基于ArcIMS的校园WebGIS的研究

摘要：该文通过对网络GIS系统的研究，通过统一的图形界面访问相关信息，提供了一个基于ArcIMS的数字校园电子地图的网络化和空间化的信息管理平台。

关键词：WebGIS；ArcIMS；数据；地图转换

中图分类号：TP913文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)14-3241-03

ArcIMS WebGIS Based on the Research Campus

GAO Feng-min, LI Xiao-Li

(College of Information Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

Abstract: This paper studied Internet network GIS System,and through the unified keenness access relevant Information to provide the Internet network of ArcIMS figures and the space of Information management platform.

Key words: WebGIS; ArcIMS; data; Map conversion

校园信息管理中的空间数据和非空间数据的一体化问题尚未有机整合。为了实现这一目的，可以采用地理信息系统（Geographic Information System， GIS）和WebGIS技术，对校园空间数据进行采集、操作、管理、分析、模拟等操作，并和属性数据相结合，并通过地理分析方法，建立在因特网上的网络GIS系统，从而利用网络的方便快捷性，通过统一的图形界面访问相关信息，提供了一个基于ArcIMS的数字校园电子地图的网络化和空间化的信息管理平台。

1 WebGIS的简介

1.1 WebGIS的组成结构及特征

WebGIS是由GIS与WWW有机结合在一起的。客户端是Web浏览器，客户端发GIS服务请求，WWW服务器负责接受服务请求，将服务请求传递给GIS服务器或GIS元数据服务器，由GIS服务器或GIS元数据服务器得出的结果返回客户端。GIS服务器端在处理客户发出的GIS服务请求过程中，将GIS数据处理的结果转为HTML页面返回客户端；或直接把GIS原数据和所使用的处理工具通过WWW服务器返回到客户端；同时，GIS服务器通过安装GIS Plug In插件、GIS Java Applets或GIS ActiveX，实现客户端的图像GIS计算，很大的提高了GIS服务器性能。

1.2 WebGIS的实现技术

普通WWW浏览器是不具备GIS功能的。WebGIS客户端需要在WWW浏览器上运行具有GIS功能的软件才可与WebGIS服务器进行信息的交互，实现WebGIS功能。目前，WebGIS客户端应用的技术方案主要包括CGI，GIS插件(plug-In)、GIS Java 方法和ActiveX控件四种。

其中基于Java Applet方式的实现方式为：Web浏览器发出GIS数据显示请求；Web服务器接受请求并处理，将用户所需GIS数据和GIS Java Applet传送给浏览器；客户端接受到GIS数据和GIS Java Applet，启动GIS Java Applet，对GIS数据进行处理，完成GIS操作。优点是与平台和操作系统无关、无需实现安装、速度快等。缺点是分析能力弱，处理大型的项目的能力有限。

2 ArcIMS体系结构

ArcIMS是ESRI推出的新一代分布式GIS产品。它基于网上制图的GIS产品，用于创作、设计、和管理Internet地图的WebGIS应用系统。主要用于在各种网络平台上为用户提供GIS服务。具体像在Intranet 和Internet 环境下ArcIMS 为浏览器端的客户提供地图数据和各种GIS 应用。可以为用户制作地图服务，开发WEB页面等。ArcIMS能在各个客户端和服务器或浏览器间建立“数据流”。这一功能是ArcIMS的一大特色功能。这样用户可以将本地数据与Internet 上的数据组合在一起，为广大用户提供一个更广阔的空间，扩展了普通站点使其能够提供GIS数据和应用服务。

ArcIMS 是一个典型的分布式系统。由服务器和客户端组件构成。其运行过程可以描述为：客户端向服务器发出操作的请求信息，ArcIMS接受到该请求后，处理该请求信息，得出结果后返回给客户端，客户端将所获取信息展现，供客户浏览。

2.1 客户端

ArcIMS第一层是网络客户端或者用户终端。通过直接或间接通过协议（HTTP或TCP/IP）与ArcIMS的服务器建立通讯。从服务器获取另一台计算机服务并接受服务器响应。客户端可以使Internet Explorer或者Netscape浏览器，甚至是无线接收设备。

2.2 中间件

ArcIMS第二层是中间件。中间件可以比喻成客户端和服务器端之间的中间人，进行接收请求和返回结果。是协调应用程序和网络之间的软件，以帮助客户端和服务器端达到最佳效率与最佳传输速度。它使用了Java Servlet技术，合成了GIS应用模块，管理不同计算平台上程序之间的交互。

1）Web服务器：Web服务器接受客户端请求，创建网页在客户端。完全支持ArcIMS的Web服务器软件有：Apache、Microsoft Internet Information Server（IIS）和Netscape Enterprise Server。

2）Servlets：ArcIMS体系要求有Servlets的支持。它是作为网络服务的一部分运行，能够响应客户请求的一个Java程序，功能是扩展Web服务器的功能使之动态的调整网页内容。同时可以接受客户请求，获取并处理客户所需数据及将运行结果返回客户端。

3） ArcIMS应用服务连接器：连接器（Server Connector）是用来连接Web浏览器和ArcIMS应用服务器的。ArcIMS Servlet Connector是ArcIMS的标准连接器。它使用ArcXML语言在Web服务器和ArcIMS应用服务器之间通信。

