基于Flex和ArcGIS Server的城市防汛指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張宏偉，魏 鋒，佘遠(yuǎn)見

（河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210098）

基于Flex和ArcGIS Server的城市防汛指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張宏偉，魏 鋒，佘遠(yuǎn)見

（河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210098）

針對淮安目前防汛工作上存在的問題，在介紹了ArcGIS Server、RIA/Flex和.NET等相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上以及分析研究了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫管理設(shè)計(jì)等，結(jié)合淮安防汛減災(zāi)相關(guān)情況，設(shè)計(jì)開發(fā)了 WebGIS城市防汛指揮系統(tǒng)，并介紹了該系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能，以及系統(tǒng)開發(fā)過程中所采用的關(guān)鍵技術(shù)等。通過對該系統(tǒng)的研究應(yīng)用，防汛人員能夠有效地提高對城市洪汛管理、調(diào)度的工作效率，而且對于防汛減災(zāi)具有重大的指導(dǎo)意義，從而最大限度地減少洪汛給城市所帶來的損失。

城市防汛減災(zāi)；ArcGIS Server；.NET；RIA/Flex；WebGIS

隨著我國城市化進(jìn)程，城市防汛減災(zāi)形勢日趨嚴(yán)峻，城市防汛減災(zāi)的現(xiàn)代化是我國城市發(fā)展的迫切需求。過去幾年來，淮安市雖然在河道綜合治理、泵站維修改造和環(huán)境衛(wèi)生管理等工作中大力投入，在城市防汛排澇方面得到明顯改善，但城區(qū)防汛仍然面臨許多問題，如城區(qū)防汛管理大量資料和信息仍然以傳統(tǒng)的手工作業(yè)為主，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效管理及資料信息的共享等，因此建立一個(gè)先進(jìn)實(shí)用、專業(yè)有效的WebGIS城市防汛指揮系統(tǒng)很有意義。

本文基于.NET和ArcGIS Server平臺，采用Flex和VisualStudio2008.NET共同開發(fā)淮安市城市防汛指揮系統(tǒng)，本系統(tǒng)對淮安市防汛減災(zāi)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展以及提高城市防洪標(biāo)準(zhǔn)具有重要的作用，對淮安防汛工作的開展具有科學(xué)的指導(dǎo)意義。

1 相關(guān)概念/技術(shù)

1.1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是ESRI在ArcGIS 9.x系列產(chǎn)品中國推出的一個(gè)創(chuàng)建企業(yè)級GIS應(yīng)用的平臺，支持的GIS軟件可以集中管理并且支持多用戶，提供了創(chuàng)建和配置GIS應(yīng)用程序和服務(wù)的框架，可以滿足各種客戶端的不同需求，其最大的貢獻(xiàn)就是將高級 GIS功能，如空間分析功能等引入到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。它既可以像ArcCatalog那樣輕松地提供在線地圖發(fā)布的功能，也可以像ArcMap提供在線的地圖分析和地圖編輯功能。而后者正是長期困擾ArcGIS開發(fā)人員的問題以及Server的優(yōu)勢所在[1]。

1.2 RIA/Flex

目前，越來越多的企業(yè)應(yīng)用采用了Web應(yīng)用（B/ S）的開發(fā)模式，然而傳統(tǒng)Web應(yīng)用存在著很多不足之處，包括頁面表現(xiàn)力、瀏覽器和服務(wù)器的通訊等方面，已經(jīng)漸漸不能滿足用戶的需求。而 RIA（Rich Internet Applications，富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用）的出現(xiàn)在某種程度上顛覆了傳統(tǒng)Web應(yīng)用的理念和設(shè)計(jì)，提供比較出色的表現(xiàn)能力，尤其是在用戶有復(fù)雜交互、地圖無縫縮放等需求時(shí)，更能讓用戶感受到明顯的體驗(yàn)差距。

