基于Web GIS的海底管道检测数据共享平台

上海海事大学

基于Web GIS的海底管道检测数据共享平台

李 曙 王晓峰 郭 越

上海海事大学

针对海底管道检测数据共享方面的需求，从检测数据所具有的地理空间特征出发，借鉴地理空间数据共享的研究实践，将Web GIS技术和Web Services技术运用到海底管道检测数据共享平台中，实现了管道检测数据的网络共享。通过该平台，既能够对海底管道检测任务的属性数据进行查询获取，又能够获取地理空间数据。Web GIS的应用增强了交互查询能力，方便空间数据的查询获取，Web Services可实现异构平台之间的互通。

海底管道；数据共享；Web GIS；网络服务

随着我国海洋油气资源的开采，在海底铺设了大量的管道，有些管道已经服役多年。为了保障海底管道在复杂海洋环境下安全运行，需要利用各种声学探测设备对海底管道的状态及周边海洋环境进行检测，实现检测数据的集成管理与分发共享，也是发挥海底管道检测及地形信息最大价值的有效途径。通过建立数据共享平台，依靠Web Services和Web GIS等技术，实现海底管道检测数据的网络共享，有利于数据重复利用和有效增值。

1 共享平台的设计

传统的空间信息共享多采用数据转换方法，将内部数据格式转换成本系统外部交换数据格式，再转换为目标系统内部格式，不同系统使用的不同格式带来了转换的复杂性。以GML地理空间信息为中间载体转换的方式，减少了在不同格式间转换的复杂性[1]。

共享平台设计采用Web Services和Web GIS实现数据共享。Web Services技术可以将基于数据的共享提升为基于服务的共享，这样，使用者不用关心底层的复杂性和实现方式，只需要根据所需服务的说明使用该服务[2]。

Web GIS由GIS服务器、Web服务器、数据库服务器和客户端通过万维网连接而成[3]。共享平台中GIS服务器使用开源软件GeoServer，通过GeoServer将Oracle数据库的空间数据发布成符合OGC标准的WMS、WFS服务，实现以GML为通用载体的数据共享，以满足用户的多样化需求，将数据以GIF、GeoTIFF、JPEG、PNG、SVG、Shapefile、KML等不同格式提供。同时，基于Web GIS的共享平台也能够通过Internet集成分布将异地的WMS、WFS服务为我所用，从而实现通过共享平台提供共享服务。为了实现共享平台网站的跨平台、跨设备应用，使用Java语言、Struts2框架和响应式网页设计。

2 共享平台主要功能

2.1 数据库设计

系统使用Oracle数据库，通过Oracle Spatial组件，可以将空间数据和属性数据统一存储。系统中主要数据表及内容如表1所示，其中管道、航迹位置以及区块位置使用SDO_GEOMETRY数据类型进行存储。

表1 系统主要数据表及内容

2.2 Web GIS相关功能

2.2.1 Geo Server发布地图服务

通过GeoServer将Oracle数据库中的管道位置空间数据发布为符合OGC规范的WMS、WFS服务。首先下载对应版本的Oracle Plugin for Geoserver插件，复制到GeoServer WEB-INF/lib目录中，重启GeoServer后即可将Oracle Spatial数据配置为数据源，进而创建图层发布数据。发布流程如图1所示。

2.2.2 Web GIS客户端构建

通过Open Layers用于Web GIS客户端开发的JavaScript类库包，实现在Web浏览器上显示地图。Open Layers中的主要概念是Map对象，Map对象代表了信息被呈现的地方。在Map对象上可以加载任意数量的栅格或矢量图层（Layer），每个图层可以有不同的数据来源及格式，或者是一个PNG图片，或者是一个KML文件等等。除此之外，在Map对象上可以添加各种控件(Control)，通过这些控件可以使用户方便地与地图及其内容进行交互，如：平移、缩放、feature选择等。

图1 Geo Server发布地图服务

为了使管道的地理位置显示更明确，共享平台采用Google Map作为基础图层，最终实现地图的基本操作，包括平移、缩放、图层显隐控制、坐标状态显示、用户定位、标记和要素信息查询，并实现矩形区域绘制及不同格式的数据下载。

2.2.3 Web Services服务实现

Apache Axis2是Apache Axis的后续版本，是新一代的Web Services/SOAP/WSDL引擎。编写一个POJO类，通过Axis2即可发布成为一个Web服务。在共享平台中首先根据不同的服务需求定义不同接口，再通过具体的Java类实现指定接口，最后通过Axis2将其发布成为Web Services服务。使用者根据WSDL文档，既可以直接使用HTTP请求获取数据，又可以通过WSDL2Java命令生成客户端的Stub类调用Web服务，获取需要的相关数据。

3 共享平台应用

海底管道检测数据共享平台基于Web Services和Web GIS技术整合数据资源，屏蔽底层数据差异，通过平台门户网站向用户提供统一、透明的海底管道检测数据共享服务。得益于采用响应式网页设计，平台门户网站同样适合在手机、平板等移动设备上使用，充分发挥了Web GIS的优势，使管道位置数据直观展现。用户使用过程中利用定位功能可以实时掌握自身与管道的相对位置，方便规划和调整作业航线，提高海上管道检测、维修等任务的作业效率。

图2为在共享平台上查询得到的海底管道相关数据信息。图3中是在手机上访问共享平台网站，其中，左边展示的是使用定位功能确定自身位置（红色标记处）；右边展示的是在使用Web GIS的矩形绘制功能得到选定区域的四至坐标后，选择需要下载的数据类型，获取特定格式的数据。

图2 通过共享平台查询管道数据

图3 在手机上使用共享平台的Web GIS服务

4 结语

针对海底管道检测数据共享方面的需求，从海底管道检测数据所具有的地理空间特征出发，借鉴地理空间数据共享的研究实践，将Web GIS技术和Web Services技术运用到海底管道检测数据共享平台中，实现了对于管道检测数据的网络共享。通过该平台，既能够对海底管道检测任务的属性数据进行查询获取，又能够获取地理空间数据。Web GIS的应用增强了交互查询能力，方便空间数据的查询获取，Web Services可实现异构平台之间的互通。

[1]聂成蛟．基于GML的空间信息共享平台设计与实现[D]．武汉：华中科技大学，2004.

[2]景瑞林．基于GIS的生产信息集成系统[J]．油气田地面工程，2014，33（4）：36-37.

[3]张红亮．城市GIS中空间数据的共享研究[J]．测绘与空间地理信息，2009（3）：114-116.

（栏目主持 李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.003

2015-04-20

基金论文：国家海洋局海洋公益性行业科研经费专项（201205012）。