CN113918669A - 一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置及方法 - Google Patents

一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置及方法。实现装置包括数据层、逻辑层和表现层，数据层和逻辑层通过LAN/Intranet/WAN相连，逻辑层和表现层通过WAN/Internet相连；数据层存储地理信息数据和业务数据；逻辑层用于向表现层提供GIS服务，以及调取GIS服务和后台的业务数据并返回给表现层；表现层用于通过客户端对服务器返回的数据进行展示。实现方法采用数据层、逻辑层和表现层所构成的体系实现，逻辑层通过Web服务器和GIS服务器与客户端表现层进行交互，负责接收客户端表现层的Web请求，根据客户端表现层的请求，提供相应的GIS功能服务，并通过与数据层的数据存取模块的通信实现空间数据的编辑，并将结果数据返回给客户端表现层。

Description

一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置及方法
技术领域
本发明涉及自然资源国土空间规划行业信息化技术领域，尤其涉及一种借助开源WebGIS技术实现国土空间规划一张图系统的实现装置及方法。
背景技术
商业地理信息系统(GIS)软件的使用和维护费用越来越高，服务器端软件发布服务，客户端软件处理数据。对一些比较小的WebGIS应用来说，超出了其可承受的范围。并且众多商业GIS软件的数据和操作并非完全能够转换和共享，造成一些信息孤岛。而技术领域的系统、软件和数据的“开放性”一直呈增长趋势，事实上，这种“开放”趋势将持续下去，并且“开放性”趋势为GIS技术和实践带来了不可估量的价值。国际开源地理空间基金会(OpenSource Geo-spatial Foundation,OSGeo)的地理空间项目已经涵盖了WebGIS、地理空间中间件等多种门类。
公开号CN110083671A的中国专利于2019年8月2日公开了一种可配置化管理的WebGIS系统，包括后台的配置管理和前端地图展示，所述后台的配置管理定义地图上展示的内容和显示的样式，实现配置的可视化表单管理，所述前端地图展示从后台加载配置数据，完成不同数据类型的地图展示，提供地图操作工具，预留扩展接口，扩展具体业务实现，所述后台的配置管理和前端地图展示共同构成完整地图系统。该专利申请基于开源地图引擎openlayers，实现对地图图层、数据源、样式设置等可视化管理，但是安全性不足。
可见，现有ArcGIS、Oracle等商业软件的成本相对较高，源程序不开放，开发漏洞方面很难把握，均难以保证没有后门等安全性不足的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置及方法，且能够达到行之有效、低成本和保安全的技术效果。
根据本发明说明书的一方面，提供一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，包括数据层、逻辑层和表现层，所述数据层和逻辑层通过LAN/Intranet/WAN相连，所述逻辑层和表现层通过WAN/Internet相连；所述数据层，用于存储地理信息数据和业务数据；所述逻辑层，用于向表现层提供GIS服务，及调取GIS服务和后台的业务服务并返回至表现层；所述表现层，用于通过客户端对服务器返回的数据进行展示。
上述技术方案中，数据层采用地理信息数据库存储包含矢量、地名地址、专题及瓦片数据等的地理信息数据，采用业务数据库存储前端网站或者行业应用的关系型数据；逻辑层采用Web应用服务器来调取GIS服务和后台的业务数据并在前端展示，采用GIS服务器提供WMS、WTMS、WFS和WCS等GIS服务；表现层则通过Web浏览器、移动客户端或桌面应用程序之类的客户端，使用特定框架对服务器返回的数据进行展示；该技术方案通过数据层、逻辑层和表现层的三层体系结构，将表示逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑适当分开并部署在不同的节点中，减轻客户机和数据服务器的压力，较好地平衡负载。
上述技术方案的数据层、逻辑层和表现层的核心GIS功能均采用开源的WebGIS技术，既可实现国土空间规划一张图浏览、查询、分析、统计、专题图制作等服务功能，又可降低成本并保证安全性。
