基于PostGIS和Openlayers的GIS系统设计与实现

论文总字数：22452字

目 录

1 绪论 1

1.1 选题的目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

2 Webgis相关技术 2

2.1 空间数据库 2

2.1.1 空间数据库简介 2

2.1.3 空间数据类型 3

2.1.2 空间数据结构 4

2.2 postgresql与postgis概况 5

2.2.1 DBMS总览 5

2.2.2关于PostgreSQL 6

2.2.2关于PostGIS 6

2 .3 geoserver 简介 7

2.4开源的Web-GIS客户端框架 7

2.5 关于Node.js 8

2.6 OpenGeo Suite 9

3 总体设计框架 9

3.1体系结构 9

3.2功能结构 11

4 各模块的实现 11

4.1 发布地图数据 11

4.1.1.Shapefile 11

4.1.2 Geoserver发布地图数据 12

4.2 数据库模块 15

4.3 服务端模块 17

4.3.1 数据库的连接 17

4.3.2 Express框架简介 17

4.3.3客户端请求处理 17

4.4 客户端模块 19

4.4.1访问Geoserver发布的地图。 19

4.4.2 图层的绘制 19

5 总结 22

参考文献 23

致谢  24

基于PostGIS和Openlayers的GIS系统设计与实现

相高峰

，China

Abstract：With the rapid development of the Internet, people are increasingly strict with the demand of geographic information systems.The combination of Internet and GIS is the trend of the times. The emergence of WebGIS has injected new vitality for GIS.Unlike the past GIS system, WebGIS is for popularization. No matter where, any one person can hold any terminal access to GIS services by Internet.This paper describes a smal GIS application based on Openlayers by open source server--Geoserver and Node.Js.It can provide some simple service functions of GIS,including the storage path, calculation of length and so on and introduce relevant technology of GIS first.Then it introduces the design framework of system and the way of realization of each module.Finally,the paper makes a summary of the system and discusses how to add the follow-up function of the system.

Key words：OPENLAYERS;GEOSERVER;POSTGIS;GIS

1 绪论

1.1 选题的目的和意义

近年来，随着信息产业的快速发展,信息资源得到疯狂地扩张。人类在解决能源、环境、灾害、城市和人口等重大问题时首先要考虑并且获取的信息资源已经转而成为多类别的、多时态和多标准的地理信息方面。信息论、系统论、控制论的形成以及计算机技术、通讯技术、遥感技术等空间技术和自动化技术的广泛应用为科学管理这些信息资源提供了非常广阔的前景。地理信息系统顺时而生。

地理信息系统（Geographic Information System或者Geo-Information system，GIS）人们又称之为"地学信息系统”，是一种非常独特且至关重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下， 对整体的或局部的地球表层（包括大气层）空间中的与地域分布相关的数据进行收集、存储、管理、计算、解析、描述和显示的技术系统。

伴随着云计算、物联网、移动终端等新兴技术的飞速发展，未来的GIS将能够很轻易的解决用户愈发多样的需求。任何一个人，无论他在什么地方，持着何种终端都能够访问GIS服务。

本课题旨在于开源的GIS服务器Geoserver与WEB客户端的基础上，实现一个小型的GIS应用，能够提供一些简单的GIS服务功能， 以完成对GIS系统的初步探索。

1.2 国内外研究现状

在开始之时，GIS在自然资源的管理领域就凸显出它的重要性了，例如，地皮使用规划、丛林管理、野生生物栖身地分析、河干地带监察和自然灾难评估。 近几年来，GIS已用于突发事件计划、市场剖析、设施规划、运输管理和军事上的应用。 地理信息系统与其他技术，如全球定位系统（全球定位系统）和互联网的结合，产生了新的应用。 例如精准农业、互联网上交互式地图制图和基于定位的服务。 用于精准农业的技术包括GPS，用于确定野草或施肥的地点，GIS用于存储和处理数据并生成地图，还有先进的计算机控制的喷雾器。

交互式绘图让互联网用户选择地图图层进行显示并生成他们自己的地图。 用于交互式绘图的网站通常提供了漫游、缩放和简单的查询等功能。 美国地质调查局（USGS）维护的一个网站采用美国国家地图集（http://www. nationalatlas.gov/)进行交互式绘图。 美国人口普查局也有一个网站， 名为"空间统一地理编码格式（TIGER）地图绘图服务”（http://tiger. census. Gov），对互联网的用户而言，美国任意一处的公共地理数据都可以在该网站上得以输出成地图。一般来说，在互联网上，GIS为交互式地图提供数据库的查询和绘图功能。

