基于ArcGIS API for Flex的水務(wù)地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐培罡，施建輝，李發(fā)紅

(國家測繪地理信息局第一航測遙感院，陜西西安710054)

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)，是指在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)[1]。

水務(wù)是指一切與水有關(guān)的事務(wù)，所涉及的所有信息統(tǒng)稱為水務(wù)信息。水務(wù)信息種類繁多，信息量大，除了矢量數(shù)據(jù)和空間屬性外，還包括有其所涉及的各種文本信息、影像信息等，是所有水務(wù)工作的基礎(chǔ)。本文通過將水務(wù)管理與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，不僅能進(jìn)一步提高水務(wù)信息管理水平，而且能開拓水務(wù)信息應(yīng)用的新途徑。作為市級(jí)水務(wù)主管部門的榆林市水務(wù)局，使用傳統(tǒng)的管理手段已經(jīng)難以應(yīng)付今天日益復(fù)雜的水務(wù)環(huán)境，更不用說高層次多方位的復(fù)雜水務(wù)環(huán)境。因此，將相關(guān)的水務(wù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，按照設(shè)定的規(guī)則，統(tǒng)一到地理信息平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)的綜合管理分析，為日常的水務(wù)管理、提供一個(gè)全方位的平臺(tái)[2]。

ArcGIS API for Flex是基于ArcGIS Server的基礎(chǔ)上擴(kuò)展的開發(fā)組件，使用ArcGIS Server構(gòu)建的GIS服務(wù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序(Rich Internet Application)的開發(fā)。所謂富互聯(lián)網(wǎng)是一種在表現(xiàn)層面的技術(shù)創(chuàng)新，是一種具有豐富能力的客戶端技術(shù)，其結(jié)合了桌面應(yīng)用程序，不僅運(yùn)行速度快，而且改進(jìn)了Web應(yīng)用程序的用戶交互，提供更豐富、更具交互性和響應(yīng)性的用戶體驗(yàn)[3]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體框架

本系統(tǒng)采用B/S設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為三層結(jié)構(gòu)模式，分別為數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層。其中，數(shù)據(jù)層主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和水務(wù)專題數(shù)據(jù)等;支撐層主要是指ArcGIS組件、ArcGIS API for Flex組件庫、業(yè)務(wù)組件及支撐平臺(tái)等;應(yīng)用層則是最終所實(shí)現(xiàn)的管理、維護(hù)以及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)[4]。系統(tǒng)總體框架示意圖見圖1。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)除了包括系統(tǒng)權(quán)限管理、數(shù)據(jù)輸入輸出等基本功能之外，還包括數(shù)據(jù)管理和專題水務(wù)信息的圖形顯示、瀏覽、數(shù)據(jù)維護(hù)，水務(wù)專題分析，報(bào)表打印等功能。細(xì)分為以下幾項(xiàng):

1)地圖瀏覽:瀏覽所發(fā)布的水務(wù)專題圖，影像等;

2)繪制:繪制點(diǎn)、線、面、注記等標(biāo)記信息;

3)量測:測量線長、面積，對(duì)應(yīng)各種量測單位;

4)查詢定位:實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)所有的河流、湖泊、水庫、自來水廠等各類要素信息的查詢，并且雙擊可縮放至所在位置且附有圖片、文本說明等詳細(xì)信息;

5)緩沖分析:實(shí)現(xiàn)在區(qū)域內(nèi)某個(gè)水務(wù)實(shí)體附近，查找任意距離范圍內(nèi)的某一類的水務(wù)要素;

6)最短路徑分析:基于區(qū)內(nèi)的路網(wǎng)數(shù)據(jù)，找出任意兩點(diǎn)之間的最短路徑;

7)分類顯示:對(duì)所有水務(wù)實(shí)體數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，從而實(shí)現(xiàn)分門別類的顯示某一類型的要素;

8)歷史數(shù)據(jù)對(duì)比:采用卷簾實(shí)現(xiàn)最新影像和往期影像的對(duì)比，以及透明工具實(shí)現(xiàn)具體某一地方的變化情況對(duì)比;

9)統(tǒng)計(jì)分析:在圖面進(jìn)行任意多邊形、圓、橢圓的繪制，統(tǒng)計(jì)落入該范圍內(nèi)的水務(wù)要素信息，并以餅狀圖、線狀圖、柱狀圖等進(jìn)行直觀表示;

