CN110008296A - 一种快速搭建地理信息数据应用的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种快速搭建地理信息数据应用的系统和方法，属于地理信息数据分析应用领域。本发明设计了一种通用的、配置化的数据应用框架，主要包括地理信息时空数据库、数据处理模块、数据服务模块、业务应用设计模块和综合展示模块。本发明将地理信息数据应用与分析需要的各种处理、渲染等过程拆分为一个一个的独立功能模块，根据系统定义的数据传输协议封装输入输出接口，业务应用设计模块采用向导的方式，依次选择基础服务、基本功能、进阶功能，根据业务要求配置出需要的应用展示功能和用户界面，以满足不同业务和用户对数据展示的需求。

Description

一种快速搭建地理信息数据应用的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种快速搭建地理信息数据应用的系统和方法，属于地理信息数据分析应用领域。

背景技术

地理信息数据是城市规划、环境保护、土地调查、道路建设等很多相关工作的基础，从影像数据获取到业务应用需要经过一系列的处理流程，包括影像纠正、影像配准、数据融合、影像镶嵌、分块裁切、数据质检等众多步骤，地理信息数据的应用展示由于涉及地图绘制、数据处理、效果渲染等因素，通常情况下都是按应用需求定制功能页面，随着信息技术的发展和地理信息数据社会化应用需求的增加，地理信息数据的应用逐渐多样化，以往定制化的应用系统逐渐不能满足应用需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种快速搭建地理信息数据应用的系统和方法，该系统和方法设计了一种通用的展示框架，将地理信息展示需要的各种处理、渲染等过程拆分为一个一个的独立功能模块，根据系统定义的数据传输协议封装输入输出接口，业务应用设计采用向导的方式，根据业务要求配置出需要的应用展示功能和用户界面，以满足不同业务和用户对数据展示的需求，降低了用户对于数据应用业务系统的资金投入，提高了数据分析和应用工作的效率。

本发明的技术解决方案是：一种快速搭建地理信息数据应用的系统，包括地理信息时空数据库、数据处理模块、数据服务模块、业务应用设计模块和综合展示模块；

地理信息时空数据库，用于存储各类基于位置信息的原始电子地图数据；

综合展示模块，接收用户输入的业务应用指令，生成服务请求，然后将所述服务请求发送给数据服务模块；

业务应用设计模块，对用户输入的业务应用指令进行处理，生成处理好的业务应用模型，供所述数据服务模块调用；

数据处理模块，对所述地理信息时空数据库中的原始电子地图数据进行预处理，将原始电子地图数据转换成满足业务应用使用需求的电子地图数据；根据业务应用需求，利用所述电子地图数据将地理信息功能进行分解，并封装成供用户提取使用的原子功能；

数据服务模块接收综合展示模块的服务请求，处理后生成数据请求，并向数据处理模块发送数据请求获取需要的原子功能，将业务应用模型和原子功能进行匹配形成响应数据模型返回综合展示模块，进行解析和显示。

进一步地，所述数据服务模块包括基于Struts架构实现的服务发布模块和基于Spring的Web框架实现的服务引擎；

所述服务发布模块接收综合展示模块发送的服务请求，由Struts架构中的ActionServlet组件作为控制器，根据Struts架构中的配置文件，由所述ActionServlet组件组装响应数据模型发送给服务引擎，等待服务引擎处理完成后，将处理完成的响应数据模型发送至WEB中，供综合展示模块调取使用。

进一步地，服务引擎接收响应数据模型，通过Spring MVC的前端控制器DispatcherServlet解析响应数据模型中携带的URL信息，发送给Spring控制器，所述Spring控制器从响应数据模型中提取需要的电子地图数据信息，生成数据请求并发送至数据处理模块，获取需要的原子功能，将原子功能进行格式化处理并打包在响应数据模型中，生成处理完成的响应数据模型，然后将处理完成的响应数据模型发送回前端控制器DispatcherServlet，前端控制器DispatcherServlet接收后返回至服务发布模块，继而发送至综合展示模块。

进一步地，所述原始电子地图数据包括航空影像、卫星影像、全景影像、lidar数据、矢量地图和三维模型；

所述原子功能包括OGC的基础标准服务、基本功能和进阶功能；所述基本功能包括对电子地图进行平移、定位、搜索、放大和缩小；所述进阶功能包括基于应用需求的空间分析、地址匹配、电子地图对比、导航和路径规划。