一些GIS公司，尤其是MapInfo和Intergraph，正在推动一个新的应用程序，称为基于位置的服务（LBS）。 这项应用允许用户通过无线电通讯发送和接收与某一特定地区有关的信息。 例如，一个LBS用户可以使用一个能上网的移动电话，通过移动定位服务，来确定和获取与用户位置有关的信息，如附近时候有自动取款机（ATM）和中国餐馆。 [1]

华夏的LBS市场炙手可热，早在2010年初，就开始出现一批创业型的公司，如拉手网、玩转四方、街旁等，而大型的门户公司，如网易、腾讯、新浪等也争相加入到LBS的研发之中，以在LBS市场分一杯羹，甚至于像中国移动等传统的通信厂商也逐步试水LBS。

到目前为止，百度LBS的室内定位精度能够维持在三米附近，也就是说，百度地图能够及时地满足各种大型的室内环境的定位需求，如大型购物商场、停车场、车站、机场、写字楼以及各物流中心。对于大型购物商场之间的停车场和停车场之间的门区，百度地图可以实现一一的识别；与此同时，用户在室内导航中的体验度也因为定位的精确、及时、持续不断而得到非常大的改善，这使得地图产品实实在在地达到了让其“简单而值得依赖”。凭借室内定位的精湛技术，百度地图宣布，将向在包括北京、上海、广州、深圳等众多城市的用户提供3万多个停车场的涵盖了导航定位、剩余车位、费用、提前预留车位等的实时信息。用户可以通过百度地图或百度钱包完成包括导航、查询、预订和支付等在内的全部操作，这也积淀下了大量的数据以供百度的LBS大数据使用。

2 Webgis相关技术

2.1 空间数据库

2.1.1 空间数据库简介

空间数据库(本文简称SDB)是地理空间数据的集合，其本质就是一系列的文件，只是对这些文件做了结构化的处理，以一定方式存储在计算机硬盘上[2]。传统的关系型数据库(本文简称RDB)，由于其在空间数据的管理、储存、表示及查询上表现得不尽人意，且其系统的设计仅仅针对简单的对象，因此其不能对复杂对象（如图象、图形）起到支持的作用，最终促成了空间数据库这一数据库领域的诞生。而实际上，早在20 世纪70年代，在遥感图象处理与地图制图范畴中，就已经开始了对空间数据库的专项研究。

由于空间数据库的设计是针对地理学和其有关的对象，而地理相关的信息一般都会有很高的信息量，需要用很庞大的数据量才能描述，因此SDB的容量通常能够达到 GB级[3]。

在空间数据库基础上，空间信息系统往往还要求拥有超强的信息查询和解析能力，因此空间数据库需要高效而快速地访问大批数据。

SDB的设计采用了属性数据和空间数据互为依赖的方式。在空间数据库中，一个属性数据表文件也相应地会有一种地物类型与其对应，当然不同地物类型也可以共用一个属性数据表文件[4]。由于地理信息的在不断的更新，这要求空间数据库的设计需要具有空间和时间可变性。

正是，空间数据库的这些特点，让其得到了广泛的应用。

2.1.3 空间数据类型

空间数据是数据的一种特殊类型(本文简称SD)。它是指将那些带有空间坐标的数据转化成计算机可以识别的数字形式，如建筑设计图、机械设计图以及各类地图等。具体的来说，空间数据是用来表示来自于现实的实体，通过统一化的数据，来表明空间实体的外形、尺寸、坐标等特性。往简单的来说，空间数据是一种借助于点、线、面以及实体等各种基本的空间数据结构来描述自然世界的数据。

地理信息中有许多数据源和数据类型，这在以下5个方面进行了总结：

几何图形数据：几何图形数据不单单能够表面空间实体的地理位置，还能表现出实体间的空间关系。其主要来源于诸多类型的地图和测出的几何数据。

影像数据：其主要来源于航空遥感、卫星遥感和摄影测量等影像和图象数据。

属性数据：从测得的数据，文本报告，或在地图中的各种符号，以及从遥感图像数据通过对所获得的信息的解译等。

地形数据：产生于地形图等高线的数字化，已经创建的格网状的数字化高程模型（DTM）,或其它模式描述的地形表面（如TIN）等。

元数据：对空间数据进行研究、分析和总结得到的抽象出的关于数据的数据， 如数据源、数据的归属、数据产生的时段、数据的精度、数据的分辨率、元数据比例尺、地理空间的参考基准、数据的转换方式等。[5]

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