基于ArcGIS Server的天津市突发性地质灾害信息网络发布平台建设设计与实现

张像源

（天津市地质调查研究院，天津 300191）

0 引言

天津市突发性地质灾害主要分布在蓟县北部山区，其类型主要包括滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，具有隐蔽性、突发性和破坏性强等特点，其防范难度大，直接威胁人民群众生命财产安全，影响社会稳定。为此，新时期天津市为进一步加强地质灾害防治工作，提出加强气象灾害监测预警及信息发布是防灾减灾工作的关键环节，是防御和减轻灾害损失的重要基础［1］。通过加快构建国土、气象、水利等部门联合的监测预警信息共享平台，为有效规避地质灾害，快速有序组织临灾避险、综合治理、加强应急救援工作，使灾害造成的人员伤亡和财产损失明显减少提供基础依据。

1 平台建设目标及发布的内容

系统平台的建设目标是基于网络技术、GIS技术、数据库技术并结合地质环境专业知识，建立集数据发布、管理、查询、共享等为一体的天津市突发性地质灾害数据网络发布与共享平台，目的是将突发性地质灾害的信息向社会公布［2］，为汛期防灾避灾、指导抢险救灾等提供基础的地质灾害辅助信息。因而平台发布的对象是突发性的地质灾害，其内容涵盖了在天津市北部山区实施的汛期巡查与监测获取的地质灾害隐患点的基本信息、群测群防信息、汛期气象灾害预警预报信息，实施地质灾害调查评价获取的各类调查成果图件，以及地质灾害防治知识等方面的内容。主要内容如下：

1.1 地理和基础地质要素

发布天津蓟县北部山区地理要素，包括公路、水系、居民地、等高线等内容，同时发布地质要素如断裂、褶皱等。

1.2 地质灾害点的基本信息

主要是以地质灾害空间分布图为导航，反应了各类地质灾害点的位置、类型、规模、稳定性和方向等信息。提供每个灾害隐患点的位置信息、地质环境、基本特征、变形活动特征、成因分析、稳定性分析、危害情况、防治建议、平面图、素描图、多媒体等内容。

1.3 地质灾害群测群防信息

发布整个北部山区的群测群防行政体系结构、每个地质灾害隐患点的地质灾害防灾预案表、工作明白卡、避灾明白卡等内容，为实施群测群防、防灾避灾提供辅助信息。

1.4 地质灾害气象预警预报信息

包括汛期实况雨量、预测雨量、汛期每相应的地质灾害气象预警级别，以GIS图层的形式体现，为预先指导人们避灾提供预报信息。

1.5 调查评价成果内容

发布蓟县北部山区地质易发程度分区图、地质灾害危险程度分区图、地质灾害防治规划图、地质灾害搬迁场址建议分布图等调查成果图件。这些图件分别反映了蓟县北部山区地质灾害易发分区，地质灾害隐患点和可能造成较多人员伤亡和严重经济损失的危险区、地质灾害防治分区、灾害点防治措施、防治分期及防治分级以及搬迁场址适宜性区划等内容。为政府、科研等进行地质灾害防治规划、防灾避灾、治理监测和搬迁避让等提供辅助信息。

2 关键技术

2.1 WebG IS平台选择

国产的主要有武汉中地的MapGIS K9 IGServer、SuperMap IS.NET等。国外著名的WebGIS软件常见的有：美国 Esri公司的 ArcGIS、Intergraph公司的GeoMediaWebMap以及美国 Pitney Bowes公司的MapXtreme、Mapx 组件等［3］。

ArcGIS Server是一个基于Web的企业级GIS解决方案，它从ArcGIS 9.0版本开始加入ESRI产品家族［4］，由于 Esri公司的 ArcGIS Server将 GIS和网络技术（Web）结合在一起，它不仅具备发布地图服务的功能，而且还能提供灵活的在线编辑和强大的分析能力，具有以下突出的特点和优势［4］：

（1）在服务器端集中式管理。

（2）用户在B/S模式下也可享受高级的GIS服务。

（3）借助负载均衡能力支持大量的并发用户的访问。

（4）支持主流的网络技术定制适合自身需要的网络GIS解决方案。

因此，拟采用 ArcGIS Server作为开发平台，目前，ArcGIS Server10.1是其最新版本。

2.2 系统架构

2.2.1 B/S模式

平台的建设采用B/S（Browser/Server）模式。在这种模式下，用户工作界面是通过WWW浏览器来呈现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，而主要事务逻辑则在服务器端（Server）来处理，这种模式就是所谓的瘦客户端，其优点是：维护和升级方式简单，身边只要有一台能上网的电脑，而不用安装任何专门的客户端软件，就能实现在任何地方浏览、查询地质灾害信息，其总体优势显而易见。

2.2.2 总体结构

平台体系结构设计为典型的三层架构，分别是：

（1）数据层：是指地质灾害数据库、雨量数据库、空间数据库、业务数据库用户管理数据库等，包括表、视图、存储过程、触发器等数据库对象以及空间GIS图层，分布于服务器端。

（2）业务逻辑层：其作用是对用户提交的查询、检索命令在数据层进行查询并返回给用户层，分布于服务器端，包括数据管理、后台管理、各类数据发布、数据浏览、查询与检索等各种功能。

（3）用户层：其作用是最终数据查询结果、地图数据的显示平台，它接受业务逻辑层返回的数据，一般是指用户的WWW浏览器。

系统的结构如图1所示。

2.3 AJAX技术

AJAX是异步的JavaScript和XML的简称，它其实是老技术的一个新组合。Ajax技术使用SOAP或其它一些基于XML的web service接口，并在客户端采用JavaScript处理来自服务器的响应，Ajax引擎在客户端运行，承担了一部分本来由服务器承担的工作，从而减少了服务器负载。应用此技术后，本系统能够轻松实现客户端脚本和服务器端代码间的交互，从而避免了页面因回发带来的频繁刷新，优化了浏览器和服务器之间的传输，减少不必要的数据往返，节约了带宽占用。