作为进一步的技术方案，所述数据层、逻辑层和表现层分别用于处理不同的逻辑，包括表示逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑；其中，所述业务逻辑和事务逻辑全部部署在逻辑层的服务器中，所述表示逻辑部署在表现层的客户端，所述数据逻辑部署在数据层的服务器中。这样的设置可分担客户机与数据服务器的压力，更好地平衡负载。
进一步地，业务逻辑和事务逻辑可以浏览器全部部署在逻辑层的服务器上。
进一步地，表示逻辑与GIS的处理逻辑分开，以使GIS的处理逻辑为所有用户共享。
作为进一步的技术方案，所述数据层、逻辑层和表现层分别用于处理不同的逻辑，包括表示逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑；其中，所述业务逻辑部分地部署在逻辑层的服务器中，部分地部署在表现层的客户端；所述事务逻辑部分地部署在逻辑层的服务器中，部分地部署在数据层的服务器中；所述表示逻辑部署在表现层的客户端，所述数据逻辑部署在数据层的服务器中。
进一步地，业务逻辑和事务逻辑可以插件部分部署在逻辑层的服务器上。
作为进一步的技术方案，所述数据层包括地理信息数据库和业务数据库；所述地理信息数据库用于存储地理信息数据，所述业务数据库用于存储前端网站或者行业应用的关系型数据。其中，所述地理信息数据库存储的地理信息数据包含矢量、地名地址、专题及瓦片数据等。
作为进一步的技术方案，所述逻辑层包括Web服务器和GIS服务器；所述Web服务器用于调取GIS服务和后台的业务数据并在前端展示，所述GIS服务器用于向表现层提供GIS服务。
作为进一步的技术方案，所述表现层采用微件设计来分别部署业务逻辑和表示逻辑。客户端表现层采用微件(即Desktop Widget、Web Widget和Mobile Widget)的设计思路，将系统业务逻辑与界面展示、样式等表示逻辑分离开来，可自由定制个性化界面风格及各类所需的服务，达到快速开发(易扩展)、易应用的目标。
作为进一步的技术方案，所述数据层的地理信息数据和业务数据的存储采用PostgreSQL/PostGIS；所述逻辑层的Web服务器和GIS服务器分别采用用Apache/Tomcat和GeoServer/MapServer；所述表现层的WebGIS引擎分别采用OpenLayer/Leaflet类库和Cesium类库，以及地理空间数据抽象库来实现2D/3D渲染。
根据本发明说明书的一方面，提供一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现方法，采用所述的体系实现，所述方法包括：
接收客户端表现层发送的HTTP请求；
获取所述请求中的GIS功能请求；
依据所述GIS功能请求从数据层服务器中读取数据；
根据读取的数据对请求进行处理；
通过HTTP响应将处理结果返回至客户端表现层。
上述技术方案采用数据层、逻辑层和表现层所构成的体系实现，其中，逻辑层通过Web服务器和GIS服务器与客户端表现层进行交互，负责接收客户端表现层的Web请求，根据客户端表现层的请求，提供相应的GIS功能服务，并通过与数据层的数据存取模块的通信实现空间数据库的编辑，并将结果数据返回给客户端表现层。
作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：客户端通过Web浏览器向Web服务器发送HTTP请求；Web服务器将GIS功能请求转发给GIS服务器；GIS服务器从地理信息数据库中读取所需的数据；依据读取的数据对GIS功能请求进行处理；返回处理结果给客户端。
作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：数据层通过地理信息数据库的数据存储模块对空间数据进行数据维护、添加、删改和查询，通过高速局域网或广域网与逻辑层的Web服务器进行数据交互，以及响应GIS服务器的数据请求并返回请求响应结果给GIS服务器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供一种实现装置，该实现装置通过数据层存储地理信息数据、前端网站或者行业应用的关系型数据；通过逻辑层来调取GIS服务和后台的业务数据并在前端展示，以及提供WMS、WTMS、WFS和WCS等GIS服务；通过表现层使用特定框架对服务器返回的数据进行展示。本发明通过数据层、逻辑层和表现层构成的体系，将表示逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑适当分开并部署在不同的节点中，减轻客户机和数据服务器的压力，较好地平衡负载。
