS服务器提供的地图服务，包括地图的访问和初始化驱动，并向上层提供一个抽象的、统一的接口，即抽象接口。

作为一个技术成熟功能完备的GIS中间件，需要的不仅仅是地图访问、初始化驱动、常用地图工具等，还应当包含丰富的图层操作接口，包括在图层上添加信息点并与数据库交互处理客户端请求，可直接调用的控件等。

本发明的GIS扩展层对GIS基础层提供的抽象接口进行继承开发，其包括数据库访问模块、内核模块、图形用户界面GUI模块和可扩展模块，GUI模块用于可视化的地图控件，并将地图控件的调用信息反馈至内核模块以及GIS接口层，数据库访问模块用于模块实现数据库(行业业务数据库、地理信息数据库)的初始化、基本查询、缓冲查询、查询PIO信息点、在地图上保存、修改、查询或删除图形、初始化坐标信息以及实现大地坐标与WGS1984之间的相互转换等功能。内核模块通过数据库访问模块实现与行业业务数据库、地理信息数据库的交互，并基于GIS基础层提供的抽象接口、结合行业业务数据库和地理信息数据库实现行业相关和无关的地图操作和地图图层操作(包括打点、位置信息查询、显示设置、测距和画图等)，并向GIS接口层提供抽象接口；可扩展模块为GIS扩展层的预留模块，基于应用需求进行设置或剪裁；

GIS接口层包括行业相关API和行业无关API，用于与WebGIS应用的交互，其中，行业相关API为基于GIS扩展层提供的抽象接口实现的专用GIS功能接口，行业无关API为基于GIS扩展层提供的抽象接口实现的通用GIS功能接口。

GIS接口层由GIS扩展层支持，这一层是一系列特殊的程序库，其将GIS扩展层提供的抽象接口(行业无关)封装成应用程序所能够直接使用的编程接口(API)的形式，是最靠近应用程序的部分。考虑到各个领域的GIS应用的共性和特性，本发明定义了两类编程接口。一方面，GIS扩展层的一部分抽象接口将封装成行业无关的API(通用GIS功能接口)的形式提供给WebGIS应用系统；另一方面，GIS扩展层的另一部分抽象接口将封装成针对不同行业定制的行业相关API(专用GIS功能接口)，例如铁道交通相关WebGIS中间件接口、电力系统相关WebGIS中间件接口等将作为独立的可剪裁的行业相关API，这部分将以行业相关的API提供给上层。

行业无关API是针对各个不同行业的共性而设计的外部编程接口，实现与行业无关的通用GIS功能接口，例如，实现地图初始化驱动的地图加载、地图属性；地图点击事件、地图缩放事件、鹰眼地图、导航条、图例、比例尺功能接口；常用缓冲查询、得到缓冲图形、缓冲图形完成事件、点击查询、点击查询完成事件的功能接口；为用户提供扩展功能的画图、测距、地图全屏、打印地图；基本图层操作功能接口，包括图层打点、图层点击事件、删除所有图形、设置图层可见性、根据经纬度打点、根据经纬度组定位打点；以及基础控件和图层控件等交互接口等。

行业相关API是针对各个不同行业的特性而设计的外部编程接口，实现相关行业的特殊GIS功能接口。例如，为铁路系统提供显示公里标、公里标定位、创建告警器、计算铁路交点、查询最近的公里标、得到最大最小公里标等；为电力系统提供电力对象组件、电力对象行为、电网分析功能、线路设备统计、最优停电隔离点等功能接口。

综上，本发明的有益效果是：本发明提供了一个不局限于GIS平台的、且可重用和接口规范的WebGIS中间件，屏蔽了底层空间数据操作的复杂性，给应用开发人员提供一个相对简单的开发环境。在初次进行WebGIS开发时能快速搭建一个基本的中间件系统，快速完成地图访问和初始化等工作，并且在现有接口规范的基础上做进一步的扩展接口开发，很好的为上层提供功能调用接口。在对中间件进行维护或重写时也只需针对新的应用系统更改实现策略而无需更改中间件的结构和接口规范，减少了系统的维护、运行和管理的工作量。为多个行业上层WebGIS应用开发提供了更高效、更简单、更通用的中间件系统，极大的节省了WebGIS的开发成本、提升了WebGIS的开发效率。

