上海海事大學(xué)

基于Web GIS的海底管道檢測數(shù)據(jù)共享平臺(tái)

李 曙 王曉峰 郭 越

上海海事大學(xué)

針對海底管道檢測數(shù)據(jù)共享方面的需求，從檢測數(shù)據(jù)所具有的地理空間特征出發(fā)，借鑒地理空間數(shù)據(jù)共享的研究實(shí)踐，將Web GIS技術(shù)和Web Services技術(shù)運(yùn)用到海底管道檢測數(shù)據(jù)共享平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)了管道檢測數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。通過該平臺(tái)，既能夠?qū)５坠艿罊z測任務(wù)的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢獲取，又能夠獲取地理空間數(shù)據(jù)。Web GIS的應(yīng)用增強(qiáng)了交互查詢能力，方便空間數(shù)據(jù)的查詢獲取，Web Services可實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)之間的互通。

海底管道；數(shù)據(jù)共享；Web GIS；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

隨著我國海洋油氣資源的開采，在海底鋪設(shè)了大量的管道，有些管道已經(jīng)服役多年。為了保障海底管道在復(fù)雜海洋環(huán)境下安全運(yùn)行，需要利用各種聲學(xué)探測設(shè)備對海底管道的狀態(tài)及周邊海洋環(huán)境進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的集成管理與分發(fā)共享，也是發(fā)揮海底管道檢測及地形信息最大價(jià)值的有效途徑。通過建立數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，依靠Web Services和Web GIS等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海底管道檢測數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享，有利于數(shù)據(jù)重復(fù)利用和有效增值。

1 共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的空間信息共享多采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，將內(nèi)部數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成本系統(tǒng)外部交換數(shù)據(jù)格式，再轉(zhuǎn)換為目標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)部格式，不同系統(tǒng)使用的不同格式帶來了轉(zhuǎn)換的復(fù)雜性。以GML地理空間信息為中間載體轉(zhuǎn)換的方式，減少了在不同格式間轉(zhuǎn)換的復(fù)雜性[1]。

共享平臺(tái)設(shè)計(jì)采用Web Services和Web GIS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。Web Services技術(shù)可以將基于數(shù)據(jù)的共享提升為基于服務(wù)的共享，這樣，使用者不用關(guān)心底層的復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)方式，只需要根據(jù)所需服務(wù)的說明使用該服務(wù)[2]。

Web GIS由GIS服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和客戶端通過萬維網(wǎng)連接而成[3]。共享平臺(tái)中GIS服務(wù)器使用開源軟件GeoServer，通過GeoServer將Oracle數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)發(fā)布成符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的WMS、WFS服務(wù)，實(shí)現(xiàn)以GML為通用載體的數(shù)據(jù)共享，以滿足用戶的多樣化需求，將數(shù)據(jù)以GIF、GeoTIFF、JPEG、PNG、SVG、Shapefile、KML等不同格式提供。同時(shí)，基于Web GIS的共享平臺(tái)也能夠通過Internet集成分布將異地的WMS、WFS服務(wù)為我所用，從而實(shí)現(xiàn)通過共享平臺(tái)提供共享服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)共享平臺(tái)網(wǎng)站的跨平臺(tái)、跨設(shè)備應(yīng)用，使用Java語言、Struts2框架和響應(yīng)式網(wǎng)頁設(shè)計(jì)。

2 共享平臺(tái)主要功能

2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)使用Oracle數(shù)據(jù)庫，通過Oracle Spatial組件，可以將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)。系統(tǒng)中主要數(shù)據(jù)表及內(nèi)容如表1所示，其中管道、航跡位置以及區(qū)塊位置使用SDO_GEOMETRY數(shù)據(jù)類型進(jìn)行存儲(chǔ)。

表1 系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)表及內(nèi)容

2.2 Web GIS相關(guān)功能

2.2.1 Geo Server發(fā)布地圖服務(wù)

通過GeoServer將Oracle數(shù)據(jù)庫中的管道位置空間數(shù)據(jù)發(fā)布為符合OGC規(guī)范的WMS、WFS服務(wù)。首先下載對應(yīng)版本的Oracle Plugin for Geoserver插件，復(fù)制到GeoServer WEB-INF/lib目錄中，重啟GeoServer后即可將Oracle Spatial數(shù)據(jù)配置為數(shù)據(jù)源，進(jìn)而創(chuàng)建圖層發(fā)布數(shù)據(jù)。發(fā)布流程如圖1所示。

