基于ArcGIS Server和Flex的地下管線管理信息系統(tǒng)的建立

【摘要】隨著WebGIS技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用在石化企業(yè)中得到了快速的推廣。提出以基于Flex技術(shù)和ArcGIS Server Flex API技術(shù)構(gòu)建RIA（Rich Internet Applications）富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的Web GIS模型，并結(jié)合.Net開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)具有高度互動(dòng)性、豐富用戶體驗(yàn)以及管網(wǎng)分析功能強(qiáng)大地下管線管理信息系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】ArcGIS Server Flex；RIA；FluorineFx；Web GIS；地下管線管理信息系統(tǒng)

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及Internet的發(fā)展，WebGIS已逐步成為GIS應(yīng)用的主流。Web GIS實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要分為瘦客戶端和胖客戶端兩種方案，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)[1]，富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序RIA（Rich Internet Application）結(jié)合了以上兩者的優(yōu)點(diǎn)，把傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和桌面程序結(jié)合起來，既提供了豐富的客戶端體驗(yàn)，又能通過網(wǎng)絡(luò)輕易部署，尤其是基于Flex的RIA技術(shù)，只需在客戶端安裝FlashPlayer即可。據(jù)Adobe官方調(diào)查顯示，目前95%以上的計(jì)算機(jī)都安裝了FlashPlayer。ArcGIS Server是一個(gè)發(fā)布企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用程序的綜合平臺(tái)，同時(shí)提供基于Flex的富客戶端應(yīng)用開發(fā)API-ArcGIS API for Flex。因此，采用基于Flex技術(shù)的RIA客戶端開發(fā)方案，既能給用戶提供豐富的客戶端體驗(yàn)和交互能力，又無需擔(dān)心客戶端的插件問題。本文通過某石化企業(yè)網(wǎng)絡(luò)版地下管線管理系統(tǒng)的建立，詳細(xì)論述如何基于ArcGIS Server平臺(tái)涉及、開發(fā)、建立Web GIS應(yīng)用系統(tǒng)。

二、研究?jī)?nèi)容

針對(duì)目前石化企業(yè)有關(guān)部門數(shù)據(jù)存儲(chǔ)現(xiàn)狀、數(shù)據(jù)共享程度及利用現(xiàn)狀，本文的研究目標(biāo)和工作內(nèi)容為：

（1）實(shí)現(xiàn)地下管線數(shù)據(jù)的格式統(tǒng)一、數(shù)據(jù)內(nèi)容準(zhǔn)確、規(guī)范化存儲(chǔ)及管理。只有地下管線數(shù)據(jù)內(nèi)容準(zhǔn)確、符合規(guī)范，呈現(xiàn)給用戶的信息才是有意義的。

（2）增強(qiáng)數(shù)據(jù)的符號(hào)化表達(dá)。石化企業(yè)地下管線種類多，不同類型的管線節(jié)點(diǎn)其附屬物屬性是不同的，如電纜管點(diǎn)和排水管點(diǎn)附屬物屬性是不同的，通過附屬物的符號(hào)化表達(dá)來提高數(shù)據(jù)的表達(dá)。

（3）提高數(shù)據(jù)的定位、瀏覽速度和查詢效率。根據(jù)數(shù)據(jù)使用特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用需求的不同，采取不同類型的地圖發(fā)布。

（4）提供管線空間分析功能（管線流向分析、橫剖面分析、縱剖面分析等），為企業(yè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)、管理等工作提供輔助決策支持。

三、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

從用戶的角度考慮，用戶使用地下管線管理信息系統(tǒng)是否便捷和實(shí)用，決定了系統(tǒng)部署后的生命周期及能否得到市場(chǎng)的認(rèn)可。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)兼顧用戶體驗(yàn)和業(yè)務(wù)功能實(shí)用性、健壯性及可擴(kuò)展性。

