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技術的不斷發(fā)展，其應用在石化企業(yè)中得到了快速的推廣。提出以基于Flex技術和ArcGIS Server Flex API技術構建RIA（Rich Internet Applications）富互聯(lián)網(wǎng)應用的Web GIS模型，并結合.Net開發(fā)平臺實現(xiàn)具有高度互動性、豐富用戶體驗以及管網(wǎng)分析功能強大地下管線管理信息系統(tǒng)。

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

一、引言

隨著計算機技術及Internet的發(fā)展，WebGIS已逐步成為GIS應用的主流。Web GIS實現(xiàn)技術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[1]，富互聯(lián)網(wǎng)應用程序RIA（Rich Internet Application）結合了以上兩者的優(yōu)點，把傳統(tǒng)網(wǎng)絡應用程序和桌面程序結合起來，既提供了豐富的客戶端體驗，又能通過網(wǎng)絡輕易部署，尤其是基于Flex的RIA技術，只需在客戶端安裝FlashPlayer即可。據(jù)Adobe官方調(diào)查顯示，目前95%以上的計算機都安裝了FlashPlayer。ArcGIS Server是一個發(fā)布企業(yè)級GIS應用程序的綜合平臺，同時提供基于Flex的富客戶端應用開發(fā)API-ArcGIS API for Flex。因此，采用基于Flex技術的RIA客戶端開發(fā)方案，既能給用戶提供豐富的客戶端體驗和交互能力，又無需擔心客戶端的插件問題。本文通過某石化企業(yè)網(wǎng)絡版地下管線管理系統(tǒng)的建立，詳細論述如何基于ArcGIS Server平臺涉及、開發(fā)、建立Web GIS應用系統(tǒng)。

二、研究內(nèi)容

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

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

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

（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)使用特點及實際應用需求的不同，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、設計、建設、生產(chǎn)、管理等工作提供輔助決策支持。

三、系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1.系統(tǒng)總體設計

從用戶的角度考慮，用戶使用地下管線管理信息系統(tǒng)是否便捷和實用，決定了系統(tǒng)部署后的生命周期及能否得到市場的認可。因此，在系統(tǒng)設計兼顧用戶體驗和業(yè)務功能實用性、健壯性及可擴展性。

系統(tǒng)的總體框架采用層次化設計思想，以實現(xiàn)不同層次間的相互獨立性，保障系統(tǒng)的高度穩(wěn)定性、實用型和可擴展性。系統(tǒng)采用B/S開發(fā)模式，總體架構如圖1所示：

（1）表現(xiàn)層：系統(tǒng)交互界面是系統(tǒng)使用者與應用軟件之間的人機接口。具體功能包括控制應用軟件運行、運行控制參數(shù)的輸入和運行結果的表達等。系統(tǒng)的開發(fā)除了建立各種業(yè)務分析模型外，系統(tǒng)交互界面的設計和開發(fā)是其主要內(nèi)容。表現(xiàn)層總體設計原則是采用直觀的圖形用戶界面技術，信息的表達要形象、直觀、簡潔明了。

（2）業(yè)務層：主要包括數(shù)據(jù)控制、數(shù)據(jù)輸出、圖形定位、圖形查詢、地圖量測和標注、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)服務發(fā)布層：地圖服務發(fā)布采取動態(tài)服務與靜態(tài)服務相結合的方式，動態(tài)服務通過動態(tài)獲取數(shù)據(jù)庫圖形及屬性信息實時展示地圖數(shù)據(jù)；靜態(tài)服務以地圖切片的形式進行展示，使用Compact緊湊型存儲格式存儲緩存切片，提升了網(wǎng)絡傳輸與處理速度，大大縮短了服務器的響應時間，給用戶更加高效的交互體驗。

（4）數(shù)據(jù)訪問層：業(yè)務層與數(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進行圖形數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的訪問，其他業(yè)務數(shù)據(jù)通過FluorineFx網(wǎng)關來實現(xiàn)對Flex前臺業(yè)務層與.NET后臺之間的通信，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)運行的基礎和管理的核心。包括由建構筑物、等高線、高程與控制點、圖幅接圖表、油罐、裝置、道路等組成的地形應用圖、廠區(qū)地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)及支撐系統(tǒng)應用的業(yè)務數(shù)據(jù)。

2.系統(tǒng)功能模塊

該系統(tǒng)平臺功能結構圖如圖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的更新，通過ArcGSIS Server更新地圖服務后，系統(tǒng)可重新設定地圖服務的發(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、管線查詢是通過空間位置范圍查詢管點、管線的屬性信息。查詢結果能夠在地圖上進行動態(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、管線統(tǒng)計。管線流向分析提供圖形標識指定管線的流向。橫剖面是指垂直于管線位置的一個截面，在該載面中可以直觀地了解相鄰管線的空間位置關系、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注、地圖書簽、地圖打印及地圖量測等功能。地圖標注能夠讓用戶在地圖上標注一些輔助文字信息；地圖書簽能夠輔助用戶管理用戶關心的地圖視圖，可以快捷的實現(xiàn)視圖定位。地圖打印實現(xiàn)當前地圖的打印輸出。地圖量測實現(xiàn)地圖的長度測量和面積測量。

（5）系統(tǒng)維護模塊

考慮系統(tǒng)使用的安全性，設計了系統(tǒng)維護模塊，包括用戶管理、權限管理、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)實現(xiàn)

基于ArcGIS Server，通過ArcGIS API for Flex建立富互聯(lián)網(wǎng)應用（RIA）。并能夠通過使用ArcGIS Server資源（如地圖服務、地址服務、要素服務以及Flex的組件），創(chuàng)建具有交互良好和體驗豐富的WebGIS應用，包括圖形瀏覽、屬性與空間組合查詢、空間位置疊加分析、空間拓撲分析等空間操作，基于這些空間操作能夠實現(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）。

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

結合上述兩種通信方式，并利用Flex Bui-lder及Visual Studio 2008提供的面向對象的集成開發(fā)環(huán)境，基于面向對象和組件技術開發(fā)地下管線管理信息系統(tǒng)平臺。

四、結束語

管線是石化企業(yè)規(guī)劃、建設和管理的重要基礎資料。各專業(yè)管線單位往往只對本專業(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?；贏rcGIS Server平臺開發(fā)的地下管線管理信息系統(tǒng)是一個為石化企業(yè)地下管線規(guī)劃、建設、管理、決策服務的應用平臺，實現(xiàn)了基于企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的地下管線數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡共享及管線查詢、分析和統(tǒng)計等功能。在規(guī)劃、設計、施工、維護等等工作時，管理者通過該平臺能直觀了解其它管線的相對位置、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，從而達到為石化企業(yè)規(guī)劃、管理提供技術決策支持。

參考文獻

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

[2]李青元，張福浩，朱雪華，等.WebGIS實現(xiàn)技術探討[J].中國圖形圖像學報，1998，3（6）：485-489.