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基于B/S结构的农业空间信息管理系统设计与实现


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计 算 机 工 程 与设 计 C m u r ni en  d ei   o pt E g e i a D s n e n rg n g

? 计算机应 用技术 ?  

基于 BS / 结构的农业空间信息管理系统设计与实现 
王 飞剑   罗义兵   郝 香 山   王文 生   杨 晓蓉   曾庆 田 , 谢 能付  , , , , ,   
(. 1 山东科技大学 信息科学与工程学院,山东 青岛 26 1; 650   2 .中 国农 业科 学院 农 业信 息研 究所 ,北 京 108) 00 1  
摘  要 : B S结构 的农业 空 间信 息管理 系统 的设计 与开发 为 背景 , 析 了 We GI 以 / 分 b S和 Sp r pI .E u eMa SN T平 台的技 术 特点 。 阐  述 了应 用 Spr p S.E u eMa I N T平 台进行 系统设 计和 实现 的方 法。详 细分析 了分 布 式异构农 业 空间数据 管理 、 农业 专题 图制作 、  

农 业 空间数据 的安全访 问机 制和 支持 “ 用户界 面友好” 的农 业数据 映射机 制 等 系统 关键技 术 问题及 其解 决方案 。  
关键词 : 业 空间信 息;地 理信 息 系统 ; 专题 图;安全 访 问机 制 ;数据 映射  农

中图法分 类号 : P 1 T 31  

文 献标 识码 : A 

文章 编号 :0 07 2 2 0 ) 8 0 40  10 .0 4(09 0 — 3 .6 2

De i n a di lme tt n o  g iu t r l p t l n o mai n ma a e e t y tm  sg  n   mp e n ai   f rc l a  ai   f r t   n g m n   se o a u s ai o s
b s do   S s h ma a e   n B/  c e   ⅥA  e j n L O Y—ig, H   i gsa  WA G Wl— eg, Yf   i - n   ,NGF ii   U   i n   AOX a — n, -a , b n h   N   e s n2 nh   X a r g, NG oo  
Z NGQigt n. XI  n 一 E   n —a  i ENeg 
(.C l g fnoma o c n e n  n i ei , h n o g ie i  f c n e dT cn lg , ig a 6 5   1 ol e   fr t nS i c  d g er g S a d n   v r t o   i c   eh oo y Q n d o 6  , e oI i e a E n n Un s y S e a n 2 1 0

C ia 2 ntue f r utrlno a o , hn  a e  f r utrl c n e,B in  0 0 1 C ia hn ; .Istt o Agi l a Ifr t n C ia dmyo Agi l a S i cs eig10 8 , hn) i   c u   m i Ac c u   e j  
Ab t a t Ba e  nt ed sg  n   lm e t t no a r u t r l p ta  f r t nma a e n   se u i gB/  c e ,h   c n c l s r c : s do     e i na di h mp e n ai   f g i l a  ai ln o ma i   n g me t y t m sn   Ss h ma t et h i a  o c u s i o s e fau e   f b GI   n   u e M a  S. T p af r i  ay e , t e me o s f sn   u e M a   NE i x o n e     e i  n   e t r so we   S a d S p r p I NE   l t m s o n a lz d h   t d   u igS p r pI h o S. T  e p u d d t d sg a d s o n i l me t   se mp e n   s t m. T ek y tc i a  r b e   d s l t n     e i   di l me t u h as se a ed s u s d wh c   cu et e ay h   e   h c l o lmsa   u i s o d sg a   en p n o o t n n mp e n   c     t m r  ic s e , s y ih i l d     n h

dsrb tdh tr g n o sa r utrl p ta aama a e n, tesait a  e t   pma ig t es f c e sn   c a im f it ue   eeo e e u  g i l a  ail t  n g me t h  tts c l mai ma   kn , h  aea c sigme h s o   i c u s d i t h c n
a rc l r l p t l a aa d t eme h im  fa rc l r l aama p n   r u p ri g u e - in l   t ra e  g iu t a  ai   t       c a s o   iu t a   t   p i g f   p o t   s rf e d y i e f c . u s ad n h n g u d o s n r n Ke   r s a r u t r l p t l n o ma in; GI ; t e t   p s f  c e s g me h im ; d t  p i g y wo d : g i l a  a i   f r t c u s ai o S h ma i ma ; a ea c s i   c a s c n n aa ma p n  

O 引 言   
随 着 知 识 经 济 时代 的 来 临 , 息 将 成 为 推 动 社 会 生 产 力  信 发 展 的 重 要 元 素 。 些 行 业 领 域 对 传 统 信 息 的 管 理 问题 将 上  一 升 为 对 空 间 信 息 的 管 理 。 间信 息 必 将 成 为 国 家 或 全 球 信 息  空
流 中 的 重 要 组 成 部 分 , 逐 渐 发 展 成 为 当今 社 会 最 基 本 的 信  并 息 服 务 之 一 。  

各 业 以 及 人 们 的 日常 生 活 中 。G S 的社 会 地 位 也 发 生 了 明 显  I 的变 化 , 和 数据 库 、 息 处 理 、 信 等 技 术 一 样 , 它 信 通 已经 成 为 信  息技术( ) I 的重 要 组 成 部 分 。 S技 术 和 It t 术 的不 断  T GI ne 技 me 进 步 ,为 农 业 信 息 的管 理 提 供 了 一 种 新 的 管 理 模 式 。 它 有 别  于 传 统 的 MI 统 , 其 中 融 入 了 传 统 管 理 系 统 所 不 能 实 现  S系 在
的 空 间信 息 的 管 理 和 结 构 的 分 布 性 。  

本 系 统 应 用 BS结 构 的 分 布 式 网 络 平 台 和 We  I 术  / bG S技 对 农 业 空 间 信 息 进 行 管 理 和 规 划 ,为 农 业 信 息 化 发 展 提 供 技  术 平 台 , 动 农 业 经 济 快 速 发 展 。 文 详 细 阐 述 了 应 用 S pr 推 本 u e.   ma I N T平 台 进 行 系 统 设 计 和 实 现 的方 法 ; 析 了基 于 B  l S.E l 分 /

