基于ArcGIS API for Flex的供水調(diào)度工程可視化的研究

閔俊 胡瑞鵬

摘 要：本文引入ArcGIS Server平臺(tái)，使用具備創(chuàng)建高交互性、富客戶端特點(diǎn)的Flex技術(shù)，研究并設(shè)計(jì)三層體系結(jié)構(gòu)的供水調(diào)度可視化系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成各專題模型及相應(yīng)的計(jì)算軟件模型，為供水調(diào)度系統(tǒng)提供可視化的操作平臺(tái)，從而方便管理和維護(hù)各模型參數(shù)及運(yùn)行結(jié)果，實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)和工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的顯示、敏感信息的地圖圖層顯示或隱藏、工程問(wèn)題線路的查詢、問(wèn)題線路的信息查閱，以及專題地圖的制作等功能。

關(guān)鍵詞：ArcGIS API for Flex；ArcGIS Server；可視化；供水調(diào)度

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

當(dāng)前，伴隨著實(shí)時(shí)通訊技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可視化技術(shù)、多媒體技術(shù)地不斷發(fā)展，可視化在水利行業(yè)的需求也日益凸顯其重要性以及高標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，大多數(shù)可視化展示系統(tǒng)一般都具備如下特點(diǎn)：直觀顯示和歸納海量數(shù)據(jù)；關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集；多維度顯示；界面友好。利用現(xiàn)有的GIS技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)從單調(diào)、枯燥的數(shù)據(jù)處理、查詢、專題地圖制作到空間分析、建模和三維仿真等，從而更加清晰、直觀地表現(xiàn)水資源的時(shí)空狀況及規(guī)律，為決策者提供決策支持[1]。

本文引入ArcGIS Server技術(shù)平臺(tái)，使用具備創(chuàng)建高交互性和富客戶端特征的Flex技術(shù)，重點(diǎn)研究并設(shè)計(jì)出三層體系結(jié)構(gòu)的供水調(diào)度可視化系統(tǒng)。

2 ArcGIS API for Flex（ArcGIS API for Flex）

ArcGIS API for Flex是ESRI推出的用于富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序RIA（Rich Internet Applications）開發(fā)的WebGIS客戶端開發(fā)包，能夠通過(guò)利用ArcGIS Server自帶資源，包括地圖服務(wù)、地址服務(wù)、要素服務(wù)和地理處理服務(wù)及Flex組件，其最大優(yōu)點(diǎn)就是運(yùn)行速度快，能夠創(chuàng)建出交互性非常良好和體驗(yàn)非常豐富的Web應(yīng)用[2]。

ArcGIS Server是一個(gè)便于構(gòu)建集中管理且支持多用戶的企業(yè)級(jí)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的綜合開發(fā)平臺(tái)。它不僅僅提供了豐富的地理信息系統(tǒng)功能以便于開發(fā)者利用它來(lái)創(chuàng)建并配置Web應(yīng)用及服務(wù)、基于.NET和J2EE標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)器上的企業(yè)應(yīng)用，如EJB，還可以用C/S的模式訪問(wèn)桌面應(yīng)用。ArcGIS Server的管理由ArcGIS Desktop負(fù)責(zé)，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)Internet或局域網(wǎng)來(lái)訪問(wèn)。ArcGIS Server 9.3版還增加了Rest接口可用于發(fā)布GIS服務(wù)，所有的資源和操作都可由Rest API實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然這些資源和操作的訪問(wèn)都必須通過(guò)ArcGIS Server發(fā)布的地理信息系統(tǒng)服務(wù)的URL（Uniform Resource Locator，統(tǒng)一資源定位器）得到[3]。

