周治祥，周文輝

（浙江華東測(cè)繪地理信息有限公司，浙江 杭州 310014）

2018 年下半年生態(tài)環(huán)境部對(duì)沿長(zhǎng)江的11 個(gè)省市的40 多個(gè)地市進(jìn)行暗訪，發(fā)現(xiàn)了160 多個(gè)嚴(yán)重的污染問題。2016 年1 月習(xí)近平總書記在重慶推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展座談會(huì)上指出：“長(zhǎng)江病了，而且病得還不輕?！碧岢鲆研迯?fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，共抓大保護(hù)，不搞大開發(fā)。城市排水系統(tǒng)是處理和排除城市污水和雨水的工程設(shè)施系統(tǒng)，是城市基礎(chǔ)公用設(shè)施的一個(gè)重要的組成部分[1]。其與城市道路、供電、供氣、供水等基礎(chǔ)設(shè)施共同組成了城市生存網(wǎng)絡(luò)，是支持和保證城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。但目前雨水管道和污水管道混接嚴(yán)重，部分需要處理后才能排放的污水直接排入周圍水系，最后進(jìn)入長(zhǎng)江，而無需處理的雨水卻進(jìn)入了污水處理場(chǎng)，浪費(fèi)污水處理資源；很多管道因年久失修而造成破損、堵塞。要修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)，首要工作就是對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行排查，只有弄清了管網(wǎng)的各種狀況，才能有效地對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行修復(fù)。

城市排水系統(tǒng)縱橫交錯(cuò)、分布廣泛，為確保排查無盲區(qū)、無死角，管網(wǎng)排查工作必須是全區(qū)域、地毯式的，涉及城市的各個(gè)角落，排查工作量非常大[2]。管網(wǎng)排查的安全隱患是比較大的，存在中毒、窒息、觸電、淹溺、交通事故、高溫中暑、機(jī)械傷害、高處等安全隱患。管網(wǎng)排查項(xiàng)目的進(jìn)度管理、人員管理、安全管理難度非常大。實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)排查工作進(jìn)行更有效、準(zhǔn)確、直接地監(jiān)管也是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。目前采用B/S 架構(gòu)和WebGIS體系的管網(wǎng)管理平臺(tái)應(yīng)用已有很多，許多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行過這方面的研究。韓俊華[3]基于WebGIS 設(shè)計(jì)研發(fā)了數(shù)字排水綜合信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了排水?dāng)?shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能；李力[4]應(yīng)用GIS 技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，針對(duì)城市排水管理部門的業(yè)務(wù)需求，研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)了城市排水綜合信息平臺(tái)；馬真東[5]以蘭州新區(qū)為研究區(qū)域，采用ArcGIS Server 平臺(tái)，開發(fā)了蘭州新區(qū)地下水信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了該區(qū)域地下水資源的數(shù)據(jù)管理、空間分析和共享功能。上述研究都偏向于管網(wǎng)信息的管理對(duì)查詢，對(duì)管網(wǎng)排查工作的監(jiān)管還鮮有研究。本文基于WebGIS 技術(shù)，綜合空間數(shù)據(jù)可視化、空間數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，針對(duì)蕪湖市管網(wǎng)排查工程實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)管需求，研發(fā)了“蕪湖市管網(wǎng)排查工程監(jiān)管平臺(tái)”系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管道的項(xiàng)目生產(chǎn)管理和安全督查工作，為蕪湖市雨污管網(wǎng)監(jiān)察提供了有力的平臺(tái)支撐和輔助決策支持。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)采用Browser/Server 架構(gòu)，主要有數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層三個(gè)部分。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1 所示。用戶通過終端發(fā)送請(qǐng)求，并通過Web 服務(wù)器進(jìn)行處理后，通過與數(shù)據(jù)庫的交互調(diào)用所需數(shù)據(jù)，完成請(qǐng)求任務(wù)，并將處理結(jié)果返回給用戶。（1）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是平臺(tái)的數(shù)據(jù)支撐，用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理。該平臺(tái)數(shù)據(jù)層由空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，為平臺(tái)提供空間數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)服務(wù)。（2）服務(wù)層。該層也稱為應(yīng)用組件層，是數(shù)據(jù)層和服務(wù)層之間的連接，通過構(gòu)建與系統(tǒng)各功能相關(guān)服務(wù)，對(duì)平臺(tái)的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行處理，為應(yīng)用層提供服務(wù)支撐。本平臺(tái)采用NodeJS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了后臺(tái)服務(wù)層的搭建。（3）應(yīng)用層。該層作為平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)層，對(duì)接三類不同類型的用戶，面向各類用戶的不同應(yīng)用需求，并提供用戶界面，來實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求、交互以及結(jié)果獲取等功能。

