基于WebGIS的“数字国土”信息应用系统的设计与实现
1. 引言
近年来，国土资源部已启动“金土”工程建设，并在多个省进行了试点建设。随着社会信息化建设的加速，“数字城市”和“数字国土”建设已成为各级政府部门追求的目标之一，山东省也开始启动“金土”工程建设。另外，作为政府上网工程及电子政务重要内容的一部分，国土资源的信息化建设更是迫在眉睫[1]。随着济宁市经济和社会发展速度的加快，国土资源的变化日趋频繁，国土资源管理任务越来越重。为了更好地保护国土资源，发挥他们的最大效益，相应国家和山东省“金土”工程号召，开展了土地调查、地籍调查和矿产资源调查等工作，在数据整合建设基础上，运用计算机网络、地理信息系统 (GIS) 等技术建立济宁市“数字国土”信息应用系统，目标是为建设济宁市国土资源综合办公平台以及国土资源信息服务打下基础，具有十分重要的现实意义。
2. WebGIS概述
地理信息系统（GIS），随着自身的成熟与发展，能力逐渐增强。今天，它所包含的概念、引用的技术手段已接触到各种信息技术领域的前沿，它的应用也已由最初的地理领域拓宽到广义的信息服务。把GIS与网络技术相融合，形成一个网络化的地理信息集成平台，是当前地理信息系统发展的一个重要方向[2]。
WebGIS是Internet和WWW技术应用于GIS开发的产物，是实现GIS互操作的一条最佳解决途径[3]。WebGIS是一种基于Web技术标准和通讯协议并利用Web技术来扩展和完善GIS的一项新技术，通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。
WebGIS具有以下特点[4]：
1. 全球化的客户/服务器应用
全球范围内任意一个WWW节点的Internet用户都可以访问WebGIS服务器提供的各种GIS服务，甚至还可以进行全球范围内的GIS数据更新。
2. 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。WebGIS可以使用通用浏览器进行浏览、查询，额外的插件(plug-in)、ActiveX控件和Java Applet通常都是免费的，降低了终端用户的经济和技术负担，很大程度上扩大了GIS的潜在用户范围。而以往的GIS由于成本高和技术难度大，往往成为少数专家拥有的专业工具，很难推广。
3. 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。
4. 客户端平台独立性
无论客户机是何种操作系统，只要支持通用的Web浏览器，用户就可以访问WebGIS数据。
WebGIS是当今GIS的热点，已成为各大厂商激烈竞争的焦点。几个重要的国外GIS厂商争相发布各自的WebGIS产品，如ESRI的Internet Map Server(IMS)系列(包括早期的Map Objects IMS、ArcView IMS至ArcIMS)和ArcGIS Server产品、MapInfo公司的MapInfo Proserver和MapXtreme、Intergraph公司的GeoMedia Web Map和Caliper公司的Maptitude软件，著名的CAD厂商Autodesk公司也推出了MapGuide。国内网络地理信息系统软件技术及产品也取得了长足的进步，主要有：武汉武大吉奥信息工程技术有限公司开发的GeoSurf、国家遥感应用工程技术研究中心网络与运行工程部独立开发的地网GeoBeans、北京超图地理信息技术有限公司开发的超图互联网地理信息系统软件等。
3. 系统总体设计
近年来 GIS 在国土管理、规划、开发等应用上取得了巨大成功并获得了明显的经济效益[7]。由于WebGIS 具有基于 HTTP 协议的请求／应答机制，且具有网络的一切优点， 用户可以在网络上实时交互地理信息，同时 WebGIS可以图形方式显示空间数据，并进行多媒体数据的传播与处理； 另一方面WebGIS 可将高精度数据处理与一般应用紧密结合， 可实现专门机构的专业应用与一般用户普通浏览查询的有效统一，真正实现了数据共享[8]。因此采用 WebGIS构建国土资源网络信息系统是实现国土资源网络化管理的一条高效途径。
3.1系统目标
济宁市“数字国土”信息应用系统建设的总体目标：围绕建设“数字国土”体系，结合现有的技术条件和数据现状，采用先进的WebGIS和计算机网络等技术，建立一个规范、高效、系统的国土资源综合应用系统，使数据管理与空间信息管理融为一体，多层次、多方位直观的显示相关数据、图形等信息，提供各种国土管理工作元素在空间的分布状况和实时运行状况，做到资源的合理配置和调度，提高各业务部门的业务处理速度和协同工作效率，从宏观上提高国土管理工作的科学化、规范化水平。
3.2总体结构设计
