一种基于GIS的辅助教学工具的制作方法与流程

一种基于gis的辅助教学工具的制作方法
技术领域
1.本发明涉及地理信息系统技术领域，尤其涉及一种基于gis的辅助教学工具的制作方法。


背景技术：

2.地理信息系统(gis)从20世纪60年代开始发展到现在,已经广泛应用于社会生产，生活的各个领域处理日益纷杂的人口、资源、环境以及发展问题。
3.gis用于中学地理探究型教学有其独特的优势，既可以将地理教学中不易明察和掌握的内容通过虚拟场景展现出来，又可以将复杂的自然景观、地理现象的空间分布甚至抽象的概念用三维的、动态的、直观的方式表现出来。对提高学生空间想象能力，学生发现问题及解决问题能力，有其独特的优越性。gis应用于教学在中学地理教学过程中也可以培养学生地理素养，更能够提高教学效果。在教育领域,gis技术已经成为一种新兴的教育技术手段,对地理的辅助教学意义是传统教学手段无法替代的。
4.但传统的、专业的地理信息技术对于大多数普通的地理教学教师来说具有困难性、耗时性、不易操作性等因素。因此想要把gis应用于日常教学并达到具有生动且行之有效的教学目的是较为艰难的。
5.例如现有的专业的地图制作平台如arcgis已经可以解决本方法中实现的地图叠加，地图图层、元素操作、文件导出等。但是arcgis过于专业，针对于大多中学地理教学者来说操纵诸如arcgis等专业地图标记软件面临着诸多问题：专业软件难以安装和使用、软件操作流程复杂、数据源获取困难、导出文件格式使用场景受限制等。


技术实现要素：

6.为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种通过简易操作即可把诸多地理信息和要素整合到gis地图上、在gis上实现动画效果并导出使用，由此提高地理教学质量的基于gis的辅助教学工具的制作方法。
7.本发明公开了一种基于gis的辅助教学工具的制作方法，包括如下步骤：将gis规范地图作为底图，获取外部地图图片的第一比例尺，将所述底图的第一比例尺设置为与所述外部地图图片的第二比例尺一致；将所述外部地图图片与所述底图进行叠加以相互重合，得到融合地图；对所述底图或所述融合地图进行点标记、划线条标记和画面标记，并对标记后的已标记点、标记后的已标记线条、标记后的已标记画面进行样式设置、位置设置和动画设置；对所述融合地图上的动画进行编辑，实时保存所述编辑过程中的编辑元素，并将所述编辑元素与融合地图上的动画的当前动画帧进行关联以获得新编辑动画；所述编辑元素包括添加元素、删除元素和修改元素；对所述融合地图进行图片导出和动画导出。
8.优选的，所述对标记后的已标记点进行样式设置、位置设置和动画设置包括：当对所述底图进行点标记时，所述样式设置包括选择工具内置的图标作为显示内容或设置文字作为显示内容；对所述融合地图进行点标记时，所述样式设置包括将所述外部地图图片作
为标记点的显示内容；所述位置设置包括通过鼠标进行拖拽，或在规定编辑区域设置新位置坐标以实现自动位置设置；所述动画设置包括设置标记点的显示效果与移除效果。
9.优选的，所述对标记后的已标记线条进行样式设置、位置设置和动画设置包括：所述样式设置包括设置线条的类型、宽度、颜色，所述线条的类型包括直线条、虚线条、边界线条、高速公路线条、主次干道路线条、铁路线条；所述位置设置包括通过鼠标进行拖拽，或在规定编辑区域设置新位置坐标的数组以实现自动位置设置；所述动画设置包括设置线条的显示动画与移除动画，所述显示动画包括从起点到终点的逐帧渲染的动画效果；所述显示动画的时长为可调参数。
10.优选的，所述对标记后的已标记画面进行样式设置、位置设置和动画设置包括：所述样式设置包括设置画面的类型、填充色、透明度、边样式；所述类型包括若干种多边形；所述位置设置包括通过鼠标进行拖拽；所述动画设置包括设置线条的显示动画与移除动画，所述显示动画包括从起点到终点的逐帧渲染的动画效果；所述显示动画的时长为可调参数。
