基于ArcIMS的城市供水管網(wǎng)信息發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　隨著我國經(jīng)濟建設(shè)迅速發(fā)展，城市規(guī)模日益擴大，建立基于地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)已成為國內(nèi)各大中城市自來水公司追逐的熱點。目前，我國在城市供水管理信息系統(tǒng)中采用的較為先進的技術(shù)有[1]：

　?。?）基于C/S（Client/Server）結(jié)構(gòu)的GIS技術(shù)。其優(yōu)點在于采用了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫與GIS技術(shù)，用戶能利用基于GIS的人機交互界面查詢供水管網(wǎng)的空間或?qū)傩孕畔?。但在C/S體系結(jié)構(gòu)中，客戶端并發(fā)用戶數(shù)量有限制，且每個客戶端都要配置昂貴專業(yè)的GIS軟件，而用戶使用的經(jīng)常只是一些最基本的功能，實際上造成了極大的浪費。此外，當(dāng)客戶端用戶數(shù)較多時，軟件的安裝和維護不僅費時費力，更容易產(chǎn)生軟件運行中的安全隱患。

　　（2）基于Internet的WebGIS技術(shù)。其優(yōu)點在于使用B/S（ Browser/ Server）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，GIS與Web的結(jié)合使得空間信息的發(fā)布與共享更加簡單。GIS通過Internet成為公眾服務(wù)的手段和社會最基本的信息服務(wù)之一，WebGIS成為今后GIS發(fā)展的主要趨勢[2].

　　ArcIMS[3]是由ESRI公司開發(fā)的WebGIS產(chǎn)品，允許用戶在Internet和Intranet環(huán)境下為瀏覽器端的客戶提供GIS應(yīng)用和地圖數(shù)據(jù)。筆者基于ArcIMS開發(fā)了城市供水管網(wǎng)信息發(fā)布系統(tǒng)。

　　2 、ArcIMS的體系結(jié)構(gòu)

　　ArcIMS的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由兩大部分組成：客戶端（瀏覽器）和服務(wù)器端?？蛻艚?jīng)過Internet或Intranet服務(wù)器向ArcIMS發(fā)出請求信息，ArcIMS服務(wù)器處理該請求，并將結(jié)果返回到客戶瀏覽器。

　　圖1 ArcIMS結(jié)構(gòu)示意圖

　　客戶端瀏覽器主要有兩種：Html viewer和Java viewer.服務(wù)器端的最前端是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，客戶端使用普通的IE或Netscape瀏覽器與之直接交互；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過ArcIMS連接器與應(yīng)用服務(wù)器連接，應(yīng)用服務(wù)器請求的數(shù)據(jù)從空間數(shù)據(jù)服務(wù)器中獲得；空間數(shù)據(jù)服務(wù)器是整個ArcIMS的核心，它處理請求的地圖數(shù)據(jù)和相關(guān)信息。各組成部分依賴TCP/IP協(xié)議通訊，不僅僅是當(dāng)它們運行在不同的計算機上時是這樣，即使其中的多個部分運行在同一臺計算機上時依然如此，彼此之間的通訊是通過ArcXML[4]格式傳遞的。ArcXML是對XML的一個GIS擴展，ArcXML也提供易于使用、強大的方式去定制ArcIMS應(yīng)用。

　　根據(jù)城市供水管網(wǎng)自身的特點，本系統(tǒng)選用HTML viewer作為客戶端瀏覽器進行數(shù)據(jù)訪問和顯示。

　　3、GIS環(huán)境下供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲管理

　　GIS技術(shù)為供水管網(wǎng)提供了有效的數(shù)據(jù)管理與組織手段。在供水管網(wǎng)這種空間型系統(tǒng)中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫兩大部分。空間數(shù)據(jù)庫由供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)組成，其中供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)包括現(xiàn)狀供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)和設(shè)計管網(wǎng)數(shù)據(jù)，背景數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地形圖、索引圖、分幅圖等。屬性數(shù)據(jù)庫主要由供水管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)、管網(wǎng)維修信息和系統(tǒng)信息組成。