过 去 , 理 信 息 系 统 ( I) 往 被 认 为 是 一 项 专 门 技 术 , 地 GS往   其 应 用 领 域 受 到 限 制 。 随 着 技 术 的 发 展 和 社 会 需 求 的增 大 ,   G S应 用 日趋 广 泛 ,凡 是 涉 及 空 间信 息 分 布 的地 方 都 可 以 应  I 用 到 G S 例 如 , 有 基 于 We  S的 农 业 空 间信 息 管 理 及 辅  I。 现 b GI 助 决 策 系 统  公 路 管 理 地 理 信 息 系 统 。 水 环 境 空 间信 息 管 理  、   、 系 统  公 安 地 理 信 息 系 统 等 , I 经 广 泛 地 渗 透 到 了各 行  、 G S已

S 构的农业空 间信 息管理系统设计和 实现 的关键技术 , 架 主要 
包 括 : 布 式 异 构 农 业 空 间 数 据 管 理 、 业 专 题 图 制 作 、 业  分 农 农 空 间 数 据 的安 全 访 问机 制 和 支 持 “ 户 界 面 友 好 ” 用 的农 业 数 据 

收稿 日期:2 0 . .1 0 8 4 1;修订 日期:2 0 . .9 0 08 5 。 02   基金项 目:国家 自 然科 学基金项 目 (0 0 0 0;国家科技支撑计划子课题基金项 目 (o 6 0 A A 60) 6639) 2 0 1B D 0 — 。 2  作者简介:王 飞剑 ( 8 -) 1 0 ,男,江西南丰人 ,硕士研究生,研究方 向为智能信 息处理与智能软件; 罗义兵 (94 ) 9   1 8 - ,男,硕 士研究生 ,研究 
方 向为智能信息处理与智能软件; 郝香 山 (9 4 )   1 8 - ,男 ,硕士研究生 ,研究方 向为智能信息处理与智能软件 ; 王文 生 (9 5 )   16 - ,男,博士,   研究员,研究方 向为信息和网络技术在农业中的应用、农业经济数量分析; 杨 晓蓉 (9 0 ,女,硕士 ,副研究员,研 究方 向为农业本体、农    17 一)

业信息技术; 曾庆 田 ( 7 一)   1 6 ,男,博士,副教授 ,研究方 向为智能与语义 We 、过程挖掘 ; 谢 能付 (9 5 ,男 ,博士 ,助理研究员,研  9 b   1 7 一) 究方 向为农业本体、语义网。E m i .u e r d 2 . r . a :spr_ a @16 o   l e cn

王飞剑 ,罗义兵 ,郝香 山,等 :基 于 BS结构 的农业 空间信 息管理 系统设 计与实现  /
映射机制等 。  

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2 系统 结构 分 析 
农业空 间信息管理系统 的总体设计思路是采用B S / 结构,   系统整 体结构如 图 1 所示 。 应用 AS N T2 E E . 0技术及 S pr p ueMa  I N TG S平 台对农业 空间信息进 行管理规 划, 用多层 分  S.E   I 采 布处理架构 , 由用户 界面层 、 应用逻辑层和 数据 访 问层三层 结 
构 组 成 脚  。

1 相 关 背 景 与技 术 
1   We . 1 bGI 特 点   S的

() 1全球化的应用 : 全球范 围内任 意一个 www节 点的I. n  t t e 用户都 可以访 问 We  S服务器提供 的各种 G S服 务 , me bGI I   甚至还 可以进行全球 范 围内的 G S数 据更新 。 I  
() 正 大 众 化 的 G S 以往 的 G S由 于 成 本 高 和 技 术 难   2真 I: I 度 大 , 往 成 为 少 数 专 家 拥 有 的专 业 工 具 , 难 推 广 。 往 很 由于 I. n  t t 爆 炸 性 发 展 , tme服 务 正 在 进 入 千 家 万 户 , b I  e 的 me le t n We G S

用 户 界 面层 

业 务 逻辑 屡 

给更 多用户提 供 了使用 G S的机会 。终端用户 的经 济和技 术  I 负担 的降低 更加扩大 了 G S的潜在用 户范 围。 I   () 3 良好 的可扩展性 : bG S很容 易跟 Itme 中 的其 它  We  I ne t 信 息服务进行 无缝集成 , 以建立 灵活多变 的 GI 可 S应用 。   ( 跨平 台特性 : 4 ) 在We G S以前 , b I 尽管一些 厂商为不 同的 
操 作 系 统 ( : n o 、 NI Maits) 别 提 供 了 相 应 的  如 Wi wsU X、 c oh 分 d n

I l 1务 匿   浏 【w器 览一e  器 b 服 ] f  
㈢  
— — — — —   — — — — 一  

GS L I     浏 器rI 览 t 一 应 服 器『     用 务  
图 1 系统结 构   

G S软件版本 ,但是 没有一个 G S软件真 正具有跨 平台的特  I I 性。 而主流 It t I 以做 到“ ne G S可 me 一次编成 , 处运行” 实现  到 , 真 正的跨平 台运行 , 不需要考 虑最终用 户的运行 环境 。  

21 用户 界 面 层  .
该 层 由一 些 提 供 最 终 用 户 和 应 用 进 行 交 互 的 程 序 组 成 。   本 系 统 应 用 标 准 的 We 浏 览 器 ( I/ e cp) 为 客 户 端 , b 如 EN t a e作 s 用  于 向 业 务 逻 辑 层 提 出请 求 ,并 解 释 执 行 由逻 辑 层 传 回 的 请 求  响应 ( : 务器 端 传 回 的 HT 文 件 及 其 中 用 于 交 互 的 脚 本  如 服 ML

1  S pr p S N T体 系结 构特 点  . u eMa I . E 2
S pr pI .E u eMa  N T完 全 基 于 .E S N T技 术 , 用 面 向 It nt 采 ne e  r 的分 布 式计 算 技 术 , 持 跨 区域 、 网 络 的 复 杂 大 型 网 络 应 用  支 跨

文件 、 页面控制文 件)用户界面 层与业务逻 辑层通过 It t 。 n me   e /
It nt 互 连 接 。 户 界 面 的 实 现 采 用 标 准 的 X ML Jv. nr e相 a 用 HT 、a a  

系统集 成 。Sp r p SN T采用 经典 的多层软件体 系构建 , u eMa I .E   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  物理实现 时实现 了真正组件独 立 : 客户端应 用程序 、 b We 服务  器扩展 、 I G S应用服 务器 、 数据 服务器”  】 。
()u eMa  NE 1S pr pI S. T客 户 端 : ueMa  N T支 持 最 广  S pr pI E S.