系统总体结构如图 1所示，系统为由数据库服务器、WebGIS服务器和客户端组成的3层B/S结构体系。
l 数据库服务器
本系统的数据库平台选用Oralce9i为数据库管理系统软件，并采用ArcSDE软件作为空间数据引擎中间件，属性数据和空间数据分别进行存储。
l WebGIS服务器
系统使用IIS6.0作为Web服务器。
系统采用ArcIMS作为系统WebGIS开发软件。ArcIMS是美国ESRI公司的服务器端产品，可以发布GIS数据并可生成WebGIS网站。ArcIMS提供了一种通过网络获取动态地图、GIS数据以及各种服务的途径。ArcIMS服务可被应用于多种客户端中，如自定义网页应用、ArcGIS桌面系统以及移动和无线设备。通过应用ArcIMS城市和地方政府、商业机构以及其他组织均可以发布，发掘以及共享地理空间信息。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[5]。ESRI公司是国内外GIS行业的领军公司，ArcIMS软件作为其主要软件产品之一，具有较高和性价比。
另外，系统使用C#语言开发统计结果处理功能，WebGIS服务器需要安装Microsoft .NET Framework。
l 客户端
用户在客户机上可通过Internet Explorer等Web浏览器访问WebGIS服务器进行相关操作。用户在客户端不需要安装任何软件或插件。
3.3系统模块设计
针对特定数据，济宁市“数字国土”信息应用系统分为四个子系统：基础地理信息子系统、土地资源信息子系统、地质矿产信息子系统和综合应用子系统，如图 2所示。
图 2 系统模块设计图
4. 系统功能设计与实现
4.1基础地理信息子系统
该系统针对济宁市多尺度基础地理数据进行设计，提供多种基础地理数据及其元数据的查询功能。
系统功能设计如图 3所示，分别介绍如下。
l GIS功能
GIS功能包括地图缩放操作、图层控制、查看图例、点选要素查询、属性条件查询、距离测量、清除操作和打印地图等功能。
l 数字线划图查询功能
提供1：25万济宁市数据、1：5济宁市数据、1：1万城区数字线划图数据的浏览和查询功能。
l 正射影像图浏览
正射影像图指各种经处理后的遥感影像图。系统将已有遥感影像进行网上发布，用户既可以进行定位导航浏览，也可以利用不同时间、不同尺度的遥感影像进行对比分析。
4.2土地资源信息子系统
该系统针对济宁市土地利用现状数据、城镇地籍数据和城区土地分级和基准地价数据等进行设计，提供土地资源信息的查询和统计功能。
l 行政区查询
系统提供土地利用3级分类的土地详查分区县、分乡镇统计数据，该功能模块利用不同尺度数据为用户提供图形化查询功能，分为按区县查询和按乡镇查询两种查询方式。
l 专题图查询
系统集成了济宁市农村1：10000土地利用现状图和市区1：500地籍数据，并按照标准图式进行发布，用户可分别进行土地利用专题图查询和市区地籍专题图查询。
l 统计功能
系统为用户提供了土地利用数据的分行政区统计功能，可进行区县和乡镇级统计，统计类型包括土地利用3级分类，以及统计结果处理功能。
4.3地质矿产信息子系统
地质矿产信息子系统主要用于管理济宁市地质矿产数据。
系统集成了地质环境规划专题、地质环境现状专题、地质评价专题、基岩地质专题、开发利用规划专题、矿产管理专题、地质矿产专题和矿产分布专题数据，利用GIS功能便于对数据和管理和使用。
4.4综合应用子系统
该子系统综合利用基础地理信息、土地利用信息和地质矿产信息，提供综合利用分析等功能。
l 影响范围分析
影响范围分析是综合利用系统已整合数据进行综合利用分析，系统集成了基础地理信息数据和若干地质矿产数据，用户可以分析某地质矿产专题要素的影响范围。
l 综合查询
综合查询是综合利用系统中基础地理信息数据和地籍数据，用户可点击查询某一宗地所在地价信息等。
l 地图浏览
系统将数据中心的三类数据进行整合，统一组织为一个地图服务，以供用户使用；
另外，用户也可通过专题图浏览页面浏览服务器发布地图服务，同时可以查看服务中图层信息。
5. 结论
济宁市已经进行了两年多的国土资源数据整合建设，有效地集成了全市多比例尺基础地理数据、土地资源数据和矿产地质数据，在此基础上，利用WebGIS技术构建了济宁市“数字国土”信息应用系统。基于WebGIS技术的网络国土资源信息系统作为WebGIS的一种特殊应用领域，为各类与空间信息相关的资源信息网络提供了开放的信息空间，为政府部门及普通用户提供了丰富的国土资源及其相关信息，用户不需要购买GIS软件，就可以通过Web浏览器访问并利用系统的各种资源。该系统对济宁市国土资源数据进行有效的管理，实现了国土资源信息的快速检索、分析与处理，达到了利用计算机对国土资源信息进行统一管理的目的，将为政府及有关部门辅助决策提供可靠、全面、科学的技术支持。