3 系统功能划分

系统的总体功能可划分为前台和后台两部分。前台主要包括数据组织、数据浏览、数据查询、工具和用户登录等功能；后台主要包括数据的组织与管理、数据服务发布、用户和权限的管理等。

3.1 数据分类

3.1.1 数据组织结构

实际工作中，地质灾害数据一般由文件夹、GIS图层、图片、多媒体和数据库等组成，为了在平台中便于管理这些数据，将数据库结构抽象为四级，即由数据库对象→图类对象→图层对象→图层相关内容对象四级组成，其中在图类对象中允许嵌套图类对象，且前者是后者的父级容器（图2）。这种树状的数据结构为平台数据组织提供了灵活的管理方式，便于用户管理相关地质灾害数据。

3.1.2 具体分类

将地质灾害信息按照专业进行分类。一般分为地理要素、地质灾害两图类。各个类别还可以再进一步细分，如地质灾害类别还可划分为防治规划、预警预报、群测群防等子类。在每个分类下，可以动态地发布该类别的图层及其它相关信息，如地质灾害基本情况数据库表、平面图、素描图、避灾路线图、视频等信息。

图1 系统三层架构Fig.1 Framework of the system

图2 数据组织结构Fig.2 Data structure used in the system

3.2 数据浏览

包括图形、属性数据、多媒体等数据内容的浏览。

地质灾害相关图形浏览是平台的主要基础功能之一，在浏览器中通过鼠标操作实现，主要功能有地图显示、地图放大、地图缩小、地图移动、地图复位、地图刷新、鹰眼显示、距离量测等。

属性数据和多媒体数据的浏览功能主要是通过查询和鼠标选择命令在客户端和服务器端交互处理后实现对相关信息的查看。

3.3 数据查询

包括按照范围查询、关键词查询、地质灾害条件组合查询等多种方式。其中按照范围查询包括点击查询、多边形查询、矩形查询等，查询的目的是查找范围内的地质灾害信息；而关键词查询和条件组合查询的方式则是利用用户输入的条件进行属性的查询，并将符合条件的内容经搜索后呈现给用户，同时提供搜索结果的空间定位，这种查询可包括精确查询和模糊查询两类。

3.4 灾（险）情速报

将已经发生的地质灾害信息通过平台直报，主要内容有已发生的地质灾害点的地理位置、灾情险情等级、灾害规模、规模等级、死亡、失踪、受伤人数以及直接损失等信息。

图3 系统主界面Fig.3 Inter face of the system

图4 天津市突发性地质灾害数据发布平台部署图Fig.4 Connection between different components in the system

3.5 后台管理

3.5.1 数据服务发布

数据服务（Data Services）提供对数据库和数据仓库内数据集合的访问［3］，ArcGIS Server可以支持多种服务类型，Map Service是使用最多的一种 ArcGIS Server服务。该服务可以支持发布二维地图［3］。将地质灾害空间图层以服务的形式进行发布，提供给平台调用，进而实现数据的访问。

3.5.2 用户权限的管理

用户的权限包括数据浏览、数据管理、数据发布、数据查询、角色管理、用户管理等方面，并通过控制用户权限，实现对数据的分级访问。

4 系统的实现

以ASP.NET2.0为开发环境，基于微软的.Net frame Work、XML技术，利用 VS2005开发工具，采用B/S的瘦客户端模式，构建了在ArcGIS Server支撑下的天津市突发性地质灾害信息发布平台（图3）。系统的主要界面由工具栏、数据组织视图、数据查询与结果视图、地图视图、鹰眼视图、后台管理等部分组成。利用该平台实现了天津市蓟县北部山区包括崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害调查评价、巡查监测等信息、预警预报、群测群防等内容的发布与管理。

整个系统拟采用三层架构部署。包括用户浏览器、Web服务器、应用服务器和 GIS Server。在 GIS Server中，GIS Server本身包含了两个部分，SOM（Server Object Manager）和 SOCs（Server Object Containers）。具体部署图4。

5 结束语

基于网络技术、GIS技术、数据库技术并结合地质环境专业知识，建立了天津市突发性地质灾害数据网络发布与共享平台，借助此平台，通过互联网为各级工程技术人员、政府管理机构以及其它关注该地区地质灾害的公众，提供地质灾害发育特征、群测群防、预警预报、巡查与监测信息的分级浏览、查询等服务，通过地质灾害信息的共享，为地质灾害工程治理、搬迁避让和应急处置提供依据。

［1］天津市政府办公室.关于加强我市气象灾害监测预警及信息发布工作的实施意见［R］.2011.The Administrative office of the People's Government of Tianjin.Implementation opinions on strengthening Tianjin city's meteorological disaster monitoring and early warning and information dissemination［R］.2011.

［2］天津市政府办公室.关于进一步加强地质灾害防治工作的实施意见［R］.2012.The Administrative office of the People's Government of Tianjin.Implementation opinions on further strengthening the prevention of geological disasters［R］.2012.

［3］张像源，等.天津城市地质信息管理与服务系统工作报告［R］.天津：天津市地质调查研究院，2010.ZHANG Xiangyuan，et al.Geological information management and sevice system report on the work of Tianjin city［R］.Tianjin：Tianjin Institute of Geological Survey，2010.

［4］刘 光，等.WebGIS开发 -ArcGIS Server与 NET［M］.北京：清华大学出版，2009.LIU Guang，et al.WebGIS development-AreGIS Server and NET［M］.Beijing：Published by Tsinghua University，2009.