11.优选的，所述底图/所述融合地图包括浮窗，所述浮窗不与所述底图/所述融合地图相关联；所述浮窗的大小、样式、显示动画和移出动画为可编辑参数。
12.优选的，所述编辑元素中的元素包括所述标记后的已标记点、所述标记后的已标记线条、所述标记后的已标记画面、所述浮窗。
13.优选的，所述将所述外部地图图片与所述底图进行叠加以相互重合，得到融合地图包括：将所述外部地图图片拖拽至所述底图的上方；对所述外部地图图片进行旋转、缩放，使得所述所述外部地图图片与所述底图相互重合；去掉所述外部地图图片的背景色或降低背景色的透明度；再将所述外部地图图片与所述底图相联结，得到所述融合地图。
14.优选的，所述将所述外部地图图片与所述底图进行叠加以相互重合，得到融合地图包括：将所述外部地图图片拖拽至所述底图的上方；对所述外部地图图片进行旋转、放大、缩小操作，使得所述所述外部地图图片与所述底图相互重合；基于重合后的位置，计算获取所述外部地图图片的第一配准点与所述底图的第二配准点；去掉所述外部地图图片的背景色或降低背景色的透明度；将所述第一配准点与所述第二配准点配准，再将所述外部地图图片与所述底图相联结，得到所述融合地图。
15.优选的，所述对所述融合地图上的动画进行编辑，实时保存所述编辑过程中的编辑元素，并将所述编辑元素与融合地图上的动画的当前动画帧进行关联以获得新编辑动画还包括：对所述新编辑动画进行预览，预览内容包括所述新编辑动画的文档对象模型、样式、编辑元素、动画配置、处理动画信息和执行渲染代码。
16.优选的，所述对所述融合地图进行图片导出包括：选择需要导出的图片格式，获取已确定格式的图片并自动下载；所述对所述融合地图进行动画导出包括：将需要导出的动画转成超文本标记语言格式的文件；根据触发指令在动画列表中对动画项逐项渲染，以获得导出动画；所述触发指令包括鼠标左单击事件和键盘空格键。
17.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
18.1.本发明的基于gis的辅助教学工具可以容易地实现将复杂的自然景观、地理现象的空间分布甚至抽象的概念用动态的、直观的方式表现出来；可充分提高学生空间想象能力,学生发现问题及解决问题能力；
19.2.本发明简化了gis地图编辑工具的安装使用，简化文件编辑流程，数据源获取简单，导出的常用文件适合场景教学，导出的文件的使用不受打开工具的限制。用户可以摆脱对gis操作深度专业性和操作困难性等限制，通过简易操作即可把诸多地理信息和要素整合到gis地图上、在gis上实现动画效果并导出使用，由此提高地理教学质量。
附图说明
20.图1为本发明提供的基于gis的辅助教学工具的制作方法的流程图；
21.图2为本发明提供的地图图片叠加过程的流程图；
22.图3为本发明提供的动画实现过程的流程图；
23.图4为本发明提供的地图图片导出或动画导出过程的流程图。
具体实施方式
24.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
25.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
26.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
27.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
30.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
31.gis即地理信息系统，是一种特定的十分重要的空间信息系统，是一门综合性学
科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域。
32.webgis即网络地理信息系统，是指工作在web网上的gis，是传统的gis在网络上的延伸和发展，具有传统gis的特点，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等gis基本功能，同时也是internet上地理信息发布、共享和交流协作的基础。