Sr t ci 技术 及当今最流 行的 We20技术 。 p b.  

2 业 务 逻辑 层  . 2
业务逻 辑实现 了整个系统应 用 问题 的业务功能 , 它接 受  用户界 面层所提 交的命令 ,通过数据 访 问层在对 用户命令 的 
合 法 性 进 行 校 验 以 后 对 数 据 进 行 必 要 的 操 作 。该 层 包 括 We  b

泛 的客 户端程序 , I , esaeMo ia , 支持桌面 应用  如 E N t p , zl 等 还 c l 程序 、 移动 终端设备 、 以及各种 网络应用程序 的访 问。 户端  客 ( 或者 客户端程序 ) 都是 Sp r pI NE u eMa  S. T提供 的可 以在 浏览  器运行 和渲染表现 的 HT / v Spi脚本程序 , MLJ a cr a t 因为这 种程  序是 目前 It e上 使用最广 泛的客户 端软件技术 , ueMa  n啪 t S pr p I NE S. T的客户端 程序基础 就是动态 脚本技术 。  

服务和 G S I 应用 服务器 , 中We 服务器 采用微软 I 50G S 其 b I ., I  S 应用服 务器采用 S pr p S. T u e p S.E ueMa  NE 。Spr   N T提供 了  I Ma I 强大 的服务 器群集能力 , 即可 以实现 多机多应用集群 , 也可 以  实现单 机多应用集 群 。 这种 体系机构 为本系统 的扩展性和保  证高的用户并发访 问提供 了技术基础 。 同时,u eMa SN T S pr pI .E   集成 了强大的空 间数 据 引擎 技术 Sp r pS X S 5 ue Ma  D /DX ,可 以 
方 便 实 现 空 间数 据 和 非 空 间 数 据 ~ 体 化 存 储 到 O al S   rc 、 QL e Sre及 Sb s 等 大 型 的 关 系 数 据 库 中 。 ueMa I . T拥  evr y ae S pr p SNE 有 的 大 型 数 据 库 海 量 数 据 的 管 理 能 力 和 并 发 访 问能 力 为 本 系  统 构 建 网络 型 GI 统 奠 定 了坚 实 的基 础 。 于 Sp r p S S系 由 ue Ma I 


()u eMa    b服务器 扩展 :u e pI N T采 用  2S pr pI We S Sp r   Ma S.E
HT P标 准 的 端 口(o或 者 8 8) 布 GI 务 , 需 要 开 放额   T 8 0 0发 S服 不 外 的 端 口 , 得 网 站 的 安 全 性 不 会 因 为增 加 G S 务 引入 新 的  使 I服 风 险 , 用 We 服 务 器 中 成 熟 的技 术 ( 利 b 比如 C ceSsi ) 展  ah, es n扩 o G S服 务 , 也 是 We I 这 b和 GI S结合 的 初 衷 , 既利 用 We 服 务器   b 提 供特 性 , 时 充 分 利 用 后 台 服 务 提 供 强 劲 的 GI 能 服 务 。 同 S功  
()u?Ma S.E   I 用 服 务 器 :u eMa S.E   3S p r pI N T G S应 e S pr pI N T

E N T应用服 务器 采用. T E N 组件 技术构建 , 以业 务逻辑应用  所

AS . T技术开 发实现 。 P NE  

的 G S应用服务 器 , I 实现 多机多应用 、 实现 G S服务 器群集功  I 能, 这种体 系结构充 分利用设 备, 高设备 的利用率 , 提 从而大 

2 数 据 访 问 层  . 3
数 据 访 问层 提 供 了所 有 数 据 访 问 功 能 的抽 象 ,有 读 出和 

幅度 降低系统 开发商和运 营商硬件 和软件 的投入 ,同时也提 
高 了用 户 的并发访 问量 。开发平 台提 供 了多个 预定义 G S服  I 务 引擎 组件 , 重用 这些引擎 , 户可 以快 速构建 自定义 引擎 , 用  
提供 高级的行业 应用引擎 , 现设计 需求 。 实  

写入这两个 最基本 的功能构成 。本系统采 用 S L Sre 0 0 Q   e r 0  v2 数据库系统作为数据 访 问层 , 包括普通数据 库和空 间数据库 。   () 1普通数据库 : 普通数据库主要存储用户信 息、 用户分类  信 息、 图 、 地 图层及 字段 的映射 信息 和各个 数据 集 的访 问权  限信息 。用户 通过 登录验 证后 , 根据 用户分 类信 息确 定用户 
所 在 的 用 户 组 ,由用 户 组 查 找 对 应 数 据 集 访 问 权 限 表 , 分  区

()u e pI N T中的数 据库访 问技术 : u e pI  4S p r  S.E Ma Spr   Ma S


E N T使 用 Sp r p统 一 内 核 的 空 间数 据 引 擎 技 术 S X S X ue Ma D /D  

5 从而可 以顺利 的实现将 空间数据和属 性数据一体 化存 储到  , 各 种异构数 据库系统 , 提高数据 的兼容 性。  

各类 不 同 的信息 访 问权 限 。管理 员可 以适 时 的调整 每个 用  户组 对各个 数据集 访 问权 限 , 大大 提高 了访 问的灵活性及 访 

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计算机 工程 与设 计 C mp t  n ier gadD s n o ue E gnei     ei   r n n g
发 布 的 地 图 。采 用 了树 型 结 构 控 件 来 显 示 这 些 信 息 ,具 有 很  好 的 层 次 性 , 于 用 户 浏 览 。Sp r pI .E 便 u eMa SN T以 工 作 空 间 结  构 作 为 数 据 组 织 和 存 储 的方 式 , S pr p S. T平 台 没有   在 ue Ma I NE 提 供 访 问工 作 空 间 的现 成 接 口 。本 功 能 的 工 作 空 间 数 据 通 过   S pr pI NE 提 供 的 自定 义 空 间数 据 访 问 引 擎 来 获 得 的 。 ueMa S. T  

