劉力鋮 張子航

（1.中國電建集團(tuán)河北省電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050000；2.南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京 210016）

近幾年，隨著大數(shù)據(jù)、云存儲(chǔ)、移動(dòng)互聯(lián)等的發(fā)展，基于位置服務(wù)的GIS技術(shù)深入到人們的日常生活，普遍應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，從專業(yè)化逐步走向大眾化。GIS系統(tǒng)構(gòu)建模式也隨著更廣泛的應(yīng)用不斷變化，人們對(duì)差異、交互、便捷的應(yīng)用需求逐漸增強(qiáng)。傳統(tǒng)的GIS構(gòu)建以代碼開發(fā)為主，其效率低、不易維護(hù)的弊端，已很難適應(yīng)快速變化的GIS應(yīng)用需求，影響系統(tǒng)應(yīng)用的深度和廣度。如何建立一個(gè)能夠快速聚合資源、靈活配置功能的GIS應(yīng)用程序系統(tǒng)亟待研討。

1 GIS技術(shù)發(fā)展新特點(diǎn)

1.1 WebGIS的開放共享程度越來越高

早期的WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)大都是作為獨(dú)立解決方案來開發(fā)，各自是孤立和封閉的網(wǎng)站，系統(tǒng)之間不易進(jìn)行信息和功能的共享。近些年，Web服務(wù)已經(jīng)成為WebGIS的技術(shù)基礎(chǔ)，客戶端可以靈活地調(diào)用和重新組合Web服務(wù)[1]。地圖、數(shù)據(jù)、工具都可以服務(wù)的形式進(jìn)行發(fā)布和調(diào)用，地理信息服務(wù)的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了GIS資源的開放共享。

1.2 GIS平臺(tái)門戶開發(fā)技術(shù)

門戶是應(yīng)用與服務(wù)器進(jìn)行交互、獲取內(nèi)容和使用資源的地理信息資源協(xié)同管理平臺(tái)。目前，國內(nèi)行業(yè)地理信息門戶開發(fā)平臺(tái)主要有Portal for ArcGIS和SuperMap的iPortal平臺(tái)[2]。通過門戶的前端開發(fā)框架實(shí)現(xiàn)托管地理信息服務(wù)、聚集各類信息資源、定制個(gè)性化界面和快速展示業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等功能。

1.3 微件（Widget）技術(shù)

微件是一組封裝好的具有專門功能的HTML/JavaScript組件，通常包含模塊UI文件、配置文件、樣式文件和國際化支持文件等，微件通過特定的邏輯功能可以與用戶進(jìn)行交互操作[3]。GIS門戶中將各種GIS的算法、功能以微件形式供使用者配置或開發(fā)，通過這些即拿即用的微件可快速構(gòu)建WebGIS應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)制圖可視化、空間分析、數(shù)據(jù)管理和協(xié)作分享等。

1.4 公共基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)日益完善

矢量地形圖、航射影像等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是GIS建設(shè)的基礎(chǔ)，以前大區(qū)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大多需要自行購買，這些數(shù)據(jù)費(fèi)用高，處理費(fèi)時(shí)，更新滯后，不利于GIS系統(tǒng)的可持續(xù)應(yīng)用。隨著公共地理數(shù)據(jù)的不斷完善，基礎(chǔ)底圖可充分利用這些資源更新平臺(tái)信息。目前公共地理信息平臺(tái)主要有天地圖、百度地圖、Google Earth地圖、Bing地圖等。這些數(shù)據(jù)的時(shí)效性、精度等級(jí)、更新程度各方面都較以前有很大提升，開發(fā)人員可以充分利用這些資源，解決基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成本過高及更新不及時(shí)的問題。

1.5 地理信息獲取日益便捷

受智能終端日益普及的影響，普通大眾也可以方便地獲取各類地理信息，手機(jī)、平板等設(shè)備完全能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)化的數(shù)據(jù)采集、編輯、分析、共享等操作，使大眾參與GIS的深度不斷加強(qiáng)。