系統(tǒng)的總體框架采用層次化設(shè)計(jì)思想，以實(shí)現(xiàn)不同層次間的相互獨(dú)立性，保障系統(tǒng)的高度穩(wěn)定性、實(shí)用型和可擴(kuò)展性。系統(tǒng)采用B/S開發(fā)模式，總體架構(gòu)如圖1所示：

（1）表現(xiàn)層：系統(tǒng)交互界面是系統(tǒng)使用者與應(yīng)用軟件之間的人機(jī)接口。具體功能包括控制應(yīng)用軟件運(yùn)行、運(yùn)行控制參數(shù)的輸入和運(yùn)行結(jié)果的表達(dá)等。系統(tǒng)的開發(fā)除了建立各種業(yè)務(wù)分析模型外，系統(tǒng)交互界面的設(shè)計(jì)和開發(fā)是其主要內(nèi)容。表現(xiàn)層總體設(shè)計(jì)原則是采用直觀的圖形用戶界面技術(shù)，信息的表達(dá)要形象、直觀、簡(jiǎn)潔明了。

（2）業(yè)務(wù)層：主要包括數(shù)據(jù)控制、數(shù)據(jù)輸出、圖形定位、圖形查詢、地圖量測(cè)和標(biāo)注、管線分析（橫剖面分析、縱剖面分析、管線流向分析）等功能模塊。

（3）數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布層：地圖服務(wù)發(fā)布采取動(dòng)態(tài)服務(wù)與靜態(tài)服務(wù)相結(jié)合的方式，動(dòng)態(tài)服務(wù)通過動(dòng)態(tài)獲取數(shù)據(jù)庫(kù)圖形及屬性信息實(shí)時(shí)展示地圖數(shù)據(jù)；靜態(tài)服務(wù)以地圖切片的形式進(jìn)行展示，使用Compact緊湊型存儲(chǔ)格式存儲(chǔ)緩存切片，提升了網(wǎng)絡(luò)傳輸與處理速度，大大縮短了服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)間，給用戶更加高效的交互體驗(yàn)。

（4）數(shù)據(jù)訪問層：業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)層之間的通信，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口?？臻g數(shù)據(jù)通過ArcSDE進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的訪問，其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過FluorineFx網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)對(duì)Flex前臺(tái)業(yè)務(wù)層與.NET后臺(tái)之間的通信，其通信協(xié)議采用AMF協(xié)議。

（5）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)和管理的核心。包括由建構(gòu)筑物、等高線、高程與控制點(diǎn)、圖幅接圖表、油罐、裝置、道路等組成的地形應(yīng)用圖、廠區(qū)地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)及支撐系統(tǒng)應(yīng)用的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

2.系統(tǒng)功能模塊

該系統(tǒng)平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

（1）數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊主要包括圖形數(shù)據(jù)的瀏覽、圖層控制、快速定位以及數(shù)據(jù)更新。數(shù)據(jù)更新指的是地圖服務(wù)的更新，通過ArcGSIS Server更新地圖服務(wù)后，系統(tǒng)可重新設(shè)定地圖服務(wù)的發(fā)布地址。

（2）數(shù)據(jù)查詢模塊

數(shù)據(jù)查詢模塊主要包括屬性位置搜索、管點(diǎn)查詢、管線查詢。屬性位置搜索是根據(jù)數(shù)據(jù)屬性信息查詢數(shù)據(jù)的空間位置，管點(diǎn)、管線查詢是通過空間位置范圍查詢管點(diǎn)、管線的屬性信息。查詢結(jié)果能夠在地圖上進(jìn)行動(dòng)態(tài)閃爍定位。

（3）管線分析模塊

管線分析模塊包括管線流向分析、縱剖面分析、橫剖面分析及管點(diǎn)、管線統(tǒng)計(jì)。管線流向分析提供圖形標(biāo)識(shí)指定管線的流向。橫剖面是指垂直于管線位置的一個(gè)截面，在該載面中可以直觀地了解相鄰管線的空間位置關(guān)系、管徑及埋深等信息，如圖3所示?？v剖面是指沿管線方向的一個(gè)截面，在該截面中，可以直觀的了解管線的走向、坡度及埋深情況，如圖4所示。