Flex是Adobe公司推出的，基于其專有的Macromedia Flash平臺(tái)，并且涵蓋了支持RIA開發(fā)和部署的一系列技術(shù)集合。通過(guò)Flex技術(shù)，開發(fā)人員可以將RIA程序編譯成Flash文件，運(yùn)行在裝有AdobeFlash Player軟件的客戶端瀏覽器中。Flex采用的是GUI界面開發(fā)，使用MXML語(yǔ)言，并提供多種組件，可用于實(shí)現(xiàn)包括Web Service、遠(yuǎn)程對(duì)象、Drag and Drop、動(dòng)畫和互動(dòng)界面等功能，而且還能針對(duì)于諸如PHP、ASP、JSP等的HTML應(yīng)用在每個(gè)請(qǐng)求時(shí)都需要執(zhí)行服務(wù)器端的模板，由于客戶端只需要載入一次，因此Flex應(yīng)用程的工作流程被極大地得以改善[4]。ESRI公司開發(fā)的ArcGIS API for Flex很好地結(jié)合了Flex技術(shù)，從而給Flex在GIS領(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)了新的機(jī)遇。

3 供水調(diào)度可視化系統(tǒng)體系（Visualization system

of water supply scheduling）

系統(tǒng)基于SOA軟件體系構(gòu)架進(jìn)行設(shè)計(jì)，分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)器層和應(yīng)用層的三層構(gòu)建模式，如圖1所示。應(yīng)用層基于Flex客戶端進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)客戶端應(yīng)用；服務(wù)器層包括ArcGIS Server、Web Server、XI；數(shù)據(jù)層基于SQL Server 2008和ArcSDE實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)和工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)和管理[5]。

（1）應(yīng)用層

應(yīng)用層的功能是響應(yīng)Flex富客戶端請(qǐng)求，并根據(jù)用戶請(qǐng)求類型做出響應(yīng)，它是采用ArcGIS API for Flex和Flex Framework進(jìn)行設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的，其中Flex客戶端對(duì)外有兩個(gè)數(shù)據(jù)接口，一個(gè)是REST，負(fù)責(zé)連接ArcGIS Server數(shù)據(jù)源；另一個(gè)是Servlet，負(fù)責(zé)連接Web Server和XI組件的數(shù)據(jù)。

（2）服務(wù)層

服務(wù)層包括兩個(gè)服務(wù)器，一個(gè)是ArcGIS服務(wù)器，另一個(gè)是Web服務(wù)器。ArcGIS服務(wù)器是通過(guò)ArcGIS API for Flex訪問(wèn)Flex地圖數(shù)據(jù)中的URL地址，如ESRI公司對(duì)外提供的數(shù)據(jù)源URL地址為http：//server.arcgisonline/ArcGIS/rest/services/ESRI_StreetMap_world_2D/MapServer，本地端需要發(fā)布的數(shù)據(jù)可以存放在本地服務(wù)器中，URL地址為http：//192.168.3.18：8399/arcgis/rest/services/all/mapserver。所以在客戶端，只需訪問(wèn)這兩個(gè)地址，即可對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

Web服務(wù)器具有開放性接口，可用于接收來(lái)自于客戶通過(guò)瀏覽發(fā)送過(guò)來(lái)的請(qǐng)求，并根據(jù)客戶請(qǐng)求得到來(lái)自于從ArcGIS服務(wù)器中的相應(yīng)地圖服務(wù)對(duì)象，與此同時(shí)還可直接和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)交互獲得信息。Web服務(wù)器多作為備用服務(wù)器，通過(guò)項(xiàng)目的ID值和Flex連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)連接、文件上傳、圖片顯示等諸多功能。本文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)都可以通過(guò)Web服務(wù)器到其他系統(tǒng)中獲取，實(shí)現(xiàn)了資源共享[4]。

在服務(wù)層，還可包括XI（Exchange Infrastructure，交互基礎(chǔ)設(shè)施）組件：XI采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)，利用各種開放標(biāo)準(zhǔn)，支持多種通信方式，把SAP和非SAP無(wú)縫地集成到一起。本系統(tǒng)除了需要地圖數(shù)據(jù)，還有一些工程業(yè)務(wù)方面的數(shù)據(jù)，工程數(shù)據(jù)就采用從XI中獲取，XI向外提供XML形式的接口，通過(guò)Web Server實(shí)現(xiàn)，所以系統(tǒng)采用XI組件作為數(shù)據(jù)源[5]。

