基于ArcIMS的警用WebGIS解决方案

摘要：本文对警用地理信息的网上发布问题进行了探讨。在分析WebGIS设计思想的基础上，介绍了ArcIMS的体系结构和功能，提出了基于ArcIMS的警用WebGIS设计方案。最后给出了系统的具体实现方法及运行实例。
关键词：ArcIMS 警用WebGIS 浏览器/服务器

Abstract: Based on analyzing the design idea of Police Issued WebGIS, the composition and implementation principle of ArcIMS are discussed and a design scheme of WebGIS based on ArcIMS technology is proposed. Finally, the developing and implementing of the scheme is described in detail.
Key Word: ArcIMS；Police Issued WebGIS；B/S

随着我国改革开放的不断深化和社会经济的迅速发展，各种犯罪也越来越多，犯罪形式各式各样，犯罪手段也越来越高科技化，社会治安面临严峻的挑战。在警力有限的情况下，如何利用高新技术手段有效地调度与指挥现有警力，提高对犯罪的打击力度是公安部门首要考虑的问题。
近年来，地理信息系统在我国许多行业的大规模应用已经取得了很大的成功，而且取得了明显的社会效益。将WebGIS 技术引入公安系统，为交通管理、消防管理、犯罪分析、治安防范、户籍管理、综合决策分析等方面提供可视化、数字化的管理手段，建立高速度、高质量的以空间地理信息为背景的警用综合信息系统，使公安系统信息处理方法、手段得以革新和普及，使其具有及时、迅速、准确的处警能力。
1. WebGIS技术
WebGIS指基于Internet平台、客户端应用软件采用WWW协议，运行在万维网上的地理信息系统。它是利用互联网技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，其核心是在地理信息系统中嵌入HTTP和TCP/IP标准的应用体系，实现互联网环境下的空间信息管理等地理信息系统功能。
与传统的基于桌面或局域网的GIS相比，WebGIS 具有以下的优点：
1) 更广泛的访问范围。客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器上的最新数据。
2) 平台独立性。无论客户机/服务器是何种机型，无论WebGIS服务器端使用何种GIS软件，由于使用了通用的Web浏览器，用户都可以透明地访问WebGIS数据。
3) 可以大规模降低系统成本和减少重复劳动。WebGIS 在客户端通常只需使用Web浏览器(有时还要加一些插件)，其软件成本与全套专业GIS相比明显要节省得多。
4) 更简单的操作。通用的Web浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。
5) 平衡高效的计算负载。它能充分利用网络资源，将基础性、全局性的处理交由服务器执行，而对数据量较小的简单操作则由客户端直接完成。
6) 真正大众化的GIS。由于Internet的爆炸性发展， Web服务正在进入千家万户，WebGIS给更多用户提供了使用GIS的机会。
7) 良好的可扩展性。WebGIS很容易跟Web中的其他信息服务进行无缝集成，可以建立灵活多变的GIS应用。
正是因为WebGIS的以上优点，很好地克服了传统GIS的一些弊端。因此我们选择WebGIS作为警用空间地理信息发布的技术手段。
2. ArcIMS概述
ArcIMS是一个基于服务器的产品，它提供了一个用于在网页上发布GIS数据和服务的分层框架结构，ArcIMS 提供了一个GIS 地图、数据和元数据发布的工具，通过它组织内外网络中的更多用户可以进行数据获取和浏览等操作，ArcIMS 使得网站提供GIS数据、交互式地图、元数据目录以及目标GIS 应用成为可能。ArcIMS 用户应用包含于其中的HTML或Java 通过网页浏览器获取服务，此外， ArcIMS服务可以通过不同的客户端实现，包括ArcGIS桌面系统、在ArcGIS Engine中创建的用户自定义应用程序、 ArcReader、 ArcPad、ArcGIS Server、 MapObjects-Java版。ArcIMS是为GIS网页发布而设计的，它的基本点是地图数据、地图以及元数据的网上传输，ArcIMS 的主要功能有：
重点应用程序传输。ArcIMS 可被用于向网络中的多个用户传输GIS，ArcIMS 通过网络浏览器向用户提供了数据获取和简单应用功能。
GIS网络技术。ArcIMS包括应用元数据目录创建GIS接口的工具，例如，搜索、发掘、数据和元数据获取、地名词典功能以及网络制图应用。
支持ArcIMS、ArcMap Server在SUN公司的网络操作系统Solaris上的运行；
通过与.NET相连，提高了对.NET开发环境的支持作用；
增强型ActiveX连接器；
为系统管理员而配置的增强型消息功能；
支持互操作模块和标准的更新；
3. 基于ArcIMS的警用WebGIS发布方案设计
3.1. 网络环境设计
警用地理信息发布系统是基于Internet/Intranet标准，将地图空间信息和属性信息有机地结合起来的网络化地理信息系统。系统的一个重要目标就是实现信息的共享与交换，而信息的共享与交换依赖于系统的网络环境。系统拟建立在公安三级宽带网络之上，并根据客观的网络条件进行应用模式和应用功能的划分。系统总体网络结构如图2所示。