2 傳統(tǒng)GIS構(gòu)建模式面臨的問題

（1）周期長效率低。傳統(tǒng)的WebGIS解決方案是構(gòu)建獨(dú)立的網(wǎng)站，基于大量的代碼開發(fā)，針對(duì)具體需求定制功能模塊，開發(fā)人員很難在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出一個(gè)滿足個(gè)性化要求、性能穩(wěn)定高效的WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)。信息化發(fā)展日新月異，GIS資源的獲取較以往更加便利，數(shù)據(jù)共享和交互操作需求導(dǎo)致傳統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)在效率上和靈活性上已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)在的GIS發(fā)展。

（2）開發(fā)技術(shù)復(fù)雜。傳統(tǒng)模式開發(fā)一個(gè)功能完整的GIS系統(tǒng)，需要較高的技術(shù)門檻，要有一定的GIS專業(yè)知識(shí)，還要有較強(qiáng)的程序開發(fā)能力，GIS開發(fā)仍是專業(yè)人員從事的工作。

（3）可擴(kuò)展性差。信息化的發(fā)展需要GIS程序能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)擴(kuò)展的需要，傳統(tǒng)模式靈活度低，過渡依賴于開發(fā)人員，往往不可能做到隨心所欲的改造，系統(tǒng)可擴(kuò)展性差，影響GIS應(yīng)用的深度。

3 應(yīng)用案例

以水文氣象信息管理GIS系統(tǒng)建設(shè)為例，依托PortalforArcGIS門戶平臺(tái)，利用配置和開發(fā)微件等手段，探討快速構(gòu)建GIS應(yīng)用系統(tǒng)的方案。

水文氣象信息管理GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)勘察設(shè)計(jì)工程的水文氣象資料的匯總和集成化管理，對(duì)收集和積累的水文氣象信息進(jìn)行快速分析，為工程后續(xù)勘察設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)建模式

系統(tǒng)采用 ArcGIS Enterprise（Server+Portal）搭建，通過Web AppBuilder進(jìn)行靈活配置，在短時(shí)間內(nèi)組織起來相關(guān)數(shù)據(jù)，并形成WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)采用公有云和私有云混合模式。基礎(chǔ)底圖以及基礎(chǔ)水文、水資源分布、氣象條件等城市公共資源通過公有云獲取。風(fēng)速、風(fēng)壓、覆冰等工程信息存儲(chǔ)在私有云，通過ArcGisServer發(fā)布為服務(wù)，前端通過調(diào)用服務(wù)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。

3.2 微件庫

WebAppBuilder是PortalforArcGIS的Web客戶端，可讓用戶通過靈活的配置來創(chuàng)建GIS應(yīng)用程序。WebAppBuilder包括很多即拿即用的微件，能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的不同功能。功能微件主要分為內(nèi)嵌微件、交互微件、分析微件。內(nèi)嵌微件不需要進(jìn)行定制，如比例尺、圖例等。交互微件需要與地圖進(jìn)行交互操作，如測量、底圖庫、查詢、打印等。分析微件提供了數(shù)據(jù)分析或空間分析工具，如圖表、分析、地理處理等。

在上述基本微件不能滿足功能要求的情況下，可以對(duì)微件的交互性和樣式進(jìn)行定制開發(fā)。復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯可以封裝成獨(dú)立的微件，供系統(tǒng)拼裝組合。

