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基于开源软件的数字校园网上发布系统建设.rar

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    编号:20180915222607223    类型:共享资源    大小:218.48KB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    基于 软件 数字 校园 网上 发布 系统 建设
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    编号:09009210306南阳师范学院 2013 届毕业生毕业论文(设计)题 目: 基于开源软件的数字校园网上发布系统建设完 成 人: 徐祖光 班 级: 2009-03 学 制: 4 年 专 业: 地理信息系统 指导教师: 李丹 完成日期: 2013-04-12 目 录摘要 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (1)1 引言 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (1)2 研究目的和意义 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (1)3 研究现状 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (2)4 研究内容 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (4)4.1WebGIS 体系结构 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (4)4.2.Net 介绍∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (4)4.3 数字校园网上发布系统的分析与介绍 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (5)4.4 系统功能的实现与分析 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (6)4.4.1Web 客户端导航工具的实现∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (6)4.4.2 地图数据访问的实现∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (6)4.4.3 缓冲区分析的实现 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (7)4.4.3 地图数据高亮显示的实现 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (9)5 结论与展望 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (11)5.1 结论 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (11)5.2 展望 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (11)参考文献 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (12)Abstract ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (12)第 1 页 共 12 页基于开源软件的数字校园网上发布系统建设作 者:徐祖光指导教师:李丹摘要:近年来,随着地理信息技术的发展,相关的GIS应用也越来越多。各式各样的电子地图涌现出来,校园电子地图也应运而生,校园电子地图的出现给学校师生的生活带来了很大的便利。本文首先分析了Sharpmap、NetTopologySuite、PostGIS、GeoServer等开源GIS软件的特点,对WebGIS进行了简单介绍。其次使用Asp.Net和基于.Net框架的Sharpmap和NetTopologySuite来实现数字校园网上发布系统的建设。最后,对比开源GIS与商业GIS在校园信息发布系统中的优缺点,指出本系统的不足和以后的改进方向,希望能够为中小型WebGIS项目的搭建提供一些思路。关键词:开源GIS;电子地图;sharpmap;NTS;地理信息系统 ;WebGIS1 引言近年来,随着地理信息技术的日渐成熟,地理信息技术的应用也日渐增多,他们给社会带来的良好的经济效益。电子地图作为其中应用比较广泛的一种,例如百度地图、谷歌地球,它极大的方便的人们的日常生活。目前,电子地图很大程度上是基于国内外主流的商业 WebGIS 平台搭建而成。商业 WebGIS 平台的系统开发简单,开发人员不用耗费大量的时间在 GIS 的应用功能上。但是这些平台系统架构复杂,是完全封装的平台软件 [1],对硬件的要求过高,对地理数据的支持上也有很大的差异。垄断和高额的费用在很大的程度上阻碍了 GIS 的普及和推广。20 世纪 90 年代,开源思想的盛行,也给 GIS 行业带来了极大的影响。国内外大量的 GIS 开发人员和科研院所都致力于开源 GIS 软件的开发,并且取得了不小的成果。开源 GIS 的优势不仅仅在于它的免费,而且是其技术的开放可扩展。