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第1篇

[關鍵詞]排污管理WebGISMapXtreme2005SpatialWare專題分析

中圖分類號:TP319文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110058-02

隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出和逐步落實,各地方環(huán)保部門對本轄區(qū)污染源的控制日益重視。由于不同企業(yè)或行業(yè)所應遵守的排放標準等級不同,所排放污染物的數(shù)量和危害程度也有較大差別,此外不同企業(yè)對自己所排放污染物的無害化處理能力同樣存在明顯差異。所以對企業(yè)排污狀況進行有效監(jiān)控是一項比較復雜的工作,借助于傳統(tǒng)的排污企業(yè)管理信息系統(tǒng),環(huán)保部門難于對企業(yè)排污信息進行可視化的監(jiān)控和綜合分析。GIS技術的發(fā)展為解決這一難題提供了有益的幫助,采用基于Mapxtreme2005平臺的WebGIS技術對排污企業(yè)信息進行空間化和網(wǎng)絡化,將極大地提高企業(yè)排污管理的直觀性和科學性。如何使環(huán)保部門能夠直接通過Web瀏覽器實現(xiàn)轄區(qū)企業(yè)排污信息的日常管理、可視化監(jiān)控、空間分析和專題分析等,是本課題研究的核心任務。

一、系統(tǒng)開發(fā)相關技術

(一)WebGIS概述

WebGIS即網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng),是GIS與Internet的有機結合的產(chǎn)物,它是利用Web技術來擴展和完善地理信息系統(tǒng)的一項新技術。WebGIS是一種基于Internet的分布式系統(tǒng),與傳統(tǒng)GIS相比具有更廣闊的訪問范圍、更加獨立的平臺和更好的擴展性等特點,可以大幅降低系統(tǒng)運營成本和系統(tǒng)負載的不均衡性。WebGIS的主要目標是大眾化、資源共享、分布式和互操作性[1]。任何GIS數(shù)據(jù)和功能都是一個對象,這些對象部署在Internet的不同服務器上,當需要時進行裝配和集成,客戶端不需要作任何配置就可以進行交互式地圖顯示、控制與信息查詢。WebGIS現(xiàn)已被廣泛應用在城市規(guī)劃、交通、電信、電力等各個領域,具有良好的應用前景。

(二)MapXtreme 2005簡介

Mapxtreme2005是MapInfo公司于2005年推出的一款新型的基于Intern

et/Intranet的地圖應用服務器。Mapxtreme2005支持Microsoft公司的.Net框架[2],其對象模型是在Microsoft 的.NET Framework上開發(fā)完成的可管理代碼API,可用于開發(fā)或擴展桌面、傳統(tǒng)客戶機/服務器環(huán)境或Web方式的地圖應用程序?；?省略的集成可以充分利用微軟.Net框架的優(yōu)點,并在較短時間內(nèi)構建功能強大、運行效率較高的WebGIS應用程序[3]。MapXtreme 2005對象模型由大量.省略開發(fā)環(huán)境之中。MapXtreme2005使用Web地圖服務器(Web Map Server,簡稱wms)處理用戶的請求,并對服務器空間數(shù)據(jù)進行標準化?；贛apXtreme2005的WebGIS開發(fā)一般采用B/S四層結構,即Web瀏覽器、Web服務器、地圖應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器,其中Web服務器和地圖應用服務器屬于中間層?；贛apXtreme2005的WebGIS系統(tǒng)采用的是典型的瘦客戶端模式,客戶端的Web瀏覽器只負責提交請求和信息顯示,而所有的空間或?qū)傩詳?shù)據(jù)請求都由服務器端協(xié)調(diào)處理。

MapXtreme2005采用標準的TCP/IP協(xié)議,通過HTTP進行各種數(shù)據(jù)的傳輸。當客戶端提出請求時,Web服務器首先對請求進行區(qū)分,如果其為空間操作請求,則Web服務器將通過地圖引擎MapXtreme從空間數(shù)據(jù)庫或本地空間數(shù)據(jù)源獲得地圖數(shù)據(jù)并進行相應的組織與處理。地圖引擎返回給Web服務器的是GIF或JPEG格式的靜態(tài)圖像,Web服務器把圖像嵌入到HTML頁面中并返回到客戶端的瀏覽器上[4]。如果客戶端提交的請求不是空間操作請求,則Web服務器可以直接與后臺數(shù)據(jù)庫進行交互,而無需經(jīng)過MapXtreme地圖引擎。基于MapXtreme2005的WebGIS的工作原理如下圖1所示:

二、系統(tǒng)設計

(一)系統(tǒng)功能模塊設計

根據(jù)系統(tǒng)的需求分析,本系統(tǒng)包括前臺與后臺兩大部分,系統(tǒng)功能結構如下圖2所示:

本系統(tǒng)的用戶可以分為普通用戶、企業(yè)用戶、業(yè)務管理員和系統(tǒng)管理員四種。普通用戶可以在前臺瀏覽轄區(qū)地圖和新聞公告、參與論壇活動、打印相關報表等;企業(yè)會員除了具有普通用戶的所有功能外,還具有在前臺進行注冊與身份驗證、排污登記、排污繳費查詢、排污企業(yè)信息查詢等功能;業(yè)務管理員除了具有上述兩種用戶的所有功能外,還具有在后面進行排污企業(yè)管理、排污設備管理、處理設施管理、污染物影響分析、污染趨勢分析等功能;系統(tǒng)管理員可以針對具體要求,在后臺實現(xiàn)用戶信息管理、轄區(qū)地圖管理、論壇管理和系統(tǒng)維護等功能。

(二)系統(tǒng)體系結構設計

由于系統(tǒng)的用戶大多數(shù)屬于普通游客和企業(yè)用戶,主要需求為地圖瀏覽、企業(yè)排污信息查詢、排污繳費查詢等簡單功能,客戶端主要負責請求提交和返回結果顯示,而系統(tǒng)業(yè)務邏輯的處理主要由中間層完成,系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲與管理則統(tǒng)一由數(shù)據(jù)層負責,所以系統(tǒng)采用基于MapXtreme2005的瘦客戶端模式較為適宜。瘦客戶端模式有效地實現(xiàn)了系統(tǒng)的視圖、邏輯和數(shù)據(jù)的分離,同時也提高系統(tǒng)系統(tǒng)的安全性?？蛻舳丝墒褂肳eb瀏覽器訪問并獲得由Web服務器和GIS服務器所提供各種信息,如轄區(qū)地圖、排污企業(yè)信息和各種排污信息專題地圖等,也可以提交信息并與服務器端進行交互。屬性數(shù)據(jù)的處理主要在Web服務器端進行,而空間數(shù)據(jù)的處理和控制則主要由地圖應用服務器來完成。在本系統(tǒng)構建中采用IIS6.0作為Web服務器、Mapxtreme2005為地圖服務器。

三、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)

為了提高系統(tǒng)的運行和訪問效率,空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)被單獨存儲在不同的SQLServer數(shù)據(jù)庫里。企業(yè)排污監(jiān)控空間數(shù)據(jù)庫(以下簡稱EPEMSDB)中包含了大量的空間數(shù)據(jù)表,如排污企業(yè)、排污設施、污染物處理設施、綠地、水域、居民區(qū)、道路、橋梁等30多張空間表;此外,EPEMS

DB中還包含有一定量的元數(shù)據(jù)(MetaData),例如地圖目錄表MAPINFO_MAP

CATALOG、USER_SDO_GEOM_METADATA以及其它相關的數(shù)據(jù)視圖。業(yè)務數(shù)據(jù)庫主要存儲系統(tǒng)構建中需要的各種文本數(shù)據(jù)、視頻、圖片等,例如排污企業(yè)和排污設施詳細信息、污染物處理設施信息、轄區(qū)遙感圖像、用戶信息、監(jiān)管法規(guī)與相關新聞等20多張相關的屬性數(shù)據(jù)表。

空間數(shù)據(jù)表與屬性數(shù)據(jù)表的設計除了要滿足基本的3NF規(guī)范之外,兩者之間還必須實現(xiàn)相互關聯(lián),這是成功構建EPEMSDB的關鍵之一。由于每個空間實體都有自己惟一的標識號(ID),所以存儲空間實體的空間數(shù)據(jù)表要與屬性數(shù)據(jù)表相關聯(lián),屬性數(shù)據(jù)表的每一條記錄就必須包含1個或多個關鍵字,它與空間數(shù)據(jù)表的圖形標識符一起作為空間與非空間數(shù)據(jù)的連接與相互檢索的聯(lián)系紐帶[5]。如排污企業(yè)(PE_Enterprises)與企業(yè)排污信息表(PE_Info)之間的關聯(lián)關系可以為:PE_Enterprises.ID=PE_Info.ID。本課題采用MapInfo格式的長治市的電子地圖(比例尺:1:5萬)作為電網(wǎng)故障監(jiān)控系統(tǒng)的轄區(qū)地圖,利用Easyloader8.0上載地圖數(shù)據(jù)到經(jīng)過SpatialWare空間化的SQLServer2000數(shù)據(jù)庫。