圖1 平臺(tái)總體架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)平臺(tái)的需求和研發(fā)目標(biāo)，文章將平臺(tái)功能設(shè)計(jì)為五大模塊，各個(gè)模塊在最終的平臺(tái)界面中形成一個(gè)整體。（1）項(xiàng)目進(jìn)度管理模塊。用戶可以通過平臺(tái)界面進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度上報(bào)、工作量統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目進(jìn)度查看、進(jìn)度查詢等功能。（2）人員現(xiàn)場(chǎng)位置管理模塊。用戶可以在手機(jī)終端進(jìn)行工作位置上傳，指揮端平臺(tái)可以進(jìn)行外業(yè)人員位置查看、查詢等功能。（3）項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)視頻管理模塊。該模塊主要包含視頻發(fā)起、視頻存檔、視頻查詢等功能。（4）用戶管理模塊。平臺(tái)用戶角色主要分為三類：管理員、巡查人員以及外業(yè)人員。不同用戶角色有不同的平臺(tái)使用權(quán)限。用戶管理模塊主要分為角色管理、權(quán)限管理等功能。（5）后臺(tái)管理模塊。平臺(tái)的后臺(tái)管理是整個(gè)平臺(tái)運(yùn)維管理的重要基礎(chǔ)。該模塊包括資源（存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源等）管理、系統(tǒng)運(yùn)行情況管理等功能。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 WebGIS 技術(shù)

WebGIS，即Web 瀏覽器上的GIS 系統(tǒng)，支持用戶在瀏覽器上進(jìn)行GIS 數(shù)據(jù)處理操作、數(shù)據(jù)檢索、空間分析、可視化展示等。WebGIS 使得以前在GIS 軟件中才能實(shí)現(xiàn)的功能可以在瀏覽器端實(shí)現(xiàn)。WebGIS 體系采用B/S 架構(gòu)，如圖2 所示，該體系主要由空間數(shù)據(jù)庫、WebGIS 服務(wù)器和客戶端組成。該體系運(yùn)行過程如下：用戶首先通過界面操作向服務(wù)端發(fā)起請(qǐng)求，該請(qǐng)求通過HTTP 協(xié)議被轉(zhuǎn)移到WebGIS 服務(wù)器，并在服務(wù)器中分析該操作請(qǐng)求，并執(zhí)行請(qǐng)求，執(zhí)行請(qǐng)求時(shí)根據(jù)需求訪問相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫。最后，服務(wù)器將分析結(jié)果通過HTTP 響應(yīng)返回到客戶端。相較于C/S 端的GIS 軟件，基于WebGIS 的平臺(tái)無需安裝任何軟件，具有分布性強(qiáng)、維護(hù)方便、開發(fā)簡(jiǎn)單且共享性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。因此本平臺(tái)采用B/S 框架進(jìn)行平臺(tái)搭建。

圖2 WebGIS 體系架構(gòu)