问的安全性 。   () 间 数 据 库 : 过 S p r pO jcs 件 , 数 据 库 模  2空 通 ue Ma  bet组 用 式 管 理 空 间 数 据 ,实 现 了空 间 数 据 和 属 性 数 据 一 体 化 集 成 的 

G S数 据管理模 式 。本系统应 用 S L Sre20 型关 系数据  I Q   e r0 0 v 库来管理所有 的空间数据 、 性数据和元数据 , 属 完全 脱离 了文  件 系统 , 摆脱 了文件 系统管理方 式带来 的束 缚 。空 间数据  也 和 属性数据存储 在主体表 中,即数 据集表 中。 由于单个 图层  的所 有数据都存 储在 同一个 数据表 中,在真正 意义上实现 了 
空 间 数 据 和 属 性 数 据 的 无 缝 组 织 , 得 空 间数 据 和 属 性 数 据  使 在 数 据 库 级 正 相 关 , 可 以 简 单 而 高 效 地 实 现 空 间 查 询 和 属 
性查询 。  

3 农 业 空 间信 息 查 询  . 3
空 间信 息查询定 位是 G S的基 本功能之 一 , 统主要提  I 系 供两种 查询方式 : ①属性 查 图: 过属性进 行信息查 询 , 通 然后  在地 图上 定位 查询结果 ; 图查属 性: 过地 图查 找地物对象  ② 通
相关联 的属性信 息。   () 性 查 图 : 户 首 先 选 择 待 查 询 的 图层 ( 图 是 图 层 的  1属 用 地 有 序 叠 加 , 个 图层 也 相 当 于 一 张 地 图) 每 个 图 层 会 对 应 惟  每 ,


一一 一一 一一 一 一

3 系统 功能 实 现 
系统实现 了对农 业空间信息、 元数据信息 、 数据权 限访 问 
和 用 户 信 息 的规 范化 管 理 , 便 农 业 科 技 人 员 对 农 业 生 产 做  方 出决 策 ,并 为 农 业 区 域 规 划 提 供 建 设 性 意 见 。系 统 运 行 界 面  如图2 示 。 所  

的 一 个 数 据 集 , 后 选 择 所 熟 悉 的 字 段 , 入 该 字 段 的 部 分  然 输

或全部信 息进行模糊 查询 ,返 回符合 条件或 包含输入 信息 的 
所 有 记 录 。 因 为 每 个 图层 对 应 一 个 数 据 集 , 以实 际 查 询 的  所 是该数据集 的属性数据表 。 查询 结果中选择任 意一个对象 , 在   地 图 显 示 将 定 位 到 该 对 象 所 在 的 位 置 。为 了方 便 用 户 的 属 性  查 询 , 们 提 供 了属 性 字 段 的映 射 机 制 , 面 会 加 以介 绍 。 我 后   () 查 属 性 : 为 每 个 图 层 的 名 称 隐 含 说 明 的 该 图层 包  2图 因 含 的信 息 , 用 户 想 知 道 某 一 区 域 含 有 哪 些 类 型 的土 地 、 稼  当 庄 等 信 息 时 , 过 对 应 的 图层 , 地 图 上 画 框 、 多 边 形 的方 式  通 在 画 来 选 择 一 个 区 域 , 统 呈 现 所 选 区域 含 有 的相 关 信 息 。同 样 , 系  

选择 查询结果 可定位到单 一对象 。  
通 过 空 间 查 询 获 得 的 信 息 都 可 以 生 成 报 表 , 行 下 载 或  进
者打 印。  
图 2 系统 运 行 界 面  

3 空 间 分析  . 4
空 间分 析 包 括 缓 冲 区 分 析 和 空 间关 系 分 析 。   () 冲 区分 析 : 冲 区 分 析 是 在 点 、 和 多 边 形 实 体 周 围  1缓 缓 线

系统主 要功能包括 : 本 地图操作 、 业 空间资源 管理 、 基 农   农 业 空 间信 息查 询 、 间 分 析 、 题 图制 作 、 数 据 管理 、 空 专 元 映射  

管理 、 用户 管理及查询结果 的报 表生成等 , 3 出 了系统 的  图 给
功能结 构图 。  
基 本 地 图操 作 
属 性 查 图 
农  业  空  间  信  息  管 
理 

按照缓冲 的距离条 件 自动建 立缓冲 区域 , 且将该缓 冲区域  并
与待 查询 的 图层 按 照一 定 空 间关 系和 属性 条 件 进 行 叠置 分 析 ,   得 到 符 合 条 件 的几 何 对 象 ( 录 ) 。 过 选 择 参 考 图层 及 参 考  记  通

几 何对象 , 根据缓冲距 离建立分析 区域 , 发现 目标 图层 中包含  在 该区域 的几何对象 。  
() 间 关 系 分 析 : 缓 冲 区分 析 的 不 同 之 处 在 于 , 间 关  2空 与 空 系 分 析 是 分 析 不 同 图层 之 间几 何 对 象 的 空 间 关 系 ,其 操 作 方  式 与 缓 冲 区分 析 类 似 ,差 别 在 于 空 间 关 系 分 析 需 要 选 择 关 系  模 式 而 不 是 缓 冲 距 离 。所 得 的 几 何 对 象 是 与 参 考 对 象 满 足 一  定空间关系 的地物( : 加 、 交等) 如 叠 相 。   空 间 分 析 方 法 在 工 程 应 用 中 非 常 有 用 。 例 如 , 根 据 空  间 分 析 结 果 , 以 了解 某 一 河 流 一 定 范 围 内 的 农 田 覆 盖 、 可 渔 
图查 属性 