(2)本发明的数据层、逻辑层和表现层的核心GIS功能均采用开源的WebGIS技术，既可实现国土空间规划一张图浏览、查询、分析、统计、专题图制作等服务功能，又可降低成本并保证安全性。
(3)本发明提供一种实现方法，采用数据层、逻辑层和表现层所构成的体系实现，其中，逻辑层通过Web服务器和GIS服务器与客户端表现层进行交互，负责接收客户端表现层的Web请求，根据客户端表现层的请求，提供相应的GIS功能服务，并通过与数据层的数据存取模块的通信实现空间数据库的编辑，并将结果数据返回给客户端表现层；该方法行之有效且具有成本低、安全性高的优势。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置结构图。
图2为根据本发明实施例的一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现方法的流程图。
图3为根据本发明实施例的一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，如图1所示，它将表示逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑适当分开，部署在不同的节点中，从而减轻客户机和数据服务器的压力，较好地平衡负载。
将表示逻辑与GIS的处理逻辑分开，可以使GIS的处理逻辑为所有用户共享。
业务逻辑和事务逻辑可以全部(浏览器)或部分(插件)部署在新增的应用服务器(中间层服务器)上，根据具体情况，也可以把部分业务逻辑和事务逻辑分别部署在客户端和数据服务器上。
具体而言，包括数据层、逻辑层和表现层。数据层和逻辑层之间可以通过LAN/Intranet/WAN进行连接，而逻辑层和表现层之间的连接则通过WAN/Internet进行。
数据层通过地理信息数据库和业务数据库进行数据的存储。地理信息数据库用于存储地理信息数据(包含矢量、地名地址、专题及瓦片数据)，而业务数据库用于存储前端网站或者行业应用的关系型数据。
逻辑层：由Web服务器和GIS服务器组成，Web服务器主要针对行业应用，用于调取GIS服务和后台的业务数据，并在前端展示，而GIS服务器则用于提供WMS、WTMS、WFS和WCS等GIS服务。
表现层：通过Web浏览器、移动客户端或桌面应用程序之类的客户端，使用特定框架对服务器返回的数据进行展示。
本实施例中，数据层存储地理信息数据和业务数据，以及处理部分事务逻辑；逻辑层用于处理事务逻辑和业务逻辑，向表现层提供GIS服务，以及调取GIS服务和后台的业务数据并返回给表现层；表现层用于处理部分业务逻辑，以及通过客户端对服务器返回的数据进行展示。
本实施例的数据层、逻辑层和表现层的核心的GIS功能均采用开源的WebGIS技术，可实现国土空间规划一张图浏览、查询和分析、统计、专题图制作等服务，在降低成本的同时，保证安全性。
实施例2
本实施例提供一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现方法，通过对现有的国土空间规划矢量数据、栅格数据、数字高程模型数据等各类空间数据进行统一坐标系、高程标准等预处理后，导入、录入国土空间规划一张图系统的空间数据库，以提供统一的数据库和文件库访问服务，为国土空间规划一张图服务应用提供相应的数据支撑服务，实现国土空间规划一张图浏览、查询和分析、统计、专题图制作等功能。
如图2所示，本实施例的方法包括：用户使用Web客户端表现层向应用服务器逻辑层中的Web服务器发送HTTP请求；Web服务器将有关GIS功能的请求转发送给应用服务器逻辑层中的GIS服务器，GIS服务器从数据层的数据服务器中的空间数据库和属性数据库中读取所需的数据，对请求进行生成地图、执行查询、相关分析等相应操作、处理，将数据、地图等操作、处理结果通过HTTP响应返回到客户端表现层进行渲染。
本实施例的数据层GIS数据存储服务器负责空间数据和属性数据的存储、管理与维护，以及与逻辑层的Web服务器进行数据交互。它通过数据存取模块对空间数据库进行数据维护、添加、删改和查询等，通过高速局域网或广域网与逻辑层的事务服务器进行数据交互，响应GIS功能中间件的数据请求，将请求响应结果返回给中间件服务器。