2.2 REST 架構(gòu)風(fēng)格

REST（Representational State Transfer）即表象化狀態(tài)轉(zhuǎn)移，由Roy Fielding[6]在其博士論文中提出，是一種軟件的架構(gòu)風(fēng)格。目前REST 架構(gòu)已經(jīng)成了最主要的Web 應(yīng)用開發(fā)模式，許多大型網(wǎng)站也采用了REST風(fēng)格進(jìn)行設(shè)計(jì)。在REST 的架構(gòu)中，Web 應(yīng)用程序可以通過一個(gè)URI 來訪問服務(wù)器暴露的所有資源，如圖片、地圖服務(wù)等等。REST 在HTTP 協(xié)議中使用GET、POST、PUT 和DELETE 來實(shí)現(xiàn)資源的獲取、創(chuàng)建、更新和刪除。REST 架構(gòu)有以下四個(gè)特點(diǎn)：（1）資源標(biāo)識(shí)。通過URI 進(jìn)行Web 資源的標(biāo)識(shí)，用戶通過URI 獲得標(biāo)識(shí)的資源。（2）無狀態(tài)性?？蛻舳讼蚍?wù)器的請(qǐng)求不依賴以前的任何信息。（3）統(tǒng)一接口?？蛻舳撕头?wù)器之間通信的方法是統(tǒng)一的，對(duì)資源的操作通過表述和 HTTP 標(biāo)準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)，包括獲取、創(chuàng)建、更新、刪除，對(duì)應(yīng)的HTTP 四種方法的分別是：GET、POST、PUT和DELETE。（4）超媒體。REST 可作為Web 應(yīng)用程序狀態(tài)引擎的超媒體，通過REST 可將應(yīng)用程序改變到不同的鏈接。因此，本平臺(tái)采用基于REST 架構(gòu)風(fēng)格的WebGIS 服務(wù)，用戶在客戶端通過URL 訪問服務(wù)器的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等資源，提高了平臺(tái)的表現(xiàn)力和用戶體驗(yàn)。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

文章在研究了管網(wǎng)排查工程監(jiān)管平臺(tái)的總體框架后，根據(jù)需求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能。完成了由WebGIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)結(jié)合的監(jiān)管平臺(tái)構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目進(jìn)度管理、人員位置管理、現(xiàn)場(chǎng)視頻連線等功能。文章的研究區(qū)域?yàn)榘不帐∈徍?，蕪湖市位于安徽省東南部，地處長(zhǎng)江中下游，城市污水系統(tǒng)以長(zhǎng)江為界，分為江北和江南片區(qū)?！绊?xiàng)目進(jìn)度”模塊不僅可以實(shí)時(shí)上報(bào)項(xiàng)目進(jìn)度，同時(shí)還可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行工作量統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員檢測(cè)完成一段管線，就可以上傳至指揮部服務(wù)器，平臺(tái)即可自動(dòng)將目標(biāo)管段以不同的顏色展示在系統(tǒng)中來反應(yīng)項(xiàng)目進(jìn)度?！叭藛T現(xiàn)場(chǎng)位置管理”模塊可以配合智能移動(dòng)終端以及指揮部屏幕，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人員位置的實(shí)時(shí)管理?，F(xiàn)場(chǎng)人員到達(dá)位置后登陸平臺(tái)移動(dòng)端，自動(dòng)上傳工作位置，便可同步顯示在指揮部的監(jiān)控地圖中。

4 結(jié)束語

在城市數(shù)字化穩(wěn)健發(fā)展的今天，對(duì)市政排水管網(wǎng)的排查工作進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的管理與發(fā)布是城市數(shù)字化、科學(xué)化的必然趨勢(shì)。文章基于B/S 架構(gòu)和WebGIS 實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)排查工程監(jiān)管平臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建，該平臺(tái)為不同角色的用戶提供了良好的交互界面，使其不僅可以參與管線項(xiàng)目生產(chǎn)管理，還可側(cè)面發(fā)揮出安全督查的作用。實(shí)踐證明，該平臺(tái)對(duì)市政管網(wǎng)的安全排查與設(shè)計(jì)規(guī)劃具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。