基于WebGIS的海洋觀測(cè)網(wǎng)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曹叢華，王寧，黃娟，黃蕊，劉曉飛，高龍軍

(1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島 266061； 2.國(guó)家海洋局北海預(yù)報(bào)中心 青島 266061)

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基于WebGIS的海洋觀測(cè)網(wǎng)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曹叢華1，2，王寧1，2，黃娟1，2，黃蕊1，2，劉曉飛1，2，高龍軍1，2

(1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島 266061； 2.國(guó)家海洋局北海預(yù)報(bào)中心 青島 266061)

海洋觀測(cè)網(wǎng)管理信息系統(tǒng)主要包括海洋觀測(cè)網(wǎng)的管理信息和相關(guān)業(yè)務(wù)服務(wù)功能。系統(tǒng)主要為海洋管理、海洋觀測(cè)、海洋科研等服務(wù)。文章主要介紹了系統(tǒng)的架構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境、安全機(jī)制和功能設(shè)計(jì)等內(nèi)容。系統(tǒng)采用全開(kāi)源的Map Server和Open Layers開(kāi)發(fā)，將海洋觀測(cè)網(wǎng)的管理信息集成到WebGIS平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋觀測(cè)網(wǎng)基礎(chǔ)信息的分析處理及可視化快速檢索、查詢、統(tǒng)計(jì)、顯示、輸出及在線交流、協(xié)作等功能。系統(tǒng)已業(yè)務(wù)化運(yùn)行多年，且運(yùn)行穩(wěn)定，為我國(guó)海洋防災(zāi)減災(zāi)提供了可靠的技術(shù)支持。

海洋觀測(cè)網(wǎng)；管理信息；網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)

1 引言

中心站、海洋站、船舶、浮標(biāo)、地波雷達(dá)、潛標(biāo)、X波段雷達(dá)、海床基、海底觀測(cè)網(wǎng)、斷面調(diào)查等共同構(gòu)成了我國(guó)近海海洋觀測(cè)網(wǎng)[1]。海洋觀測(cè)網(wǎng)是滿足我國(guó)海洋應(yīng)急管理、防災(zāi)減災(zāi)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究、海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、應(yīng)對(duì)氣候變化及維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益的更高要求和更迫切的需要。

目前，海洋觀測(cè)網(wǎng)已積累了大量基礎(chǔ)資料，建立信息系統(tǒng)，將這些基礎(chǔ)資料集成到同一平臺(tái)下，為及時(shí)、全面掌握這些基礎(chǔ)信息提供了保障，滿足海洋管理的要求。

WebGIS(網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng))[2]指基于Internet平臺(tái)，客戶端應(yīng)用軟件采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，運(yùn)用在Internet上的地理信息系統(tǒng)。一般由多主機(jī)，多數(shù)據(jù)庫(kù)和多個(gè)客戶端以分布式連接在Internet上而組成。WebGIS是Internet技術(shù)與GIS技術(shù)良好結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)際應(yīng)用中，用戶只需要通過(guò)瀏覽器就可以輕松地訪問(wèn)相關(guān)的空間數(shù)據(jù)信息，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。目前，WebGIS技術(shù)已在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用[3-5]，為行業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。系統(tǒng)利用WebGIS技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)概況

系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[6]，將中心站、海洋站、船舶、浮標(biāo)、地波雷達(dá)、潛標(biāo)、X波段雷達(dá)、海床基、海底觀測(cè)網(wǎng)、斷面調(diào)查等基礎(chǔ)信息集成到統(tǒng)一的WebGIS平臺(tái)下。通過(guò)采集、分析、處理，實(shí)現(xiàn)檢索、統(tǒng)計(jì)各種基礎(chǔ)信息，并以可視化圖形等方式管理各類信息；提供了地理信息查詢、統(tǒng)計(jì)分析、用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)公告、儀器設(shè)備檢驗(yàn)到期提醒等功能。此外，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了會(huì)議交流功能，實(shí)現(xiàn)了與各海區(qū)之間的在線交流、協(xié)作。系統(tǒng)的建設(shè)，便于海洋職能部門(mén)充分掌握海洋觀測(cè)網(wǎng)的各類基礎(chǔ)信息，并根據(jù)這些信息做出更加及時(shí)、有效的決策，以提升海洋觀測(cè)網(wǎng)業(yè)務(wù)管理的信息化水平，滿足海洋觀測(cè)網(wǎng)高效管理的需求。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)為采用B/S模式運(yùn)行的分布式局域網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，包含多個(gè)服務(wù)器端和客戶端。服務(wù)器分別部署在3個(gè)海區(qū)，服務(wù)器之間雖然互相聯(lián)通，但各海區(qū)分別管理自己的服務(wù)器及相關(guān)的軟硬件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、客戶端等。