相对于商业 WebGIS 平台,使用开源 GIS 有着较低的采购成本,和良第 2 页 共 12 页好的可扩展性。在本文中,我们将使用开源 GIS 来搭建一个校园信息发布系统。2 研究目的与意义本文研究的主要目标是利用开源 WebGIS 技术,开发出能够在Web 上进行发布校园电子地图,为用户提供空间数据浏览、查询和分析服务的校园信息服务和发布系统。通过本次研究和开源 WebGIS理论知识的学习,能够对 WebGIS 技术及发展趋势有更深的了解。研究如何搭建开源 WebGIS 应用系统,同时可以深刻的了解开源 GIS在 Web 中的优缺点,对商用 WebGIS 和开源 WebGIS 的优缺点进行比较。校园电子地图,是对现实校园的一个虚拟和缩影。它能够为广大师生、管理人员和校外人员提供校园的各种信息,方便人们更好的了解学校。同时校园电子地图是基于 GIS 技术建立的,可以充分使用 GIS 的分析功能,为校园的科学管理和规划提供科学的依据。此外,由于开源软件的完全免费,而且稳定性和安全性也非常可靠,因此在实际应用中能够为企业节省大量的经费,具有一定的实际价值。3 研究现状目前的开源 GIS 包含了很多层次的产品 [1],有大型的桌面 GIS,也有很多的 WebGIS 产品。开源 GIS 按照开发语言,主要有 c 和c++、Java、.Net、python、javascript 等。其中,以c++、.Net、java 居多。C++语言开源 GIS 软件包括MapServer,GRASS,GDAL,QGIS,Proj4,GEOS,SAGA,PostGIS 等。.Net 语言开源 GIS 软件有 NTS,MapWindow,SharpMap,NASA WORLD WIND 等;Java 语言开源 GIS 软件有UDIG,GeoServer,GeoTools,JTS,Kosmo,JUMP/JCS,OpenMap 等。GRASS 是一个大型开源 GIS 系统,其功能包括空间数据管理和分析、图像处理、地图制作、空间建模等等。GRASS 在学术和商业领第 3 页 共 12 页域中得到了广泛的使用。Sharpmap 是一个基于.Net2.0 使用 c#开发的 Map 渲染类库 [3],可以渲染各种 GIS 数据,可应用在桌面和 Web 程序中。在 sharpmap内部设计了基于 OGC 标准的几何模型构架,设计了 IProvider 策略模式的多源矢量地图数据适配器接口。SharpMap 为我们提供了 GIS系统最基本的功能集合,如地图可视化、空间查询等功能,因此我们可以利用 Sharpmap 提供的功能为我们在.Net 平台上实现地图可视化提供支持,而不需要借助一些商业组件。NetTopologySuite是著名的JTS Topology Suite的C#/.net版本,简称NTS,JTSTopology Suite为一个OpenGIS标准的GIS分析、操作类库。 。NTS项目的目的是提供一个基于.Net,快速、稳定的GIS解决方案,以应用于所有.Net平台,包括各类嵌入式设备。PostgreSQL 是一种对象-关系型数据库管理系统(ORDBMS) ,也是目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的自由软件数据库系统。它起源于伯克利(BSD)的数据库研究计划,目前是最重要的开源数据库产品开发项目之一, 有着非常广泛的用户。PostGIS 在对象关系型数据库 PostgreSQL 上增加了存储管理空间数据的能力,相当于Oracle 的 spatial 部分。PostGIS 最大的特点是符合并且实现了OpenGIS 的一些规范,是最著名的开源 GIS 数据库。GeoServer 是基于 Java 和 GeoTools 库开发的。它是一个遵循OGC 开放标准的基于 JAVA 的开源 GIS 服务器。它的功能较为的齐全,可以比较方便的发布地图数据,允许用户对数据进行更行、删除、插入操作。而开源项目 GDAL 则是一个 c++开源 GIS 中间件类库。它提供了类型丰富的读写文件,对不同数据格式的矢量数据和栅格数据的支持十分强大,开源 GIS 经过 20 多年的发展,已经形成了一系列成熟的产品 [2],完全可以基于开源 GIS 开发出成熟的应用系统,而且毫不逊色于那些昂贵的商业 GIS 软件。关于校园电子地图的研究现状,钦州学院的张强利用PostGIS、GeoServer、OpenLayer 搭建了一个网上地图发布系统,为校园电子地图的发布提供了一些借鉴。南华大学的阳华发表的第 4 页 共 12 页《基于 Geoserver 的校园 WebGIS 实现》 ,以南华大学数字化校园地理信息系统建设为研究实例,设计了南华大学校园 WebGIS 互操作平台,并予以实现。通过 WebGIS 虚拟校园为学校教研教学、教学工作、日常管理和生活服务提供更为便捷的展现平台 [8]。4 研究内容4.1 WebGIS 的体系结构WebGIS 是基于 Web 平台的 GIS,WebGIS 除了具有传统 GIS 的基本功能之外,他的访问限制更为宽松,并且实现了空间信息的共享。借助 WebGIS,互联网用户可以通过自己的浏览器访问空间数据,还可以对各种空间数据进行空间查询和分析。目前 WebGIS 主要采用的是 B/S 结构模式。B/S 结构 WebGIS 的体系结构采用 Web 浏览器/服务器(Browser/Server,简称 B/S)模式,B/S 模式是在传统模式的基础上发展起来的,此模式简化了客户端软件,以简单易用的浏览器作为客户端运行平台,将应用程序的开发、维护和更新放在中间层的应用服务器上,而将数据库的管理和维护放在数据库服务器上,从而形成一个由客户层、中间层和数据库服务器组成的三层体系结构。