3.3 實(shí)現(xiàn)功能

水文氣象信息管理GIS系統(tǒng)的功能主要是通過拖拽和配置微件的方式生成的，用到的微件主要有：編輯、測量、查詢、打印、地理處理、底圖庫、分析、卷簾、書簽、添加數(shù)據(jù)、圖表等，實(shí)現(xiàn)功能如下：（1）數(shù)據(jù)管理。實(shí)現(xiàn)了對(duì)主要水文、氣象成果詳細(xì)信息的管理，包括站臺(tái)信息、風(fēng)速、風(fēng)壓、覆冰、雷擊、洪水、實(shí)測流量成果、月年平均輸沙率等資料。（2）查詢檢索。通過工程編號(hào)、名稱等關(guān)鍵字查詢工程文檔。對(duì)新工程附近已有主要水文成果、氣象成果進(jìn)行查詢檢索。已有工程資料包括工程各階段的水文氣象報(bào)告及計(jì)算書。（3）在線編輯。應(yīng)用系統(tǒng)支持多端訪問，在現(xiàn)場可以通過手機(jī)端進(jìn)行新建修改氣象站、水文站、水庫、堤壩干渠、河流等數(shù)據(jù)。（4）地圖打印。根據(jù)工程需要形成專題地圖，可以保存成PDF、JPG等多種格式，支撐更改比例、范圍、DPI等參數(shù)后打印輸出。（5）分析功能。分析氣象設(shè)計(jì)參數(shù)，方便技術(shù)人員對(duì)工程區(qū)域設(shè)計(jì)氣象條件的初步判斷。采用折線圖、柱狀圖等來展示水文數(shù)據(jù)，找出其中的變化規(guī)律?？蛇M(jìn)行聚類分析、淹沒分析、緩沖區(qū)分析等操作。（6）資源聚合。與城市公共資源系統(tǒng)進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)河流情況、水利工程、基礎(chǔ)水文、水資源分布、氣象的最新信息的獲取，實(shí)現(xiàn)資源的聚合。

4 快速構(gòu)建系統(tǒng)的優(yōu)勢

系統(tǒng)基于GIS門戶的可配置的地圖及微件模塊構(gòu)建水文氣象管理系統(tǒng)，提供了數(shù)據(jù)管理、查詢檢索、在線編輯、地圖打印、統(tǒng)計(jì)分析、資源聚合等功能，實(shí)現(xiàn)水文氣象信息的可視化表達(dá)及工程資源共享，為后續(xù)工程勘察設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。對(duì)比傳統(tǒng)構(gòu)建GIS模式，這種方式有以下顯著特點(diǎn)：

（1）建設(shè)效率高，短時(shí)間完成項(xiàng)目。通過靈活的定制與配置操作，快速搭建出具有不同個(gè)性化界面及功能的專題應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足用戶快速定制專題應(yīng)用系統(tǒng)的迫切需求，極大節(jié)約了開發(fā)成本、提升了開發(fā)效率。（2）降低GIS項(xiàng)目開發(fā)門檻。開發(fā)人員更多精力投入到數(shù)據(jù)的組織和功能的配置，從復(fù)雜的代碼的編寫中解脫出來。這種方式可充分利用GIS的聚合特性進(jìn)行資源聚合，適用于快速響應(yīng)的系統(tǒng)建設(shè)，易于高效快速地整合已有的資源來開發(fā)新的地圖應(yīng)用。（3）可擴(kuò)展。采用微件配置與開發(fā)模式提高了用戶的參與度和交互度，可快速將用戶需求轉(zhuǎn)化為地圖應(yīng)用展示出來。微件之間相互獨(dú)立，對(duì)于增加的系統(tǒng)功能可以通過微件的復(fù)用與重組來實(shí)現(xiàn)，不影響系統(tǒng)的現(xiàn)有功能和結(jié)構(gòu)。

這種快速構(gòu)建GIS應(yīng)用系統(tǒng)的模式仍有許多需要完善的地方，如需要有GIS門戶平臺(tái)和服務(wù)器的支撐，往往投入比較高；對(duì)于較為復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯和功能應(yīng)用仍需深入開發(fā)，微件的數(shù)量應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)充。

5 應(yīng)用展望

通過GIS門戶平臺(tái)的AppBuilder及其微件模塊，整合多種地理信息資源，快速展示地圖服務(wù)，搭建所見即所得的GIS應(yīng)用系統(tǒng)。這種模式降低了WebGIS開發(fā)難度，提高了數(shù)據(jù)共享與交互操作程度，推進(jìn)GIS應(yīng)用的深入發(fā)展。