黃 康,仇國文

(1.浙江省水利信息管理中心,浙江 杭州 310009;2.杭州方欣計算機工程有限公司,浙江 杭州 310013)

1 問題的提出

“十五”以來,浙江省水利系統(tǒng)大力推進水利信息化建設(shè),著力開展水利信息資源的開發(fā)和利用工作,完成了2 000余個水雨情實時遙測站、10 000余個水利工程的工程特性數(shù)據(jù)庫等建設(shè)工作。由于水利工程分布廣,針對這些信息資源利用的系統(tǒng)開發(fā)需要將地理要素結(jié)合起來作綜合分析,以形象直觀的方式將工程信息、防汛形勢、水資源信息等與工程的空間位置、防汛形勢嚴(yán)峻地段的社會經(jīng)濟情況及水資源的空間分布等要素結(jié)合起來,使防汛指揮、水資源調(diào)配更加科學(xué)、更加高效,因此,迫切需要建設(shè)全省水利電子地圖。目前,隨著全國第一次水利普查工作的推進,浙江省水利空間數(shù)據(jù)的采集和標(biāo)繪工作已基本完成,結(jié)合之前建立的水利地理空間數(shù)據(jù)庫,全省大部分水利工程都已實現(xiàn)了數(shù)字化。

這些數(shù)據(jù)既需要一個平臺進行管理,以實現(xiàn)對水利空間地理信息的快速定位、直觀展現(xiàn)和智能化查詢,也需要一個平臺來發(fā)布和應(yīng)用,為防汛防旱、水資源管理、水土保持等相關(guān)水利業(yè)務(wù)提供權(quán)威的地理空間數(shù)據(jù)服務(wù)。為了實現(xiàn)一個平臺一張圖的目標(biāo),充分利用原有的技術(shù)基礎(chǔ),需要建立一個水利地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺,不僅能夠滿足各項水利業(yè)務(wù)的需要,也能夠滿足對水利專題空間數(shù)據(jù)的管理。本文提出了水利空間數(shù)據(jù)平臺框架的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法。

2 平臺研究目標(biāo)與框架設(shè)計

2.1 研究目標(biāo)

建立統(tǒng)一的地圖數(shù)據(jù)平臺(一個平臺、一張圖),集成基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)、水利專題空間數(shù)據(jù),實現(xiàn)水利地理空間數(shù)據(jù)的集中管理;基于服務(wù)式GIS的設(shè)計思想,建立水利地理空間數(shù)據(jù)專題服務(wù),為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供空間數(shù)據(jù)支持;進行平臺應(yīng)用功能開發(fā),實現(xiàn)水利空間數(shù)據(jù)的精確定位和查詢、水利工程分布情況的查看、地圖漫游、距離量算等功能。

2.2 平臺框架設(shè)計

傳統(tǒng)的地圖平臺開發(fā),一個業(yè)務(wù)對應(yīng)一個地圖平臺,重復(fù)建設(shè)問題嚴(yán)重。由于我國尚未建立地理空間信息共享政策機制,因此共享程度不高,只有通過網(wǎng)絡(luò)共享,才能避免重復(fù)建設(shè),為人們提供實用方便的空間信息服務(wù)[1]。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,面向服務(wù)的設(shè)計思想的廣泛應(yīng)用,GIS軟件技術(shù)再次實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍,從組件式GIS發(fā)展到現(xiàn)在的服務(wù)式GIS,隨著各項技術(shù)的成熟發(fā)展,使得面向服務(wù)的共享GIS數(shù)據(jù)平臺應(yīng)運而生。

根據(jù)服務(wù)式GIS的設(shè)計思想,把水利地理空間數(shù)據(jù)平臺劃分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層3個層次。

2.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層

利用本次水利普查的空間數(shù)據(jù)成果,結(jié)合原有的空間數(shù)據(jù)庫,建立新的水利空間數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)水利空間數(shù)據(jù)對象的計算機存儲和管理,形成基礎(chǔ)水利專題空間數(shù)據(jù)層。這一層是平臺主要的數(shù)據(jù)來源,也是系統(tǒng)對用戶提供水利空間專題服務(wù)的數(shù)據(jù)支持。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層并不包含DEM(數(shù)字高程模型)、DLG(數(shù)字線劃圖)、DOM(遙感影像)等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),將水利專題空間信息與基礎(chǔ)地理信息分隔開來,有利于水利專題數(shù)據(jù)的應(yīng)用和維護,不會受到基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的制約(如保密限制)。這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)水利專題信息和基礎(chǔ)地理信息的分離,而在傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)中,很難做到這一點。

2.2.2 服務(wù)層

基于服務(wù)式GIS技術(shù),建立水利空間數(shù)據(jù)服務(wù)層。按工程類型、規(guī)模形成各種不同類型的水利空間數(shù)據(jù)服務(wù),提供二次開發(fā)接口,為各種水利普查應(yīng)用系統(tǒng)和手機移動應(yīng)用系統(tǒng)提供水利普查的專題空間數(shù)據(jù)支持,實現(xiàn)資源的統(tǒng)一更新、服務(wù)和共享,為實現(xiàn)水利基礎(chǔ)信息平臺的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