33.api即应用程序接口，是一些预先定义的接口，如函数、http接口，或指软件系统不同组成部分衔接的约定。
34.dom即文档对象模型，是w3c制定的标准接口规范，是一种处理html和xml文件的标准api。dom提供了对整个文档的访问模型，将文档作为一个树形结构，树的每个结点表示了一个html标签或标签内的文本项。
35.参见附图1，本发明公开了一种辅助教学工具从新建到保存导出的实现过程，该辅助教学工具可理解为一成果文件，上附有地图信息相关的各个方面的信息，并以多种形式呈现，例如文字、地图、动画、浮窗等。该方法实现的工具由软件前端和服务端配合完成。在方法实现的工具上，设置有展示区和编辑区，用于成果文件的建立、编辑、导出。
36.所依托的实现的工具在此并不限制，可以以多种形式呈现，包括：桌面端应用、网站、移动端app、移动端各类小程序等。实现的工具可以实现成果文件的新建、保存、导入、导出。
37.具体包括下述过程。
38.地图融合：将gis规范地图作为底图，获取外部地图图片的第一比例尺，将底图的第一比例尺设置为与外部地图图片的第二比例尺一致；将外部地图图片与底图进行叠加以相互重合，得到融合地图。
39.基础编辑：对底图或融合地图进行点标记、划线条标记和画面标记，并对标记后的已标记点、标记后的已标记线条、标记后的已标记画面进行样式设置、位置设置和动画设置。
40.动画编辑：对融合地图上的动画进行编辑，实时保存编辑过程中的编辑元素，并将编辑元素与融合地图上的动画的当前动画帧进行关联以获得新编辑动画；编辑元素包括添加元素、删除元素和修改元素。
41.文件导出：对融合地图进行图片导出和动画导出。
42.参见附图1，一种优选实施例，新建一个文件，该文件以gis规范地图作为底图并置于屏幕设定的显示区域，该底图可以支持设置不同的zoom缩放级别、设置不同的主题、设置并查看比例尺、目的地搜索。
43.具体的，在规定的显示区域通过前端技术新建dom(文档对象模型)并在该dom上通过调用第三方webgis服务api渲染地图，并前后端协同实现地图的zoom缩放级别、设置不同的主题、设置并查看比例尺、目的地搜索。
44.在该底图上，可以进行点标记。具体的，新建一个标记点，选中该标记点可以对该标记点进行编辑。编辑内容包括样式设置、位置设置和动画设置。当对底图进行点标记时，样式设置可以选择工具内置的图标作为显示内容或设置文字作为显示内容；对融合地图进行点标记时，样式设置可以将外部地图图片作为标记点的显示内容。位置设置可以通过鼠标进行拖拽，或在规定编辑区域设置新位置坐标以实现自动位置设置。但本发明并不限于上述位置设置方式。动画设置包括设置标记点的显示效果与移除效果。
45.在该底图上，还可以进行画线条标记。具体的，选择画线条功能，鼠标左键点击底图开始画线条，跟随鼠标的移动开始画线条，鼠标点击确定锚点，esc键结束画线条，选中该线条可可以对该先条进行编辑。编辑内容包括样式设置、位置设置和动画设置。选中状态下点击该线条则为其添加锚点。线条的样式设置支持设置线条的类型、宽度、颜色等，类型可选择工具里预留类型包括：直线条、虚线条、边界线条、高速公路线条、主次干道路线条、铁路线条等，但不限于此。位置的设置通过鼠标拖动线条的锚点到指定位置，或在规定编辑区域设置新位置坐标以实现自动位置设置。但本发明并不限于上述位置设置方式。动画可设置线条的显示动画、移除动画，显示动画包括从起点开始到终点结束的逐帧渲染动画效果，动画时长可调。
46.在该底图上，还可以进行画面标记。具体的，选择画面，鼠标左键点击底图开始画面，跟随鼠标的移动开始画面的边，鼠标点击确定锚点，esc键结束画画面并自动将终点连接至起点，选中该画面可以对该画面进行编辑。编辑内容包括样式设置、位置设置和动画设置。选中状态下点击该画面的边则为其添加锚点。画面的样式设置支持设置填充色、透明度、边样式等，类型可选择工具里预留类型，包括各种常用多边形。位置的设置通过鼠标拖动面到指定位置实现。动画可设置画面的显示动画、移除动画。