　　本系統(tǒng)涉及大量空間和屬性數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)還會不斷增長，故采用Oracle 9i標(biāo)準(zhǔn)版作為本系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它是業(yè)內(nèi)公認的高效穩(wěn)定的大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一，并利用空間數(shù)據(jù)引擎 （Spatial Database Engine，SDE）技術(shù)組織和管理數(shù)據(jù)，通過GIS軟件ArcSDE實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)在同一關(guān)系數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)一體化無縫存儲，避免了圖幅糾錯與圖幅拼接的問題，同時實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)訪問和更好的數(shù)據(jù)集成，并允許多用戶并發(fā)讀取和寫入數(shù)據(jù)。ArcSDE管理多用戶空間數(shù)據(jù)庫，ArcIMS 將ArcSDE提供的空間數(shù)據(jù)通過Internet進行發(fā)布。

　　4、 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

　　4.1 系統(tǒng)設(shè)計思路

　　在由ArcIMS生成WebGIS網(wǎng)站的基礎(chǔ)上，利用JavaScript 語言修改WebGIS里面的HTML代碼進一步擴展WebGIS的功能，使其更加專業(yè)化、人性化，方便用戶使用。加之使用了ASP技術(shù)，方便完成用戶的交互輸入功能以及輸入數(shù)據(jù)的處理。由ArcIMS生成的WebGIS網(wǎng)站和ASP都是網(wǎng)頁形式的，可以簡單有效的聯(lián)接在一起。

　　4.2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　系統(tǒng)的實現(xiàn)分為空間數(shù)據(jù)的組織、新建地圖服務(wù)、網(wǎng)站設(shè)計修改等三部分。ArcIMS管理器提供了基于網(wǎng)絡(luò)界面并且支持操作的三個主要任務(wù)——策劃地圖服務(wù)（Author MapServices）、設(shè)計網(wǎng)頁（Design Web Pages）及管理站點（Administrator Sites）。管理器存放在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器計算機上，用戶可以通過IE或Netscape瀏覽器遠程訪問。

　　1.數(shù)據(jù)組織

　　將數(shù)據(jù)庫里的管網(wǎng)數(shù)據(jù)以及地理背景數(shù)據(jù)使用Author按照點、線、面的順序疊加，生成WSDN.axl文件，該文件采用ArcXML描述數(shù)據(jù)的組織情況。

　　AXL格式文件定義了數(shù)據(jù)及HTML頁存儲時的一種標(biāo)準(zhǔn)，記錄格式與XML相同，其詳細描述了所要發(fā)布的數(shù)據(jù)及其存儲位置和顯示方式。如上述的AXL文件主要分為三部分：

　　<PROPERTIES>…</PROPERTIES>記錄了地圖的顯示范圍及地圖輸出單位；

　　<WORKSPACES>…</WORKSPACES>記錄了地圖數(shù)據(jù)庫服務(wù)器名、輸出端口、用戶名、用戶端口以及用戶密碼等信息；

　　<LAYER type="featureclass" name="SDE.給水管線" visible="true" id="0">…</LAYER>記錄了圖層的名稱、類型、圖層是否顯示、圖層顏色等信息，對于類型為點圖層還包括點的類型、大小的設(shè)置，線圖層包括線寬信息，面圖層包括面邊緣線顏色和面填充顏色。

　　2.新建地圖服務(wù)

　　在Administator中新建地圖服務(wù)WSDN，將Map File指向剛剛生成的WSDN.axl文件，Virtual Server設(shè)置為ImageServer，并啟動地圖服務(wù)。