（3）數(shù)據(jù)層

該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)既包括地圖數(shù)據(jù)，同時(shí)還有工程業(yè)務(wù)方面的數(shù)據(jù)，是基于SQL Server 2008和ArcSDE實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)和工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)和管理。

a.地圖數(shù)據(jù)

ArcGIS API for Flex提供資源是借助地圖服務(wù)形式，通過(guò)REST服務(wù)可實(shí)現(xiàn)在多個(gè)客戶端間共享資源，所以確保全部客戶端均能訪問(wèn)到共有資源。使用ArcGIS服務(wù)器上的資源服務(wù)時(shí)，還能與使用本地資源一樣對(duì)它進(jìn)行方便快捷的訪問(wèn)，比如，當(dāng)訪問(wèn)ArcGIS服務(wù)器上的地圖服務(wù)時(shí)，地圖文檔和地圖數(shù)據(jù)就像存儲(chǔ)在本地主機(jī)上一樣。ArcGIS服務(wù)器可以提供的服務(wù)類型很多，主要包括Map service、Geocode service、Geodata service、Geometry service、GeoProcessing service、Globe service，以及Image service等。每一種服務(wù)都要有對(duì)應(yīng)的資源，比如Map service對(duì)應(yīng)的GIS資源就是.mxd或者.pmf格式的地圖文件。

在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)Map service功能，所需的地圖數(shù)據(jù)主要包括動(dòng)態(tài)地圖數(shù)據(jù)圖層和瓦片圖層。其中瓦片圖層當(dāng)作底圖使用，可以直接用ESRI公司提供的現(xiàn)成的在線數(shù)據(jù)[6]。如行政區(qū)劃圖的URL地址為http：//server.arcgisonline.com/arcgis/rest/services/esri_streetmap_world_2d/mapserver。地形圖的URL地址為http：//server.arcgisonline.com/arcgis/rest/services/world_topo_map/mapserver。影像地圖的URL地址為http：//server.arcgisonline.com/arcgis/rest/services/esri_imagery_world_2d/mapserver。

動(dòng)態(tài)地圖數(shù)據(jù)圖層主要包括工程所在地的區(qū)劃圖、供水線路圖、水電站圖等，數(shù)據(jù)存放在本地服務(wù)器上，其URL地址為http：//192.168.3.18：8399/arcgis/rest/services/all/mapserver。

b.工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

本系統(tǒng)是中還涉及工程業(yè)務(wù)方面的數(shù)據(jù)，主要包括項(xiàng)目概要信息、進(jìn)度、質(zhì)量、成本、施工方、監(jiān)理方等。這些數(shù)據(jù)可直接存放在服務(wù)器端，可以通過(guò)Web Server方式，從XI中實(shí)時(shí)獲取。要實(shí)現(xiàn)工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)提取，采用的方法非常簡(jiǎn)單，僅需在Flex中使用HTTPService標(biāo)簽就可以實(shí)現(xiàn)，HTTPService標(biāo)簽的格式為，其中URL為服務(wù)器地址。

4 供水調(diào)度可視化系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（Design

and implementation of the visualization system

of water supply scheduling）

本系統(tǒng)集成各專題模型及相應(yīng)的計(jì)算軟件模型，為供水調(diào)度系統(tǒng)提供可視化的操作平臺(tái)，從而方便管理和維護(hù)各模型參數(shù)及運(yùn)行結(jié)果，實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)和工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的顯示、敏感信息的地圖圖層顯示或隱藏、工程問(wèn)題線路的查詢、問(wèn)題線路的信息查閱和專題地圖的制作等[7]。

（1）信息顯示

供水工程具有典型的空間分布特征，所以供水調(diào)度可視化系統(tǒng)必須具備常用的地圖操作功能，如地圖的縮放、全圖顯示、漫游等，此外還需具有鷹眼功能，便于用戶在操作地圖時(shí)更方便定位到相應(yīng)的位置，從而能更好地查看和監(jiān)測(cè)。