47.在该底图的显示区域的上方可以显示和编辑浮窗，该浮窗不与底图/融合地图相关联，用于显示教学相关的额外资料。浮窗的大小、样式、显示和移除动画效果都可编辑。
48.融合地图上的各个元素可以设置超链接，点击超链接，则跳转至外部信息处并自动保存当前编辑内容。
49.地图图片叠加：参见附图2，将gis规范地图作为底图，获取外部地图图片的第一比例尺，将底图的第一比例尺设置为与外部地图图片的第二比例尺一致；将外部地图图片(下称导入图片)通过外部拖入或导入的方式显示在底图上方；对导入图片进行旋转、缩放等操作使其与底图大致重合；由于不透明的外部地图图片叠加之后会覆盖底图内容，所以在两图片联结之前通过算法处理去掉图片的背景色或降低背景色的透明度；而后在底图上调用第三方webgis服务api叠加联结处理过后的图片图层，那么就实现了叠加联结的效果，得到融合地图。
50.叠加的外部地图图片可以设置叠加时间和移除时间。
51.如若叠加效果不佳，则可为图片与底图设置配准点。具体的，将gis规范地图作为底图，获取外部地图图片的第一比例尺，将底图的第一比例尺设置为与外部地图图片的第二比例尺一致；将外部地图图片(下称导入图片)通过外部拖入或导入的方式显示在底图上方；对导入图片进行旋转、缩放等操作使其与底图大致重合；基于重合后的位置，计算获取外部地图图片的第一配准点与底图的第二配准点；由于不透明的外部地图图片叠加之后会覆盖底图内容，所以在两图片联结之前通过算法处理去掉图片的背景色或降低背景色的透明度；而后将第一配准点与第二配准点配准，再将外部地图图片与底图相联结，得到融合地图。
52.使用底图和外部地图图片对齐比例尺、大小、方位进行地图或许存在叠加精度欠佳问题。但由于本方法实现的目的是辅助教学，微小的精度欠佳是允许存在的，用户也可以通过设置配准点的方式进行配准叠加来解决这个问题，故本方法的实现所带来的优点远远大于缺点。
53.动画实现：在底图或融合地图上，可以进行动画帧的设置和保存，编辑元素中的元素包括标记后的已标记点、标记后的已标记线条、标记后的已标记画面、浮窗。上述各个编辑元素以及地图和地图交互效果等都可作为动画帧的编辑和显示的元素，最终导出为动画，地图和地图元素最终可导出为图片。
54.参见附图3，在规定的动画列表编辑处新建动画并设置开始动画编辑，则在此后编辑的元素被自动获取并与当前动画项关联，设置结束动画编辑则结束该动画编辑，此时服务端将暂存动画列表信息与每项动画中动画元素及其设置的相关信息。对于结束编辑的动画，开始预览操作则可预览，预览时调取相关信息通过服务端处理成前端代码并执行到对应dom上即可完成预览。
55.预览内容包括新编辑动画的文档对象模型、样式、编辑元素、动画配置、dom渲染、gis渲染、动画设置、和执行代码渲染dom和gis实现动画。
56.地图图片导出或动画导出：若为图片导出，则选择需要导出的图片格式并确定，前端与服务端配合即可处理成规定格式的图片并自动下载。
57.若为导出动画，则由服务端调取动画相对应的信息并把其处理成一个静态的可执行的html(超文本标记语言)格式的文件；在动画列表中从第一项开始逐项渲染，服务端业务逻辑实现监听触发指令，触发指令包括但不限于鼠标左单击事件和键盘空格键。每触发一个事件则渲染一个动画项。动画播放则是把该html文件在主流浏览器中打开实现，由此动画播放时不受文件格式限制、动画播放工具限制和网络限制。
58.本发明简化了gis地图编辑工具的安装使用，简化文件编辑流程，数据源获取简单，导出的常用文件适合场景教学，导出的文件的使用不受打开工具的限制。用户可以摆脱对gis操作深度专业性和操作困难性等限制，通过简易操作即可把诸多地理信息和要素整合到gis地图上、在gis上实现动画效果并导出使用，由此提高地理教学质量。
59.应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。