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一、WebGIS簡介

WebGIS是建立在Internet上具有瀏覽器/服務器體系結構的網絡GIS（地程信息系統），它是一個交互式的動態地理信息系統，也可以簡單地定義為基于Internet平臺的GIS，它利用互聯網技術和WWW技術，訪問位于不同地區的空間信息資源。WebGIS與一般基于因特網的信息系統相比，可以實現圖形數據與屬性數據的動態鏈接，并提供了網上可視化查詢功能和空間分析功能。與傳統GIS相比，它具有運行成本低、全球化、可擴展性強、跨平臺、系統開放性優點，使原來基于單機或局域網的GIS擴展到整個因特網，使地理數據和地理模型在全球范圍內共享成為可能，也給更多用戶提供了使用GIS的機會。WebGIS由客戶端、應用服務器和數據庫服務器組成，客戶端由通用的Web瀏覽器（如IE、Navigator等）以及安裝的Plug_In插件、下載的Active控件和JavaApplet構成。應用服務器由WWW服務器、GIS服務器和一些GIS服務器構成。數據服務器由數據庫服務器、數據庫和GIS數據庫構成。WebGIS的基本原理比較簡單，即客戶端向服務器端發送請求，在服務器端接收到請求后進行處理，在WebGIS處理完成后將結果返回到客戶端。用戶首先通過Internet訪問WebGIS頁面，在WebGIS頁面的地圖窗口進行相應的地圖操作，客戶端將相應的地圖操作請求發送給Web服務器，Web服務器通過GIS服務對命令進行解析并與GIS服務器通訊，GIS服務器接到命令后進行處理，如果處理過程中需要訪問數據庫，則通過空間數據庫引擎訪問關系型數據庫，或通過ADO（活動數據對象）訪問屬性數據庫，在查詢到數據后，將結果轉換為HTML頁面把GIS數據通過Web服務器返還給客戶端，GIS服務器還可以直接同客戶端的GISPlug_in插件、ActiveX控件和JavaApplet進行通信，完成GIS服務1次請求與響應的循環。WebGIS的基本原理如圖1所示。

二、系統總體設計

1.硬件環境。鐵路工務地理信息系統需要處理許多圖形數據，因此，系統的數據量大、結構也比較復雜。為了使系統有較好的運行性能，系統硬件環境的配置如下：配置較高的服務器1～2臺、掃描儀和數字化儀若干臺。

2.軟件環境。在WebGIS系統設計中，需要采用合適的操作系統、數據庫管理系統、前端開發工具以及WebGIS開發平臺。當前，市場上已出現了幾十種基于Internet的WebGIS平臺產品（如Mapinfo公司的MapXtreme、ESRI公司的MapObjectIMS、武漢中地的MapGISIMS和北京超圖的SupermapIS等），在綜合考慮產品性能和價格等因素，選用了MapInfo公司開發的基于Internet的應用服務器—MapXtreme。利用MapXtreme可將信息和資源在地圖上以多種可視化的方式展現，從而實現信息的對外，其優勢在于開發人員能集中地控制和維護地圖和數據庫數據，并集中實現應用程序的功能，避免了以往系統維護困難的問題。系統的具體軟件環境為：中心服務器采用Microsoft的IIS軟件，它將要的網頁存放在服務器上，根據用戶的地圖操作請求對地圖服務器進行訪問。數據庫采用Oracle9i。地圖服務器采用MapXtreme，利用它就可以調用MapXGIS的組件來處理用戶的地圖操作，客戶端用戶無需安裝其他軟件，只需使用瀏覽器瀏覽即可。開發工具采用MicrosoftInterDev6.0。

3.系統的體系結構。傳統的客戶機/服務器（C/S）模式的數據庫系統無論在設計開發方面還是在應用方面都存在一定的局限性。采用客戶機/瀏覽器結構，用戶的數量可以任意擴充，也不需要再追加投資，從長遠的角度來看，可以大大節省成本。根據鐵路工務地理信息的特點，本文，筆者經過綜合的考慮和分析，采用了客戶機/瀏覽器結構。客戶機只需通過瀏覽器，就可以進行更廣泛的范圍訪問，符合了可持續發展的原則，使系統具有良好的開放性和易擴展性。根據鐵路工務信息的特征，鐵路工務地理信息系統采用三層結構，即瀏覽器、Web服務器和數據庫服務器，系統體系結構如圖2所示。

