| 标题 | 基于ArcGIS Server 空间信息服务的Web地下管网信息系统设计与实现 |
| 范文 | 卢楚雍 樊红 摘要：针对地下管网信息化管理需求，提出了基于Arcgis Server空间信息服务的地下管网管理系统设计方案。阐述了系统的技术设计、功能模块设计，构建了基于B/S模式的三层体系结构。 关键词：空间信息服务；ArcGIS Server；地下管网信息系统 DOIDOI：10.11907/rjdk.151389 中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2015）008010602 0 引言 纸质地图结合AutoCAD的传统管理方式，已经不能满足地下管网更新变化需求。传统方式没有专门针对地下管网管理的业务功能，如横断面分析、纵断面分析、爆管分析，而这些功能对实现地下管网信息化管理、高效管理、辅助决策具有重要作用。为了解决上述问题，亟需建立一套专门针对地下管网的管理系统。基于空间数据的地理信息系统，可以对整个埋藏于地下的不可见管网图形和属性数据统一管理，以实现地下管网的可视化管理和业务分析功能，是满足前述需求的有效解决方案。地理信息系统可以采用单机版管理系统实现，这要求在每个客户端都安装软件，如ArcGIS Desktop等，但这种软件往往操作复杂，要经过长时间的培训才能熟练运用。此外，整个地下管网数据本身是分布式的，单机的管理系统不能满足分布式的管理工作要求。随着具有分布式特点的网络技术发展，基于网络的地下管网系统研究提上日程。 1 技术基础和开发平台选型 1.1 ArcGIS Server 空间信息服务 ArcGIS Server 空间信息服务遵循Web服务体系架构和标准，利用网络技术提供GIS数据分析、可视化等功能应用[1]。 利用ArcGIS Server发布的各种空间信息服务，在客户端，尽管没有安装单独的地理信息系统软件，但只需要按照需求发送请求调用相关服务，就可以完成传统桌面GIS软件完成的任务，这个过程就像使用本地资源一样。客户端可以是普通运行在操作系统上的浏览器、自定义的应用程序，也可以是ESRI公司提供的桌面应用程序，比如ArcMap[2]。通过ArcGIS Server提供的空间信息服务，客户端之间共享资源，无需单独安装特定软件。所有共享资源存储在服务器，服务器还负责管理服务，进行地理信息系统相关工作，将结果通过通信协议允许的格式返回给客户端。 1.2 开发平台选型 地下管网系统采用Windows 2000服务器版（中文）作为操作系统平台，Tomcat 6.0作为Web服务器。Web服务器端采用JSP（Java Server Pages）实现网络应用，服务器将接收到的用户请求交由JSP脚本解释，然后向GIS服务器发出指令，GIS服务器接到指令执行业务逻辑并返回计算结果。 采用ArcGIS Server作为地下管网系统的GIS应用服务器，包含GIS服务器和Web应用开发框架（ADF）两个主要部件。核心的ArcObjects包含在GIS服务器中，地下管网系统的核心业务功能都要通过调用ArcObjects中的API来完成，ADF包含一个软件开发包[3]。 客户端通过编写JavaScript脚本，调用ArcGIS Server JavaScript API（以下简称JavaScript API）。这组JavaScript API是ESRI公司提供的，可以将地下管网系统构建成为轻量级、高性能、纯浏览器的GIS应用[4]。用户将地下管网数据制作成地图资源，通过ArcGIS Server发布为地图服务，作为定位框架和空间分析工具；将客户端的操作和参数进行编码，通过JavaScript API调用发布的地图服务和ArcGIS Server提供的其它服务，完成用户请求。 这种方式充分利用了基于网络的分布式计算技术，各相关部门、人员能并发式访问，保证了地下管网数据的一致性和完整性。在各客户端不需要单独安装软件，只需要普通浏览器，就可以在办公室或其它可联网地点对管网进行管理，因此维护、操作简单，可降低培训、维护成本。 2 系统设计 2.1 体系结构设计 在网络GIS的实现中，传统的客户/服务器体系结构可以细化为两种模式：局域网下的客户端/服务器模式（简称C/S模式）、三层或多层体系结构的浏览器/服务器模式（简称B/S模式）[5]。 本系统构建了基于B/S模式的传统三层体系结构，如图1所示，包括显示层、Web应用层、数据库层。 