缓冲 区 分 析 
空 间 关 系分 析 

系  统 

缓 冲 区分 析 

场 覆 盖 等 情 况 ;分 析 种 子 农 田 区 域 的 一 定 范 围 内 含 有 影 响  种 子 质 量 的 作 物 , 据 查 询 结 果 可 方 便 的 划 出 范 围 , 种 其  根 改

图 3 系统 功 能 

它作 物 等 。   35 专 题 图 制作  .
系 统 提 供 了统 计 专 题 图 的 制 作 功 能 ,把 制 图 区 域 分 成 几  个 区 划 单 位 ( 常 是 以行 政 区为 区划 单 位 )按 其 相 应 的统 计 数  通 , 据 , 制 不 同形 式 的 统 计 图表 , 绘 以表 示 并 比较 各 个 区 划 单 位 内  各 种 现 象 的 总 和 及 其 动 态 。由 统 计 专 题 图 , 以快 速 得 出各  可 行 政 村 、 ( ) 种 植 面 积 、 产 面 积 及 粮 食 产 量 等 的 统 计 图    乡 的 镇 水 表 及对 比图表 。  

31 基 本地 图操 作  .
基 本 地 图操 作 主 要 包 括 地 图 的 全 幅 显 示 、 大 、 小 、 放 缩 漫  游 、 离 量 算 、 积 量 算 、 图 打 印 、 眼 图 控 制 和 图 层 控 制  距 面 地 鹰 等功能 。  

3 农 业空 间 资 源管 理  . 2
此功能主 要管理 当前发布 的工作 空 间含 有 的所 有信 息 ,  
包 括 数 据 源 、每 个 数 据 源 含 有 的 数 据 集 及 在 当 前 工 作 空 间 中 

王 飞剑 ,罗义兵 ,郝香 山,等:基 于 BS结构 的农业空间信 息管理 系统设 计与 实现  /
36 其 它 功能  .
() 数 据 管理 : 工 作 空 间 、 据 源 、 据 集 的元 数 据 查  1元 对 数 数

20, 8 09 0() 3  

23  07

调用相应接 口完成 了对工作 空问信 息、 数据 源信息 、 数据集信 
息 ( 性 数 据 、 据 集 的 表 结 构 )地 图信 息 的 操 作 。我 们 在 引  属 数 、

询、 改、 除和录入 。各个工作 空间 、 修 删 数据 源和数据 集之 间  通过外键进 行绑定 , 于关联操作 。 便  
( 映射 管 理 : 2 ) 由于 大 部 分 地 图 、 图层 、 段 的 名 称 是 采 用  字

擎 中定义一些枚举变 量 , 以区别各种不 同的操作 , 用 只要 向引   擎传 递相应的枚举参数就可 以获得相应 的服务 。 utr n o e C s n v k  ol
方 法 只 能 以字 符 串 的形 式 传 递 参 数 和 返 回结 果 。因为 用 非 格 

英文 或字母 组合 的方式命 名 , 用户 很难理解 具体属性 所代表  的意思 , 不利于用户 的使用 。通 过为地 图、 图层 、 字段 等元素 
添 加 别 名 的 方 式 , 立 一 个 映射 机 制 , 便 用 户 使 用 系 统 的 各  建 方
项功 能。  

式化 字符 串返 回结果不 能满足系统需求 , 生成 操作结果 时, 在  
我 们 采 用 了XML 结 果 进 行 规 范 化 , 样 调 用 者 就 可 以 方 便  对 这

的使用 XML解析器来 分析返 回结果 , 而且还 可 以根据 需要存 
储 到 各类 异 构 数 据 库 。  

() 户 管 理 : 了 增 加 相 同 的 安 全 性 和 信 息 提 供 级 别 限  3用 为 制 , 统 增 加 了 对 各 类 用 户 的 分 级 管 理 , 各 类 用 户 只 能 使 用  系 使 其对应权 限范 围内的功能 。  

42 农 业 专 题 图制 作  .
专 题 图 功 能 一 般 是 单 机 G S系 统 的 重 要 功 能 。 了 方 便  I 为 用 户 , 系 统 提 供 了 BS 本 的专 题 图 制 作 、 本 /版 保存 和 修 改 方 法 。   用 户 将 专 题 图 的相 关 参 数 提 交 到 服 务器 端 , 过 服 务 器 端 的  经 处 理 , 题 图 以 P 图 片 格 式 返 回 给 用 户 。 因 为 每 个 注 册 用  专 NG 户 拥 有 一 个 账 户 ,系 统 为每 个 注 册 用 户 划 分 了 一 定 的 空 间 用  以保 存 专 题 图 的配 置 信 息 ,这 样 客 户 的 专 题 图 就 可 以保 存 起   来 , 而 实 现 对 已生 成 的 专 题 图 进 行 浏 览 、 除 及 修 改 。 册  从 删 注 用 户 可 以 保 存 专 题 图 的数 量 由 管理 员根 据 具 体 情 况 动 态 设 定 。  

4 关键 问 题 及解 决 方 案 
本 节 结 束 系 统 设 计 和 实 现 过 程 中 的 一 些 关 键 性 的技 术 问 

题 ,主要包 括 : ①分 布式异构 农业数据 管理 ; ②农 业专题 图制 
作 ; 农 业 空 间 数 据 的 安 全 访 问机 制 ; 支 持 “ 户 界 面 友 好 ” ③ ④ 用   的农 业 数 据 映 射 机 制 ; 农 业 空 间信 息 元 数 据 管 理 。 ⑤  

4 分布 式 异 构 农 业 空 间数 据 管 理  . 1
分 布 式 异 构 农 业 空 间数 据 管 理 是 本 系 统 的 核 心 模 块 之 


在专题 图的制作过 程中 , 系统为用户提供 了制作 向导, 极 
大 的 方 便 和 简 化 了 制 作 过 程 。 专 题 图 向 导 的 主 要 流程 包 括 :   () 据 地 图 名 向 G S应 用 服 务 器 发 送 请 求 , 取 该 地 图  !根 I 获 的 所 有 图层 的 名 称 供 用 户 选 择 ;   () 用 户 选 择 了要 做 统 计 图 的 某 个 图层 后 , 向 G S应  2当 再 I



