GIS标注算法服务化应用研究

谢祎 杨建钦 岳翔 呼和

摘要：针对海洋石油GIS平台的文字标准功能，本文研究了通过服务器实现复杂算法服务的技术与方法。着重阐述了纯WEB前台调用后台算法服务的步骤，以及算法的COM封装、C#服务程序和COM算法模块通讯等关键技术，并提出了WEB前端结合后台算法服务复用原有资产以及高效的优势。最后通过项目实践验证了这种复杂算法后台服务化方案在中海油GIS平台中的应用效果及意义。

关键词：海洋石油;GIS平台;标注算法;COM技术;后台服务化应用

中图分类号：TP391  文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）21-0024-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

“数字海洋”已成为海洋石油行业信息化建设的发展方向和趋势。在对海洋石油资源的开发中，GIS平台作为一种界面友好直观的可视化手段，在海洋石油多系统、多层次并错综复杂的信息资源管理、分析和应用中发挥着重要作用。企业原有的GIS服务平台前端是基于C++编写的ActiveX控件，只能应用于Windows系统，不能应用于移动设备，且安装过程麻烦，限制了平台的应用。最近几年基于纯Web语言开发的GIS前端平台以其免安装，可运行于各版本浏览器，跨操作系统跨平台、移动设备友好等特点得到了广泛的应用。GIS平台也基于纯WEB前端技术进行了平台升级，相应也产了一些问题。首先，原有的算法大多用C++编写，算法移植需要大量的人力工时;其次，前端基于Javascript的代码在运行复杂算法时效率低、运算速度慢，达不到使用要求。怎样复用已有的算法资产且兼顾平台性能是GIS升级中必须要考虑的问题。

本文介绍了将原有的C++文字标注算法封装成COM，并用后台服务调用的方式，在升级后的GIS平台快速实现文字标注算功能的实用方案，并详细介绍了具体实现的步骤和其中的技术要点。

1 升级后GIS平台文字标注功能的实现研究

1.1 建设目标及思路

目标是将原有GIS平台的多边形文字标注功能移植到升级后基于纯Web语言的GIS平台。思路是将原有C++文字标注算法封装成后台服务模块，通过服务调用方式给各前台客户端提供算法服务。

1.2 关键技术及方法

1.2.1 升级后的基于服务GIS平台技术架构

升级后的基于服务的GIS平台架构如上图所示，移动设备、PC等客户端通过浏览器加载GIS前台核心框架代码，GIS核心框架再根据具体需求加载空间数据插件（负责后台数据库数据读取）、空间分析算法插件（坐标计算等算法）以及用户定制的其他功能插件，GIS核心框架负责用户交互、地图绘制、空间对象管理等核心功能。调用后台算法则由算法插件发起，C#网站服务程序负责接收调用参数，并调用本地COM算法，最终将结果返回前端GIS平台。

1.2.2 文字路径标注算法的封装

文字路径算法是根据多边形坐标，计算标注文字位置的算法。在GIS系统中经常应用于各种面类型空间对象（如盆地、油田、矿区、保护区）的名称标注。为了方便C#服务端程序调用，首先要将原有的C++代码算法封装成COM组件，以下是封装成COM过程中要注意的几个技术要点：

1）建立COM工程时，项目的通用框架和引用要使用和C#服务程序相同的.Net Framework版本，否则会导致C#服务程序加载COM时失败。

2）定义接口参数时，传入的内存指针地址用LONG类型，传出的内存指针地址用LONG *类型，目的是方便使用全局堆地址进行数据交互。

3）在接收数据和返回结果时，要在全局堆分配内存，保证数 据在托管和非托管代码间    传递时不会出错，代码示例如下：

1.2.3 服务器端C#程序和COM程序的通讯

在调用COM算法时，C#程序和C++ COM组件的通讯是其中难点，因为要涉及托管代码和非托管代码间的参数传递，以下是调用步骤和要注意的技术要点。

步骤 ：

1）将生成的COM控件在服务器端进行注册。

2）在C#服务程序工程的引用中添加注册好的COM控件，添加引用后，会自动生成和C++ COM的非托管代码和C#托管代码进行交互的Interop类，通过这个类C#就可以调用COM的接口。

3）调用时首先new 一个第2步生成的Interop类，然后直接调用定义好的接口，如下所示：

技术要点：

1） 托管和非托管代码的通讯最容易出錯的地方是内存指针的传递。在C#托管代码向C++ COM非托管代码传递内存指针时，注意要在全局堆分配内存。示例如下：

2）传参前，要将托管代码本地数据拷贝到分配好的全局堆内存中，示例如下：

3）对于返回结果，则要执行相反的步骤，要将全局堆的数据，考入托管代码本地内存。示例如下：

4）在调用结束后，不要忘记释放全局堆内存，示例如下：

1.2.4 前端GIS调用后台算法服务

浏览器端通过http请求，将要计算文字标注路径的多边形坐标和其它参数以JSON格式发给服务器端，计算结束后，前端的GIS平台代码使用AJAX异步通讯技术接收服务器传回的JSON格式的计算结果，并负责解析成文字路径坐标，然后根据经纬度坐标将文字标准在地图上。

2 应用效果

图2显示的是升级后的GIS平台界面，底图是海洋石油GIS遥感底图，图中蓝色的面对象是加载的渤海海域的盆地，盆地的名称则是调用后台文字路径标注算法服务实现的文字标注，在实际使用中速度快、无延迟，完全满足了升级后GIS平台需求。

3 应用意义

通过以上描述的方法步骤，我们在很短的时间内为升级后的GIS平台实现了文字路径标注功能。其重要意义在于以下两点：

1）为企业传统软件升级改造提供了一种重复利用原有算法，节约成本，减少开发周期的切实可行的方案。

2）将WEB技术前端跨平台、跨浏览器、移动端友好等优点和后台C++程序计算速度快、效率高的优点很好地结合在一起。为将来给升级后GIS平台添加其他所需的复杂算法，如投影算法、空间分析算法等功能提供了一套成熟的解决方案。

参考文献：

[1] 张云飞，张钦，杨建钦，欧阳侃夫. 基于空间对象的公共GIS模型及其在海洋石油信息化中的应用[J].中国海上油气，2009 21（3）： 211-214.

[2] 黄际洲，崔晓源. 精通.NET互操作：P/Invoke、C++ Interop和 COM Interop[M].北京：人民邮电出版社，ISBN：978-7-20434-9 .

【通联编辑：梁书】