4） ArcIMS应用服务器：ArcIMS应用服务器（ArcIMS Application Server）是处理请求负载平衡的程序。在分布环境下，应用服务器可以安装在于Web服务器不同的机器上。

2.3 服务器

ArcIMS第三层是服务器。包括ArcIMS 空间服务器、ArcIMS 应用服务器、ArcIMS 应用服务器的连接器和ArcIMS 管理器。

服务器是向客户端提供服务的程序或计算机。ArcIMS空间服务器是接收处理客户请求并向客户返回地图的程序，是ArcIMS的主要处理中心，空间数据在ArcIMS空间服务器中进行处理，并将输出的地图和数据返回给Web服务器。

3 数据的采集和处理

3.1 数据的采集

本文为了减少数据采集的时间，本文使用河南工业大学1:1500CAD规划设计图作为基础，包含一期已经建成投入使用的建筑楼宇和二期规划建设或正在建设的楼宇。最后将CAD图转换为地图。

3.2 数据的处理

对于采集到的数据做业内处理时，分为空间数据录入和属性输入录入两部分。空间数据来源于CAD图到GIS图的转换以及部分编辑修改。本系统中，使用ArcMap来创建实现.mxd格式的地图配置文件。

1) CAD工程图与GIS地图：AutoCAD软件在当今社会有着非常广泛的应用，是进行工程建设的一个基础平台，其图形要素的属性都以外挂数据库方式管理。为了使得工程建设与地理信息进行对接，就要求对CAD数据进行GIS转换。CAD的符号，以块的形式组织，和GIS的符号组织格式完全不同，因此对转换的要求就比较高。

2) 转换分析与转换：CAD文件是由诸如颜色、线型、线宽、符号等静态图形特征组织后的图层集合，其图层并没有像GIS中的图层那样组织严密，实体/元素都包含在一个单一的文件中，属性数据的主要描述图层和注记。

ArcGIS在读取CAD文件时，是根据要素类型划分新的图层，将所有同一类型的要素放在同一图层上，图层信息存储在layer字段，这与CAD数据组织方式的分层不同。由于学校1:1500规划设计CAD图包含数据量太大，包含地貌土质、树木绿化、场地、建筑设计、坡度、道路、电视电缆、给排水、强弱电、消防水电等共计179个图层，因此，必须将其进行转换，并从中提取地图中所需有效信息，保存为Shapefile地图。

在ArcMap中Add data打开CAD文件，选中工大新区1:1500.dwg文件，此时会看到系统自动将该CAD图识别为五个图层，分别是：Annotation标注、Point点、Polyline折线、Polygon面和MultiPatch斑块。

1）方法一：利用导出命令

选择相应图层，点击图层右键Data--Export data，将单个图层导出为shp文件，分层要求可以通过设置图层的Definition Query实现。本项目采用这种方法将CAD图转换为GIS地图。

2）方法二：利用GP工具

ArcInfo提供了一个现成的CAD数据转换工具，位置在ToolBox-Sample-CAD to Feature Class。先选择一个CAD文件，然后设置输出图层文件、提取数据的类型、filter expression、输出字段等属性，导出的是一个按filter expression分类的图层。

3）提取有效数据

在编辑状态下选中所需的面，复制后粘贴到新的图层。由于CAD中数据对象太多，因此，转换图后产生的面的对象数量也大。根据具体的情况，较小的面可以合并，较大的面可以裁减。

4）整理成图

数据是一个WebGIS网站赖以生存的根本，数据质量则是一个WebGIS网站成功的关键。所以要预先做好数据预处理工作，选择合适的数据源以及合理的展示地理数据。

ArcIMS支持三种数据格式：

① Shapefile格式。ArcView一般至少为每个Shapefile文件创建3个文件，其中.shp文件是要素的几何信息；.dbf存储的是要素属性数据；.shx文件存储的是要素几何的索引信息。创建索引文件主要是用来加速分析和查询的速度。

② 空间数据引擎。空间数据引擎（ArcSDE）包含在ArcIMS中，它本质上是一个客户端服务软件，用来在主流数据库如SQL Server、Oracle等中存储、管理以及快速监听空间数据，具有很强的搜索性，使得空间数据可以很方便的与非空间数据进行集成。ArcSDE通过TCP/IP协议，提供网络上的开放数据访问。

③ 影像数据格式。影像数据是一种基于像元的数据格式，比较常见的影像数据有卫星影像、航空相片和扫描文件，ArcIMS可以将影像数据作为一个图层加入到地图中，一般作为背景显示。

图2 河南工业大学处理前较多的“面”对象 图3 河南工业大学地图处理后的“面”对象

5）属性数据处理

属性数据可以先录入到Excel表中，并完成编辑，然后通过SQL Server的数据转换功能，导入到数据库各自表格中。这是因为Excel的数据录入远比SQL Server方便快捷，而导入数据库的操作也易于操作，大大提升了数据输入的速度。

4 结束语

系统的功能需要进一步完善。要把软件的建设重视起来，使部门的硬件设施得到充分的应用，更注重校园的资源建设，把校内外的资源更多的结合起来。使资源更丰富。

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