設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)ECharts在GIS中的快速應(yīng)用

謝祎 楊建欽 岳翔 呼和

摘要：針對(duì)服務(wù)GIS平臺(tái)，本文研究了GIS結(jié)合ECharts實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)圖功能的技術(shù)與方法。著重闡述了通過兩種設(shè)計(jì)模式重新構(gòu)造創(chuàng)建和調(diào)用插件接口，并提出了設(shè)計(jì)重構(gòu)接口的原則和思路。最后通過項(xiàng)目實(shí)踐驗(yàn)證了在這些原則思路在GIS平臺(tái)中的推廣應(yīng)用中的效果及意義。

關(guān)鍵詞：海洋石油;GIS平臺(tái);ECharts;設(shè)計(jì)模式

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

文章編號(hào)：1009-3044（2019）24-0018-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

基于純Web前臺(tái)技術(shù)的GIS平臺(tái)作為一種跨平臺(tái)、可運(yùn)行于移動(dòng)設(shè)備的新型可視化工具，目前在海洋石油很多系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，為海洋石油中下游信息化提供了強(qiáng)大的GIS圖形化支撐。統(tǒng)計(jì)圖以其形象具體、簡明生動(dòng)、通俗易懂、一目了然的特點(diǎn)成在很多信息化應(yīng)用中成為必備的功能。在海洋石油使用GIS平臺(tái)的眾多應(yīng)用中都提出了對(duì)統(tǒng)計(jì)圖功能的需求。

本文介紹了利用軟件設(shè)計(jì)模式中的工廠及外觀模式對(duì)現(xiàn)目前流行的ECharts統(tǒng)計(jì)圖開源代碼包進(jìn)行重新包裝設(shè)計(jì)，為功能使用者提供能方便融入現(xiàn)有GIS平臺(tái)、針對(duì)業(yè)務(wù)邏輯的、簡單易用的調(diào)用接口，為現(xiàn)有系統(tǒng)使用開源代碼擴(kuò)展新功能提供了一種成熟可行的思路。

1 研究思路及實(shí)現(xiàn)步驟

1.1 研究思路

GIS平臺(tái)作為一個(gè)跨專業(yè)、多應(yīng)用和集中展示的海洋石油專業(yè)業(yè)務(wù)的綜合工作平臺(tái)，服務(wù)于海洋石油勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的科研、管理及決策工作。該平臺(tái)在海油勘探、開發(fā)等專業(yè)已經(jīng)有很好地應(yīng)用，并取得了很好的效果?；诙鄠€(gè)應(yīng)用需求，GIS急需在平臺(tái)中加入統(tǒng)計(jì)圖功能。經(jīng)過調(diào)研，ECharts開源庫成為最優(yōu)方案。ECharts是一個(gè)當(dāng)前流行功能強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)圖表可視化開源功能庫，使用純Web前端技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可以流暢地運(yùn)行在 PC 和移動(dòng)設(shè)備上，兼容當(dāng)前絕大部分瀏覽器（IE8/9/10/11，Chrome，F(xiàn)irefox，Safari等），提供直觀，交互豐富，可高度個(gè)性化定制的數(shù)據(jù)可視化圖表以及常規(guī)的折線圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖、餅圖、K線圖，非常契合當(dāng)前GIS平臺(tái)對(duì)統(tǒng)計(jì)圖功能的使用要求。實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)圖功能的思路就是將ECharts開源包融合進(jìn)GIS平臺(tái)，并給統(tǒng)計(jì)功能使用者提供簡單易用的調(diào)用接口。

1.2 面臨的問題

由于ECharts功能強(qiáng)大，覆蓋領(lǐng)域較廣，導(dǎo)致其參數(shù)系統(tǒng)設(shè)置復(fù)雜，學(xué)習(xí)使用較為困難，需要有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)者經(jīng)過較長時(shí)間習(xí)才能掌握。另外ECharts還需要和現(xiàn)有GIS平臺(tái)融合，這需要二次開發(fā)人員對(duì)GIS平臺(tái)本身有較深入了解，這在實(shí)際應(yīng)用中就大大增加了使用難度，延長了開發(fā)周期，增加了開發(fā)成本，不利于其在各專業(yè)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。為了解決上述問題，首先要實(shí)現(xiàn)GIS平臺(tái)和ECharts整合，讓后續(xù)使用該功能的開發(fā)者無須關(guān)注ECharts融入GIS平臺(tái)的細(xì)節(jié)。第二，對(duì)于最需要花時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)設(shè)置的復(fù)雜參數(shù)進(jìn)行接口簡化，讓后繼開發(fā)者只需關(guān)注和實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、標(biāo)題等參數(shù)設(shè)置。

2 實(shí)現(xiàn)步驟

2.1 使用工廠模式對(duì)創(chuàng)建過程進(jìn)行封裝

對(duì)于ECharts的整合問題，我們決定采用軟件設(shè)計(jì)中的工廠模式，工廠模式是一種實(shí)例化對(duì)象模式，是用工廠方法代替new操作的一種模式，在工廠模式中，我們?cè)趧?chuàng)建對(duì)象時(shí)不會(huì)對(duì)客戶端暴露創(chuàng)建邏輯，而是通過使用一個(gè)共同的接口來返回新創(chuàng)建的對(duì)象。

在具體實(shí)現(xiàn)中，創(chuàng)建能被GIS使用的ECharts實(shí)例的復(fù)雜邏輯被隱藏在創(chuàng)建工廠中，二次開發(fā)人員在創(chuàng)建ECharts只需要編寫簡單代碼，如下所示：

var myEChart = L.echartsFactory.createInstance（[30， 118]， [160， 160]， map， "marker002"）;

