城市地理信息系统的集成策略研究

2022-11-27

城市地理信息系统 (Urban Geographic Information System, UGIS) 是专业化的地理信息系统, 是为城市建设、总体规划、城市管理和信息服务而建立的专用地理信息系统。它属于地理信息系统的一种子系统。具体地讲, 它是一种利用计算机技术及信息工程技术等实现对城市各种数据和信息进行采集、处理、存储、管理、查询、分析、应用和维护更新的空间信息系统。

城市地理信息系统作为城市管理和决策的现代化工具已被许多城市列为一项重要的基础设施来进行建设, 它担负着整个城市综合信息的存储、分析、交换和服务的功能, 为城市规划、管理和建设的定量化、科学化以及为城市地理信息进行快速查询和分析提供了先进的技术手段和方法, 并为决策者提供辅助支持, 成为未来数字城市 (Digital City) 不可缺少的工具。

下面笔者根据江门市城市地理系统建设的经验探讨一下城市地理信息系统建设的策略。

1 地理信息系统集成概述

随着计算机技术和软硬件的迅速发展, 在进行信息系统建设的过程中大都摒弃了以前所采用的孤立的模式, 而是采用集成的方式。集成不是把现有的要素简单的组合起来, 而是具有明确的主观性和目的性, 集成的背后有价值判断和情感要求。集成的核心在于组成系统各个部分之间的有机结合, 将分散的系统集成形成一个统一的整体, 以取得系统的协同效益。

信息系统的集成是指根据一个复杂的信息系统或子系统的要求, 对各种产品和技术进行验证后, 把它们组织成一个完整的解决方案的过程。系统集成是一种思想, 是一种指导信息系统的总体规划和分步实施的方法和策略。系统集成的内容包括:人的集成 (最终用户掌握和利用信息系统功能, 从而融入信息系统之中) 、企业组织的集成 (组织机构改组) 、管理和技术的集成以及计算机系统平台的集成。

2 基于B/S模式的城市地理信息系统集成的三层结构

地理信息系统的发展共经历了四个发展阶段, 分别是单机版、C/S模式、B/S模式和网格模式。目前世界上发达国家 (主要是美国) 的GIS正处于C/S模式向网格模式转换的阶段, 而我国的G I S由于发展起步晚, 并且受到各个方面因素的制约, 其所处的发展阶段是C/S模式向B/S模式转换的阶段。

2.1 基于C/S模式的二层结构

在进行城市地理信息系统建设和集成的过程中, 最初由于受到计算机技术和计算机软硬件的限制而采用最简单的也是分布式计算环境中最流行的基于C/S (Client/Server, 客户端明及服务器) 模式的两层结构。该模式被许多大型数据库网络系统普遍采用, 其最重要的特点在于摆脱了传统网络系统中文件服务器/终端的模式, 发挥了服务器容量大、速度快等特点, 减少了客户端的工作量, 同时有利于减少网络通信信道上的信息流量。

C/S模式实际上是把客户端的任务通过网络交由相应的远程G I S专用服务器处理 (如ARC/INFO Map Info等的远程服务器) , 处理完毕后, 再通过通信信道把处理结果返还给用户。从结构上看, 这是一种比较理想的集成模式, 把大量的数据相关操作交给专用S e r v e r来完成, 既发挥了服务器的效用, 又降低了通信信道的数据传输量, 容易实现各种不同系统的集成。

2.2 基于B/S模式的三层结构

最简单的B/S模式是由三层结构组成的, 其中第一层是表示层, 也就是用户界面层, 主要是用户进行交流的层面:第二层是业务层 (中间件层) , 也就是W E B服务层与应用服务层, 该层也叫做应用服务器中间件层或者是应用访问程序框架平台, 主要进行浏览器端和数据库服务器端信息交流的连接;第三层是数据访问层, 其主要功能是进行空间数据和属性数据的存储和管理以及满足业务层对于空间数据和属性数据的访问。

B/S模式的客户端是一种“瘦客户端”模式, 无需在客户端安装任何组件和应用程序, 只需要普通的网络浏览器 (Internet Explore或者是Net Scape) 即可。B/S模式的业务层, 也就是中间件层, 是基于B/S模式的三层结构中一个最为关键的一层, 也是区别于C/S模式的关键。在该层中, 主要是将接受到的客户端的各种请求进行处理, 并且与数据库 (属性数据库和空间数据库) 进行连接, 最后将处理的结果返还给用户。

3 基于B/S模式的城市地理信息系统集成的建设

采用基于B/S模式的三层结构并且基于W E B的城市地理信息系统的工作原理上面已经进行了概括的介绍, 下面将进行详细的解释。

3.1 客户端技术

在使用该I E浏览器的时候, 用户只需要在地址栏中输入所需要的U R L, 系统就会按照有关的网络协议向应用服务器和W E B服务器发送H T T P请求, 在应用服务器和W E B服务器端进行该请求的各种处理, 最后将用户所需要的结果返回给用户。

3.2 WEB服务器和应用服务器端技术

当用户在网络浏览器的地址栏中输入所需要的U R L后, 该请求会通过H T T P标准协议向应用服务器和W E B服务器进行传递。在应用服务器和W E B服务器端响应安装了所有的G I S的软件、组件和开发程序, 这些G I S软件在目前最为流行的是E S R I公司发布的A R C G I S系列, 主要包括ARCIMS (Internet Map Server for ARCView and Map Object网络地图服务) 、ARCMap、A R C C a t a l o g、A R C T o o l b o x、A R C S D E (Spatial Data Engine, 空间数据引擎) 和License Managers其中ARCIMS主要是用于进行网络地图发布的, 而A R C S D E是空间数据引擎, 主要是进行空间数据的存储和管理。

3.3 数据库服务器端技术

在基于B/S模式的三层结构中, 客户端所需要的一般都是W E B页面, 所以在客户端发送请求大都去调用应用服务器和W E B服务器端的J S P或者是被W E B服务器转换成的Servlet, 而它们在进行动态生成WEB页面时, 一般都会去调用Java Bean, 然后通过Java Bean与属性数据库和空间数据库进行连接或者是直接进行属性数据库和空间数据库的连接。空间数据在目前所采用的技术中, 一般都是存储在由E S R I公司生产的ARCSDE (Spatial Data Engine空间数据引擎) 中, 通过O D B C-J D B C桥与应用服务器和W E B服务器进行连接, 由于采用了Java技术, 目前直接采用JDBC驱动即可。属性数据存储在目前非常流行的O R A C L E数据库中, 该数据是一种R D B M S (关系数据库管理系统) , 同样该属性数据也是通过J D B C与应用服务器和W E B服务器进行连接。

摘要：城市地理信息系统建设作为数字城市概念中重要的一环, 在全国各大中城市正迅速展开, 笔者根据多年工作经验, 在参考大量相关文献的基础上, 总结了城市地理信息系统的集成策略, 最后给出了基于B/S模式的具体开发策略, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：城市地理信息系统,建设策略,平台B/S,C/S