基于共享数据的WebGIS研究及其应用

论文摘要

传统WebGIS系统存在管理方法低效和数据共享困难的两大问题。为帮助解决这两类问题，本文尝试开发了基于共享数据的WebGIS系统，并重点研究了四方面内容：基于共享数据的WebGIS系统架构、基于共享数据的WebGIS数据模型、解析USGS共享的地震空间数据和在大气污染共享数据中用遗传算法改进模糊隶属度克里格插值。本文通过对现有GIS系统的比较和分析，提出了一种基于共享数据的WebGIS系统架构体系。并搭建了系统平台，进行了简单测试。本文研究并设计、建立了基于共享数据的WebGIS数据模型，并将模型转换成Geodatabase空间数据库格式，进行了原始数据导入及简单的数据编辑，成功地将设计的数据模型应用到了地震数据抓取和大气环境评价中。本文对USGS共享的地震空间数据进行了解析和应用研究，给出了在WebGIS里利用共享数据的标准化导入流程。首先从USGS的网站上抓取有关地震的数据信息，并进行了坐标转换和符号化显示。对地震空间信息进行热点分析（Hotspots）和渲染，给出了边界裁剪的方法，完成了空间分析的整个计算过程。本文尝试在大气污染共享数据中用遗传算法改进模糊隶属度克里格插值，以此为例展示在WebGIS里对共享数据进行非标准化利用的流程，并使其模块化。分析了克里格法在地理空间分析中的若干局限性，探讨了在模糊逻辑中引入遗传算法以改善上述问题。按照基本的GIS软件研究开发流程，设计并编程实现了具有前述研究内容的基于共享数据的WebGIS原型系统。设计了系统的基本功能、高级功能、USGS地震数据解析模块、大气污染数据插值模块，利用XAML和C#语言编程实现了各设计模块和整体系统的原型系统。试运行结果表明，本系统中各功能模块运行稳定、有较强的表现力，并能够进行较为复杂的分析操作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 WebGIS发展现状及局限
• 1.1.2 在WebGIS中应用共享数据
• 1.2 选题意义
• 1.2.1 应用基于共享数据的WebGIS的必要性
• 1.2.2 在WebGIS中利用共享数据的必要性
• 1.2.3 GIS与环境模型结合的必要性
• 1.2.4 GIS在环境科学中的应用
• 1.3 国内外研究状况
• 1.3.1 Web Services
• 1.3.2 RIA在WebGIS中的应用
• 1.3.3 GIS在大气环境模型中的应用
• 1.4 主要研究内容及关键技术
• 1.4.1 研究目标的确定
• 1.4.2 基于共享数据的WebGIS系统架构的设计
• 1.4.3 基于共享数据的WebGIS数据模型的研究
• 1.4.4 WebGIS中共享数据的标准化利用
• 1.4.5 WebGIS中共享数据的非标准化利用
• 1.5 功能需求与研究方案
• 1.5.1 功能需求
• 1.5.2 研究方案
• 1.6 论文结构
• 第2章 系统架构分析及平台搭建
• 2.1 系统架构
• 2.2 ESRI的ArcGIS软件系列
• 2.2.1 ArcGIS系列软件的发展史
• 2.2.2 ArcGIS系列软件简介
• 2.2.3 ArcGIS Server
• 2.3 地图服务器端采用ArcGIS Server REST API
• 2.3.1 基于ArcGIS Server的开发方案
• 2.3.2 网络服务类型：SOAP和REST
• 2.3.2.1 REST类型Web服务的优势
• 2.3.3 ArcGIS Server的REST API
• 2.4 网站服务器端采用ArcGIS API for Silverlight
• 2.4.1 RIA和传统Web应用
• 2.4.2 主要的RIA引擎
• 2.4.3 ArcGIS API for Silverlight
• 2.5 开发环境
• 2.5.1 硬件环境
• 2.5.2 软件环境
• 2.6 系统平台的搭建
• 2.6.1 Map Server的搭建
• 2.6.2 Web Server的搭建
• 2.6.3 共享数据在系统中的应用过程
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于共享数据的WebGIS数据模型的研究及实现
• 3.1 基于共享数据的WebGIS数据模型
• 3.1.1 Geodatabase数据模型
• 3.2 基于共享数据的WebGIS模型的建立
• 3.2.1 Map类的设计
• 3.2.2 图层类的设计
• 3.2.3 几何图元类的设计
• 3.2.4 地图投影类的设计
• 3.2.5 用VISIO建立基于共享数据的WebGIS数据模型
• 3.2.6 模型转换及导入空间数据库
• 3.3 数据的编辑
• 3.3.1 数据导入
• 3.3.2 坐标系设置
• 3.4 数据模型的使用
• 3.5 本章小结
• 第4章 WebGIS中共享数据的标准化利用
• 4.1 研究内容
• 4.2 共享数据的抓取
• 4.3 空间分析与统计
• 4.4 标准化利用全过程
• 4.5 本章小结
• 第5章 WebGIS中共享数据的非标准化利用
• 5.1 共享数据的非标准化利用
• 5.2 研究内容
• 5.3 几种克里格算法介绍与比较
• 5.3.1 指示克里格法（Indicator Kriging）
• 5.3.2 模糊隶属度克里格法（Fuzzy Membership Kriging）
• 5.3.3 遗传算法和用遗传算法优化模糊隶属度克里格法
• 5.4 改进后的克里格算法在空气污染插值中的应用
• 5.5 非标准化利用全过程
• 5.6 本章小结
• 第6章 基于共享数据的WebGIS系统开发
• 6.1 功能需求
• 6.2 系统界面
• 6.3 简单功能模块的实现
• 6.3.1 浏览控制
• 6.3.2 图层控制
• 6.3.3 信息查询
• 6.3.4 网络数据
• 6.3.5 应用实例
• 6.4 高级功能模块的实现
• 6.4.1 特殊数据
• 6.4.2 分级渲染
• 6.4.3 简单编辑
• 6.4.4 应用实例
• 6.5 WebGIS中共享数据的标准化利用模块的实现
• 6.5.1 应用实例
• 6.6 WebGIS中共享数据的非标准化利用模块的实现
• 6.6.1 几种不同的克里格插值算法
• 6.6.2 应用实例
• 6.7 本章小结
• 第7章 结论
• 7.1 论文主要工作的总结
• 7.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果