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基于ArcIMS的城市供水管網信息發布系統的設計與實現

10-12 12:20:46  瀏覽次數:573次  欄目:給水排水
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  1、系統網絡結構

  隨著我國經濟建設迅速發展,城市規模日益擴大,建立基于地理信息系統(GIS)技術的供水管網信息系統已成為國內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中采用的較為先進的技術有[1]:

  (1)基于C/S(Client/Server)結構的GIS技術。其優點在于采用了網絡數據庫與GIS技術,用戶能利用基于GIS的人機交互界面查詢供水管網的空間或屬性信息。但在C/S體系結構中,客戶端并發用戶數量有限制,且每個客戶端都要配置昂貴專業的GIS軟件,而用戶使用的經常只是一些最基本的功能,實際上造成了極大的浪費。此外,當客戶端用戶數較多時,軟件的安裝和維護不僅費時費力,更容易產生軟件運行中的安全隱患。

  (2)基于Internet的WebGIS技術。其優點在于使用B/S( Browser/ Server)網絡結構,GIS與Web的結合使得空間信息的發布與共享更加簡單。GIS通過Internet成為公眾服務的手段和社會最基本的信息服務之一,WebGIS成為今后GIS發展的主要趨勢[2].

  ArcIMS[3]是由ESRI公司開發的WebGIS產品,允許用戶在Internet和Intranet環境下為瀏覽器端的客戶提供GIS應用和地圖數據。筆者基于ArcIMS開發了城市供水管網信息發布系統。

  2 、ArcIMS的體系結構

  ArcIMS的結構如圖1所示,主要由兩大部分組成:客戶端(瀏覽器)和服務器端。客戶經過Internet或Intranet服務器向ArcIMS發出請求信息,ArcIMS服務器處理該請求,并將結果返回到客戶瀏覽器。

  圖1 ArcIMS結構示意圖

  客戶端瀏覽器主要有兩種:Html viewer和Java viewer.服務器端的最前端是網絡服務器,客戶端使用普通的IE或Netscape瀏覽器與之直接交互;網絡服務器通過ArcIMS連接器與應用服務器連接,應用服務器請求的數據從空間數據服務器中獲得;空間數據服務器是整個ArcIMS的核心,它處理請求的地圖數據和相關信息。各組成部分依賴TCP/IP協議通訊,不僅僅是當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應用。

  根據城市供水管網自身的特點,本系統選用HTML viewer作為客戶端瀏覽器進行數據訪問和顯示。

  3、GIS環境下供水管網數據的存儲管理

  GIS技術為供水管網提供了有效的數據管理與組織手段。在供水管網這種空間型系統中,系統數據庫包括空間數據庫和屬性數據庫兩大部分。空間數據庫由供水管網數據和背景數據組成,其中供水管網數據包括現狀供水管網數據和設計管網數據,背景數據包括基礎地形圖、索引圖、分幅圖等。屬性數據庫主要由供水管網屬性數據、管網維修信息和系統信息組成。

  本系統涉及大量空間和屬性數據,且數據還會不斷增長,故采用Oracle 9i標準版作為本系統后臺數據庫管理系統,它是業內公認的高效穩定的大型數據庫管理系統之一,并利用空間數據引擎 (Spatial Database Engine,SDE)技術組織和管理數據,通過GIS軟件ArcSDE實現空間數據與屬性數據在同一關系數據庫中實現一體化無縫存儲,避免了圖幅糾錯與圖幅拼接的問題,同時實現了高效的數據訪問和更好的數據集成,并允許多用戶并發讀取和寫入數據。ArcSDE管理多用戶空間數據庫,ArcIMS 將ArcSDE提供的空間數據通過Internet進行發布。

  4、 系統的設計與實現

  4.1 系統設計思路

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

  4.2 系統的實現

  系統的實現分為空間數據的組織、新建地圖服務、網站設計修改等三部分。ArcIMS管理器提供了基于網絡界面并且支持操作的三個主要任務——策劃地圖服務(Author MapServices)、設計網頁(Design Web Pages)及管理站點(Administrator Sites)。管理器存放在網絡服務器計算機上,用戶可以通過IE或Netscape瀏覽器遠程訪問。

  1.數據組織

  將數據庫里的管網數據以及地理背景數據使用Author按照點、線、面的順序疊加,生成WSDN.axl文件,該文件采用ArcXML描述數據的組織情況。

  AXL格式文件定義了數據及HTML頁存儲時的一種標準,記錄格式與XML相同,其詳細描述了所要發布的數據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>記錄了地圖數據庫服務器名、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

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

  3.網站設計修改

  基于配置好的地圖服務,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,它們用于創建ArcXML請求并處理ArcIMS空間服務器的ArcXML的響應。

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

  本系統的主界面如圖2所示:

  圖2 系統主界面

  5、 系統功能簡介

  5 .1空間信息共享

  本系統的重要功能就是數據共享。用戶用瀏覽器就可以制作專題圖,或打印當前屏幕的地圖。如果用戶權限允許,可以直接下載管網基礎數據。

  5 .2信息可視化查詢與分析

  用戶可在網上查看管網數據,對調入的地圖實現放大、縮小、平移、標注、分層顯示、全屏顯示以及管線長度的量測等功能。系統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能力。

  信息查詢分空間信息的查詢和元數據信息查詢。元數據信息查詢由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

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

  6、 結束語

  將WebGIS技術應用到供水管網管理中,開發供水管網信息發布系統,是市政部門供水管理科學化、網絡化的一種趨勢。本系統利用SDE技術管理GeoDatabase數據模型,一體化無縫存儲空間數據與屬性數據,并實現了供水管網空間信息共享、信息可視化查詢分析以及用戶帳號網上申請批復等功能。本項目的開發,對類似系統的構建可提供一定借鑒。此外,本系統側重于管網圖形的瀏覽查詢,網絡分析功能不強,管線斷面剖面的生成、事故關閥搜索有待深入研究。

  參考文獻:

  [1] 周吉峰,張 洋。 管網信息系統開發問題研究[J].華北水利水電學院學報,2003,24(3),63~65.

  [2] Using ArclMS3.l[Z].ESRI,2001.

  [3] 姚保華,陶夏新,等。WebGIS的發展與防震減災信息系統[J].自然災害學報,2000,9(3):64~70.

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

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