本实施例的逻辑层Web服务器和GIS服务器是三层结构体系中与客户端表现层进行交互的服务器，它负责接收客户端表现层的Web请求，根据客户端表现层的请求，提供相应的GIS功能服务，通过与数据存储服务器的数据存取模块的通信实现空间数据库的编辑，并将结果数据返回给客户端表现层。
应用服务器中的表现层采用体系结构具有弹性、兼容性等特点的微服务软件技术，借助其服务注册中心、配置中心和统一网关机制，将应用程序构造为一组松散耦合的微服务，可自由定制各类个性化的服务，达到快速开发(易扩展)、易应用的目标。
本实施例的客户端表现层采用微件(即Desktop Widget、Web Widget和MobileWidget)的设计思路，将系统业务逻辑与界面展示、样式等表示逻辑分离开来，可自由定制个性化界面风格及各类所需的服务，达到快速开发(易扩展)、易应用的目标。主要有两种实现方式：一种实现方式是不安装任何GIS插件浏览器形式，它接收来自服务器的栅格影像数据(bmp、jpeg格式的图像等)，但没有数据操作能力，只是简单地将用户的请求发送到服务器端，由服务器进行所有的GIS分析与计算，导致服务器负担很重且网络资源浪费较严重；另一种实现方式是通过插件在客户端实现一定的空间数据计算功能。
进一步地，核心GIS功能采用由大量顶级行业精英设计开发的支持OGC、SOA、J2EE等行业标准的开源技术方案，以确保方案的设计理念和系统构架先进性，以及对新技术的兼容和平台的开放性、扩展性。其中数据层的数据库采用PostgreSQL/PostGIS；逻辑层的Web服务器和GIS服务器分别采用Apache/Tomcat和GeoServer/MapServer；表现层的WebGIS引擎分别采用OpenLayer/L eaflet类库和Cesium类库，以及地理空间数据抽象库(GDAL)来实现2D/3D渲染。
实施例3
如图3所示，本实施例提供一种自然资源国土空间规划一张图系统发实现方法，通过对现有的国土空间规划矢量数据、栅格数据、数字高程模型数据等各类空间数据进行统一坐标系、高程标准等预处理后，导入、录入国土空间规划一张图系统的空间数据库PostgreSQL/PostGIS，以提供统一的数据库和文件库访问服务。
具体而言，采用PostgreSQL/PostGIS进行空间数据和属性数据的存储、管理与维护，以及与逻辑层的Web服务器进行数据交互，通过数据存取模块对空间数据库进行数据维护、添加、删改和查询等，通过高速局域网或广域网与逻辑层的事务服务器GeoServer进行数据交互，响应GIS功能中间件的数据请求，将请求响应结果返回给中间件服务器GeoServer。
逻辑层Web服务器和GIS服务器分别采用Apache/Tomcat和GeoServer，它们与客户端表现层Openlayers/Cesium进行交互，负责接收客户端的Web请求，根据客户端表现层Openlayers/Cesium的请求，提供相应的GIS功能服务，通过与数据存储服务器PostgreSQL/PostGIS的数据存取模块的通信实现空间数据库的编辑，并将结果数据返回给客户端表现层Openlayers/Cesium。
应用服务器中的表现层采用体系结构具有弹性、兼容性等特点的微服务软件技术，借助其服务注册中心、配置中心和统一网关机制，将应用程序构造为一组松散耦合的微服务，可自由定制各类个性化的服务，达到快速开发(易扩展)、易应用的目标。
客户端表现层Openlayers/Cesium采用微件(即Desktop/Web/Mobile Widget)的设计思路，将系统业务逻辑与界面展示、样式等表示逻辑分离开来，可自由定制个性化界面风格及各类所需的服务，达到快速开发(易扩展)、易应用的目标。
本实施例采用不安装任何GIS插件浏览器形式，它接收来自服务器的栅格影像数据(bmp、jpeg格式的图像等)，但没有数据操作能力，只是简单地将用户的请求发送到服务器端，由服务器进行所有的GIS分析与计算。
应用服务器通常是工作站、小型机或高性能服务器，也可以是服务器集群，甚至云计算环境。客户机可以不直接向数据服务器发送请求，数据的请求由应用服务器根据客户端的请求向数据服务器提出，数据访问的结果也由应用服务器负责发送到客户端。中间层的服务器既可以是一个Web服务器，负责接收和处理各种Web请求，也可以作为具有业务处理能力的应用服务器，将整个应用逻辑和规则驻留其上。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，其特征在于，包括数据层、逻辑层和表现层，所述数据层和逻辑层通过LAN/Intranet/WAN相连，所述逻辑层和表现层通过WAN/Internet相连；所述数据层，用于存储地理信息数据和业务数据；所述逻辑层，用于向表现层提供GIS服务，及调取GIS服务和后台的业务服务并返回至表现层；所述表现层，用于通过客户端对服务器返回的数据进行展示。
