1、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅速發(fā)展，城市規(guī)模日益擴(kuò)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(guó)內(nèi)各大中城市自來(lái)水公司追逐的熱點(diǎn)。目前，我國(guó)在城市供水管理信息系統(tǒng)中采用的較為先進(jìn)的技術(shù)有[1]：

（1）基于C/S（Client/Server）結(jié)構(gòu)的GIS技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)在于采用了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)與GIS技術(shù)，用戶能利用基于GIS的人機(jī)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(gè)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(shí)際上造成了極大的浪費(fèi)。此外，當(dāng)客戶端用戶數(shù)較多時(shí)，軟件的安裝和維護(hù)不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，更容易產(chǎn)生軟件運(yùn)行中的安全隱患。

（2）基于Internet的WebGIS技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)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(jiǎn)單。GIS通過(guò)Internet成為公眾服務(wù)的手段和社會(huì)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(shì)[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(guò)Internet或Intranet服務(wù)器向ArcIMS發(fā)出請(qǐng)求信息，ArcIMS服務(wù)器處理該請(qǐng)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(guò)ArcIMS連接器與應(yīng)用服務(wù)器連接，應(yīng)用服務(wù)器請(qǐng)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(gè)ArcIMS的核心，它處理請(qǐng)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(yùn)行在不同的計(jì)算機(jī)上時(shí)是這樣，即使其中的多個(gè)部分運(yùn)行在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上時(shí)依然如此，彼此之間的通訊是通過(guò)ArcXML[4]格式傳遞的。ArcXML是對(duì)XML的一個(gè)GIS擴(kuò)展，ArcXML也提供易于使用、強(qiáng)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(diǎn)，本系統(tǒng)選用HTML viewer作為客戶端瀏覽器進(jìn)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(chǔ)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(kù)包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)兩大部分?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)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(kù)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(huì)不斷增長(zhǎng)，故采用Oracle 9i標(biāo)準(zhǔn)版作為本系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的高效穩(wěn)定的大型數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)GIS軟件ArcSDE實(shí)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(kù)中實(shí)現(xiàn)一體化無(wú)縫存儲(chǔ)，避免了圖幅糾錯(cuò)與圖幅拼接的問題，同時(shí)實(shí)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(kù)，ArcIMS 將ArcSDE提供的空間數(shù)據(jù)通過(guò)Internet進(jìn)行發(fā)布。

4、 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

在由ArcIMS生成WebGIS網(wǎng)站的基礎(chǔ)上，利用JavaScript 語(yǔ)言修改WebGIS里面的HTML代碼進(jìn)一步擴(kuò)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(yè)形式的，可以簡(jiǎn)單有效的聯(lián)接在一起。

4.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的實(shí)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(jì)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(gè)主要任務(wù)——策劃地圖服務(wù)（Author MapServices）、設(shè)計(jì)網(wǎng)頁(yè)（Design Web Pages）及管理站點(diǎn)（Administrator Sites）。管理器存放在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器計(jì)算機(jī)上，用戶可以通過(guò)IE或Netscape瀏覽器遠(yuǎn)程訪問。

1.數(shù)據(jù)組織

將數(shù)據(jù)庫(kù)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(diǎn)、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(yè)存儲(chǔ)時(shí)的一種標(biāo)準(zhǔn)，記錄格式與XML相同，其詳細(xì)描述了所要發(fā)布的數(shù)據(jù)及其存儲(chǔ)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(kù)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(duì)于類型為點(diǎn)圖層還包括點(diǎn)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(dòng)地圖服務(wù)。

3.網(wǎng)站設(shè)計(jì)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(diǎn)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(yè)顯示的所有按鈕和框架的背景。JavaScript文件夾包含HTML viewer的JavaScript庫(kù)，它們用于創(chuàng)建ArcXML請(qǐng)求并處理ArcIMS空間服務(wù)器的ArcXML的響應(yīng)。

因?yàn)橄到y(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(shí)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(shí)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(guò)用戶界面來(lái)加以體現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)頁(yè)編輯工具美化操作了操作界面，并根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整了網(wǎng)站布局，方便用戶操作。此外，對(duì)于供水管網(wǎng)的信息發(fā)布，還利用javasrcipt編寫js文件，實(shí)現(xiàn)了廢棄管網(wǎng)的刪除、管段管點(diǎn)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(jiǎn)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(duì)調(diào)入的地圖實(shí)現(xiàn)放大、縮小、平移、標(biāo)注、分層顯示、全屏顯示以及管線長(zhǎng)度的量測(cè)等功能。系統(tǒng)還可以通過(guò)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(qiáng)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(lái)完成?？臻g信息查詢由ArcIMS的spatial server 處理完成。

5 .3用戶申請(qǐng)批復(fù)

用戶可在網(wǎng)上進(jìn)行賬號(hào)申請(qǐng)，填寫申請(qǐng)表，系統(tǒng)校驗(yàn)申請(qǐng)資料的合法性，并給出批復(fù)。

6、 結(jié)束語(yǔ)

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(shì)。本系統(tǒng)利用SDE技術(shù)管理GeoDatabase數(shù)據(jù)模型，一體化無(wú)縫存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，并實(shí)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(hào)網(wǎng)上申請(qǐng)批復(fù)等功能。本項(xiàng)目的開發(fā)，對(duì)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(qiáng)，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(xiàn)：

[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(bào),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(bào)，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(bào)（信息與管理工程版）,2003,25（3）,91~93.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”