进一步地，所述业务应用设计模块基于MEF框架实现。

进一步地，所述业务应用设计模块使用MEF框架中的容器作为主体，接收用户输入的业务应用指令，从所述地理信息时空数据库中选择需要的原始电子地图数据，通过MEF框架的Import接口映射选择的的原始电子地图数据需要向所述容器转递的参数，通过MEF的Export接口对各原始电子地图数据的参数进行赋值，搭建满足业务应用需求的业务应用模型。

进一步地，所述数据处理模块通过ArcGIS提供的API调用地理信息功能接口，从所述地理信息时空数据库提取需要的原始电子地图数据，通过地理信息功能接口将所述需要的原始电子地图数据输入ArcGIS，进行数据的预处理；所述预处理包括对各类原始电子地图数据进行的格式转换、数据结构重构、数据分级分层、电子地图配图和电子地图瓦片化。

进一步地，所述数据处理模块包括用于与其他模块进行通信的数据统一接口，所述数据统一接口基于Hibernate实现。

进一步地，所述数据统一接口对地理信息时空数据库中的数据进行封装，然后所述数据处理模块调用Hibernate的SessionFactory接口进行初始化后，使用Hibernate的Query接口绑定服务请求中的查询参数，对地理信息时空数据库执行查询操作，提取对应的封装好的数据。

一种基于快速搭建地理信息数据应用的系统实现的快速搭建地理信息数据应用的方法，包括如下步骤：

建立地理信息时空数据库，将各类基于位置信息的原始电子地图数据存入所述地理信息时空数据库；所述原始电子地图数据包括航空影像、卫星影像、全景影像、lidar数据、矢量地图或三维模型；

对所述地理信息时空数据库中的原始电子地图数据进行预处理，将原始电子地图数据转换成满足业务应用使用需求的电子地图数据；

利用所述电子地图数据将地理信息功能进行分解，并封装成供用户提取使用的原子功能；所述原子功能包括OGC的基础标准服务、基本功能和进阶功能；所述基本功能包括对电子地图进行平移、定位、搜索、放大和缩小的功能；所述进阶功能包括基于应用需求的空间分析、地址匹配、电子地图对比、导航和路径规划功能；

接收用户输入的业务应用指令，对用户输入的业务应用指令进行处理，生成处理好的业务应用模型；生成服务请求，处理后生成数据请求，根据所述数据请求提取满足业务应用需求的原子功能；

将所述处理好的业务应用模型和原子功能进行匹配形成响应数据模型；

对所述响应数据模型进行解析和展示，完成地理信息数据应用的搭建。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明实现了地理信息数据业务应用的可设计性，解决了常规地理信息系统数据展示页面固化、无法满足数据应用多样化的问题；

2、本发明采用向导式操作搭建业务应用，无需具备较高的专业技术能力，只需了解业务即可进行业务应用的设计和配置；

3、本发明将地理信息数据业务应用的设计和使用分离，多用户使用系统时可边应用边修改，不影响日常工作，设计修改完毕后用户刷新即是新的应用，可最大化的为用户提供便利。

附图说明

图1为本发明系统结构组成示意图；

图2为本发明方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

如图1所示，一种快速搭建地理信息数据应用的系统，包括地理信息时空数据库、数据处理模块、数据服务模块、业务应用设计模块、综合展示模块。基于WEB架构实现，在通用的展示框架的基础上自主定制化，以实现不同的业务应用展示功能和用户界面。

一、地理信息时空数据库

用于存储各类基于位置信息的原始电子地图数据。

所述原始电子地图数据包括航空影像、卫星影像、全景影像、lidar数据、矢量地图和三维模型。

二、数据处理模块

对所述地理信息时空数据库中的原始电子地图数据进行预处理，将原始电子地图数据转换成满足业务应用使用需求的电子地图数据；根据业务应用，利用所述电子地图数据将地理信息功能进行分解，并封装成供用户提取使用的原子功能。

所述数据处理模块响应数据服务模块的数据请求，使用统一数据接口访问数据库，根据业务应用的要求对各种地理信息数据进行预处理及计算分析，并将处理结果返回数据服务模块。

数据处理模块的数据统一接口采用Hibernate技术实现，用于提供数据库的统一访问接口，Hibernate对数据库连接进行了轻量级的对象封装，将数据对象与数据库表建立映射关系，模块调用Hibernate的SessionFactory接口进行初始化，作为数据源的代理，并负责创建Session对象(会话对象)，使用Query接口绑定查询参数，并最终对数据库执行查询操作。