Adobe公司的Flex無疑是目前最為流行、最為成熟的RIA技術(shù)，是RIA平臺中的典型代表，堪稱最完整、最強(qiáng)大的RIA開發(fā)解決方案，在客戶端表現(xiàn)層方面具有強(qiáng)大的表現(xiàn)力，給用戶提供前所未有的體驗(yàn)效果。

1.3 .NET

.NET是M icrosoft公司于2000年6月推出的下一代互聯(lián)網(wǎng)軟件和服務(wù)戰(zhàn)略，是一個(gè)理想化的未來互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，是要讓所有計(jì)算機(jī)群、相關(guān)設(shè)備和服務(wù)商協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境，并全面支持XML標(biāo)準(zhǔn)。.NET技術(shù)具有跨平臺性、跨語言性等特性。ASP.NET是建立在微軟.NET框架平臺上的完全面向?qū)ο蟮姆?wù)器端程序構(gòu)建技術(shù)，能被用于一臺Web服務(wù)器來建立強(qiáng)大的Web應(yīng)用程序。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及原則

針對目前淮安市城區(qū)的防汛工作存在的問題，建立本系統(tǒng)，從而保證防汛工作人員能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)視、掌握城區(qū)汛情信息，為防汛工作提供決策依據(jù)并調(diào)度城區(qū)的防汛排澇工程高效運(yùn)作，保證城區(qū)防汛安全。

由于防汛工作關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，因此在系統(tǒng)建設(shè)過程中，必須保證系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、安全等特性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須注重技術(shù)要先進(jìn)，即利用GIS等當(dāng)前先進(jìn)的信息技術(shù)作支撐環(huán)境，同時(shí)需要注重實(shí)用，要求系統(tǒng)界面友好，滿足用戶實(shí)際需要，并且考慮到本系統(tǒng)的使用人員大部分為非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員，要保證系統(tǒng)的使用簡單方便、易學(xué)好用。由于本系統(tǒng)全部在局域網(wǎng)內(nèi)使用，所以將存儲的GIS服務(wù)器與部分?jǐn)?shù)據(jù)庫服務(wù)器部署在不同的物理介質(zhì)上，用來保證系統(tǒng)的安全[2]。

2.2 系統(tǒng)體系框架

淮安市城市防汛指揮系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)上采用基于B/S模式的3層體系結(jié)構(gòu)，包括表示層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層。其中表示層面向不同需求的用戶提供不同的服務(wù)內(nèi)容；應(yīng)用層是整個(gè)系統(tǒng)的核心，幾乎所有的分析和決策都在這層完成；數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)的安全存儲和高效訪問[3]。

B/S模式的應(yīng)用系統(tǒng)的使用相對方便，用戶可以直接使用Internet Explore等瀏覽器來實(shí)現(xiàn)各種GIS功能的操作，系統(tǒng)建設(shè)的成本較低。不過，依照目前的技術(shù)手段，要完全在IE瀏覽器上實(shí)現(xiàn)GIS的各種功能，只能采用ArcGIS 9.X的ArcGIS Server才能實(shí)現(xiàn)?；窗彩谐鞘蟹姥粗笓]系統(tǒng)的體系框架如圖1所示[4]。

圖1 平臺應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)圖

2.3 開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)以.NET和ArcGIS Server為開發(fā)平臺，采用M icrosoftVisualStudio2008.NET和AdobeFlex Builder3.01協(xié)同進(jìn)行開發(fā)。整個(gè)系統(tǒng)以M icrosoftSQLServer 2005為后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以ADO.NET技術(shù)來與數(shù)據(jù)源進(jìn)行交互，以ArcSDE為空間數(shù)據(jù)引擎調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集包括遙測數(shù)據(jù)采集和防汛相關(guān)數(shù)據(jù)采集。遙測數(shù)據(jù)是通過采集淮安城區(qū)各測站的雨量、水位、閘位數(shù)據(jù)，并將它們進(jìn)行處理、入庫。其工作原理是：首先從遙測現(xiàn)場不斷地接收 GPRS數(shù)據(jù)包接收程序所發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，通過 GPRS通信方式進(jìn)行傳輸，到達(dá)中心接收服務(wù)器，然后接收服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析分析，并將檢測到的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，最后將合法數(shù)據(jù)寫入水情遙測數(shù)據(jù)庫。而對于防汛相關(guān)數(shù)據(jù)，主要通過淮安防汛相關(guān)人員進(jìn)行調(diào)查、整理，包括河道、泵站等的相關(guān)資料、文檔、數(shù)據(jù)等，最后寫入水情綜合數(shù)據(jù)庫。