在公安三级宽带网络的基础上，只需增加新的Web服务器，进行警用空间地理信息的发布。这样既不会影响原有系统的工作，也减少了新建网络所需的费用。
3.2. 系统功能设计
警用地理信息发布系统分为用户管理、地图操作、属性数据查询、专题图和缓冲区分析、信息维护等功能模块。
(1) 用户管理模块
对用户采用权限分级和角色分类管理。普通用户可以使用地理信息的简单查询功能；只有内部注册用户，即从事公安管理的专业工作人员才可以使用本系统中的警用信息的查询、分析和信息维护等功能；内部注册用户根据用户角色的不同，所设定的管辖范围又有所不同。
(2) 地图操作模块
实现遥感影像和矢量地图的叠加显示、缩放漫游、复位和全图显示等，能够提供索引图（鸟瞰图）来帮助用户进行快速的全局定位功能；支持多比例尺变换，依比例动态显示地图细节变化，通过移动地图来查看在一定比例尺下地图的各个局部；全图功能可以恢复地图显示到原始状态；进行辅助计算，包括图上目标之间的距离和面积计算，以及打印功能。
(3) 属性数据查询模块
在警用地理信息发布系统的平台上，实现从属性到图形的查询，给定空间对象的属性值，查找满足条件的空间对象及其所在的位置，并且表格列出该空间对象的详细信息。实现从图形到属性的查询，通过鼠标点击识别当前位置的空间信息和属性信息，尤其是对专题业务信息，如人口、犯罪、出入境、监管人员、禁毒等。
(4) 专题图和缓冲区分析模块
通过把数据库中的警用信息数据，按照所设定的属性值分析结果，然后以地图或专题图的方式呈现出来，对警用信息数据的了解从而更加直观形象、清晰；通过缓冲区分析实现简单的辅助决策功能。
(5) 信息维护模块
主要针对于警务信息的管理，方便公安机关收集新增案事件和场所单位的信息。并且考虑增加一个转换模块，将录入的警务信息，通过门牌号码表和地理坐标关联起来，从而方便在图上进一步统计分析。
4. 系统开发方法
4.1. java script在ArcIMS开发中的应用
在基于HTML浏览器方式的ArcIMS WebGIS开发中，ArcIMS定制有一个java script文件夹，该文件夹包括HTML浏览器的java script库，这些文件是一些用于创建ArcXML请求并处理ArcIMS空间服务器的ArcXML响应的java script文件。
java script函数库是进行定制开发的核心。这些函数按功能进行了分组，以*.js形式保存。当然，我们可以改写或补充它，这也是进行深度定制开发所必经的过程。有一个组织良好的java script函数库，决定了开发的效率与质量。下面这段代码是对java script函数库的扩充和创新，主要用来调试跟踪其它java script函数库中的函数及全局变量。