数据处理模块的数据预处理将ArcGis的一些功能封装为原子功能，采用ArcGis10.2版本，通过ArcGis提供的API调用其功能接口，实现数据的预处理，主要包括对各类原始电子地图数据进行的格式转换、数据结构重构、数据分级分层、电子地图配图或电子地图瓦片化等原子功能。数据分级分层通过构建影像金字塔来实现，由原始影像数据开始，建立起一系列影像，然后针对每一层影像进行数据分块，各幅影像反映不同尺度下实景影像的详尽程度，以便于提高图像的实时缩放显示速度，通过调用不同分辨率的图像来满足不同的显示要求，实现快速显示漫游。该模块响应数据服务模块的接口调用，从数据统一接口获取所需数据，处理后返回接口调用端。

数据处理模块的数据分析将网络地图接口、空间查询、空间统计、空间分析、二三维联动等封装为原子功能。所述原子功能包括OGC的基础标准服务、基本功能和进阶功能；所述基本功能包括对电子地图进行平移、定位、搜索、放大和缩小的功能；所述进阶功能包括基于应用需求的空间分析、地址匹配、电子地图对比、导航和路径规划功能。网络地图接口采用OGC WMTS和OGC WMS两种方式进行发布和使用，该接口定义了一些操作用于访问切片地图，主要包括地图显示和操作、图层控制、多图同屏显示、多源数据接入、二三维一体化展示、鹰眼、控制棒、定位、用户标注、绘图、专题制图、投影/坐标系转换、保存打印等；空间查询调用数据统一接口实现点、线、多边形的查询服务以及属性SQL查询服务，以指定格式返回查询结果数据集；空间统计调用ArcGis的统计分析、几何计算等功能接口，实现基于属性值、属性平均值、矩形、多边形统计的空间统计，以指定格式返回指定图层内满足选定统计类型和统计方法的统计结果。空间分析采用OGC标准定义的WPS(Web ProcessingService)实现，通过WPS服务可以用指定的方法对数据进行处理，如：生成缓冲区、叠置分析，以及各种空间形状或空间关系的距离、高度、周长、面积等的量算；二三维联动控制与展示同时利用二维窗口和三维窗口展示分别展示二维数据和三维数据，以减少由于二三维数据格式差异造成不兼容的影响。

所述原子功能包括OGC的基础标准服务、基本功能和进阶功能；所述基本功能包括对电子地图进行平移、定位、搜索、放大和缩小；所述进阶功能包括基于应用需求的空间分析、地址匹配、电子地图对比、导航和路径规划。

三、数据服务模块

接收综合展示模块的服务请求，处理后生成数据请求，并向数据处理模块发送数据请求获取需要的原子功能，将业务应用模型和原子功能进行匹配形成响应数据模型返回综合展示模块，进行解析和显示。

1、数据服务模块的服务发布基于Struts技术实现，由ActionServlet组件充当控制器(Controller)，根据描述模型、视图、控制器对应关系的struts-config.xml的配置文件，接收综合展示模块的服务请求，并ActionServlet组件组装响应数据模型发送给服务引擎，等待服务引擎处理完成后，将处理完的响应数据模型以服务的形式返回综合展示模块使用。数据处理模块的数据预处理和数据分析封装的各原子功能需要发布成服务才能供服务引擎调用，分为基础地图服务和通用功能服务分别发布，其中基础地图服务包括各类原始电子地图数据进行的格式转换、数据结构重构、数据分级分层、电子地图配图或电子地图瓦片化等，通用功能服务包括网络地图接口、空间查询、空间统计、空间分析、二三维联动等；调用ArcGis接口实现的原子功能的服务发布通过调用ArcGis Server实现，将需要的地图保存为.mxd在ArcGis Server中进行发布，服务发布模块将ArcGis Server发布的服务进行转发，其他原子功能服务发布通过转发OGC标准服务实现。

2、数据服务模块的服务引擎采用Spring的Web框架实现，该模块接收服务发布模块发送的响应数据模型，通过Spring MVC的前端控制器(DispatcherServlet)来处理，前端控制器(DispatcherServlet)解析响应数据模型携带的URL(统一资源定位符)信息，将响应数据模型发送给某个Spring控制器(controller)，控制器(controller)是Spring应用中处理请求的组件，一般在一个应用中会有多个控制器，控制器从响应数据模型中提取综合展示模块提交的数据和处理信息，然后调用数据处理模块相应的接口进行处理，将处理结果进行格式化处理(HTML或者JSON)并打包在响应数据模型中，然后指定一个业务应用视图的逻辑名称(由该业务应用视图名称解析HTML格式的输出)，将响应数据模型、视图名称一起发送回前端控制器(DispatcherServlet)。前端控制器(DispatcherServlet)用逻辑名称查找对应的业务应用视图解析器，将逻辑名称转换成对应的页面实现，将响应数据模型数据填充到业务应用视图实现中，形成针对综合展示模块本次操作的特定响应数据模型，然后返回服务发布模块。