數(shù)據(jù)服務(wù)、Web服務(wù)和GIS服務(wù)放在服務(wù)器端，客戶端負(fù)責(zé)發(fā)送操作請(qǐng)求，并將請(qǐng)求結(jié)果顯示出來(lái)，系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

系統(tǒng)采用先進(jìn)的、全開(kāi)源的Map Server和Open Layers開(kāi)發(fā)，可運(yùn)行于Windows XP/7.0/Server 2003/Server 2008平臺(tái)上，系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于SQL Server2008中[7]，地圖數(shù)據(jù)存放于服務(wù)器上，通過(guò)服務(wù)器系統(tǒng)處理后，提供給客戶端計(jì)算機(jī)。

系統(tǒng)在專線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行，分別搭建分布式服務(wù)器(包括服務(wù)器硬件配置和軟件環(huán)境配置)，建立分布式網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)專線網(wǎng)絡(luò)中的路由器訪問(wèn)各服務(wù)器；各客戶端通過(guò)交換機(jī)訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的服務(wù)器。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3.3 系統(tǒng)安全機(jī)制

系統(tǒng)采用多種方式保證軟件和數(shù)據(jù)的安全。

(1)系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)為專線網(wǎng)絡(luò)，從物理設(shè)置上阻隔了與互聯(lián)網(wǎng)之間的聯(lián)系，從網(wǎng)絡(luò)設(shè)置方面保障了系統(tǒng)的安全。

(2)系統(tǒng)采用審核和授權(quán)方式安全機(jī)制，由系統(tǒng)管理員對(duì)各級(jí)用戶進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，用戶根據(jù)權(quán)限，可進(jìn)行相應(yīng)的操作。

(3)系統(tǒng)考慮了數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能。

3.4 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)針對(duì)的用戶為各級(jí)管理人員和觀測(cè)預(yù)報(bào)人員，通過(guò)該系統(tǒng)可方便地查詢海洋觀測(cè)網(wǎng)內(nèi)各觀測(cè)站、點(diǎn)、儀器設(shè)備等的詳細(xì)情況和歷史沿革信息；為了便于為各級(jí)管理人員提供滿足各自需求的信息統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)能夠按照多種組合方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；為了保證觀測(cè)網(wǎng)的信息及時(shí)地得到更新，系統(tǒng)提供信息增加、更新、刪除等功能；為了便于各級(jí)管理人員快速掌握現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)預(yù)報(bào)情況，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了局域網(wǎng)內(nèi)的實(shí)時(shí)交流功能。

系統(tǒng)主要功能包括儀器設(shè)備檢定到期或即將到期提醒、觀測(cè)站點(diǎn)信息管理、值班記錄管理、地圖操作、會(huì)議交流、數(shù)據(jù)更新提醒、統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)設(shè)置、公告欄等功能。

3.4.1 系統(tǒng)登陸

用戶通過(guò)客戶端計(jì)算機(jī)，打開(kāi)瀏覽器，輸入系統(tǒng)網(wǎng)址，出現(xiàn)登錄界面。在登錄界面上輸入相關(guān)信息后，可登陸該系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置，不同級(jí)別的用戶登陸進(jìn)系統(tǒng)后，會(huì)顯示不同的功能界面。

3.4.2 儀器設(shè)備檢定到期或即將到期自動(dòng)提醒

用戶登錄界面后，若系統(tǒng)中存在使用或檢定到期或即將到期的儀器設(shè)備，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出提醒界面，用戶通過(guò)該界面可查詢即將檢定到期或已到期的儀器設(shè)備，提醒用戶及時(shí)對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行檢定。

3.4.3 觀測(cè)站/點(diǎn)信息管理

觀測(cè)站點(diǎn)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)各觀測(cè)站/點(diǎn)的基本信息進(jìn)行查詢、增加、刪除、修改、定位等功能，用戶根據(jù)需要在列表中顯示或在地圖中定位查詢，同時(shí)，能夠以電子表格的形式導(dǎo)出相關(guān)信息。