其主 要功能是对 当前发布 的工作 空间中 的分 布式异构 数 

据 源 、 据 集 和 地 图信 息 进 行 管 理 , 括 操 作 数 据 集 的属 性 信  数 包

息 ,提供 数据集属 性表结构 的描述 ,生成数据集 对应 的地 图  等。方便管理 员通过远 程方式来对 农业 空间资源进行 管理 。  
Spr p S.E ue Ma I N T仅 仅 提 供 了 发 布 、 览 和 查 询 地 图等 基  浏 本 的 功 能 , 有 提 供 对 工 作 空 间 中 的数 据 源 、 据 集 及 其 元 数  没 数

用 服务器发送 请求获得 该 图层 的字段名称 ,并抽取 出数值型 
数 据的字段名 称供用户 选择 ;   () 用 户 添 加 要 做 统 计 图 的 字 段 名 时 , 3当 由系 统 添 加 相 应  的 字 段 标 签 和 颜 色 ( 户 可 以修 改 标 签 和 颜 色) 用 ;   () 户 选 择 完 相 应 的 字 段 后 , 以通 过 统 计 图设 置 功 能  4用 可 来 设 置 专 题 图 的显 示 方 式 、 文本 格 式 等 ; 可 采 用 默 认 的 方 式  也 来表现 专题 图;  

据 的操作接 口, 因此 分布 式农业空 间资源管 理功 能利用 Sp r u e—  
M印 I N T所 提 供 的 接 口是 无 法 实 现 的 。 对 于 这 个 问题 , S.E 我 

们采 用 自定义 引擎的方式 来实现系 统的功 能需求 。Sp r p u eMa 
I N T 引擎 的 关 系 图如 图 4所 示 。 S.E  

() 5专题 图生成后 , I G S服务器 将 以 P NG图片格式将专 题  图表现 在客户 端;  
() 户 可 以 根 据 个 人 需 要 保 存 做 好 的专 题 图 , 专 题 图  6用 将

的配 置信息存入用 户对应 的数据库表 中;  
() 果 对 做 好 的专 题 图 的 显 示 方 式 不 满 意 , 以用 专 题  7如 可 图 的修 改功 能 来 重 新 定 制 显 示模 式 , 达 到 自己满 意 的 效 果 。 以  

4 农 业 空 间数 据 的 安全 访 问机 制  . 3
图 4 I NE 引擎 关 系   S. T   图 4中 的 接 口是 S pr pI NE u eMa  S. T平 台 所 提 供 的统 一 引  擎 标 准 接 口 。新 开 发 的 引 擎 可 以继 承 或 聚 合 原 有 引 擎 ,即 可  为 保 证 农 业 空 间信 息 资 源 不 被 非 法 访 问 ,本 系 统 采 用 了  基 于 角 色 的 访 问控 制 策 略 (B ) 系 统 共 有 3种 用 户 角 色 , R Ac 。   其 中管 理 员 具 有 所 有 数 据 的 管 理 权 限 ,而 所 有 普 通 用 户 只 能  访 问 已发 布 数 据 , 这 两 种 用 户 的访 问 权 限 控 制 并 不 复杂 。 对 但 

以直接使用 原有 引擎提 供 的功 能,同时用户可 以任意添加 实  现新功能 。 应用程序 使用 Ma l g utmlv k pmae s n oe方法获取 自 C o  
定 义 引擎 提 供 的服 务 。 系 统 中 自定 义 引 擎 继 承 了 E gn 类   本 n ie

是系统 的所 有注册用 户可 能来 自不 同的部门 ,能访 问的也是  自己部 门 己取得相 关部 门授权 的空间数据 ,同一个 用户也可  能有权 限访 问两个 或更多部 门的数据 。因此注册用 户访 问资 
源 的权 限 控 制 较 为 复杂 。  

并实现 Iutm n i C s E gn 口, o e接 新定义 了读取工 作空间信息 、获  取 数据集属 性信息及其 表结构信 息 的功 能模 块 。由于需要访 
问工 作 空 间 信 息 , 而 引 擎 需 要 引用 A l e pS pr p i. 1 因 xn r . eMaLbd   to u l 和 It o .u e p i. l 个 Spr pO jc 组 件 , 们 随  ne pSp r Lbd 两 r Ma l ue Ma  bet s 它 S pr pI NE ue Ma S. T一 起 发 布 。这 两 个 组 件 提 供 了访 问 工 作 空  间 、 据 源 、 据 集 及 它 们 的元 数 据 的  法 。自定 义 方 法 通 过  数 数 方

R A B C中, 用户和 资源 之间 引入 角色 ( o ) 在 R l 的概念 , e 用 
户 与 特 定 的 一 个 或 多个 角 色 相 联 系 ,角 色 与 一 个 或 多 个 资 源 

相联系, 角色可 以根据实 际的工作需要生成或 取消, 用户和资  源 与角色 的对应 关系也 可以根据 需要调整 -。它 的基本 思想  -   如 图 5所示 。在本 系统 中, 将注 册用户按 照部 门分类 , 于一  属

23  08

2 0, 8  09 0() 3

计算机工程与设计 C mptr n i ei   dD s n o ue  g er ga  ei   E n n n g
映 射 表 , 这 些 对 象 的原 名 填 充 相 应 的 别 名 字 段 ; 后 , 理  用 然 管 员 可 以根 据 需 要 ,由映 射 表 修 改 模 块 通 过 数 据 库 访 问接 口对  这 些 映 射 表 进 行 修 改 ,采 用 用 户 易 于 理 解 的名 称 修 改 别 名 字  段 。当 用 户 访 问 系 统 的 时 候 , 统 将 会 读 取 建 立 的映 射 信 息 , 系   将 易 于 理 解 的 对 象 别 名 呈 现 的用 户 面 前 。因为 映 射 关 系 的 存 