2.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

水利數(shù)據(jù)是防汛搶險(xiǎn)決策的基礎(chǔ)，淮安市城區(qū)防汛指揮系統(tǒng)的水雨情數(shù)據(jù)庫需要存儲和管理海量、多類型、多屬性的信息，并且要求準(zhǔn)確、及時(shí)和安全，因此本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和建立至關(guān)重要。其設(shè)計(jì)建立原則包括：①應(yīng)構(gòu)建多層次、多維的數(shù)據(jù)庫來滿足不同對象；②考慮到網(wǎng)絡(luò)狀況，不同類型數(shù)據(jù)可以適當(dāng)分布；③數(shù)據(jù)應(yīng)集中管理，為保障數(shù)據(jù)的保密性。

考慮到以上幾點(diǎn)，本系統(tǒng)采用具備高可靠性和易維護(hù)性等性能的M icrosoft SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)庫的管理平臺，支持?jǐn)?shù)據(jù)加密、并行查詢、強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)支持能力。尤其在存儲大量空間數(shù)據(jù)、圖像等信息時(shí)，更顯其優(yōu)勢。

3 系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)界面

主界面（見圖 2）主要包括如下幾個(gè)部分：系統(tǒng)logo、菜單欄、地圖顯示框、工具條等。其中菜單欄為各項(xiàng)系統(tǒng)功能模塊的鏈接；地圖顯示框可以顯示地圖及對地圖的操作過程；工具條上的各種工具按鈕用于操作地圖等[5]。

圖2 淮安市城市防汛指揮系統(tǒng)主界面

3.2 實(shí)現(xiàn)功能

系統(tǒng)總體功能如圖3所示。

圖3 淮安市城市防汛指揮系統(tǒng)總體功能

1）實(shí)時(shí)水雨情模塊。該模塊可以實(shí)現(xiàn)基本地圖操作，如縮放、漫游、全圖顯示、鷹眼等，以及按照給定的要求進(jìn)行點(diǎn)、線、區(qū)域等的查詢查找功能，并對查找結(jié)果進(jìn)行快速定位并高亮或閃爍顯示，以此滿足用戶的需求。

2）水雨情查詢模塊。該模塊可以對淮安市的水雨情狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并做出統(tǒng)計(jì)形成圖表，以及查詢各個(gè)泵站的水位、流量、降雨量等詳細(xì)信息，方便系統(tǒng)用戶對于各個(gè)泵站的監(jiān)控、管理等。

3）衛(wèi)星云圖模塊。該模塊是對衛(wèi)星云圖進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以瀏覽查詢不同時(shí)刻的紅外云圖、水汽云圖等，并做出相應(yīng)的決策。

4）防汛組織模塊。該模塊用于展示淮安市防汛組織（機(jī)構(gòu)）和不同泵站管理所的值班人員的詳細(xì)信息，方便用戶針對自己的要求快速查找所要的信息。

5）防汛發(fā)文模塊。該模塊用于顯示針對防汛相關(guān)信息所發(fā)布的發(fā)文、通報(bào)、簡報(bào)等，為用戶提供及時(shí)有效的洪汛信息，以及宣傳防洪防汛知識，增強(qiáng)用戶對洪汛相關(guān)知識的掌握。

6）后臺管理模塊。設(shè)定管理員和一般用戶，對系統(tǒng)進(jìn)行不同操作。前者具有最高權(quán)限，對數(shù)據(jù)及用戶信息進(jìn)行管理維護(hù)，而后者只能通過系統(tǒng)獲取防汛相關(guān)信息，不具有對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、刪除等操作權(quán)限。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 防汛地圖的制作