3.4.4 值班記錄管理

值班記錄管理對(duì)用戶登錄系統(tǒng)和操作數(shù)據(jù)庫(kù)情況進(jìn)行自動(dòng)記錄。當(dāng)用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄用戶的賬戶信息；當(dāng)用戶操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，記錄用戶信息、操作之前和之后的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容，便于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)歷史信息進(jìn)行查詢，防止數(shù)據(jù)誤操作。

3.4.5 地圖操作

系統(tǒng)采用Map Server和Open Layers技術(shù)實(shí)現(xiàn)各觀測(cè)站/點(diǎn)信息在地圖中的疊加顯示、定位查詢顯示、組合查詢顯示(單點(diǎn)查詢、矩形查詢、多邊形查詢等)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)地圖的放大、縮小、還原、距離測(cè)量等基本功能。

3.4.6 會(huì)議交流功能

會(huì)議交流功能采用基于Ajax長(zhǎng)連接的主動(dòng)推送技術(shù)[8]，實(shí)現(xiàn)了局域網(wǎng)內(nèi)不同權(quán)限用戶之間通過(guò)一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多等多種方式實(shí)時(shí)、高效地在線協(xié)作、溝通交流功能。

3.4.7 數(shù)據(jù)庫(kù)更新提醒功能

數(shù)據(jù)庫(kù)更新提醒實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容有更新時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)彈出提醒界面和聲音提醒用戶，方便各級(jí)用戶及時(shí)了解信息的動(dòng)態(tài)變化情況，并將系統(tǒng)更新結(jié)果在公告欄中顯示，最新更新的記錄以紅字顯示。

3.4.8 統(tǒng)計(jì)分析功能

統(tǒng)計(jì)分析功能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)信息按照組合條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并顯示統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。

4 小結(jié)

系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，具有界面友好、操作簡(jiǎn)便、響應(yīng)速度快，系統(tǒng)操作靈活性較高等特點(diǎn)。系統(tǒng)運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠，兼容Windows 2000/XP/2003/2008。用戶無(wú)需安裝客戶端，系統(tǒng)的更新和升級(jí)只需在服務(wù)器端進(jìn)行，系統(tǒng)具有操作和升級(jí)的便捷性。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)滿足了觀測(cè)網(wǎng)管理的要求，具有較高的實(shí)用價(jià)值。實(shí)際應(yīng)用效果表明：① 系統(tǒng)可以方便用戶查詢、定位、增加、更新觀測(cè)站點(diǎn)信息；② 本系統(tǒng)切合各海洋應(yīng)用部門(mén)的需求，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性；③ 采用了高效開(kāi)源WebGIS、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的AJAX，快速的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢路徑設(shè)計(jì)等，在B/S模式下實(shí)現(xiàn)了接近于C/S的功能。保證了操作便捷與功能強(qiáng)大的統(tǒng)一。

[1] “全國(guó)海洋觀測(cè)網(wǎng)規(guī)劃(2014-2020年)”[EB/OL].(2014-12-18)[2015-08-15].http://www.soa.gov.cnzwgkgjhyjwj/ybjz_254/201412/t20141218_34581.html.

[2] WebGIS”[EB/OL].(2011-12-14)[2015-08-15].http://wenku.baidu.com/link？url=OlwIfoSHWiBUsvV50jztWVx3eRNhl COKUYyN47kZ2KEZt9xskWFzNAB1W_FjIyPuaB1qRbaq_Z4s3d1uaai7nGA_wcUPpExu0pOYtVaK4ZG.

[3] 張俊耀，成筠，鄭丙輝. 基于WebGIS的河口水環(huán)境管理信息系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程，2008，34(24):279-281.

[4] SALVATI P，BALDUCCI V，BIANCHI C，et al. A WebGIS for the dissemination of information on historical landslides and floods in Umbra，Italy[J]. GeoInformatica，2009，13(2):305-322.

[5] 唐小麗，戴吾蛟. 基于WebGIS的滑坡監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 測(cè)繪工程，2011，20(5):40-44.

[6] 倪繼坤，楊利.分布式操作系統(tǒng)的研究[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，1987(4).

[7] DEWSON R.SQL Server 2008基礎(chǔ)教程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[8] 王寧，曹叢華，黃娟,等. Ajax長(zhǎng)連接主動(dòng)推送技術(shù)在海洋觀測(cè)網(wǎng)管理信息系統(tǒng)中應(yīng)用研究[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012(增2):134-135.

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1005-9857(2015)10-0056-03