2.2.3 應(yīng)用層

建立起水利地理空間數(shù)據(jù)管理,實現(xiàn)水利空間數(shù)據(jù)的管理、綜合查詢、統(tǒng)計分析和系統(tǒng)維護等功能。采用B/S架構(gòu),在這樣的架構(gòu)下,基礎(chǔ)水利空間數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、分析及加工后,可以通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)用戶端進行相關(guān)信息的顯示,方便快速的反饋給用戶,可以根據(jù)用戶查詢內(nèi)容的不同采用地圖、圖片、視頻、統(tǒng)計圖、報表及其他信息提示等顯示方式。這一層也包含其他基于水利專題空間數(shù)據(jù)服務(wù)的各種應(yīng)用系統(tǒng)。

圖1 水利空間數(shù)據(jù)平臺框架設(shè)計圖

3 平臺的初步實現(xiàn)

本文以ArcGIS Server軟件作為空間數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布的平臺,系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境采用MicroSoft Visual Studio.NET。通過ArcSDE和Oracle建立并管理基礎(chǔ)水利專題空間數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)平臺的基礎(chǔ)層;通過ArcGIS Server在數(shù)據(jù)服務(wù)器上建立若干水利專題空間數(shù)據(jù)服務(wù) (主要是汛情信息服務(wù)包括實時水雨情分布圖、水庫工程分布圖、取水口位置信息、實時臺風(fēng)路徑等),使用ArcGIS ServicesManager管理空間數(shù)據(jù)服務(wù),并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)共享,實現(xiàn)平臺的服務(wù)層;在Web應(yīng)用服務(wù)器上,根據(jù)SOA的開發(fā)調(diào)用接口,調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)器上的空間數(shù)據(jù)專題服務(wù),實現(xiàn)相應(yīng)的功能,最終通過瀏覽器提供服務(wù)。此外,依托浙江省水利地理空間數(shù)據(jù)庫,采用地名信息解析技術(shù),實現(xiàn)了獨立于GIS軟件平臺的地名數(shù)據(jù)服務(wù),可以初步實現(xiàn)水利地理空間數(shù)據(jù)定位服務(wù),用戶在進行地名查詢的同時,也可以查詢到與地名空間位置關(guān)系相關(guān)的各種水利專題信息,包括農(nóng)村飲用水工程、企業(yè)的取水口和排污口、臺風(fēng)實時預(yù)報、水情和雨情等。通過地名服務(wù)實現(xiàn)簡單的定位查詢,結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)地圖,可以滿足一部分水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)對地圖數(shù)據(jù)的需求。

在浙江省省級各類水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)中,基于服務(wù)式GIS思想,利用ArcGIS、Skyline等GIS平臺,采用富客戶端開發(fā)技術(shù) (ActiveX、Flash、silverlight)和J2EE等技術(shù),實現(xiàn)了浙江省防汛減災(zāi)GIS平臺、實時汛情信息發(fā)布系統(tǒng) (IPad版)、防汛掌上通(IPhone版)等多個不同架構(gòu)、不同平臺系統(tǒng)的建設(shè)。在這些系統(tǒng)中,都使用了水利專題空間數(shù)據(jù)服務(wù),通過該服務(wù),將各種與空間位置相關(guān)的水利業(yè)務(wù)信息集成起來,為水利業(yè)務(wù)平臺提供了一個載體,并借助地理信息系統(tǒng)強大的分析和表現(xiàn)功能,以可視化方式在地圖上表現(xiàn)出來。不同系統(tǒng)調(diào)用相同空間數(shù)據(jù)服務(wù),實現(xiàn)效果見圖2。

圖2 不同系統(tǒng)調(diào)用雨情、水情和臺風(fēng)信息服務(wù)的展現(xiàn)圖

4 結(jié) 語

本文依據(jù)服務(wù)式GIS的設(shè)計思想建立的水利空間數(shù)據(jù)平臺,已經(jīng)在實踐中得到了初步應(yīng)用,其提供的專題空間數(shù)據(jù)服務(wù)不受平臺和程序語言的限制,這些良好的特性,大大提升了基于地圖平臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)效率,節(jié)省了資金,為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了很好的支撐,使得開發(fā)更為容易,在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。下一步的研究是完善水利空間數(shù)據(jù)服務(wù)建立的方法,建立起更為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的水利空間數(shù)據(jù)服務(wù),結(jié)合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)服務(wù),建立起水利地理空間數(shù)據(jù)平臺,為建立基礎(chǔ)水利信息平臺奠定良好的基礎(chǔ)。

[1]李德仁,黃俊華,邵振峰.面向服務(wù)的數(shù)字城市共享平臺框架的設(shè)計與實現(xiàn)[J].武漢大學(xué)學(xué)報,2008,33(9):881-885.

[2]黃 康,虞開森,俞志強,等.面向服務(wù)的防汛GIS支撐平臺設(shè)計與實現(xiàn) [J].浙江大學(xué)學(xué)報:理學(xué)版,2011,38(4):55-59.