图1 基于B/S模式的体系结构 （1）显示层硬件包括电脑或者手持设备，是系统用户与系统的接口，用户通过显示层与系统进行交互，发出请求并得到响应结果。系统客户端软件是可以运行在客户操作系统上的任何浏览器或者应用程序，通过网页或者应用程序界面实现数据的可视化，通过键盘和鼠标输入与系统交互，向部署在网络上的服务器发出请求，实现地下管线空间特征、属性特征的浏览、查询、统计、分析等功能。 （2）Web应用层由Web服务器构成，包括普通的Web服务器和提供GIS地图服务的GIS服务器，Web应用程序部署在Web服务器和GIS服务器中，其中系统管理功能模块部署在普通的Web应用程序服务器中，地图服务部署在GIS服务器中。服务器接受来自客户端的访问，根据客户发出的请求调用Web服务器上的Web应用程序或者ArcGIS Server发布的服务， Web应用程序或者服务根据需要从数据库获取数据，并将处理结果返回给客户端。 （3）数据库层由地图数据库服务器和系统管理数据库构成。根据地下管网系统的数据特点，地下管网地图数据由地图数据库管理，整个系统的管理数据如用户账户数据、权限数据由管理数据库管理。 所有的地图数据和应用程序都放在服务器端，客户端只需根据需要发出请求，服务器端基于发布的各种服务响应客户端请求。因此，系统维护只需要在服务器端进行，大大降低了客户端的工作量及网络数据传输量，提高了系统响应速度。 2.2 系统功能模块设计 系统分为2大模块，如图2所示，分别是系统管理模块和地图服务模块，地图服务模块分为地图管理模块、信息查询模块、数学计算模块、辅助设计模块。 图2 系统功能模块 系统管理模块：包括用户管理、数据管理，系统采用安全的用户认证体系，为不同权限的用户提供不同的数据访问权限，如数据管理权限和查询权限，保证数据安全以及系统正常运行。系统管理员具有最高权限，普通用户的权限由管理员根据不同部门和级别进行分配。普通用户根据所属部门和级别确定操作权限，用户可以修改密码。 地图管理模块：地图被组织为多层，模块实现了地图的放大、缩小、漫游、查看全图、按比例显示、图层显隐控制、图层添加、图层删除、图层组的添加、图层组的删除，还实现了地图的加载、保存、另存为等功能。 信息查询模块：查询功能是信息系统必备而重要的功能，管网管理信息系统具有双向查询功能，即空间查询和属性查询。空间查询是根据空间图形查询属性信息，属性查询是根据属性查询空间图形。 数学计算模块：包括统计模块和量测模块。在地理信息系统中，数据被组织为点、线、面图层，统计模块分别针对点、线、面，统计结果显示在表格中。量测模块是地理信息系统区别于其它信息系统之处，包括距离量测、面积量测、角度量测，角度量测又可分为方位角量测和三点间夹角量测。 辅助设计模块：包括断面分析和爆管分析。断面分析分为横断面分析和纵断面分析。横断面分析要求系统可根据管线数据在任意位置生成管线的横断面图，以便于查看管线间的空间位置关系，并可查询各个管线及剖点处的属性信息，结果等比例导出成AutoCAD数据。纵断面分析要求根据管线数据生成一段到多段管线的纵断面图，查看管线的走向，并可查询每个管段的属性信息。爆管分析要求根据鼠标点击爆管管线位置，根据管线的拓扑关系系统自动计算应关闭的阀门，并可定位到相应的图形位置。 3 结语 随着WebService技术的飞速发展和地理信息系统技术应用的不断深入，空间信息服务正不断发展，传统的GIS技术正在变革，大众化、社会化成为GIS发展的新趋势。本文介绍了的地下管网信息系统的关键技术，该技术的应用将改变落后的管理方式，非专业人员也能使用专业的管理系统，避免了单机模式易导致的数据不一致问题。 参考文献： [1] 肖晓柏.基于MapXtreme的大庆供水管网系统的设计与实现[J].地图学与国土研究，2002（18）：3841. [2] 毛峰.基于REST风格地理空间信息服务的WebGIS设计与实现[D].杭州：浙江大学，2010. [3] 刘光，唐大仕.ArcGIS Server JavaScript API开发GeoWeb 2.0应用[M].北京：清华大学出版社，2010. [4] 乐鹏.网络地理信息系统和服务[M].武汉：武汉大学出版社，2011. [5] 康玲，傅俊峰.基于ArcGIS Server的WebGIS应用系统开发[J].水电能源科学，2007 （25）：2629. （责任编辑：杜能钢） |
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