本系统在开发过程中软件配置及开发工具简要说明如下。

操作系统为Microsoft Window7 SP1 64bit; 数据库为Oracle Spatial 11g; 开发环境为Microsoft Visual Studio 2010、MapGIS 6.7(用于合并文件及地图文件格式转换)、ArcGIS 9.3(用户地图文件的投影坐标转换)、MapBuilder(MapViewer自带工具, 用于可视化定义地图样式、主题以及制作地图等)。中间件及服务器部署, 首先安装Oracle 11g数据库、JDK 以及WebLogic服务器, 然后在WebLogic服务器中部署MapViewer中间件服务, 在MapViewer中配置Oracle Spatial数据源后即可开始编程, 通过中间件访问数据库中的空间数据。

实测剖面数据Web发布系统主要按照3层逻辑进行设计, 如图1所示。

图1

Fig.1

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	图1 系统结构图Fig.1 The system structure

1.2.1 数据层

使用的数据源是数字化的1∶ 150万青藏高原及邻区地质图、1∶ 100全国地质图和1∶ 250万全国地质图的ArcGIS和MapGIS文件格式, 对地质图的处理工作也将在2种文件上进行, 而实测地层剖面的数据(Access数据类型)则另外开发数据接口, 将Access数据以文本方式记录的实测地层剖面数据进行坐标转换后, 直接导入到空间数据库中。为解决这种多源异构地质数据的处理、共享问题, 将这2种空间数据以统一的SDO_GEOMETRY格式存储在Oracle Spatial空间数据库中, 利用其强大的空间数据处理功能实现地质空间数据的查询、检索, 实现多种数据源储存的融合, 为数据源扩展奠定基础。

1.2.2 逻辑层

利用MapViewer中间件对已经存入Oracle Spatial空间数据库中的3个比例尺地质图空间数据进行编辑与定义, 按照用户的浏览习惯定义各个图层的显示样式与方式, 将3个比例尺地质图数据库中的所有图层统一编辑为一个独立的FOI(用户兴趣特征)或Tile(底图), 打破3个比例尺的限制, 实现3个比例尺内所有地质数据既独立又统一的逻辑关系。MapViewer通过对展示层JavaScript API的响应, 从数据层选择符合要求的图层返回到展示层, 实现地质数据的融合浏览。

1.2.3 展示层

系统的展示层采用JQuery来控制HTML页面, 并在ExtJS框架的基础上搭建展示界面, 为用户提供优秀的操作与浏览体验。同时, 在用户页面上实现了图层选择、距离测量以及属性查看等一系列的功能, 方便用户使用。通过展示逻辑的设计以及JavaScript API的调用, 控制地质体图层的无缝后台切换, 同时搭配Google Maps优秀的地理底图, 完成地质空间数据的融合展示。

通过对Oracle Spatial +MapViewer技术体系的应用, 实现了3个比例尺地质数据的跨越展示, 完成地质空间数据储存、逻辑以及展示的融合^{[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]}。

空间数据库是进行地质数据展示的基础, 采用的Oracle Spatial空间数据库主要解决以下2个方面的问题。

1.3.1 空间信息与属性信息的分离

经研究发现, 虽然地理信息系统在国民经济建设与人们的日常生活中发挥着重要作用, 但地理信息系统在信息服务的发展史上是作为独立的信息系统发展起来的, 大多数系统仍然采用某种双架构的形式对空间信息与属性信息进行分别存储, Oracle Spatial则从根本上消除了数据库中空间和非空间信息的隔阂, 完成了2种信息的统一管理。

1.3.2 多源异构空间数据的集成

解决空间数据多源异构的问题, 采取了在数据层进行统一集成的方法, 即将ArcView、MapGIS格式的空间数据统一导入、存储在Oracle Spatial空间数据库中, 根据用户需求调用相关数据库中的空间数据。

地质空间数据的格式有很多种, 在进行Web展示的时候, 不能针对每一种格式进行专门的逻辑设计, 这将增加不必要的工作负担与性能负担, Oracle Spatial通过对OGC与SQL/MM标准的实现, 定义了SDO_GEOMETRY数据类型, 提供了一种简单有效的方法, 实现了对各种格式空间数据的储存与分析功能。

数据预处理的目的是为3个小比例尺数据(1∶ 100万全国地质图、1∶ 250万全国地质图、1∶ 150万青藏高原及邻区地质图)在互联网上实现按主题分图层发布、展示提供数据支持。由于1∶ 100万全国地质图、1∶ 250万全国地质图数据是按照图幅划分情况分幅存放(1∶ 100万的地质图数据包括64个区文件, 总数据量为764 M; 1∶ 250万地质图数据分为9个图层, 总数据量为303 M)。为了便于数据的处理和发布, 这些数据在导入到Oracle Spatial数据库之前, 需要经过以下几个步骤的预处理:

(1) 分幅文件合并。利用MapGIS软件, 将各幅中的同类地质数据文件合并成一个完整的文件。

(2) 数据格式转换。利用MapGIS格式转换工具将合并完成的WT、WP或WL文件转换成SHP文件。

(3) 投影转换。由于原始地质数据的投影参数为“ 高斯北京54” , 而目前主流的WebGIS开发所使用的投影是“ Web墨卡托” 投影。为了适应WebGIS方式展现地质数据的技术特点, 需要进行投影转换— — 利用ArcGIS软件载入转换之后的SHP文件, 建立转换工程, 将投影由“ 高斯北京54” 转换成“ Web墨卡托” 投影。