設(shè)計(jì)開發(fā)本系統(tǒng)的一個(gè)前提就是地圖的制作，地圖制作、輸出效果的好壞直接影響到后期防汛工作的進(jìn)行。本系統(tǒng)所要使用的地圖的制作可分為3個(gè)部分。

1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。由于數(shù)據(jù)主要來源于工程測繪部門，數(shù)據(jù)格式大都為DWG格式，不能滿足我們后期對地圖的操作要求，因此需要將其轉(zhuǎn)換為Geodatabase格式。本次地圖數(shù)據(jù)采用將 DWG中的各種要素圖層分別提取、各自采用轉(zhuǎn)換效果好的方法轉(zhuǎn)換成 Geodatabase，并在各自轉(zhuǎn)換中統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，滿足數(shù)據(jù)間的吻合，達(dá)到最佳效果。

2）數(shù)據(jù)編輯。由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存在誤差，必須進(jìn)行幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的編輯。前者包括圖層合并，結(jié)點(diǎn)連接刪除等，在ArcMap中參照原CAD數(shù)據(jù)文件進(jìn)行圖形糾錯(cuò)。而后者則是對屬性表的操作，包括添加、修改字段等，以進(jìn)行后期的查詢分析。另外制作完整地圖，還要附加一些學(xué)校、醫(yī)院等地標(biāo)信息，我們通過從GoogleMaps網(wǎng)站獲取相關(guān)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)，但其在地圖上有偏差，要對基礎(chǔ)地圖采用坐標(biāo)變換中的平移來解決與地標(biāo)的吻合。

3）地圖制作。經(jīng)過以上兩步，在ArcMap中再對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行色彩分級、分類符號等符號化的工作，便可以輸出地圖，但在輸出前還應(yīng)考慮版面設(shè)計(jì)、地圖整飾等，包括不同圖層在不同大小的比例尺下的顯隱。最后將地圖保存為.mxd格式，供后期分析所用。

3.3.2 Flex與ArcGIS Server、.NET的結(jié)合

通過Flex開發(fā)一個(gè)WebGIS的絢麗的用戶界面，再由ArcGIS Server提供高效的GIS地圖服務(wù)，肯定能給用戶帶來前所未有的體驗(yàn)。為了將兩者結(jié)合起來，ArcGIS在RIA領(lǐng)域推出了ArcGISAPIfor Flex，主要面向基于ArcGISServer構(gòu)建GIS服務(wù)的RIA開發(fā)。使用ArcGIS API for Flex開發(fā)的Flex應(yīng)用可以很方便地使用地圖功能和ArcGIS Server的REST接口提供的GIS查詢及分析功能，方便地將用戶的業(yè)務(wù)和GIS結(jié)合起來。

Flex與.NET技術(shù)的結(jié)合表現(xiàn)在：前臺用Flex開發(fā)的應(yīng)用程序，而后臺則采用ASP.NET技術(shù)。用戶通過發(fā)送數(shù)據(jù)請求到后臺，然后把結(jié)果展現(xiàn)在前臺用戶界面。這就涉及Flex與.NET之間的數(shù)據(jù)通信。

Flex客戶端與.NET服務(wù)端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信主要可以采用HTTPService、WebService和URLLoader等方式來完成，在本系統(tǒng)中主要采用HTTPService方式。使用 HTTPService可以實(shí)現(xiàn)加載數(shù)據(jù)，也可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞。前者是基于HTTP協(xié)議發(fā)送POST和GET請求外部數(shù)據(jù)，然后通過指定的監(jiān)聽方法來處理響應(yīng)；后者在Flex端將數(shù)據(jù)傳遞到.NET服務(wù)端，再通過處理后，將結(jié)果返回給Flex客戶端。

