水利空间数据平台框架初探

黄 康,仇国文

(1.浙江省水利信息管理中心,浙江 杭州 310009;2.杭州方欣计算机工程有限公司,浙江 杭州 310013)

1 问题的提出

“十五”以来,浙江省水利系统大力推进水利信息化建设,着力开展水利信息资源的开发和利用工作,完成了2 000余个水雨情实时遥测站、10 000余个水利工程的工程特性数据库等建设工作。由于水利工程分布广,针对这些信息资源利用的系统开发需要将地理要素结合起来作综合分析,以形象直观的方式将工程信息、防汛形势、水资源信息等与工程的空间位置、防汛形势严峻地段的社会经济情况及水资源的空间分布等要素结合起来,使防汛指挥、水资源调配更加科学、更加高效,因此,迫切需要建设全省水利电子地图。目前,随着全国第一次水利普查工作的推进,浙江省水利空间数据的采集和标绘工作已基本完成,结合之前建立的水利地理空间数据库,全省大部分水利工程都已实现了数字化。

这些数据既需要一个平台进行管理,以实现对水利空间地理信息的快速定位、直观展现和智能化查询,也需要一个平台来发布和应用,为防汛防旱、水资源管理、水土保持等相关水利业务提供权威的地理空间数据服务。为了实现一个平台一张图的目标,充分利用原有的技术基础,需要建立一个水利地理空间数据基础平台,不仅能够满足各项水利业务的需要,也能够满足对水利专题空间数据的管理。本文提出了水利空间数据平台框架的设计思路和实现方法。

2 平台研究目标与框架设计

2.1 研究目标

建立统一的地图数据平台(一个平台、一张图),集成基础地理数据、地名数据、水利专题空间数据,实现水利地理空间数据的集中管理;基于服务式GIS的设计思想,建立水利地理空间数据专题服务,为业务系统提供空间数据支持;进行平台应用功能开发,实现水利空间数据的精确定位和查询、水利工程分布情况的查看、地图漫游、距离量算等功能。

2.2 平台框架设计

传统的地图平台开发,一个业务对应一个地图平台,重复建设问题严重。由于我国尚未建立地理空间信息共享政策机制,因此共享程度不高,只有通过网络共享,才能避免重复建设,为人们提供实用方便的空间信息服务[1]。随着计算机技术的发展,面向服务的设计思想的广泛应用,GIS软件技术再次实现了质的飞跃,从组件式GIS发展到现在的服务式GIS,随着各项技术的成熟发展,使得面向服务的共享GIS数据平台应运而生。

根据服务式GIS的设计思想,把水利地理空间数据平台划分为基础数据层、服务层和应用层3个层次。

2.2.1 基础数据层

利用本次水利普查的空间数据成果,结合原有的空间数据库,建立新的水利空间数据库,实现水利空间数据对象的计算机存储和管理,形成基础水利专题空间数据层。这一层是平台主要的数据来源,也是系统对用户提供水利空间专题服务的数据支持。基础数据层并不包含DEM(数字高程模型)、DLG(数字线划图)、DOM(遥感影像)等基础地理信息数据,将水利专题空间信息与基础地理信息分隔开来,有利于水利专题数据的应用和维护,不会受到基础地理信息数据的制约(如保密限制)。这样才能够实现水利专题信息和基础地理信息的分离,而在传统的地理信息系统中,很难做到这一点。

2.2.2 服务层

基于服务式GIS技术,建立水利空间数据服务层。按工程类型、规模形成各种不同类型的水利空间数据服务,提供二次开发接口,为各种水利普查应用系统和手机移动应用系统提供水利普查的专题空间数据支持,实现资源的统一更新、服务和共享,为实现水利基础信息平台的构建奠定基础。

2.2.3 应用层

建立起水利地理空间数据管理,实现水利空间数据的管理、综合查询、统计分析和系统维护等功能。采用B/S架构,在这样的架构下,基础水利空间数据经过数据处理、分析及加工后,可以通过网络到达用户端进行相关信息的显示,方便快速的反馈给用户,可以根据用户查询内容的不同采用地图、图片、视频、统计图、报表及其他信息提示等显示方式。这一层也包含其他基于水利专题空间数据服务的各种应用系统。

图1 水利空间数据平台框架设计图

3 平台的初步实现

本文以ArcGIS Server软件作为空间数据服务发布的平台,系统开发环境采用MicroSoft Visual Studio.NET。通过ArcSDE和Oracle建立并管理基础水利专题空间数据库,实现平台的基础层;通过ArcGIS Server在数据服务器上建立若干水利专题空间数据服务 (主要是汛情信息服务包括实时水雨情分布图、水库工程分布图、取水口位置信息、实时台风路径等),使用ArcGIS ServicesManager管理空间数据服务,并通过网络实现共享,实现平台的服务层;在Web应用服务器上,根据SOA的开发调用接口,调用数据服务器上的空间数据专题服务,实现相应的功能,最终通过浏览器提供服务。此外,依托浙江省水利地理空间数据库,采用地名信息解析技术,实现了独立于GIS软件平台的地名数据服务,可以初步实现水利地理空间数据定位服务,用户在进行地名查询的同时,也可以查询到与地名空间位置关系相关的各种水利专题信息,包括农村饮用水工程、企业的取水口和排污口、台风实时预报、水情和雨情等。通过地名服务实现简单的定位查询,结合互联网地图,可以满足一部分水利业务系统对地图数据的需求。

在浙江省省级各类水利业务应用系统的建设中,基于服务式GIS思想,利用ArcGIS、Skyline等GIS平台,采用富客户端开发技术 (ActiveX、Flash、silverlight)和J2EE等技术,实现了浙江省防汛减灾GIS平台、实时汛情信息发布系统 (IPad版)、防汛掌上通(IPhone版)等多个不同架构、不同平台系统的建设。在这些系统中,都使用了水利专题空间数据服务,通过该服务,将各种与空间位置相关的水利业务信息集成起来,为水利业务平台提供了一个载体,并借助地理信息系统强大的分析和表现功能,以可视化方式在地图上表现出来。不同系统调用相同空间数据服务,实现效果见图2。

图2 不同系统调用雨情、水情和台风信息服务的展现图

4 结 语

本文依据服务式GIS的设计思想建立的水利空间数据平台,已经在实践中得到了初步应用,其提供的专题空间数据服务不受平台和程序语言的限制,这些良好的特性,大大提升了基于地图平台业务系统的开发效率,节省了资金,为业务系统提供了很好的支撑,使得开发更为容易,在实际应用中取得了良好的效果。下一步的研究是完善水利空间数据服务建立的方法,建立起更为标准规范的水利空间数据服务,结合基础地理信息数据服务,建立起水利地理空间数据平台,为建立基础水利信息平台奠定良好的基础。

[1]李德仁,黄俊华,邵振峰.面向服务的数字城市共享平台框架的设计与实现[J].武汉大学学报,2008,33(9):881-885.

[2]黄 康,虞开森,俞志强,等.面向服务的防汛GIS支撑平台设计与实现 [J].浙江大学学报:理学版,2011,38(4):55-59.