(4) 数据导入。利用MapBuilder自带的SHP文件导入功能, 建立其与Oracle Spatial空间数据库的连接, 将3个小比例尺地质数据直接导入数据库, 最终形成各比例尺的相关地质信息数据库。

经过数据预处理, 将3种比例尺的空间数据、属性数据等内容导入到Oracle Spatial数据库, 但与之相关的图例样式丢失, 为了方便地质图发布时, 用户能够浏览到标准样式的地质图, 需要手工还原地图样式。本系统中, 一个地图是由一个或多个主题组成, 每个主题都有自己的样式, 主题基于数据库表。

对于任何Web应用来说, 用户界面的友好性都是十分重要的, 为了给用户带来出色的体验, 展示层是在ExtJS框架基础上开发的。ExtJS是一种主要用于创建前端用户界面, 一个基本与后台技术无关的前端ajax框架, 其功能丰富, 界面优美, 使得本系统的最终界面与传统的WebGIS应用同质化的界面与操作体验区别开来。

用户可以根据界面左侧的单选组选择要在地图上配合展示的地质体底图, 同时还可以拖动其下侧的滑块改变当前地质体底图的透明度。在透明度滑块下方是3张地质图数据中的其他可展示主题图层。目前可以展示的图层有1∶ 150万青藏高原实测剖面、1∶ 150万青藏高原地理注记、1∶ 150万青藏高原底图、1∶ 150万青藏高原指引线、1∶ 100万典型岩性、1∶ 250万断裂构造、1∶ 250万火山口、1∶ 250万同位素以及1∶ 250万钻孔。用户勾选主题后, 相应的主题图层会在地图区展示出来。

2.2.1 地质体搜索

Oracle Spatial空间数据库具有强大的空间分析能力, 系统基于此特性实现了基于空间位置的地质体图层搜索功能, 并以图形的方式展现搜索结果。用户通过在界面左侧的搜索下拉框内, 设定要搜索的地质体数据比例尺、搜索结果颜色、搜索关键字类别、搜索关键字以及搜索空间范围, 系统以屏幕中心的坐标为原点, 搜索在指定半径内符合用户关键字的地质体, 并将结果以图形的方式展现在地图上(图2)。

图2

Fig.2

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	图2 石炭系地质体搜索结果示意图(蓝色标出)Fig.2 Search results for geological body formed in Carboniferous (colored blue)

2.2.2 实测剖面搜索

搜索实测剖面线时, 在搜索图层下拉框中选中“ 青藏实测剖面” , 搜索内容中填写搜索的关键字, 此时除以上2项内容外, 其他的搜索选项均可忽略不写。点击查询后, 符合条件的剖面线将会显示在查询按钮下方的对话框内, 点击对话框中的一条剖面线, 视窗将会移动到该剖面线附近, 同时该剖面线将会短暂地变成蓝色, 以提示用户; 若用户未看清, 只需再次点击对话框内的该剖面线即可(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 实测剖面搜索结果示意图Fig.3 Schematic diagram showing search results of measured profile

2.3.1 Tile属性获取

地质体图层是以Tile的方式展示。用户获取地质体图层信息时, 只需用鼠标左键单击地图上的区域即可获取该点的地质体信息, 信息会在右侧信息框内展示, 系统会自动判定当前用户展示的是哪个地质体图层, 并将相应的地质体信息展示出来。

2.3.2 FOI属性获取

为了方便用户操作, 点或线的图层通常以FOI的方式实现。这样做的目的是为了方便用户点击该类地质特征对象时, 实时获取正确的信息。用户点击图层上的点或线要素时, 其属性将以弹出框的方式展现给用户。

青藏实测剖面图层的剖面实体不仅具有剖面本身文字的描述信息, 还有层内文字信息以及图片信息。为了清晰明朗地展示这些信息, 系统采用了与上述图层不同的方式进行展示。当用户点击剖面线时, 剖面线本身的文字信息会在地图下方的信息栏内展示, 同时会弹出该剖面线图片的缩略图; 用户若需要浏览该剖面详细的层内信息以及完整的剖面图片, 则点击弹出框内的按钮, 系统会在新弹出的页面内展示出该剖面完整的图片以及层内信息(图4)。

图4

Fig.4

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	图4 实测剖面属性信息展示Fig.4 The attribute information of measured profile

本系统提供了导航条、距离测算、绘图及底图切换共4个客户端工具, 方便用户使用。

(1)导航条。用户既可以通过鼠标滚轮实现地图的放大或缩小, 也可以通过操作地图区左上角的浏览导航条实现; 同样, 用户既可以通过拖拽地图实现地图的上下左右移动, 也可以通过操作地图区左上角的浏览导航条实现。

(2)距离测算。用户通过点击左侧工具栏中的“ 距离测算” 工具, 可以在地图区上单击各个点, 系统将自动计算距离总和。

(3)绘图工具。单击左侧工具栏中的“ 绘制图形工具” 实现绘图功能。左键单击地图区上各点可以绘制线条, 将线条起点和终点闭合, 可以绘制成区域。

(4)底图切换。为了配合不同图层的观察需求, 在系统工具栏中设置了底图切换按钮, 用户通过点击想要的底图切换地图区底图设置。