四、业务应用设计模块

对用户输入的业务应用指令进行处理，生成处理好的业务应用模型，供所述数据服务模块调用。

所述业务应用设计模块基于MEF框架实现，使用MEF框架中的容器作为主体，接收用户输入的业务应用指令，从所述地理信息时空数据库中选择需要的原始电子地图数据，通过MEF框架的Import接口映射选择的的原始电子地图数据需要向所述容器转递的参数，通过MEF的Export接口对各原始电子地图数据的参数进行赋值，搭建满足业务应用需求的业务应用模型。

业务应用设计模块采用向导的方式分6个步骤进行操作，如图2所示。

第1步为创建新系统，业务应用设计模块创建一个新的业务应用实例，记录界面输入的站点IP、业务应用名称、标题、描述等信息；

第2步为选择基础服务，包括对各类原始电子地图数据进行的格式转换、数据结构重构、数据分级分层、电子地图配图或电子地图瓦片化等原子功能；

第3步为选择基本功能，包括网络地图接口(对电子地图进行平移、定位、搜索、放大和缩小等功能)和二三维联动控制等原子功能；

第4步为选择进阶功能，基于应用需求的空间查询、空间统计、空间分析等原子功能，业务应用设计模块通过MEF的Export接口根据第2、3、4步骤操作界面输入的参数值和属性设置对各原子功能的参数和属性进行赋值；

第5步为预览业务应用系统，业务设计模块通过容器Container加载设计的业务应用实例并进行显示，在预览页面提供保存和修改选项，选择保存则进入下一步，选择修改则页面跳转到第1步的创建新系统页面；

第6步为保存发布，将设计的业务应用实例保存为业务应用站点，综合展示模块访问业务应用站点即可使用设计的业务应用。

五、综合展示模块

接收用户输入的业务应用指令，生成服务请求，然后将所述服务请求发送给数据服务模块。

综合展示模块用于加载设计的各业务应用，在综合展示模块界面以浏览列表框的形式显示所有设计的业务应用系统，点击某业务应用系统图标时系统后台链接该业务应用设置的站点IP进行访问，业务人员在界面上执行相关操作时，综合展示模块向数据服务模块发起服务请求，数据服务模块处理后将结果放在服务请求的响应数据模型中，综合展示模块解析并进行显示。

一种基于上述快速搭建地理信息数据应用的系统实现的快速搭建地理信息数据应用的方法，包括如下步骤：

建立地理信息时空数据库，将各类基于位置信息的原始电子地图数据存入所述地理信息时空数据库；所述原始电子地图数据包括航空影像、卫星影像、全景影像、lidar数据、矢量地图或三维模型；

对所述地理信息时空数据库中的原始电子地图数据进行预处理，将原始电子地图数据转换成满足业务应用使用需求的电子地图数据；

利用所述电子地图数据将地理信息功能进行分解，并封装成供用户提取使用的原子功能；所述原子功能包括OGC的基础标准服务、基本功能和进阶功能；所述基本功能包括对电子地图进行平移、定位、搜索、放大和缩小的功能；所述进阶功能包括基于应用需求的空间分析、地址匹配、电子地图对比、导航和路径规划功能；

接收用户输入的业务应用指令，对用户输入的业务应用指令进行处理，生成处理好的业务应用模型；生成服务请求，处理后生成数据请求，根据所述数据请求提取满足业务应用需求的原子功能；

将所述处理好的业务应用模型和原子功能进行匹配形成响应数据模型；

对所述响应数据模型进行解析和展示，完成地理信息数据应用的搭建。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于：包括地理信息时空数据库、数据处理模块、数据服务模块、业务应用设计模块和综合展示模块；

地理信息时空数据库，用于存储各类基于位置信息的原始电子地图数据；

综合展示模块，接收用户输入的业务应用指令，生成服务请求，然后将所述服务请求发送给数据服务模块；

业务应用设计模块，对用户输入的业务应用指令进行处理，生成处理好的业务应用模型，供所述数据服务模块调用；

数据处理模块，对所述地理信息时空数据库中的原始电子地图数据进行预处理，将原始电子地图数据转换成满足业务应用使用需求的电子地图数据；根据业务应用需求，利用所述电子地图数据将地理信息功能进行分解，并封装成供用户提取使用的原子功能；