10)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析:利用Web Service技術(shù)，篩選數(shù)據(jù)庫中符合查詢條件的記錄，然后對(duì)這些記錄按照某一字段值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并輸出圖表;

11)打印輸出:包括統(tǒng)計(jì)表格、專題圖的存儲(chǔ)和打印出圖。

圖1 系統(tǒng)總體框架示意圖

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過對(duì)榆林市水務(wù)局現(xiàn)有數(shù)據(jù)情況的分析，結(jié)合水務(wù)行業(yè)的特點(diǎn)以及單位的業(yè)務(wù)需求，應(yīng)該建立起一個(gè)數(shù)據(jù)中心，以數(shù)據(jù)庫的形式對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，充分的挖掘利用這些水利資料，更好的服務(wù)于榆林市的水利建設(shè)和水利信息化建設(shè)。數(shù)據(jù)庫建設(shè)主要包括以下三項(xiàng):

1)空間數(shù)據(jù)庫

包括區(qū)域1:1萬 DLG、1:1萬 DEM;1:5萬 DLG、1:5萬DEM;1:2000DLG、DEM 以及1:500DLG、DEM;還包括各種高分辨率的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和航空遙感影像以及水利掛圖等。

2)屬性數(shù)據(jù)庫

對(duì)系統(tǒng)中所包含的屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理，以表的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過標(biāo)志碼實(shí)現(xiàn)其與空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。

3)專題數(shù)據(jù)庫

包括水務(wù)設(shè)施、水利工程、江河湖泊等專題水務(wù)信息，這些數(shù)據(jù)在分析統(tǒng)計(jì)中具有非常重要的意義。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1 地圖配圖與符號(hào)化顯示

電子地圖數(shù)據(jù)是針對(duì)在線瀏覽以及專題標(biāo)圖的需要，對(duì)矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)容選取之后所組成的數(shù)據(jù)集，經(jīng)過一系列的處理工作，包括符號(hào)化處理、圖面整飾、分級(jí)切片處理后形成重點(diǎn)突出、符號(hào)形象、色彩協(xié)調(diào)、圖面美觀的屏幕顯示地圖?；贏rcGIS API for Flex的榆林市水務(wù)地理信息系統(tǒng)，其所涉及到的專題水務(wù)信息、符號(hào)類別特別多，地圖既有以DLG為基礎(chǔ)的地形圖，又有以DOM為基礎(chǔ)的影像圖，為了快速實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽與定位，需要定制地圖符號(hào)，參照相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)矢量地圖和影像地圖進(jìn)行分級(jí)與配置，結(jié)合實(shí)際需要，生成切片方案，以此制作萬片地圖。

2.2 基于Flex的地圖顯示與交互技術(shù)

ArcGIS Server10.0是ESRI推出基于服務(wù)器的GIS產(chǎn)品，其可以用來創(chuàng)建企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用平臺(tái)，同時(shí)ArcGIS Server原生的支持REST，也就是說在安裝完ArcGIS Server之后REST接口就已經(jīng)存在。本系統(tǒng)是基于ArcGIS API For Flex 3.3框架所開發(fā)，該框架正是以REST接口為基礎(chǔ)，因此可以實(shí)現(xiàn)Flex組件和ArcGIS Server所提供的各種服務(wù)間的結(jié)合，構(gòu)建具有較好顯示效果和交互體驗(yàn)的Web應(yīng)用程序。使用Flex-Viewer框架中自帶的Map控件來獲得和顯示所發(fā)布的服務(wù)，使用Navigation控件，可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)地圖的放大、縮小、漫游、復(fù)位等;而使用Measure控件，可方便實(shí)現(xiàn)地圖上各種量測;Geometry Service服務(wù)，可以協(xié)助應(yīng)用程序進(jìn)行各種幾何計(jì)算、如緩沖區(qū)、簡化、面積和長度計(jì)算以及投影等。

2.3 基于Web Service的交互技術(shù)