　　3.網(wǎng)站設(shè)計修改

　　基于配置好的地圖服務(wù)，啟用Designer提供的接口，客戶端瀏覽器采用HTML viewer.HTML viewer站點是由HTML文件、Image文件和JavaScript文件組成。Image文件夾包含用于網(wǎng)頁顯示的所有按鈕和框架的背景。JavaScript文件夾包含HTML viewer的JavaScript庫，它們用于創(chuàng)建ArcXML請求并處理ArcIMS空間服務(wù)器的ArcXML的響應(yīng)。

　　因為系統(tǒng)是基于Web方式的，系統(tǒng)的界面友好性，很大程度影響到該系統(tǒng)的實用性和高效性。系統(tǒng)的用戶是多層次的，許多終端用戶并不熟悉供水管網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)的專業(yè)知識及理論，他們更注重系統(tǒng)的可操作性、正確性和直觀性等，這些都必須通過用戶界面來加以體現(xiàn)。在實現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)頁編輯工具美化操作了操作界面，并根據(jù)實際需要調(diào)整了網(wǎng)站布局，方便用戶操作。此外，對于供水管網(wǎng)的信息發(fā)布，還利用javasrcipt編寫js文件，實現(xiàn)了廢棄管網(wǎng)的刪除、管段管點信息的添加等功能。

　　本系統(tǒng)的主界面如圖2所示：

　　圖2 系統(tǒng)主界面

　　5、 系統(tǒng)功能簡介

　　5 .1空間信息共享

　　本系統(tǒng)的重要功能就是數(shù)據(jù)共享。用戶用瀏覽器就可以制作專題圖，或打印當(dāng)前屏幕的地圖。如果用戶權(quán)限允許，可以直接下載管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　5 .2信息可視化查詢與分析

　　用戶可在網(wǎng)上查看管網(wǎng)數(shù)據(jù)，對調(diào)入的地圖實現(xiàn)放大、縮小、平移、標(biāo)注、分層顯示、全屏顯示以及管線長度的量測等功能。系統(tǒng)還可以通過超鏈接把圖片、圖像、視頻、聲音等媒體信息集中在一起，大大增強了其信息表現(xiàn)能力。

　　信息查詢分空間信息的查詢和元數(shù)據(jù)信息查詢。元數(shù)據(jù)信息查詢由ASP程序來完成。空間信息查詢由ArcIMS的spatial server 處理完成。

　　5 .3用戶申請批復(fù)

　　用戶可在網(wǎng)上進行賬號申請，填寫申請表，系統(tǒng)校驗申請資料的合法性，并給出批復(fù)。

　　6、 結(jié)束語

　　將WebGIS技術(shù)應(yīng)用到供水管網(wǎng)管理中，開發(fā)供水管網(wǎng)信息發(fā)布系統(tǒng)，是市政部門供水管理科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化的一種趨勢。本系統(tǒng)利用SDE技術(shù)管理GeoDatabase數(shù)據(jù)模型，一體化無縫存儲空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)了供水管網(wǎng)空間信息共享、信息可視化查詢分析以及用戶帳號網(wǎng)上申請批復(fù)等功能。本項目的開發(fā)，對類似系統(tǒng)的構(gòu)建可提供一定借鑒。此外，本系統(tǒng)側(cè)重于管網(wǎng)圖形的瀏覽查詢，網(wǎng)絡(luò)分析功能不強，管線斷面剖面的生成、事故關(guān)閥搜索有待深入研究。

　　參考文獻：

　　[1] 周吉峰,張 洋。 管網(wǎng)信息系統(tǒng)開發(fā)問題研究[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報,2003,24（3）,63~65.

　　[2] Using ArclMS3.l[Z].ESRI，2001.

　　[3] 姚保華，陶夏新，等。WebGIS的發(fā)展與防震減災(zāi)信息系統(tǒng)[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2000，9（3）：64~70.

　　[4] 劉冠蓉。 基于ArcXML 的圖形發(fā)布[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（信息與管理工程版）,2003,25（3）,91~93.