Flex最終會(huì)生成sw f文件以ActiveX的方式部署網(wǎng)頁上（jsp，aspx等），由于ActiveX是一個(gè)獨(dú)立體，它并不能直接獲取頁面的元素?cái)?shù)據(jù)，同樣aspx等服務(wù)端代碼也不對它進(jìn)行操作，因此Flex必須提供相關(guān)對象來靈活地和當(dāng)前網(wǎng)頁的JavaScript相互進(jìn)行靈活地調(diào)用。此對象就是ExternalInterface，包括addCallback和call方法，通過它們Flex可以與網(wǎng)頁中的JavaScript進(jìn)行互操作，從而將Flex生成的.sw f文件部署到網(wǎng)頁上。

本系統(tǒng)將Flex中編譯后生成的相關(guān)文件，包括AC_ OETags.js、playerProductInstall.sw f、index.sw f、index.htm l及其余相關(guān)功能Widget生成的.sw f等復(fù)制到.NET項(xiàng)目中對應(yīng)的文件夾下，并把index.htm l代碼中如下一部分代碼復(fù)制粘貼到系統(tǒng)主頁面代碼的合適位置。再次運(yùn)行程序，完成.sw f文件嵌入到網(wǎng)頁中（見圖4）。

圖4 Flex生成的.sw f文件嵌入網(wǎng)頁前、網(wǎng)頁后

4 結(jié) 語

本系統(tǒng)是基于.NET和ArcGIS Server平臺，采用Flex和VisualStudio2008.NET共同開發(fā)設(shè)計(jì)的，提供基本GIS功能和水雨情信息等的實(shí)時(shí)監(jiān)測、查詢、管理服務(wù)。系統(tǒng)對淮安的防汛減災(zāi)輔助決策具有實(shí)用價(jià)值，滿足了系統(tǒng)使用人員對防汛減災(zāi)及調(diào)度等的新需求，對城市防汛工作的研究、推動(dòng)城市現(xiàn)代化防洪具有極其重要的意義，為淮安有效控制和降低洪汛災(zāi)害提供了科學(xué)的決策依據(jù)。當(dāng)然，本系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了企業(yè)級WebGIS應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，但系統(tǒng)目前主要提供數(shù)據(jù)與信息查詢、管理，而在分析處理等方面的功能較少，這些有待作進(jìn)一步研究。

[1] 朱士峰，李俊磊，談俊忠，等.基于ArcGISServer的基礎(chǔ)地理信息發(fā)布平臺解決方案研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(4)：1696-1698

[2] 王佐成，薛麗霞，汪林林，等.基于WebGIS的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].重慶郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，19(2)：264-267

[3] 裴鳳松，胡寶清.基于ArcGISServer的區(qū)域資源環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展信息共享與應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].城市勘測，2008(6)：62-67

[4] 賴永興，張艷，益建芳，等.基于ArcGIS Server的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測繪與空間地理信息，2008，31(3)：114

[5] 吳微微，李誼瑞，范靈春，等.基于.Net的WebGIS城市防震減災(zāi)服務(wù)系統(tǒng)[J].世界地震工程，2009，25(2)：112

Design and Realization of City Flood Prevention Command System Based on Flex and ArcGIS Server

by ZHANG Hongwei

Aiming at and associating with the currently work conditions and problems of the flood control and disaster alleviation in Huai'an, We designed and exploited the WebGIS City Flood Prevention Command System,introduced the functionsachieved in the system and the key technology used in the system development process and so on, which is based on related technologies such as ArcGIS Server,RIA/ Flexand.NET,aswell asanalyzed and studied the whole design structure,database management and design and so on.Through the research and application of this system,the researchers can effectively enhance the work efficiency of flood control of city management and scheduling,and which has significant guide meanings to flood prevention and disaster alleviation,thereby minimizing the loss caused by flood damage to the city.

city flood prevention and disaster reducing;ArcGIS Server;.NET;RIA/Flex;WebGIS

2010-10-20

P208

B

1672-4623(2011)06-0034-03

張宏偉，碩士，研究方向?yàn)镚IS開發(fā)與應(yīng)用。