該項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)方法表述如下：利用ArcGISTiledMap

ServiceLayer標(biāo)簽來(lái)獲取系統(tǒng)瓦片圖層的地圖數(shù)據(jù)服務(wù)，對(duì)應(yīng)的代碼是url="http：//server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/ERRI_StreetMap_World_2D/MapServer"/>；使用ArcGISDynamicMapServiceLayer標(biāo)簽來(lái)獲取系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地圖數(shù)據(jù)圖層的地圖數(shù)據(jù)服務(wù)，對(duì)應(yīng)的代碼是。需要注意的是，必須讓ArcGISDynamicMapServiceLayer標(biāo)簽放置在ArcGISDynamicMapServiceLayer標(biāo)簽的前面，因?yàn)橥咂瑘D層是當(dāng)作底圖來(lái)顯示的，而動(dòng)態(tài)地圖數(shù)據(jù)圖層是疊加在瓦片圖層上顯示的。另外還可以用Extent標(biāo)簽來(lái)控制地圖可視化的范圍。

本系統(tǒng)動(dòng)態(tài)圖層和瓦片圖層疊加后顯示的效果如圖2所示。

（2）圖層顯示控制

由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大且繁雜，所以在系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)使用圖層控制功能對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制及管理，為了突出用戶所感興趣的圖層信息，需要有針對(duì)性地顯示或隱藏相應(yīng)圖層。

ArcGIS API for Flex并沒(méi)有提供現(xiàn)成的TOC控件（TOC控件能直接對(duì)圖層進(jìn)行顯示控制），但是在本系統(tǒng)中創(chuàng)建了一個(gè)TOC控件。實(shí)現(xiàn)方法：首先需要新建一個(gè)LayersOnandOff.mxml網(wǎng)頁(yè)，在該網(wǎng)頁(yè)上添加Map控件并設(shè)置好ArcGISDynamicMapServiceLayer標(biāo)簽的屬性；再添加一個(gè)專門用來(lái)控制地圖切換顯示的ComboBox控件，讓ArcGISDynamicMapServiceLayer標(biāo)簽的URL屬性的值困綁定ComboBox控件的選擇值，這樣當(dāng)ComboBox控件的選擇發(fā)生改變時(shí)，地圖也會(huì)根據(jù)ArcGISDynamicMapServiceLayer標(biāo)簽的URL的值進(jìn)行切換。對(duì)應(yīng)的主要代碼如下：

（3）專題圖制作

在供水調(diào)度工程可視化系統(tǒng)中，必要的專題圖，如單值專題圖、統(tǒng)計(jì)專題圖等對(duì)于表達(dá)和展示空間對(duì)象專題信息就顯得非常重要。雖然ArcGIS API for Flex本身并不提供制作專題圖的控件，但可以利用Flex的Chart組件來(lái)實(shí)現(xiàn)專題地圖的設(shè)計(jì)與制作。其實(shí)現(xiàn)方法主要為：首先添加一個(gè)Flex的Chart組件，用它的Symbol來(lái)渲染Graphic，再將渲染后的Graphic插入到圖層GraphicLayer中。實(shí)現(xiàn)的主要代碼如下：

（4）工程問(wèn)題線路查詢顯示

在供水調(diào)度系統(tǒng)中，經(jīng)常需要查詢一些問(wèn)題線路，并實(shí)時(shí)查詢到該工程線路的基本信息，以提供給決策者和技術(shù)部門及時(shí)拿出決策和解決方案。本系統(tǒng)采用高亮顯示問(wèn)題線路的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，效果如圖3所示。