2.根据权利要求1所述一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，其特征在于，所述数据层、逻辑层和表现层分别用于处理不同的逻辑，包括表示逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑；其中，所述业务逻辑和事务逻辑全部部署在逻辑层的服务器中，所述表示逻辑部署在表现层的客户端，所述数据逻辑部署在数据层的服务器中。
3.根据权利要求1所述一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，其特征在于，所述数据层、逻辑层和表现层分别用于处理不同的逻辑，包括表示逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑；其中，所述业务逻辑部分地部署在逻辑层的服务器中，部分地部署在表现层的客户端；所述事务逻辑部分地部署在逻辑层的服务器中，部分地部署在数据层的服务器中；所述表示逻辑部署在表现层的客户端，所述数据逻辑部署在数据层的服务器中。
4.根据权利要求1所述一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，其特征在于，所述数据层包括地理信息数据库和业务数据库；所述地理信息数据库用于存储地理信息数据，所述业务数据库用于存储前端网站或者行业应用的关系型数据。
5.根据权利要求1所述一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，其特征在于，所述逻辑层包括Web服务器和GIS服务器；所述Web服务器用于调取GIS服务和后台的业务数据并在前端展示，所述GIS服务器用于向表现层提供GIS服务。
6.根据权利要求1所述一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，其特征在于，所述表现层采用微件设计来分别部署业务逻辑和表示逻辑。
7.根据权利要求1所述一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现装置，其特征在于，所述数据层的地理信息数据和业务数据的存储采用PostgreSQL/PostGIS；所述逻辑层的Web服务器和GIS服务器分别采用Apache/Tomcat和GeoServer/MapServer；所述表现层的WebGIS引擎分别采用OpenLayer/Leaflet类库和Cesium类库，以及地理空间数据抽象库来实现2D/3D渲染。
8.一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现方法，采用权利要求1-7中任一项所述的体系实现，其特征在于，所述方法包括：
接收客户端表现层发送的HTTP请求；
获取所述请求中的GIS功能请求；
依据所述GIS功能请求从数据层服务器中读取数据；
根据读取的数据对请求进行处理；
通过HTTP响应将处理结果返回至客户端表现层。
9.根据权利要求8所述一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现方法，其特征在于，所述方法进一步包括：客户端通过Web浏览器向Web服务器发送HTTP请求；Web服务器将GIS功能请求转发给GIS服务器；GIS服务器从地理信息数据库中读取所需的数据；依据读取的数据对GIS功能请求进行处理；返回处理结果给客户端。
10.根据权利要求8所述一种自然资源国土空间规划一张图系统的实现方法，其特征在于，所述方法进一步包括：数据层通过地理信息数据库的数据存储模块对空间数据进行数据维护、添加、删改和查询，通过高速局域网或广域网与逻辑层的Web服务器进行数据交互，以及响应GIS服务器的数据请求并返回请求响应结果给GIS服务器。
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