調(diào)用者只需指定要顯示的位置、大小、以及可后繼對(duì)其進(jìn)行操控的ID，即可創(chuàng)建出已經(jīng)和GIS平臺(tái)融合好的ECharts實(shí)例。使用者完全不用關(guān)注ECharts和GIS平臺(tái)的融合問題。

2.1.2 使用外觀模式重新設(shè)計(jì)調(diào)用接口

對(duì)于ECharts原有功能調(diào)用接口過于復(fù)雜，需要大量時(shí)間學(xué)習(xí)才能掌握的問題。我們運(yùn)用外觀模式對(duì)調(diào)用接口進(jìn)行了重新封裝設(shè)計(jì)。外觀模式（Facade Pattern）屬于結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式，它向現(xiàn)有的系統(tǒng)添加一個(gè)接口，來隱藏系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低訪問復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)部子系統(tǒng)時(shí)的復(fù)雜度，簡化客戶端與之的接口。這種模式涉及一個(gè)單一的類，該類提供了客戶端請(qǐng)求的簡化方法和對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)類方法的委托調(diào)用。

如圖1所示，在原有設(shè)計(jì)中，用戶調(diào)用系統(tǒng)功能時(shí)，每個(gè)用戶對(duì)各子系統(tǒng)以及子系統(tǒng)間的相互關(guān)系都要進(jìn)行學(xué)習(xí)了解，這直接導(dǎo)致開發(fā)難度加大，開發(fā)周期變長。且用戶程序和各系統(tǒng)間形成緊耦合，不利于將來的系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)。

圖2的方案用外觀模式加了統(tǒng)一的高層接口，該高層接口負(fù)責(zé)和子系統(tǒng)進(jìn)行交互，每個(gè)用戶不必需要了解子系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，只需調(diào)用這個(gè)經(jīng)過簡化的面向業(yè)務(wù)邏輯高層接口就可以。在GIS項(xiàng)目的具體實(shí)施中，我們給ECharts設(shè)計(jì)添加了外層裝飾類（EChartsDecorator），對(duì)外只提供設(shè)置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、設(shè)置統(tǒng)計(jì)圖標(biāo)題、顯示、關(guān)閉等和業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)的接口。調(diào)用者不必關(guān)注ECharts內(nèi)部技術(shù)細(xì)節(jié)，讓開發(fā)人員很短時(shí)間內(nèi)就能學(xué)習(xí)掌握，大大提高了開發(fā)效率。 示例代碼：

myEChart.setTitle（'我的項(xiàng)目圖1'）; //設(shè)置統(tǒng)計(jì)圖標(biāo)題

myEChart.setXAxis（['地質(zhì)儲(chǔ)量（公司）'， '地質(zhì)儲(chǔ)量（國家）'， '技術(shù)可采（公司）'， '技術(shù)可采（國家）'， '經(jīng)濟(jì)可采（公司）'， '經(jīng)濟(jì)可采（國家）'， '經(jīng)濟(jì)可采（上市）']）; //設(shè)置X軸各列名稱

var series = [ //統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

{ name： 'P1'， data： [xxxxxx.x， xxxxxx.xx， xxxxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx]，}，

{ name： 'P2'， data： [xxxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxx.x， x， xxxx.xx]， }，

{ name： 'P3'， data： [xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxx.xx， x.xx， x， xxx.xx]， }，

];

myEChart.setSeriesData（series）; //設(shè)置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

myEChart.showChart（）; //開始顯示統(tǒng)計(jì)圖

如上例代碼所示，后續(xù)開發(fā)者只需提供具體的統(tǒng)計(jì)圖數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)圖名稱、坐標(biāo)名稱等和用戶業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)的參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)圖功能。調(diào)用接口直觀易懂，開發(fā)人員很容易理解掌握，短時(shí)間內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目需求，方便了其在各專業(yè)項(xiàng)目的推廣使用。

2.2 應(yīng)用效果

如圖3所示，GIS平臺(tái)主界面的是海洋石油海域GIS遙感底圖。粉紅色多邊形是加載的油氣田空間對(duì)象，上面顯示的則是其生產(chǎn)數(shù)據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)圖（虛構(gòu)數(shù)據(jù)）。目前GIS平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)功能已應(yīng)用于公司的油氣儲(chǔ)量評(píng)估及管理系統(tǒng)，并取得了良好的應(yīng)用效果。

3 應(yīng)用意義

針對(duì)海洋石油勘探專業(yè)的需求目標(biāo)，為原有的GIS添加了統(tǒng)計(jì)圖功能接口。其重要的實(shí)用意義在于：

1） GIS平臺(tái)有了瀏覽空間對(duì)象的統(tǒng)計(jì)圖功能，大大增強(qiáng)了GIS平臺(tái)滿足應(yīng)用需求的能力。

2）并且通過此次實(shí)踐，摸索出了一套簡化復(fù)雜接口的模式。大大縮短了未來開發(fā)者學(xué)習(xí)使用GIS統(tǒng)計(jì)功能的周期，方便了GIS平臺(tái)的推廣應(yīng)用，這種設(shè)計(jì)原則非常適合應(yīng)用于GIS平臺(tái)未來新功能接口的開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張?jiān)骑w，張欽，楊建欽，等. 基于空間對(duì)象的公共GIS模型及其在海洋石油信息化中的應(yīng)用.中國海上油氣，2009 21（3）; 211-214.

[2] ECharts2.0 官網(wǎng)[EB/OL]. http：//echarts.baidu.com/echarts2/index.html

[3] [日] 結(jié)城浩. 圖解設(shè)計(jì)模式[M].北京：人民郵電出版社，2017.

【通聯(lián)編輯：梁書】