数据服务模块接收综合展示模块的服务请求，处理后生成数据请求，并向数据处理模块发送数据请求获取需要的原子功能，将业务应用模型和原子功能进行匹配形成响应数据模型返回综合展示模块，进行解析和显示。

2.根据权利要求1所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于：所述数据服务模块包括基于Struts架构实现的服务发布模块和基于Spring的Web框架实现的服务引擎；

所述服务发布模块接收综合展示模块发送的服务请求，由Struts架构中的ActionServlet组件作为控制器，根据Struts架构中的配置文件，由所述ActionServlet组件组装响应数据模型发送给服务引擎，等待服务引擎处理完成后，将处理完成的响应数据模型发送至WEB中，供综合展示模块调取使用。

3.根据权利要求2所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于：服务引擎接收响应数据模型，通过Spring MVC的前端控制器DispatcherServlet解析响应数据模型中携带的URL信息，发送给Spring控制器，所述Spring控制器从响应数据模型中提取需要的电子地图数据信息，生成数据请求并发送至数据处理模块，获取需要的原子功能，将原子功能进行格式化处理并打包在响应数据模型中，生成处理完成的响应数据模型，然后将处理完成的响应数据模型发送回前端控制器DispatcherServlet，前端控制器DispatcherServlet接收后返回至服务发布模块，继而发送至综合展示模块。

4.根据权利要求1所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于：所述原始电子地图数据包括航空影像、卫星影像、全景影像、lidar数据、矢量地图和三维模型；

所述原子功能包括OGC的基础标准服务、基本功能和进阶功能；所述基本功能包括对电子地图进行平移、定位、搜索、放大和缩小；所述进阶功能包括基于应用需求的空间分析、地址匹配、电子地图对比、导航和路径规划。

5.根据权利要求1所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于，所述业务应用设计模块基于MEF框架实现。

6.根据权利要求5所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于，所述业务应用设计模块使用MEF框架中的容器作为主体，接收用户输入的业务应用指令，从所述地理信息时空数据库中选择需要的原始电子地图数据，通过MEF框架的Import接口映射选择的的原始电子地图数据需要向所述容器转递的参数，通过MEF的Export接口对各原始电子地图数据的参数进行赋值，搭建满足业务应用需求的业务应用模型。

7.根据权利要求1所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于：所述数据处理模块通过ArcGIS提供的API调用地理信息功能接口，从所述地理信息时空数据库提取需要的原始电子地图数据，通过地理信息功能接口将所述需要的原始电子地图数据输入ArcGIS，进行数据的预处理；所述预处理包括对各类原始电子地图数据进行的格式转换、数据结构重构、数据分级分层、电子地图配图和电子地图瓦片化。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于：所述数据处理模块包括用于与其他模块进行通信的数据统一接口，所述数据统一接口基于Hibernate实现。

9.根据权利要求8所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统，其特征在于：所述数据统一接口对地理信息时空数据库中的数据进行封装，然后所述数据处理模块调用Hibernate的SessionFactory接口进行初始化后，使用Hibernate的Query接口绑定服务请求中的查询参数，对地理信息时空数据库执行查询操作，提取对应的封装好的数据。

10.一种基于权利要求1～7任一项所述的一种快速搭建地理信息数据应用的系统实现的快速搭建地理信息数据应用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立地理信息时空数据库，将各类基于位置信息的原始电子地图数据存入所述地理信息时空数据库；所述原始电子地图数据包括航空影像、卫星影像、全景影像、lidar数据、矢量地图或三维模型；

对所述地理信息时空数据库中的原始电子地图数据进行预处理，将原始电子地图数据转换成满足业务应用使用需求的电子地图数据；

利用所述电子地图数据将地理信息功能进行分解，并封装成供用户提取使用的原子功能；所述原子功能包括OGC的基础标准服务、基本功能和进阶功能；所述基本功能包括对电子地图进行平移、定位、搜索、放大和缩小的功能；所述进阶功能包括基于应用需求的空间分析、地址匹配、电子地图对比、导航和路径规划功能；

接收用户输入的业务应用指令，对用户输入的业务应用指令进行处理，生成处理好的业务应用模型；生成服务请求，处理后生成数据请求，根据所述数据请求提取满足业务应用需求的原子功能；

将所述处理好的业务应用模型和原子功能进行匹配形成响应数据模型；

对所述响应数据模型进行解析和展示，完成地理信息数据应用的搭建。