基于ArcGIS Server和Flex的地下管线管理信息系统的建立

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【摘要】随着WebGIS技术的不断发展，其应用在石化企业中得到了快速的推广。提出以基于Flex技术和arcgis server flex API技术构建RIA（Rich Internet Applications）富互联网应用的Web GIS模型，并结合.Net开发平台实现具有高度互动性、丰富用户体验以及管网分析功能强大地下管线管理信息系统。

【关键词】ArcGIS Server Flex；RIA；FluorineFx；Web GIS；地下管线管理信息系统

一、引言

随着计算机技术及Internet的发展，WebGIS已逐步成为GIS应用的主流。Web GIS实现技术主要分为瘦客户端和胖客户端两种方案，它们各有优缺点[1]，富互联网应用程序RIA（Rich Internet Application）结合了以上两者的优点，把传统网络应用程序和桌面程序结合起来，既提供了丰富的客户端体验，又能通过网络轻易部署，尤其是基于Flex的RIA技术，只需在客户端安装FlashPlayer即可。据Adobe官方调查显示，目前95%以上的计算机都安装了FlashPlayer。ArcGIS Server是一个企业级GIS应用程序的综合平台，同时提供基于Flex的富客户端应用开发API-ArcGIS API for Flex。因此，采用基于Flex技术的RIA客户端开发方案，既能给用户提供丰富的客户端体验和交互能力，又无需担心客户端的插件问题。本文通过某石化企业网络版地下管线管理系统的建立，详细论述如何基于ArcGIS Server平台涉及、开发、建立Web GIS应用系统。

二、研究内容

针对目前石化企业有关部门数据存储现状、数据共享程度及利用现状，本文的研究目标和工作内容为：

（1）实现地下管线数据的格式统一、数据内容准确、规范化存储及管理。只有地下管线数据内容准确、符合规范，呈现给用户的信息才是有意义的。

（2）增强数据的符号化表达。石化企业地下管线种类多，不同类型的管线节点其附属物属性是不同的，如电缆管点和排水管点附属物属性是不同的，通过附属物的符号化表达来提高数据的表达。

（3）提高数据的定位、浏览速度和查询效率。根据数据使用特点及实际应用需求的不同，采取不同类型的地图。

（4）提供管线空间分析功能（管线流向分析、横剖面分析、纵剖面分析等），为企业规划、设计、建设、生产、管理等工作提供辅助决策支持。

三、系统的设计与实现

1.系统总体设计

从用户的角度考虑，用户使用地下管线管理信息系统是否便捷和实用，决定了系统部署后的生命周期及能否得到市场的认可。因此，在系统设计兼顾用户体验和业务功能实用性、健壮性及可扩展性。

系统的总体框架采用层次化设计思想，以实现不同层次间的相互独立性，保障系统的高度稳定性、实用型和可扩展性。系统采用B/S开发模式，总体架构如图1所示：

（1）表现层：系统交互界面是系统使用者与应用软件之间的人机接口。具体功能包括控制应用软件运行、运行控制参数的输入和运行结果的表达等。系统的开发除了建立各种业务分析模型外，系统交互界面的设计和开发是其主要内容。表现层总体设计原则是采用直观的图形用户界面技术，信息的表达要形象、直观、简洁明了。

（2）业务层：主要包括数据控制、数据输出、图形定位、图形查询、地图量测和标注、管线分析（横剖面分析、纵剖面分析、管线流向分析）等功能模块。

（3）数据服务层：地图服务采取动态服务与静态服务相结合的方式，动态服务通过动态获取数据库图形及属性信息实时展示地图数据；静态服务以地图切片的形式进行展示，使用Compact紧凑型存储格式存储缓存切片，提升了网络传输与处理速度，大大缩短了服务器的响应时间，给用户更加高效的交互体验。

（4）数据访问层：业务层与数据层之间的通信，采用统一的数据访问接口。空间数据通过ArcSDE进行图形数据及其属性数据的访问，其他业务数据通过FluorineFx网关来实现对Flex前台业务层与.NET后台之间的通信，其通信协议采用AMF协议。

