基于WebGIS技术的秦巴山区土壤线虫群落样点管理系统设计

摘  要：本文以秦巴山区土壤样采集数据为前提，从管理和应用方向着手，基于JavaScript技术、Java Web技术以及ArcGIS for Server技术，采用WebGIS系统设计、MVC开发模式，B/S（浏览器/服务器）多层架构模式设计实现了样点集地图浏览、样点数据管理、样点数据查询、数据的统计分析以及系统综合管理等五大模块为一体的秦巴山区土壤样点发布与管理信息系统。

关键词：WebGIS；样点信息；JavaScript；ArcGIS for Server

0 引言

秦巴山区土壤三普数据及多维度农业秦巴山区土壤数据的储存、治理、管理、可视化、分析、挖掘、评估、服务等功能一体化的数字化管理。基于WebGIS技术秦巴山区土壤三普数据成果为基础，汇聚和集成国土三调、秦巴山区土壤二普、永久基本农田、高标准农田等其他数据，建设陕西省秦巴山区土壤普查数据库，形成内容丰富、数据权威、更新即时的秦巴山区土壤质量大数据体系，在此基础上，以数据分析应用服务实用性为导向，围绕“管理好一套点”、“管理好一套图”、“服务好农业生产管理”数据应用建设方针，形成“一个秦巴山区土壤普查数据中心，集成数据分析工具，N个智慧农业应用服务”的应用建设框架，综合运用大数据、深度学习、云计算等新一代信息技术，在国家要求的信创环境下，建设功能完善、数据共享、标准统一、安全高效的陕西省秦巴山区土壤三普数据平台。

1 系统整体架构设计

基于开放性面向服务的架构体系（SOA）为设计理念的秦巴山区土壤样点信息发布与管理信息系统，是基于WebGIS技术与B/S架构的多功能应用系统，由数据层、逻辑层（业务层）和应用层的三层架构组成。

1）数据层

数据层主要是为前端的应用层提供相关数据服务，也是整个架构的基础部分，本系统的数据层采用PostgreSQL作为数据库管理系统，通过ArcSDE（空间数据库引擎）连接GIS的空间数据库和PostgreSQL数据库，将该系统中的样点数据、基础地理数据、监测点数据、样点数据等相关的空间数据和属性数据以及图形、表格、多媒体资料数据等其他数据形式共同存放在数据库服务器中进行统一的管理。

（2）逻辑层

在数据库创建的基础上，通过ArcGIS for Server技术将相关的秦巴山区土壤样点信息数据、监测点数据以WMS、WCS、WFS等标准服务发布成地图数据服务，以Tomcat技术作为网络服务容器，根据业务需求，将数据层的数据提供到应用层，实现对数据的操作，进而实现地图基础操作、查询分析和数据管理这三个主要的功能模块、起到与用户的交互作用。

（3）应用层

应用层是系统的前端界面，也是浏览器的可视化表达，包括PC电脑、移动的平板、手机等等，都可通过浏览器与系统进行交互。该层需要由逻辑层将数据层提供的相关数据经过逻辑业务处理传输到前台的应用层，应用层以适当的形式将处理的数据表达出来，本系统采用ArcGIS API for JavaScript这一组前端API表现模式来实现，使得基础数据有更好的用户交互以及最佳的可视化表达，除此之外，对于数据库的更新，也是从应用层为入口，将新的数据返回到数据库中。

2 系统功能设计

系统功能模块是整个秦巴山区土壤样点查询与管理信息系统运作的重要部分，本系统根据前期的需求分析和设计目标以及相应的功能要求，为系统设计了5个功能模块，分别是地图浏览模块、数据查询模块、数据管理模块、数据统计与分析模块、综合管理模块等。

2.1 地图浏览功能

地图浏览功能模块是基于WebGIS的地图服务的基本操作，本系统的基础底图是调用的“天地图”作为背景地图，包括了放大、缩小、漫游、鹰眼图、全图、前一视角、后一视角等基础浏览功能，另外还包括距离量算、面积量算、投影变换选择、地图打印等功能

2.2 数据管理功能

数据管理模块主要是针对前期秦巴山区土壤样点工作得到的数据库的综合管理，也是系统的重要核心部分，具体功能实现是将存入数据库的基础地理数据、样点分析专题数据、其他文件影像数据通过逻辑层将数据获取并显示在前端的数据管理表中，实现对数据的浏览、数据添加、数据编辑、数据删除、数据查询以及数据导出几个基础功能.

2.3地图数据查询功能

地图数据的查询是GIS系统的一个传统业务方法，具体包括空间数据查询和属性查询两种，同时基于方法的区别又可以分为通过图形位置查询属性和通过属性查询空间位置，本系统主要是针对样点数据、监测点数据、样点数据以及基础地理数据通过该查询功能实现空间数据的查询和属性数据的查询。属性数据除了在数据管理模块的查询外，还可以通过空间图形数据或是相应的单个、多个兴趣点来实现属性数据的查询.

2.4 空间分析与统计功能

空间分析与统计功能模块主要是针对样点数据、监测点数据、样点数据进行数值上的统计，总数、方差、均值、样点的最大值最小值等，另外根据GIS的一些空间分析方法和模型对已有的数据分析得到一些图标的形式展示出来。同时也通过不同年份样点数据的对比形成的数据动态趋势的监测图、同一年不同地区的样点数据的对比图等等，其中用于分析和统计的功能模块是由ArcGIS for Server发布的GP（地理预处理与模型）服务，通过建立地理模型来运行的。

4 系统展示和结论

本文基于WebGIS原理设计的应用于秦巴山区土壤样点工作的GIS信息系统，旨在于通过结合前沿的GIS技术和新型的Web技术为秦巴山区土壤样点工作的开展起到促进和帮助作用。秦巴山区土壤样点发布与管理信息系统从秦巴山区土壤样点相关数据的发布、管理和应用出发，采取JavaScript脚本技术为核心技术方法展开了对整个系统的设计和开发。本文所设计的系统基于B/S架构，采用最新的WebGIS技术和原理，实现一个平台来共享秦巴山区土壤样点所得到的数据成果。通过相关GIS分析，使用户可以清楚的了解样点的动态变化情况，同时也可以为政府职能部门提供更直观的决策辅助作用。

参考文献

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基金项目：陕西省土地工程建设集团内部科研项目DJNY-YB-2023-36、DJNY2024-22、DJNY2024-32、DJNY2024-35、DJNY2024-38。