java script程序的设计简单，直观，结构模块化且代码可复用。但是，java script是个脚本语言，而不是完整的编程语言，它不支持分类，继承，包装和信息隐藏等面向对象编程的基本功能。所以我们将它与其它网络编程语言结合使用，能达到开发复杂WebGIS系统的需求。本文所开发的系统选择了ASP开发语言。
4.2 ASP技术在ArcIMS开发中的应用
在定制的HTML浏览器模式下ArcIMS开发过程中，ASP主要应用于以下几点：
（1）属性数据库的连接及属性数据的显示
在WebGIS的开发中，除了前文中叙述的地图的显示之外，用户还需要一个主要的功能就是地图中所选目标的属性信息的显示。在基于ArcIMS开发WebGIS的过程中，属性数据的显示是通过网页由关联字段读取数据库数据而获取的。
ASP读取数据库的方式根据数据库的选择而有所差异，笔者开发的WebGIS系统数据库是以SQL Server2000为平台的，数据读取方式如下：
（2）java script函数库与ASP网页之间参数的传递
在基于ArcIMS的开发过程中，存在一个难点就是如何将java script文件中的变量获得值（特指该变量值为很长的字符串）完全传到ASP网页中，以便再通过SQL进行查询统计。这里笔者提供两种方法。
一是利用网页地址栏来传递参数
假设JS文件中需要传出的变量值为tempString，需要接收变量的网页为temp.asp，其中待接收的变量为tempString1，在JS文件中可以使用以下代码将tempString值传到网页中去。
java script:window.open(“http://”+网站发布IP地址或服务器名称和网页存放相应目录+”/temp.asp?tempString1=”+tempString)；
通过测试，对于传递变量值在2000个字符左右的字符串，该方法是行之有效的。但是变量值一旦过大，就立即失效。
二是通过全局变量进行传递
在temp.asp网页中定义一个类型为”hidden”的表单temp.text，利用一下语句赋值。
Document.temp.text.value=t.tempString；
相应的在JS文件中代码应改为：
java script:window.open(“http://”+网站发布IP地址或服务器名称和网页存放相应目录+”/temp.asp”)；
上述方法适合大数据量字符串变量的传递。
（3）用户的管理及权限设置
WebGIS系统中的用户要求是分级管理，按不同级别赋予不同的权限。系统总管理员拥有所有查看、统计、输出权限，而各个辖区的管理员仅有本辖区的相应操作权限。对网站来说如何判别登陆用户的级别，用ASP的Sessions是很容易做到的。Sessions其实指的就是访问者从到达某个特定网页到离开为止的那段时间，每个访问者都会单独获得一个Sessions。利用Sessions，你就可以在一个用户在多个网页间切换的时候保存他的信息。
5. 应用实例
警用地理信息发布系统的主要页面见下图。

6. 结束语
随着计算机技术的迅猛发展，空间地理信息的发布方式和手段的增加，GIS已经成为人们日常工作、生产、生活中的重要工具，在人类生活和国民经济中发挥着重要作用。纵观近十年来互联网技术的发展，我们可以看到，网络应用正在向一个开放的、标准化的、跨平台的、充分资源共享的方向发展，地理信息服务业将不可避免的融入到这一发展潮流中。可以相信，随着互联网的发展和广泛应用，一个全新的地理信息社会化服务局面指日可待。
最后，引用Jack　Dangermond的话来结束论文。“无论在中国还是在世界范围内，真正的Web服务应用目前还是一个初级阶段，但这种‘GIS网络’一定会以惊人的速度渗透到中国乃至全球用户中去。”

参考文献
华一新，吴升，赵军喜．地理信息系统原理与技术[M]．北京：解放军出版社，2001
吴升. 近年来地理信息系统的技术走向[J].测绘通报，2000，3：20-24.
ArcIMS 4 Architecture and Functionality．An ESRI White Paper[EB/OL].: 2002，4.
GB/T 18578-2001．城市地理信息系统设计规范[S]．中华人民共和国公共安全行业标准，2001.