附图说明

图1是本发明的WebGIS中间件的结构示意图。

图2是本发明的WebGIS中间件的各模块的实现功能示例图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本发明作进一步地详细描述。

参见图1，本发明的支持多行业的WebGIS中间件在B/S架构中用于服务器端，处于地理空间数据库和GIS服务平台(AreGIS、SuperMAPGIS、MapGIS)之上，WebGIS应用之下，将GIS数据和Web服务集成起来为WebGIS应用系统提供所需的交互服务、展现服务和信息服务。

如图1所示，本发明的WebGIS中间件包括GIS基础层、GIS扩展层和GIS接口层。其中GIS基础层包括GIS Server驱动模块；GIS扩展层包括数据库访问模块、内核模块、GUI模块、可扩展模块；GIS接口层包括行业相关API和行业无关API。

通过下述步骤构建如图1所示的WebGIS中间：

步骤1：搭建GIS服务平台，将其部署在Web服务器上，并发布所需地图服务。

步骤2：将与GIS Server相关的地图加载、地图属性控制、地图事件、基本地图工具(导航栏、鹰眼地图、比例尺、图例)、设置地图在屏幕中的位置、设置服务地址等进行封装并提供抽象接口，得到GIS基础层的GIS Server驱动模块。

步骤3：对GIS基础层提供的抽象接口进行继承开发，并结合数据库实现查询信息点、查询交叉点、查询经纬度、缓冲查询、WGS转大地坐标等GIS系统的核心功能，选择使用GIS平台本身提供的服务或者HTML5技术实现基础控件和图层控件并提供出现接口接口，即得到GIS扩展层的数据库访问模块、内核模块、GUI模块、可扩展模块。

步骤4：将GIS扩展层提供的抽象接口封装成应用程序所能够直接使用的编程接口(API)的形式，并针对不同行业定制行业相关API，得到GIS接口层的行业相关API和行业无关API。

具体的，各层的模块的实现功能如图2所示：

(1)GIS Server驱动模块：地图加载、地图属性控制、地图缩放事件、地图点击事件、基本地图工具(导航栏、鹰眼地图、比例尺、图例)、地图弹出窗口设置、地图全屏、打印地图、设置地图可见性、设置或得到地图等级、设置地图在屏幕中的位置等；

(2)数据访问模块：数据库(行业业务数据库、地理信息数据库)初始化、基本查询、缓冲查询、查询PIO信息点、在地图上保存、修改、查询或删除图形、初始化坐标信息以及实现大地坐标与WGS1984之间的相互转换等功能。

(3)内核模块：GIS系统的核心功能，包括但不限于图层打点、PIO信息点打点、缓冲查询打点、设置、添加或删除图层的可见性、地图改变事件、画图、测距、将地图缩放到以指定点为中心。

(4)GUI模块：实现基础控件和图层控件，在用户进行地图操作、地图图层操作时提供一个友好的交互界面。其中基础控件包括但不限于标签、按钮、时间、组控件、选项卡、表格、工具条、窗口管理器、统计图等；图层控件包括但不限于infoWindow和infoSymbol。

(5)可扩展模块：作为GIS Server无关操作的扩展模块，可以根据不同的应用系统进行设计或剪裁。

(6)行业无关API：针对各个不同行业的共性而设计的外部编程接口，实现与行业无关的通用的GIS功能接口，例如，地图初始化、地图事件、设置地图层级、得到地图中心点、缓冲查询、图层打点、删除信息点、获取地图属性、地图全屏、地图高级事件、图层打点、根据经纬度打点等。