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四、系統(tǒng)編程實現(xiàn)

限于篇幅,這里僅以月度地表水有機物含量狀況(如富營養(yǎng)化問題)專題分析過程為例,介紹系統(tǒng)編程實現(xiàn)的主要過程?；瘜W需氧量(COD)是評價地表水有機物含量的重要指標之一,COD值越高,表示水中有機污染物污染越嚴重[6]。通過每月定期檢測各企業(yè)所排污水的COD值,匯總后對其按從高到低依次分為A、B、C、D四個等級。根據(jù)每月各企業(yè)所排污水的不同COD等級,可以生成地表水有機物含量狀況專題圖,專題圖的表現(xiàn)形式為分級符號主題圖(GraduatedSymbolTheme)。在該專題圖中,以符號的位置表示排污企業(yè)的空間位置,以符號的大小表示COD等級的高低。通過月度地表水有機物含量專題圖可以直觀地反映出轄區(qū)各企業(yè)所排污水有機物含量的高低以及空間分布,可以為環(huán)保部門提供重要的決策支持。系統(tǒng)開發(fā)工具采用Visual Studio 2005,編程語言為C#,上述專題圖功能實現(xiàn)的主要代碼如下:

protected void Thematics_Click(object sender, EventArgs e)

{

.......

MapInfo.Mapping.Map map = GetMapObj(); //加載轄區(qū)地圖

MapInfo.Data.Table table = MapInfo.Engine.Session.Current.Ca

talog.GetTable("EP_info"); //打開企業(yè)排污信息表

FeatureLayer fLyr = new FeatureLayer(table); //建立特征圖層

GraduatedSymbolTheme gradTheme = New GraduatedSymbolTheme(fLyr.Table, "COD_value"); //建立COD等級專題圖

ObjectThemeLayer thmLayer= New ObjectThemeLayer("地表水有機物含量狀況專題圖", null, gradTheme);//建立專題圖臨時圖層

map.Layers.Add(thmLayer); //在圖層列表中添加專題圖層

gradTheme.GraduateSizeBy = GraduateSizeBy.Constant; //設置COD值劃分等級

thmLayer.RebuildTheme(); //刷新專題圖層列表

map.Legends.Clear();

Legend lg = map.Legends.CreateLegend(new Size(236, 282)); //設置圖例顯示窗口

ThemeLegendFrame lgFrame = LegendFrameFactory.CreateThemeLe

gendFrame(gradTheme);//建立COD等級圖例

Lg.Frames.Append(lgFrame);//在圖例窗口顯示圖例

lgFrame.BackgroundBrush = new SolidBrush(Color.AliceBlue); //設置圖例背景

lgFrame.Title = "地表水COD值等級"; //設置圖例主標題

lgFrame.SubTitle = "單位(mg/L)"; //設置圖例副標題

......

}

五、總結

本系統(tǒng)的主要特色是采用基于MapXtreme2005的地圖應用服務器構建企業(yè)排污監(jiān)管WebGIS系統(tǒng),使用SpatialWare for SQLServer管理和組織空間數(shù)據(jù),并根據(jù)企業(yè)排污管理業(yè)務的特點,在客戶端實現(xiàn)策略上采用瘦客戶端模式,有效地實現(xiàn)了視圖、邏輯與數(shù)據(jù)的分離?；贛apXtreme2005平臺的企業(yè)排污監(jiān)管WebGIS系統(tǒng)主要適用于Windows平臺,其具有跨語言性、易于部署與維護、能有效節(jié)省投資、空間分析和業(yè)務處理能力較強等特點,可以較好地滿足環(huán)保部門對轄區(qū)企業(yè)排污管理工作的需要,具有良好的應用前景。

參考文獻:

[1]揚漢卿,基于WebGIS的交通信息查詢及輔助決策,西北大學碩士學位論文,2005.

[2]郭偉、高飛、黃海波,基于MapXtreme2005的WebGIS研究與開發(fā)[J].計算機與現(xiàn)代化,2008,(5):101-103.

[3]薄磊、王青山,基于Mapxtreme2005的公路軍事運輸WebGIS開發(fā)研究[J].交通與運輸,2007,(7):72-75.

[4]王玉振、賈換新、張建軍、范百興,基于MapXtreme構建水文信息系統(tǒng)技術研究[J].水科學與工程技術,2007,(1):9-12.

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