基于WebGIS的智慧型测绘地理信息共享服务系统设计

基于WebGIS的智慧型测绘地理信息共享服务系统设计

熊俊

武汉吉嘉时空信息技术有限公司 湖北省 430079

摘要：GIS是一种集采集、查询、分析和显示地理位置数据于一体的空间信息系统，在能源勘测及城市规划上得到了广泛应用。传统GIS系统有着数据产品形式单一、标准规范不统一、数据更新周期长等不足。随着Web GIS地理服务广泛应用，空间数据采集的规模不断升级，为了满足复杂的功能需求，其计算能力也需不断增强，为此设计一种基于Web GIS的智慧型测绘地理信息共享服务系统。国外针对地理信息共享服务系统设计研究较早，各界学者从不同学术角度对信息共享服务系统进行了创新与优化，共享服务系统已经应用在实际中。

关键词：WebGIS；智慧型测绘地理信息；共享服务

国内针对共享服务系统研究较晚，但随着我国云计算技术的迅速发展，已在地理信息共享服务系统设计上取得初步的进展。董通等为加强土壤数据的信息化管理，提高土壤信息的共享性，设计开发出基于Web GIS技术的新疆绿洲农田土壤信息集成与共享系统，该系统提高了数据利用效率。翟皓等基于Web GIS技术、数据库技术和ASP.NET技术，开发了草地资源信息管理系统，为提高草地精细化管理水平提供信息基础和决策支持。上述研究虽然实现对土壤、草地等信息的集成和共享，但是未对该系统投入使用后的响应状况进行分析和深入研究。为此，本文设计了基于Web GIS技术的智慧型测绘地理信息共享服务系统，该系统实现了不同地点的地理数据资源共享，操作方便快捷，并通过实验与传统系统进行了对比，结果显示该系统响应时间短、效率高，适用于地理信息共享服务工作中。

1. 智慧型测绘地理信息共享服务系统设计

为让测绘地理信息数据满足多样化的需求，基于Web GIS技术设计智慧型测绘地理信息共享服务系统，整合地理信息相关数据后向所需要的相关部门提供数据共享和交换服务。为使设计的系统可以稳定并且快速响应工作，从硬件和软件两部分进行设计，在硬件部分设置双模仲裁单元，以FPGA及两套ARM为基础，外置一个SDRAM和FLASH，经FPGA连接到ARM芯片外部总线上，利用计算机自带的双模冗余CAN总线，为信息共享数据提供数据传输通道。连接处理器及时钟振荡电路，在电路中设置一个过流保护装置，并联总线驱动电路，形成系统的硬件整体结构。软件部分的设计，主要采用Web GIS技术建立一个可访问的Web组件，构建Web GIS技术架构，利用该架构处理硬件部分采集的地理信息数据，并对数据进行预处理以及对控制系统运行负载均衡控制，从而完成智慧型测绘地理信息共享服务系统设计。

1.1 智慧型测绘地理信息共享服务系统硬件设计

1.1.1 设计双模仲裁结构

计算机承载智慧型测绘地理信息共享服务系统的正常运行，所以在设计系统硬件时，主要针对承载系统运行的计算机进行设计。在系统整体硬件结构上，系统总线经FPGA后连接到CPU上，FPGA在系统上电时形成一个EDAC逻辑电路，逻辑电路能够对总线上的数据进行同步纠错处理，保证共享数据的准确。

为了保证整个系统可靠运行，将双模仲裁单元分为5部分：看门狗模块、仲裁逻辑、切换单元、接口映射以及EDAC逻辑。设计得到的仲裁单元结构如图1所示。

由图1可知：设计看门狗模块监视整个硬件运行状态，看门狗内部采用三信号串行通信方式，仲裁逻辑采用一个TSC695F处理器作为CPU，连接看门狗电路，设定EDAC逻辑内部的时钟源为40 MHz，控制切换单元在2分频后产生系统时钟，设定双模仲裁单元的运行主频为20 MHz，在该运行主频控制下，设计硬件子计算单元元件。

图1 设计的双模仲裁单元结构 

1.1.2 设计AT697E子计算元件

子计算单元以AT697E处理器为处理核心，在处理器底板总接口连接电平转换接口及总线驱动，设置时钟电路为20 MHz，调整处理器内部倍频后系统主频为80 MHz，在处理器配置外连接一个8 MB的SRAM处理器及256 K的程序处理器，采用8 MB的FLASH储存器，采用FPGA芯片作为数据收发芯片，子计算单元的电路结构如图2所示。

由图2可知：子计算单元电路结构采用一个独立的RC振荡器连接一个计数器作为总线上的看门狗时钟，在EDAC模块内设置七个检验位，实现地理信息共享数据自动纠错。设置处理器采用DSU启动方式，在芯片外部设置DSUEN，保证信号高电平有效。综合上述处理，完成对测绘地理信息共享服务系统的设计。

图2 子计算单元电路结构 

1.2 智慧型测绘地理信息共享服务系统软件设计

1.2.1 矢量空间数据的预处理

在预处理矢量空间数据前，利用Web GIS技术架构如图3所示，处理硬件部分采集的地理信息数据。

由图3可知：该架构主要是利用Web GIS技术对服务层进行优化设计，主要包括服务请求者、服务注册中心以及服务提供商三部分，服务层作为整个框架的核心，提供Web GIS地图服务和远程服务。利用硬件部分的应用服务器，为客户端提供栅格地图、矢量地图、属性查询等服务。

图3 Web GIS技术架构 

将在以上过程汇总，需要对地理信息矢量数据进行预处理，采用WCF编程模型处理完成预处理过程，利用Linux的阶层目录结构归类编程代码，变换Linux软件包管理器如表1所示。

通过上述过程，将预处理计算所得数据通过不断变换至如表1所示的Linux软件包管理器，将测绘地理信息矢量空间数据预处理过程以代码的形式在软件中实现，将测绘地理信息整合到系统软件后，控制系统运行负载均衡，完成对测绘地理信息共享服务系统软件部分的设计。

表1 Linux软件包管理器

1.2.2 控制系统运行负载均衡

考虑到服务器对测绘地理信息收集存在延迟，选择一台服务器进行测绘地理信息分发共享信息数据，为了避免该服务器负载超过限制或请求时间过长的异常情况，设置一个中央控制节点，周期性收集各个服务器节点的信息。

将收集得到的服务器节点信息发送至含有负载均衡算法代码的模块中，并在modules文件配置一个指令，保证系统运行负载的均衡状态。综合上述处理，完成对智慧型测绘地理信息共享服务系统软件设计。

2. 结束语

随着Web技术不断发展，对智慧型测绘地理信息共享服务的需求不断提升，系统承载共享数据量不断增多，也就对信息共享服务系统提出了更高的要求。本文提出的基于Web GIS的智慧型测绘地理信息共享服务系统，数据处理过程简单、服务响应时时间短、系统功耗小，具有较强的应用前景。由于条件有限，本文设计的系统主要是基于关系型数据库来实现的，未来将对非关系型数据库进行测试，以进一步提高系统的服务共享性能。

参考文献

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