該功能的實(shí)現(xiàn)方法：首先找到存在問(wèn)題的線路，并且將問(wèn)題線路做渲染Symbol來(lái)標(biāo)記，再將渲染后的Graphic進(jìn)行高亮顯示。當(dāng)查詢到問(wèn)題線路后，要將查詢到的地理元素高亮顯示則需要esri：GraphicLayer。GraphicLayer圖層的實(shí)現(xiàn)方法：首先新建一個(gè)IdentifyTest.mxml網(wǎng)頁(yè)，在網(wǎng)頁(yè)中添加一各Map控件，并設(shè)置ArcGISDynamicServiceLayer標(biāo)簽的屬性，為其添加一個(gè)complete事件，complete事件就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)貓D載入完成后獲取地圖的圖層名稱；然后在GraphicsLayer中添加一個(gè)是用于當(dāng)有元素添加到GraphicsLayer時(shí)設(shè)置元素的顯示樣式的symbolFunction功能；再用esri：draw控件繪制出點(diǎn)、線等要素，當(dāng)繪圖完成后執(zhí)行drawEnd的drawEndHandler（event）方法，并且在drawEndHandler（event）方法里再添加一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)將遍歷查詢結(jié)果添加到Graphicslayer進(jìn)行高亮顯示的esri：IdentifyTask控件。其主要實(shí)現(xiàn)代碼如下：

"http：//192.168.3.18：8399/arcgis/rest/services/all/mapserver" complete="mapHandler（event）"/>

解決了這兩個(gè)問(wèn)題后，要實(shí)現(xiàn)問(wèn)題線路信息的顯示就可以用ArcGIS API for Flex本身提供的Infowindow組件。Infowindow能提供在Map上彈出信息提示的功能，而且當(dāng)定義一個(gè)Map時(shí)，Map就會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)Infowindow，Infowindow使用的重點(diǎn)就在于設(shè)置它的content屬性，即是Infowindow窗口中的信息內(nèi)容。主要的實(shí)現(xiàn)方法：首先新建一個(gè)showInfoWindow.mxml網(wǎng)頁(yè)，該網(wǎng)頁(yè)的主要功能有兩個(gè)，第一個(gè)是實(shí)現(xiàn)從動(dòng)態(tài)地圖數(shù)據(jù)圖層的數(shù)據(jù)讀取線路數(shù)據(jù)顯示到ArcGISTiledMapServiceLayer的ESRI_StreetMap_World_2D的地圖上，第二個(gè)是實(shí)現(xiàn)當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊線路時(shí)顯示該線路的基本信息。在新建的頁(yè)面中添加Map控件，以及用來(lái)顯示ESRI_StreetMap_World_2D的ArcGISTiledMapServiceLayer和用來(lái)顯示線路的LinesLayer，主要代碼如下：

；

再定義鼠標(biāo)點(diǎn)擊的MouseUp事件方法function MouseUpHandler（event：MouseUp）實(shí)現(xiàn)線路信息的顯示，顯示信息就用Map控件的Infowindow組件，而且對(duì)Infowindow進(jìn)行設(shè)置，添加LinesInfo.mxml文件用來(lái)作為Infowindow的content內(nèi)容。

5 結(jié)論（Conclusion）

本文基于ArcGIS Server平臺(tái)，引入能夠創(chuàng)建高交互性、富客戶端的Flex技術(shù)，使用XI組件作為數(shù)據(jù)集成中間件集成GIS數(shù)據(jù)和本地工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，研究并設(shè)計(jì)三層體系結(jié)構(gòu)的供水調(diào)度可視化系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了地圖數(shù)據(jù)和工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的疊加顯示、敏感信息的地圖圖層顯示或隱藏、工程問(wèn)題線路的查詢、問(wèn)題線路的信息查閱，以及專題地圖的制作等功能。由于使用了Flex技術(shù)，本系統(tǒng)極大地減少了與服務(wù)器之間的通信次數(shù)，減少了服務(wù)器的負(fù)荷，提高了響應(yīng)速度，并且具有強(qiáng)交互性，強(qiáng)表現(xiàn)力，界面友好且豐富，極大程度地挖掘和發(fā)揮空間數(shù)據(jù)的效用。

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作者簡(jiǎn)介：

閔 ?。?978-），男，本科，助理工程師.研究領(lǐng)域：軟件開發(fā).

胡瑞鵬（1976-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：GIS應(yīng)用.