Web Service是一種構(gòu)建應(yīng)用程序的普遍模型，是完成特定應(yīng)用需求的可以在任何支持網(wǎng)絡(luò)通訊的系統(tǒng)中運(yùn)行的在線服務(wù)。部署Web Service后，應(yīng)用程序就可以發(fā)現(xiàn)并且去調(diào)用里面的服務(wù)[5]。本系統(tǒng)采用Web Service組件來實(shí)現(xiàn)二者之間的交互，構(gòu)建查詢的Sql語句并傳遞給Web請(qǐng)求，Web Service處理完請(qǐng)求之后再返回請(qǐng)求結(jié)果，整個(gè)過程相當(dāng)于Web Service就是一個(gè)接口。首先，在 ASP.NET創(chuàng)建一個(gè)Web Service，其中包括服務(wù)器端的請(qǐng)求處理和對(duì)客戶端發(fā)送和接收消息的支持;然后，在Web Service中添加處理方法，并且根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)和SQL Server數(shù)據(jù)庫的連接;最后，利用Sql-DataAdapter結(jié)合前臺(tái)傳遞過來的Sql條件檢索數(shù)據(jù)庫中符合條件的記錄，以XML字符串的形式返回給前臺(tái)。

3 系統(tǒng)應(yīng)用示范開發(fā)

系統(tǒng)基于 FlexBuilder4.6開發(fā)環(huán)境，利用 SqlServer2008數(shù)據(jù)庫以及ArcGIS API for Flex開發(fā)組件完成榆林市水務(wù)地理信息系統(tǒng)的開發(fā)。系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)依據(jù)上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)開發(fā)，實(shí)踐證明，本系統(tǒng)能夠滿足榆林市水務(wù)局的水務(wù)信息化應(yīng)用需求，提高了工作效率。系統(tǒng)主界面見圖2。

圖2 榆林市水務(wù)地理信息系統(tǒng)主界面

歷史數(shù)據(jù)作為分析預(yù)測未來水務(wù)情況的重要依據(jù)，系統(tǒng)將歷史資料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)提供了針對(duì)歷史水務(wù)信息的查詢統(tǒng)計(jì)功能。利用Web Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)Flex和Sql數(shù)據(jù)庫之間相互通訊，定義一個(gè)Web Service的對(duì)象，并指定其wsdl文檔路徑，通過此路徑Web Service對(duì)象獲取數(shù)據(jù)并將得到的數(shù)據(jù)返回至文本區(qū)域控件。下圖3是針對(duì)歷史水源地信息的統(tǒng)計(jì)輸出結(jié)果:

圖3 統(tǒng)計(jì)圖表輸出

4 結(jié)語

水利地理信息系統(tǒng)工程是數(shù)字、現(xiàn)代水利的基礎(chǔ)設(shè)施，是業(yè)務(wù)應(yīng)用和公眾服務(wù)的基礎(chǔ)平臺(tái)，是水利信息化進(jìn)程的一項(xiàng)標(biāo)志性工程[6]。本文利用新一代的組件式 GIS軟件設(shè)計(jì)開發(fā)的水務(wù)地理信息系統(tǒng)，圖文并茂的表達(dá)了水務(wù)信息的空間分布，使用戶的操作簡潔、方便、靈活、實(shí)用、高效，容易與其它信息系統(tǒng)集成，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。下一步將繼續(xù)探索ArcGIS的空間分析功能，利用空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)結(jié)合地理空間數(shù)據(jù)對(duì)水務(wù)數(shù)據(jù)庫中的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析與提煉，為榆林市防汛抗旱、水資源優(yōu)化配置等專題應(yīng)用提供全方位的決策支持。

[1]MICHAEL N D.地理信息系統(tǒng)基本原理(第二版)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.

[2]蒯海沙，周平華，喻曉之，顧華奇.水務(wù)地理信息系統(tǒng)的開發(fā)[J].測繪通報(bào)，2007，(8):59 －61.

[3]吳濤，戚銘堯，黎永，等.WebGIS開發(fā)中的 RIA技術(shù)應(yīng)用研究[J].測繪通報(bào)，2006，(6):34 －37.

[4]劉俊，譚建軍，邵長高.基于 Flex的 WebGIS框架設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程，2010，(5):242 －244.

[5]陳赟，胡堅(jiān)，汪超亮，李子揚(yáng).基于 REST Web Services的分布式遙感數(shù)據(jù)檢索技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，31(14):134－138.

[6]柏屏，高翔濤.江蘇省水利地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].水利信息化，2011，(4):61 －65.