在, 系统 很容易通过 映射 匹配模块将别 名关联到具体 的对象 ,  
完 成 对 具 体 对 象 的 空 间 信 息 的操 作 。  

4 农 业 空 间信 息 元数 据 管理  . 5
建 立 农 业 空 间 信 息 元 数 据 的 目 的在 于 实 现 农 业 空 间信 息  图 5 用 户 、 色 、 源之 间 的 关 系   角 资   个 部 门 的 用 户 被 分 到 一 个 用 户 组 , 这 里 一 个 用 户 组 相 当 于  的 有 效 管 理 和 合 理 共 享 。 对 于 数 据 生 产 者 ,一 方 面 通 过 提 供  农 业 空 间 元 数 据 , 时 发布 有 效 的 农 业 空 间 数 据 , 大 限度 地  及 最 发 挥 己有 农 业 空 间 信 息 的 价 值 ,另 一 方 面 根 据 空 间 元 数 据 的 

R AC中的一个角 色。而空 间信 息资源 的访 问权 限设 置是 以  B
图层 为单 位 。   在 系 统 的实 现 过 程 中 , 们 设 计 了用 户 信 息 表 U es 录  我 sr记 所 有 用 户 的信 息 , 户 组 信 息表 R l 记 录 用 户 组 的 信 息 , 用 oe s 资  源 信 息 表 L yr 存 放 图层 信 息 。另 外 还 有 3张 表 是 必 不 可 少  aes 的 , 户 与用 户 组对 应 关 系 表 UsrR l、 户 组 与 图 层 关 系 表  用 e  oe用
Ri h     R l La r 和 权 限 定 义 表  g t D EF。U s r Ro e 存 放 用 户 分 oe ye      e   l 
_

内容有效地管 理和维护 已有农业 空间数据 。对 于各 级 的数据  交换 中心 , 则根据数据 生产 者提供 的农业 空间元数据 , 实现 农 
业 空间信息 的快速检索 和准确定 位 , 终达到数据 共享 的 目 最   的 , 便 用 户 了解 已有 的农 业 空 间 数 据 信 息 , 择 合 适 的农 业   方 选
空 间数据 , 而有 效地促进 了农业 空间数据 的再利用 。 从  

本 系 统 根 据 《 国省 级 农 业 资 源 区划 数据 库 标 准 与 规 范 》  全 、 《 家 基 础 地 理 信 息 系 统 ( F I) 数 据 标 准 草 案 》 《 业 资  国 N G S元 和 农 源 空 间信 息 元 数 据 的 行 业 规 范 与 标 准 》中 的相 关 规 范 和标 准 ,   实 现 了农 业 空 间 数据 元 数 据 的 管 理 平 台 。其 主 要 功 能 如 下 :   () 护 和 记 录 数 据 源 中数 据 集 的描 述 信 息 , 用 户 提 供  1维 为 必要 的描述信 息, 证数据源 及数据集 的真实性 和可靠 性。 保   () 相 关 空 间 数 据 的 元 数 据 进 行 及 时 更 新 , 户 可 以根  2对 用

配 到 哪 些 用 户 组 的分 配 信 息 ; o   ye   放 图层 授 权 给 哪 些 R l La r e 存
_

用 户 组 的 信 息 以及 该 用 户 组 对 图 层 的操 作 权 限类 别 ;Rgt i   h DE   放 操 作 权 限 类 别 定 义 , F 存 比如 权 限 1 表 只 有 浏 览 权 限_ 代
,  

权限 2具有编 辑图层 的权 限等 。这样 我们不仅 定义 了用 户对  哪些 图层有操 作权限 , 而且 定义 了操作权 限的类别 。  

4 支 持 “ 户 界 面 友 好 ”的 农 业数 据 映 射 机 制  . 4 用
工 作 空 间 是 S pr p S. T发 布 地 图 的基 本 组 织 单 位 。 ue Ma I NE .  


据空 间数据 的元数据来判 断所获得 的空间数据是否 是最新 的 
空 间数 据 , 而 避 免 农 业 空 间 数 据 的滞 后 和 过 时 等 问题 。 从   () 供 数 据 转 换 方 面 的 信 息 。 通 过 元 数 据 内容 , 户 可  3提 用 以 了解 到 数 据 的历 史 格 式 以 及 数 据 的 转 换 情 晚 ,方 便 用 户 掌  握 不 同格 式 数 据 之 间 的 关 系 。   () 够 通 过 该 系 统 为 新 生 成 的农 业 空 间数 据 进 行 元 数 据  4能

个 工 作 空 间包 含 数 据 源 的 索 引 信 息 ,每 个 数 据 源 包 含 若 干 

数 据 集 ,工 作 空 间 中还 含 有 由若 干 数 据 集 生 成 的 地 图 。所 有  上 述 对 象 都 采 用 自由式 的命 名 方 式 , 有 相 应 的命 名 准 则 , 没 一  般 以 代 号 、 写 、 文 命 名 。这 对 于 用 户 理 解 一 个 地 图 、 层  缩 英 图

或字 段的含义带来不便 , 为此 , 我们在系 统中采用 了数据 映射 
机 制 , 用 户 呈 现 易 于 理 解 的 用 户 界 面 。 本 系 统 实 现 了对 工  为

的编辑 , 以及 对 以前农业 空 间数 据 的元 数据进行删 除、 更新 、  
存储 、 输 、 化等 。 传 转  

作 空间中所有对象名称 的映射 , 通过 为对象提供别名 、 在用 户 
界 面 为 用 户 提 供 的 是 对 象 的别 名 的 方 式 构 建 友 好 界 面 。 系  在 统 访 问 资 源 时 ,由映 射 关 系 通 过 别 名 找 到 相 应 的 原 名 来 访 问  空 间信 息 。数 据 映 射 机 制 原理 如 图 6 示 。 所  

5 结 束语 
基 于 BS结 构 ,应 用 We  I 技 术 构 建 农 业 空 间信 息 系  / bG S 统 , 用 当 前 主 流 的 分 布 式 计 算 模 型 , 大 提 高 系 统 的 开 放 性  采 大 和 扩 展 性 。 本 文 通 过 农 业 空 间 信 息 系 统 的 建 立 揭 示 了 We  b GI 术 在 农 业 信 息 领 域 的 重 要 作 用 。 本 文 给 出 了农 业 空 间  S技 信 息 管 理 系 统 的设 计 与 实 现 ,主 要 介 绍 了系 统 所 包 括 的 主 要 