（4）系統(tǒng)工具模塊

系統(tǒng)工具模塊包括地圖標(biāo)注、地圖書簽、地圖打印及地圖量測(cè)等功能。地圖標(biāo)注能夠讓用戶在地圖上標(biāo)注一些輔助文字信息；地圖書簽?zāi)軌蜉o助用戶管理用戶關(guān)心的地圖視圖，可以快捷的實(shí)現(xiàn)視圖定位。地圖打印實(shí)現(xiàn)當(dāng)前地圖的打印輸出。地圖量測(cè)實(shí)現(xiàn)地圖的長(zhǎng)度測(cè)量和面積測(cè)量。

（5）系統(tǒng)維護(hù)模塊

考慮系統(tǒng)使用的安全性，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)維護(hù)模塊，包括用戶管理、權(quán)限管理、角色管理及系統(tǒng)日志。通知模塊方便管理員給各用戶發(fā)布通知、公告等信息。

3.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于ArcGIS Server，通過ArcGIS API for Flex建立富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（RIA）。并能夠通過使用ArcGIS Server資源（如地圖服務(wù)、地址服務(wù)、要素服務(wù)以及Flex的組件），創(chuàng)建具有交互良好和體驗(yàn)豐富的WebGIS應(yīng)用，包括圖形瀏覽、屬性與空間組合查詢、空間位置疊加分析、空間拓?fù)浞治龅瓤臻g操作，基于這些空間操作能夠?qū)崿F(xiàn)地下管線空間專業(yè)分析功能（如管線流向分析、橫剖分析、縱剖分析等）。

對(duì)于其它非空間業(yè)務(wù)功能，系統(tǒng)通過Web-Service、HTTPService、URLLoader以及Fiel-Reference等組件或類來完成Flex與.NET服務(wù)端的通信，對(duì)于大量的數(shù)據(jù)傳輸或是實(shí)現(xiàn)不同對(duì)象的序列化傳輸，則采用開源項(xiàng)目Fluor-ineFx，它是專門針對(duì).NET平臺(tái)與Flex通信提供的AMF（ActionScript Message Format）協(xié)議通信網(wǎng)關(guān)，能夠穩(wěn)定、安全、高效地實(shí)現(xiàn)與.NET的通信協(xié)議。

結(jié)合上述兩種通信方式，并利用Flex Bui-lder及Visual Studio 2008提供的面向?qū)ο蟮募砷_發(fā)環(huán)境，基于面向?qū)ο蠛徒M件技術(shù)開發(fā)地下管線管理信息系統(tǒng)平臺(tái)。

四、結(jié)束語(yǔ)

管線是石化企業(yè)規(guī)劃、建設(shè)和管理的重要基礎(chǔ)資料。各專業(yè)管線單位往往只對(duì)本專業(yè)的管線狀況很了解，而沒有其它單位管線的數(shù)據(jù)資料，數(shù)據(jù)共享程度低。基于ArcGIS Server平臺(tái)開發(fā)的地下管線管理信息系統(tǒng)是一個(gè)為石化企業(yè)地下管線規(guī)劃、建設(shè)、管理、決策服務(wù)的應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了基于企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的地下管線數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享及管線查詢、分析和統(tǒng)計(jì)等功能。在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等等工作時(shí)，管理者通過該平臺(tái)能直觀了解其它管線的相對(duì)位置、埋深、距離、類型、管徑等數(shù)據(jù)情況，防止發(fā)生挖斷、損壞其它管線的事故，避免給單位造成更大的損失，從而達(dá)到為石化企業(yè)規(guī)劃、管理提供技術(shù)決策支持。

參考文獻(xiàn)

[1]孟令奎，史文中，張鵬林.網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)原理與技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2005.

[2]李青元，張福浩，朱雪華，等.WebGIS實(shí)現(xiàn)技術(shù)探討[J].中國(guó)圖形圖像學(xué)報(bào)，1998，3（6）：485-489.