4.系統總體結構。系統總體結構由鐵路工務WebGIS、病害信息管理、維修工程管理、工務信息管理、多媒體信息管理、數據管理和系統維護等管理模塊組成。使用管理模塊實現線路、路基、橋梁、涵洞、隧道、車站、道口等的圖形和屬性數據的輸入、分析和處理，從而實現按圖、屬性或線路里程等多種方式進行查詢。系統的總體結構如圖3所示。

5.系統管理功能。地圖的輸入、編輯、修改以及系統的維護由系統管理員在服務器端完成，外地的系統用戶也可以通過Internet登錄系統頁面進行鐵路工務屬性數據的修改和更新，一般的用戶可通過連接Internet實現對鐵路工務信息系統的瀏覽。

三、系統數據庫設計

在鐵路工務空間數據庫中除了空間數據，還包含一些屬性數據。在數據庫設計中，需要對它們進行集成，因此，對數據進行了分類編碼，數據的分類編碼是對數據資料進行有效管理的重要依據。編碼的主要目的是節省計算機內部空間、便于用戶理解使用。只有進行了正確的編碼，空間數據庫與屬性數據庫才能實現正確的連接。由于目前國內尚沒有統一的地理數據編碼標準，因此依據《國土基礎地理信息數據分類與代碼》（GB/T13923-92）、縣以下行政代碼編制規則（GB10114-88）等標準，參照實際工作需求，采用英文字母層次型分類編碼體系。該編碼體系盡量與相關系統協調一致，并且具有一定的通用性。

四、系統主要功能的實現

1.空間查詢功能的實現。空間查詢以用戶輸入的某一屬性值作為查詢條件。首先，用戶選擇需要查詢的圖層，然后輸入某一屬性值作為查詢的關鍵字，地圖將高亮顯示該目標的地圖位置，并且將查詢的目標以一定的放大倍數重定位于地圖窗口的中央。在系統的應用中，當某個橋梁、涵洞、路基等發生病害時，應用該功能可在最快的時間內對病害地點進行定位，能夠大大地提高搶險救災的效率。實現的關鍵代碼如下：

FunctionSearchControlHandler（）

OnErrorResumeNext

IfRequest.Form（cThSearchBtn）.Count<>1Then

SearchControlHandlerr=True

ExitFunction

EndIf

dimk，lay

dimlayer，findds，foundobj，bResult

k=Request.Form（"cThkeyword"）

lay=Request.Form（"cThLayerName"）

setlayer=Session（cMapXObject）.Layers（Lay）

setfindds=Session（cMapXObject）.DataSets.Add（miDataSetLayer，layer）

setlayer.find.finddataset=findds

setlayer.find.findfield=findds.fields（"ID"）

setfoundobj=layer.find.search（k）

if（foundobj.findRCmod10=1）then

bResult=SetMapAutoRedraw（False）

Session（cMapXObject）.zoom=1/8

Session（cMapXObject）.centerX=foundobj.centerX

Session（cMapXObject）.centerY=foundobj.centerY

''''可將foundobj定位在中心

layer.Selection.addfoundobj''''高亮顯示

Session（cMapXObject）.ExportSelection=True

bResult=SetMapAutoRedraw（true）

else

Response.Write"地圖上未找到該目標。"

endif

IfErrThen

SearchControlHandler=False

IfNotHaveError（）Then

SetError"SearchControlHandler"，Err.number，Err.Description

EndIf

Else

SearchControlHandler=True

EndIf

Endfunction

2.統計分析功能的實現。統計分析的一個重要工具就是制作統計圖，統計圖是在統計表的基礎上表現統計資料的一種形式。統計圖把統計表中的數字形象化，利用幾何圖形反映數量間的對比關系。在系統中加入統計圖的制作，比單純的用統計表更明確、更具體、更生動有力地說明了各種數量間的關系。本系統統計圖的制作是利用VML技術實現的。編寫VML要先從數據庫中讀取數據，構成一個數組（total），并把它傳給預定義的函數（ShowLineTableChart、ShowPieTableChart，或ShowTableChar），在函數中用ASP內置對象Response的Write方法生成包含VML的頁面，通過調用相應的函數就可以在瀏覽器端輸出各種不同形式的統計圖。統計分析功能如圖4所示。鐵路工務地理信息的網上系統是鐵路GIS項目的重要內容，用戶可通過網絡快捷地獲取鐵路工務空間數據，并能夠對所獲得的鐵路工務空間數據進行操作，從而最大限度地達到信息共享，提高了鐵路工務部門日常工作的信息化程度。