功 能 以及 实现过程 中解 决 的关 键性技术 问题 ,给出 了分 布式  异 构农业数据 管理、 业专题 图制作 、 农 农业 空间数据 的安全访 
问 机 制 、 持 “ 户 界 面 友 好 ” 农 业 数 据 映 射 机 制 和 农 业 空  支 用 的

间信息元数 据管理等 问题 的解 决方案 。所给 出的空 间信 息管 
图 6 数据 映射 实现原 理 

理 系统具有 很强 的代表 性 , 过扩展 可 以方便 地应用于 更多  经 的领域 。今 后系统将进 一步加 强对气象 数据 、 虫害等信 息  病 的集成 ; 利用 We ev e 术为各类 系统提供 基础服务 。 bSri 技 c  

在 映 射 的 实 现 过 程 中 , 们 建 立 了存 放 数 据 映射 关 系 的  我 数 据 库 表 , 括 地 图 映射 信 息 表 、 层 映 射 信 息 表 和 数 据 集 的  包 图

字段映射信 息表 。 系统 采用 了半 自动生成 映射 表 的方 式建立  上 述映射关 系。首先 , 地图首次发 布时 , 在 通过 G S服 务器和  I 创 建映射表模 块 自动建 立当前工作 空间 的地 图  图层 和字段 

参考文献:  
[】 赵 霈生, 崇俊. bG S 1   杨 We. I 的设计 与实现 【 . J 中国图象 图形学报 , 】  
2 0 , 1 7 .9 0 0 () 57 . 5 :  

王飞剑 ,罗义兵 ,郝香 山,等:基 于 BS结构的农 业空间信 息管理 系统设 计与 实现  /

2 0, 8 09 0() 3  

23  09

( 上接第 2 1 0 4页)  

◎ 
① 

ei xt  

() a场景树 

() odr 态 图  b F le 状

图 5 设 计 过 程 
H A  nd yS N: t k to   r ln   oo f nf i [] J o    o gJ m e   La a .ATI A  li  ri om a  k- 2  as nI n ,a s

软 件 
人 

bsdapiao s ] IT20 : -2 ae  l t n[ . S , 06 7 . p ci CU 0 3  
n J s nI n ,t .   a DE M F n n   [   J me  i , ak    wma ,a o  Ho ge 1 NI : idig 3 】 a sL nM r W Ne

软 件  软 件产 品 
人 

at h r ibt entos n  rcc  r bse ei []  gt  t ew e  l adpat ef    i  s nC . i e f  o   i o we t d g  
CHI2 0051 - 7. ,0 : 0 51  

软 件 
人 

【   田丰, 严严 , 晓春, .IGT o i-个 笔式 界面 工具 箱 的  4 】 秦 王 等 PB   l t o k:

分 析与 设计 [ . 机 学报,05 86: 3.0 2 J计算 ] 2 0 , () 0 614 . 2 1   田丰 , , 国忠, 安.ot MP 牟书 戴 王宏 P sWI 环境 下笔式 交互 范式 的  . 研 究【 . 算机 学报 , 0 , () 7.8. J计 ] 2 42 7: 794 0 7 9  

图 6 主控 程 序 运行 及 应 用相 关扩 展 

5 结 束 语 

’  

J m e    nd yBr dA  ye sI e a tv  kec n   rt  a - a s La a , a   M r . r cies thigf   e r  A nt o he

l ae f srne ae eine .H ,954-0 ys gs ue  t c  s [ 1 I  : 5 . t o i r f d g C 19 3  
Bey   i r l mm e , ak  Ap re I t rci gwihs ec e   e - Pl r r D  pely. ea t   t  k th di r  M n n nt

本 文 阐 述 了建 立 P I kr 件 设 计 工 具 的 理 论 模 型 基  U  e 软 Ma 础 、 件 架 构 以及 使 用 该 工 具 进 行 界面 设计 的 流 程 。 U Ma e 软 P I kr  

f eds n:nea a o  urc .HI x n e  bt c , a  ei s  v l t ns dr 】 c g A u i t [ C   t d dA s at  E e r s
2 0 1 37 1 40  O 4:3 . 3 .

已经应用 于多个 实际笔式 界面 软件 的开发过程 中,如表 单系  统、 个人信 息管理系 统等 。实践 证明 , U   kr P IMa e 能够 以界面  设计人员 为中心, 代式 的建立笔 式界面软件 , 迭 快速确 立用 户 

J h   C r lFv   ao s r c n r —ae  ei [ . t   o nM  ar 1 i r sn    e ai b s dd s n J I e o. e e o f s o g ]n —

rcn  i  o uesWC , 0,31: -0 at g t C mptr I ) 0 01() 36 . i wh ( 2 4  
Ke tr  , h     rol ma y   S r e ig s e a i- a   n a oGoJ nM Ca r l I miaA.u v y n  c n r b - o , o

需求 , 辅助开发人 员交流 , 并能方便地完 成笔式应用系 统的需 
求、 计、 设 实现 的各阶 段, 笔式应用 系统的开发 提供 了很 好  为
的工具支 持。  

sda po c e    s m ei [ . S   I   oe, 0 01  e   ra h si s t d s J I J G N ts2 0 , p n ye n g ]P S 2

fI 7: .8 H . ) 34 . 8 4  
W a   n i a  o h g W a   o a ,ta. c nai —o u  ng Da l, iGu z on , ng H ng n e  1S e ro f c — D

参 考 文献 :  
[  田丰.ot MP软件 界面 研 究 [ . : 1 】 P sWI - D】 北京 中国科学 院 软件研  究 所, 0 . 2 3 0  

s d d v lp n   t o  o    e — a e   s ritra e mo e  e   e e o me t h d f r p n b s d u e   ef c : d l me a n

adapi t n [ . un l f u e o ui (J)20 ,   n p lai sJ J ra o  pr mpt g T S,0 8 6 c o ]o   S c n 4
()1 9 19  2:3 .4 .


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