2.2.2 Web GIS客戶端構(gòu)建

通過Open Layers用于Web GIS客戶端開發(fā)的JavaScript類庫包，實(shí)現(xiàn)在Web瀏覽器上顯示地圖。Open Layers中的主要概念是Map對象，Map對象代表了信息被呈現(xiàn)的地方。在Map對象上可以加載任意數(shù)量的柵格或矢量圖層（Layer），每個(gè)圖層可以有不同的數(shù)據(jù)來源及格式，或者是一個(gè)PNG圖片，或者是一個(gè)KML文件等等。除此之外，在Map對象上可以添加各種控件(Control)，通過這些控件可以使用戶方便地與地圖及其內(nèi)容進(jìn)行交互，如：平移、縮放、feature選擇等。

圖1 Geo Server發(fā)布地圖服務(wù)

為了使管道的地理位置顯示更明確，共享平臺(tái)采用Google Map作為基礎(chǔ)圖層，最終實(shí)現(xiàn)地圖的基本操作，包括平移、縮放、圖層顯隱控制、坐標(biāo)狀態(tài)顯示、用戶定位、標(biāo)記和要素信息查詢，并實(shí)現(xiàn)矩形區(qū)域繪制及不同格式的數(shù)據(jù)下載。

2.2.3 Web Services服務(wù)實(shí)現(xiàn)

Apache Axis2是Apache Axis的后續(xù)版本，是新一代的Web Services/SOAP/WSDL引擎。編寫一個(gè)POJO類，通過Axis2即可發(fā)布成為一個(gè)Web服務(wù)。在共享平臺(tái)中首先根據(jù)不同的服務(wù)需求定義不同接口，再通過具體的Java類實(shí)現(xiàn)指定接口，最后通過Axis2將其發(fā)布成為Web Services服務(wù)。使用者根據(jù)WSDL文檔，既可以直接使用HTTP請求獲取數(shù)據(jù)，又可以通過WSDL2Java命令生成客戶端的Stub類調(diào)用Web服務(wù)，獲取需要的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 共享平臺(tái)應(yīng)用

海底管道檢測數(shù)據(jù)共享平臺(tái)基于Web Services和Web GIS技術(shù)整合數(shù)據(jù)資源，屏蔽底層數(shù)據(jù)差異，通過平臺(tái)門戶網(wǎng)站向用戶提供統(tǒng)一、透明的海底管道檢測數(shù)據(jù)共享服務(wù)。得益于采用響應(yīng)式網(wǎng)頁設(shè)計(jì)，平臺(tái)門戶網(wǎng)站同樣適合在手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備上使用，充分發(fā)揮了Web GIS的優(yōu)勢，使管道位置數(shù)據(jù)直觀展現(xiàn)。用戶使用過程中利用定位功能可以實(shí)時(shí)掌握自身與管道的相對位置，方便規(guī)劃和調(diào)整作業(yè)航線，提高海上管道檢測、維修等任務(wù)的作業(yè)效率。

圖2為在共享平臺(tái)上查詢得到的海底管道相關(guān)數(shù)據(jù)信息。圖3中是在手機(jī)上訪問共享平臺(tái)網(wǎng)站，其中，左邊展示的是使用定位功能確定自身位置（紅色標(biāo)記處）；右邊展示的是在使用Web GIS的矩形繪制功能得到選定區(qū)域的四至坐標(biāo)后，選擇需要下載的數(shù)據(jù)類型，獲取特定格式的數(shù)據(jù)。

圖2 通過共享平臺(tái)查詢管道數(shù)據(jù)

圖3 在手機(jī)上使用共享平臺(tái)的Web GIS服務(wù)

4 結(jié)語

針對海底管道檢測數(shù)據(jù)共享方面的需求，從海底管道檢測數(shù)據(jù)所具有的地理空間特征出發(fā)，借鑒地理空間數(shù)據(jù)共享的研究實(shí)踐，將Web GIS技術(shù)和Web Services技術(shù)運(yùn)用到海底管道檢測數(shù)據(jù)共享平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)了對于管道檢測數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。通過該平臺(tái)，既能夠?qū)５坠艿罊z測任務(wù)的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢獲取，又能夠獲取地理空間數(shù)據(jù)。Web GIS的應(yīng)用增強(qiáng)了交互查詢能力，方便空間數(shù)據(jù)的查詢獲取，Web Services可實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)之間的互通。

[1]聶成蛟．基于GML的空間信息共享平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．武漢：華中科技大學(xué)，2004.

[2]景瑞林．基于GIS的生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)[J]．油氣田地面工程，2014，33（4）：36-37.

[3]張紅亮．城市GIS中空間數(shù)據(jù)的共享研究[J]．測繪與空間地理信息，2009（3）：114-116.

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.003

2015-04-20

基金論文：國家海洋局海洋公益性行業(yè)科研經(jīng)費(fèi)專項(xiàng)（201205012）。