（5）数据层：数据是系统运行的基础和管理的核心。包括由建构筑物、等高线、高程与控制点、图幅接图表、油罐、装置、道路等组成的地形应用图、厂区地下管网数据及支撑系统应用的业务数据。

2.系统功能模块

该系统平台功能结构图如图2所示：

（1）数据管理模块

数据管理模块主要包括图形数据的浏览、图层控制、快速定位以及数据更新。数据更新指的是地图服务的更新，通过ArcGSIS Server更新地图服务后，系统可重新设定地图服务的地址。

（2）数据查询模块

数据查询模块主要包括属性位置搜索、管点查询、管线查询。属性位置搜索是根据数据属性信息查询数据的空间位置，管点、管线查询是通过空间位置范围查询管点、管线的属性信息。查询结果能够在地图上进行动态闪烁定位。

（3）管线分析模块

管线分析模块包括管线流向分析、纵剖面分析、横剖面分析及管点、管线统计。管线流向分析提供图形标识指定管线的流向。横剖面是指垂直于管线位置的一个截面，在该载面中可以直观地了解相邻管线的空间位置关系、管径及埋深等信息，如图3所示。纵剖面是指沿管线方向的一个截面，在该截面中，可以直观的了解管线的走向、坡度及埋深情况，如图4所示。

（4）系统工具模块

系统工具模块包括地图标注、地图书签、地图打印及地图量测等功能。地图标注能够让用户在地图上标注一些辅助文字信息；地图书签能够辅助用户管理用户关心的地图视图，可以快捷的实现视图定位。地图打印实现当前地图的打印输出。地图量测实现地图的长度测量和面积测量。

（5）系统维护模块

考虑系统使用的安全性，设计了系统维护模块，包括用户管理、权限管理、角色管理及系统日志。通知模块方便管理员给各用户通知、公告等信息。

3.系统实现

基于ArcGIS Server，通过ArcGIS API for Flex建立富互联网应用（RIA）。并能够通过使用ArcGIS Server资源（如地图服务、地址服务、要素服务以及Flex的组件），创建具有交互良好和体验丰富的WebGIS应用，包括图形浏览、属性与空间组合查询、空间位置叠加分析、空间拓扑分析等空间操作，基于这些空间操作能够实现地下管线空间专业分析功能（如管线流向分析、横剖分析、纵剖分析等）。

对于其它非空间业务功能，系统通过Web-Service、HTTPService、URLLoader以及Fiel-Reference等组件或类来完成Flex与.NET服务端的通信，对于大量的数据传输或是实现不同对象的序列化传输，则采用开源项目Fluor-ineFx，它是专门针对.NET平台与Flex通信提供的AMF（ActionScript Message Format）协议通信网关，能够稳定、安全、高效地实现与.NET的通信协议。

结合上述两种通信方式，并利用Flex Bui-lder及Visual Studio 2008提供的面向对象的集成开发环境，基于面向对象和组件技术开发地下管线管理信息系统平台。

四、结束语

管线是石化企业规划、建设和管理的重要基础资料。各专业管线单位往往只对本专业的管线状况很了解，而没有其它单位管线的数据资料，数据共享程度低。基于ArcGIS Server平台开发的地下管线管理信息系统是一个为石化企业地下管线规划、建设、管理、决策服务的应用平台，实现了基于企业内网的地下管线数据的网络共享及管线查询、分析和统计等功能。在规划、设计、施工、维护等等工作时，管理者通过该平台能直观了解其它管线的相对位置、埋深、距离、类型、管径等数据情况，防止发生挖断、损坏其它管线的事故，避免给单位造成更大的损失，从而达到为石化企业规划、管理提供技术决策支持。

参考文献

[1]孟令奎，史文中，张鹏林.网络地理信息系统原理与技术[M].科学出版社，2005.

[2]李青元，张福浩，朱雪华，等.WebGIS实现技术探讨[J].中国图形图像学报，1998，3（6）：485-489.