(7)行业相关API：对针对各个不同行业的特性而设计的外部编程接口，实现相关行业的特殊GIS功能接口。例如，铁路系统相关GIS功能接口，可专门设计显示公里标，公里标定位、创建告警器、计算铁路交点等。

本发明与现有的WebGIS中间件相比，具有以下有益效果：

(1)接口简单，容易上手，开发非常迅速。应用开发人员只需遵守本中间件所提供的编程规范进行少量的设置即可快速开发出一个扩展性极好的基础WebGIS应用，底层数据库操作、空间数据处理、地图的初始化操作和基础的地图控件等动作完全不用考虑。

(2)可剪裁性和可扩展性极好，本中间件系统提供的行业无关的API可为绝大多数WebGIS系统提供共性的功能接口，而针对不同行业的WebGIS系统提供该行业的相关API模块，避免了中间件系统的大量冗余，实现可剪裁的轻量级中间件，其提供的可扩展接口又为更多的应用扩展提供便利。

(3)保持了平台无关性，实现了功能模块的高内聚低耦合，摒弃了网状的WebGIS中间件结构，很好的改善了系统移植和重用能力，使得替换底层的GIS服务和上层应用系统时只需做少量的修改即可很好的适应应用系统的改动。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (1)

1.一种支持多行业的WebGIS中间件，其特征在于，包括GIS基础层、GIS扩展层和GIS接口层；

其中，GIS基础层包括GIS Server驱动模块，将与GIS Server相关的地图操作进行封装并提供抽象接口，得到GIS基础层的GIS Server驱动模块，所述GIS Server驱动模块用于与GIS平台的交互，实现地图加载，以及实现地图操作并向GIS扩展层提供抽象接口；所述地图操作包括地图工具、地图属性控制、地图事件、地图显示设置；

且GIS基础层直接控制和监视GIS平台服务，对于不同的平台服务，GIS基础层提供各自不同的实现，封装由GIS服务器提供的地图服务，包括地图的访问和初始化驱动，并向上层提供抽象接口；

GIS扩展层包括数据库访问模块、内核模块、图形用户界面GUI模块和可扩展模块，GUI模块用于可视化的地图控件，将地图控件的调用信息反馈至内核模块以及GIS接口层，内核模块通过数据库访问模块实现与行业业务数据库和地理信息数据库的交互，并基于GIS基础层提供的抽象接口、结合行业业务数据库和地理信息数据库实现行业相关和无关的地图操作和地图图层操作，向GIS接口层提供抽象接口；可扩展模块为GIS扩展层的预留模块，基于应用需求进行设置或剪裁；

所述地图图层操作包括打点、位置信息查询、显示设置、测距和画图；

GIS接口层包括行业相关API和行业无关API，用于与WebGIS应用的交互；

其中，行业相关API是针对各个不同行业的特性而设计的外部编程接口，为基于GIS扩展层提供的抽象接口实现的专用GIS功能接口；

所述行业相关API具体包括：铁路系统API、电力系统API和公安系统API；

其中，铁路系统API包括：显示公里里标、公里标定定位、创建告警器、计算铁路交点、查询最近公里里标，以及得到最大、最小公里里标；

电力系统API包括：电力对象组件、电力对象行为、电网分析、查询最近配电站、线路设备统计和最优停电隔离点；

行业无关API是针对各个不同行业的共性而设计的外部编程接口，为基于GIS扩展层提供的抽象接口实现的通用GIS功能接口，包括实现地图初始化驱动的地图加载、地图属性；地图点击事件、地图缩放事件、鹰眼地图、导航条、图例、比例尺功能接口；常用缓冲查询、得到缓冲图形、缓冲图形完成事件、点击查询、点击查询完成事件的功能接口；为用户提供扩展功能的画图、测距、地图全屏、打印地图；基本图层操作功能接口，包括图层打点、图层点击事件、删除所有图形、设置图层可见性、根据经纬度打点、根据经纬度组定位打点；以及基础控件和图层控件的交互接口。

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