在 B/S 模式的 WebGIS 系统中,客户机不受平台的限制,只要安装一个 Web 浏览器,浏览器通过 Webserver 同数据库进行数据交互,用于查询和浏览,它的特点在于操作简单、跨平台性良好、成本较低等优点。目前较有代表性的 WebGIS 平台有 ESRI 公司的 ArcIMS,MapInfo公司的 MapXtreme 等。但是,这些商业性的平台的价格是很昂贵的,而且各个厂商有着自己的标准,让软件之间的互操作性受到限制。但是,开源 WebGIS 平台正好可以满足我们的要求。开源 WebGIS 的工作原理是这样的。首先,用户通过浏览器访问指定的地图页面。Web 服务器根据用户的请求,向地图服务器发送获取相关地图数据的请求。地图服务器获取 Web 服务器发送的请求后,访问数据库,获取对应的空间数据。将数据返回个 Web 服务器。第 5 页 共 12 页最后,Web 服务器对发过来的数据进行渲染,将渲染之后的地图显示在浏览器中。4.2.Net 介绍.Net 是微软的新一代技术平台,为敏捷商务构建互联互通的应用系统,这些系统是基于标准的,联通的,适应变化的,稳定的和高性能的。.Net 是一种比 MFC 或 COM 编程技术更一致并且面向对象的环境。它的特点包括以下几点。a) 多平台:该系统可以在广泛的计算机上运行,包括服务器、桌面机到 PDA 和移动电话。b) 行业标准:该系统使用行业标准的通信协议,比如XML、HTTP、SOAP 和 WSDL。c) 安全性:该系统能提供更加安全的执行环境。同以前的 Windows 编程环境,.Net 框架为程序员带来了相当大的改进。程序员不用考虑内存泄露所带来的问题,同时可以摆脱COM 的束缚,而且在部署.NET 框架编写的程序比以前容易的多。因此,我们在校园信息发布系统的建设中,采用 Asp.NET 平台,而开源 GIS 软件则是选择基于.Net 框架的 SharpMap 和NetTopologySuite。4.3 数字校园网上发布系统的分析与设计 本系统采用 B/S 结构的开发模式,以.Net 为开发平台,以SharpMap 和 NTS 作为地图显示和处理引擎,采用简单三层架构,自下而上分别为:数据层、业务逻辑层、UI 层。如图(1)所示。不但在逻辑上划分了各个模块的功能和相互之间的关系,在物理上也实现了真正组件独立,客户端应用程序、业务逻辑层和数据层每个组件都可以单独维护和升级更新。第 6 页 共 12 页图 1 校园信息发布系统结构数据层利用 PostgreSQL 数据库的存储和管理空间数据的能力,进行有关数据的查找。利用 PostGIS 数据库创建空间数据库,对矢量和栅格数据进行存储和管理,为业务逻辑层提供对数据的增删改查的能力。也可以直接在硬盘上读取 shapefile 文件,进而对数据实现相应的查询和分析的功能。业务逻辑层主要是对从数据层的数据提供地图数据处理功能。如地图显示、地图表现、缓冲区分析、高亮显示等。通过业务逻辑层,将数据层中的数据经过相应的处理,将处理完成之后的数据在UI 层显示出来。UI 层通过使用 Sharpmap 组件将地图在浏览器上显示出来,供用户对地图进行各种分析处理。如用户可以进行放大、缩小、漫游等一般的操作,同时也可以对数据进行缓冲区分析、最短路径分析等。UI 层中地图的显示方式是采用 AJAX 的无刷新的显示方式,他是一种支持异步请求的技术 [4],可以有效的改善用户的体验。4.4 系统功能的实现与分析 在校园信息发布系统的开发过程中,主要以 c#为开发语言,利用 html、Dom、Css 进行程序的界面搭建,使用 PostGIS 作为数据库管理软件,使用 SharpMap 和 NTS 进行地图的渲染和对地图的空间PostGIS 地图发布引擎Sharpmap空间分析引擎NTS浏览器数据层 业务逻辑层 UI 层Shape 文件第 7 页 共 12 页分析的处理。4.4.1 HTML 客户端导航工具在浏览器端存在着三种导航工具,分别是放大(Zoom In) 、缩小(Zoom Out) 、漫游(Pan) 。这三种导航工具的工作原理十分的相似,都是通过请求新地图的范围来改变四个地图范围变量。而这几个范围变量都被封装SharpMap.UI\Web\UI\Ajax\AjaxMapControl.cs中,我们只需要直接使用服务器控件AjaxMapControl,在使用之前为其赋一个初始值即可。4.4.2 地图数据的访问的实现 关于地图数据的访问和地图渲染,代码如下://新建一个矢量图层 SharpMap.Layers.VectorLayer layer = new SharpMap.Layers.VectorLayer(name);//根据名字来获取文件的路径string path =HttpContext.Current.Request.MapPath( @“\App_data\“ + name + “.shp“);//连接到shape文件layer.DataSource = new SharpMap.Data.Providers.ShapeFile(path, true);//设置多边形的填充颜色layer.Style.Fill = new SolidBrush(Color.Green);//设置多边形的边框的颜色layer.Style.Outline = Pens.Black;layer.Style.EnableOutline = true;//将图层加到map中map.Layers.Add(layer);校园地图显示效果如下图所示:
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