GIS技术在特色数据库项目建设中的应用研究

　　1、GIS简介

　　地理信息系统(Geographic Information System，后简称GIS)是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表面(包括大气层)空间中与地理分布有关的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的综合技术系统。

　　GIS提供了数据存储、可视化显示、处理、查询、分析以及制图输出的功能，可用于表现和分析空间数据，并使数据可视化成为现实，同时可为决策者提供有效的辅助决策功能。与其他分析统计、报表产品相比，GIS在信息可视化表现上的优势，可以使用户更易更好地理解海量数据。

　　2、GIS在CALIS特色数据库项目建设中的应用

　　GIS技术在组织与管理地理空间数据方面起着至关重要的作用。通过GIS技术，不仅可以用电子地图直观、生动地展现地理区域，还可将该地理区域内的属性与空间信息相结合，使读者方便地查找资源，浏览所需要的信息，另外，将地理空间数据与文献信息资源相关联，可以使为读者提供一个更为有效的和可视化的信息检索与资源服务环境。

　　在武汉大学的CALIS特色资源数据库——《中国水力发电工程》项目的建设过程中。我们成功地应用了GIS技术处理我国的流域、河流和水电站信息，并利用电站名称作为地理位置与信息资源之间的关联特征值，使用户可以通过在全国流域图上的点击与拖放等简单操作，获取水电站的地理位置特征和电站资源信息，如水电站所在的流域、河流、水头高低、大坝类型、装机容量、发电量、水库容量等与空间地理位置相关的信息，同时，用户还可以通过选择电子流域图上的电站区域的可视化选择，直接获取与电站关联的信息资源，如科研论文、科研成果、历史资料、图片信息等。整个系统的实现大致分为以下几个步骤：

　　2.1 电子地图制作

　　在地图上，地理空间实体划分为三类：点状实体、线状实体和面状实体。GIS中的数据按照点、线、面的实体划分，以单一实体类型的图层方式进行组织。每一图层代表一种特定实体类型，或为点图层，或为线图层，或为面图层。图层的叠加也是基于透明可见的原则，叠加在最上面的图层优先显示。在本项目中，电子地图图层的主要架构如下(见图一)：1、背景(中国行政区域示意图); 2、流域图层，为面层;3、河流图层，为线层; 4、电站图层，为点层。

图一 电子地图的图层架构

　　

(Layer 1：背景图层;Layer 2：流域图层;Layer 3：河流图层;Layer 4：电站图层)

　　用MapInfo专业版软件完成了以上所有基础数据的数字化加工工作，以完成空间数据的组织，然后，建立电站的属性数据库，添加电站名称、所在地、所在河流、装机容量、蓄水位、坝型、设计水头等电站专属信息。其中，将电站的名称主题设置为各类专题之间的联接字段。

　　2.2 Set Manager中的图层管理

　　在计算机系统中，地图以图层方式进行组织，MapInfo软件将每一图层保存为一个文档，对于地图应用服务器而言很难直接使用这些图层。MapInfo中的GeoSet Manager工具，就提供了对地图图层集合进行管理和设置的功能。通过GeoSet Manager，可以自定义图层显示的方式(图层可见性、可编辑性、可标注性、可选择性)，和进行增加、删除、排序等操作。

图二 GeoSet Manager中的地图图层管理

　　

　　2.3 系统结构设计与代码开发

　　系统为B / S结构，客户端使用浏览器进行信息查询操作，服务器端使用Windows 操作系统构建地图资料服务器，并应用MapInfor软件作为地理信息管理系统平台，其示意图如下：

图四 基于MapX+ASP的WebGIS工作原理

　　

　　MapInfo 系列产品中的MapXtreme是基于Internet/Intranet体系结构的地图信息系统应用服务器，它将MapInfo的高效地图引擎MapX与ASP技术结合在一起,组成一个集成的WebGIS解决方案，使用户可以利用利用浏览器对地图信息进行检索和操作。运用MapXtreme应用开发向导，可以快速、便捷地建立简单MapXtreme应用，自动地生成ASP代码和建立虚拟目录。其开发过程主要有这样两个步骤：首先，使用该向导创建一个简单应用环境。然后，利用MapXtreme代码库，自定义MapXtreme应用，改变最初模板代码以满足需求。在本系统中，利用ASP技术开发了两类数据库访问接口，一类是对水电站基本参数数据库的访问接口，另一类是对外部数据库，如学术论文库、大坝图片库、科研成果库、网页资源描述库等。当用户提出请求时，Web服务器接收请求，并执行相应的操作，当涉及到空间数据的查询操作时，将相应命令传给MapXtreme Server，MapXtreme Server执行相关操作，包括通过数据库获得空间数据和属性数据等，最后生成用户所需要的地图。当涉及到文献信息资源的操作时，系统与外部数据库相连接，根据特征值的内容来调用外部库的信息。

　　2.4 系统的界面与功能设计

　　系统界面的设计本着“所见即所得”的设计宗旨，应满足高效、友好的实际需求，以便于用户的操作和与系统之间的交互。使用时，用户只需要在浏览器中打开相应网页即可。界面提供了数据的显示、浏览、查询和打印的功能。

　　根据用户的要求和GIS系统的特点，主要开发实现的功能如下：

　　⑴ 地图基本操作：实现地图的全图显示、居中显示、缩小、放大、平移、漫游、鹰眼等功能;地图标注、窗口定位、单一图层或图层集合的打开、关闭操作。

　　⑶ 显示功能：单独显示某个流域，或者全国图及全部流域的显示。

　　⑷ 搜索功能：搜索某流域上的所有电站、某条河流上的所有电站、或单独某个电站。

　　⑸ 点取查询：单击某个具体水电站，其各方面性能参数的查询与显示等。并实现该电站详细资料与论文的相关网页跳转。

　　⑹ 地图下载及打印输出。

　　系统的网络发布平台界面如下图所示：

图三 系统的网络发布平台界面

　　

　　3、地图与电站资源库之间的信息关联

　　为了展示中国水力发电工程的成就，我们围绕着“中国水力发电工程”这一主题，建立了强大的信息资源库，其内容包括以下几个方面的内容：1949年以来发表的学术论文库;科研成果库、技术标准库、水力发电站和抽水蓄能电站的特征参数库、大坝图集、历史资料、历史人物和事件的照片、知识库等。所有这些资源与数字化地图之间的关联是电站名称这一规范名称主题。通过后台的数据库与前台GIS平台的挂接，系统可以根据用户选择的信息，首先查找并列出满足条件的电站名称，将该电站在浏览器的地图视窗中突出显示，然后在浏览器界面中显示出所有后台相连数据库中的对应资源。系统支持输入字符的查询方式外，还可支持通过在地图上点击选择的方式进行资源浏览。

　　4、结论

　　迄今为止，现有的数字图书馆GIS应用尚只停留在使用GIS软件进行地理空间数据的使用和制图功能，GIS的核心功能还没有完全开发出来，例如使用GIS技术来辅助图书馆的管理和馆藏研究，利用GIS技术来建立虚拟学习环境等。随着用户对GIS相关需求的不断需求，图书馆必须加强操作空间数据的能力，设计出多种采集和共享海量数据的方法。