FLEX技术在海洋倾倒区信息系统中的应用

付瑞全，张建辉，李亿红，董军兴，杨 翼

（1.国家海洋信息中心，天津 300171；2.国家海洋局 东海环境监测中心，上海 200090）

海洋倾废是指利用船舶、航空器、平台及其他运载工具，通过海洋处置废弃物和其他物质以减轻陆地环境污染的处理方法。海洋倾废管理是海洋管理的一项重要内容，随着对海洋重视程度的不断加深，我国已逐步建立并完善了海洋环境保护机构和海洋环境保护法规体系。近年来，因港区建设，航道通航水深和港口靠泊吨位的要求不断提高，使疏浚物向海上倾倒的数量逐年增长，日常管理工作量也相应增加，科学有效地管理海洋倾倒区是当前亟待解决的问题[1]。本文基于Flex技术，利用ArcGIS Server发布地图服务，以Flex Builder为平台设计开发了上海市海洋倾倒区信息服务系统。该系统有效地将倾倒区环境监测信息、倾倒监视管理信息及分析评价、水深地形监测、倾倒许可证等信息有机地结合起来，通过历史资料比对、模型预测、监测信息分析与评价，为倾倒区管理提供更科学、全面的依据，为海洋环境管理部门提供决策支持。

图1 系统整体设计结构图

1 系统体系结构和系统功能设计

1.1 系统体系结构的建设

利用GIS的空间分析功能和图形可视化技术设计开发海洋倾废区信息服务系统。该系统实现了倾倒区的信息可视化展示，分别基于图形和属性查询等GIS功能[2]。系统的总体框架可以分为3个层次：数据服务层、业务逻辑层和服务对象层（如图1所示）。

1.1.1 数据服务层

系统的数据库总体来讲分为业务数据库和空间数据库2个部分。业务数据库包括海洋倾倒区基本信息、监测、监管、许可证等数据部分；空间数据库主要包括海岸线、行政区划、倾倒区分布专题图层、倾倒区水深测量数据等。

上海市海洋倾倒区使用与管理信息、倾倒区监管信息、倾倒区监测信息及获得的其他监测数据在进行统一的空间索引后，与其他数据一起通过ArcSDE存入上海市海洋倾倒区信息服务系统的Oracle倾倒区数据库中。

1.1.2 业务逻辑层

业务逻辑层是根据系统的业务需要封装各种应用组件的。组件实现了客户端与服务器的交互响应，主要包括：

1）数据库通信。本系统利用FluorineFx模块，通过Web Service服务的方式封装了服务供客户端调用。FluorineFx是专门针对.NET平台与Flex通信提供的AMF协议通信网关，我们通过FluorineFx能很方便地完成与.NET的通信[3]。

2）GIS数据模型。本系统主要包括等值线生成模型、剖面线生成模型、三维数据的加载转换模型等。利用ArcGIS Model Builder制作不同数据转换的GIS流程模型，通过ArcGIS Server服务将GIS模型发布成Geopocessing服务供富客户端用户使用，从而实现了复杂模型的调用和空间分析[4]。

1.1.3 服务对象层

依据对系统分析后得出的系统逻辑架构设计要点，上海市海洋倾倒区系信息服务系统应采用B/S体系结构模式。服务对象层支持系统各种功能和应用的关键模块。系统的Web服务器作为应用服务器与浏览器、客户端的中间层，能向终端用户屏蔽应用服务器的实现细节和复杂功能接口，而提供统一友好的操作界面。

1.2 系统功能的设计

根据海洋倾倒区管理的需要，设计的功能模块主要包括倾倒区基本信息的查询浏览、疏浚泥污染现状分析、海洋环境跟踪监测及评价分析、倾倒区海底地形的三维分析、海洋监管信息的发布、倾倒区风险等级综合分析等。系统功能可以划分为9个主要模块（如图2所示）。

图2 上海市海洋倾倒区信息服务系统功能模块图

2 系统关键技术及实现方法

2.1 污染扩散分析

疏浚物信息管理模块主要提供疏浚物空间分布、污染等级、污染扩散影响分析等功能，为疏浚物管理提供科学有效的综合信息，为疏浚物空间分布、疏浚物清洁等级判别、疏浚物污染扩散影响分析提供有效的分析工具。

污染扩散影响分析主要是根据疏浚泥采样点的空间位置情况以及污染状况，设置不同类型污染物的影响半径，利用GIS缓冲融合的技术，动态模拟污染物扩散影响范围（见图3）。

图3 污染扩散分析展示界面

1）根据疏浚泥采样点的经纬度信息绘制污染物分布情况。

2）根据不同的污染状况（清洁、玷污、污染），将疏浚物污染程度用不同符号标示在地图上。

3）根据设定的不同类型污染物的影响半径，利用GIS的缓冲分析功能，获取缓冲范围；扩散范围相交的区域污染程度采用叠加显示的方式，污染的浓度越高颜色越深；设置扩散半径参数，扩散半径值越大，则污染物影响范围越大。

2.2 地形数据对比的实现

倾倒区地形跟踪监测一直是海洋环境管理的重要内容之一。地形监测的目的可以归纳为：①倾倒区倾倒后地形是否具有恢复能力；②如果具有一定的恢复能力，恢复的速率和周期为多少；③倾倒泥沙堆积是否会出现固化现象，如果出现固化板结，固化的具体位置在哪里；④堆积的倾倒泥沙是否会出现在水动力作用下向相邻航道移动的趋势。这些成果的归纳和总结，能够为上海倾倒区倾倒作业的科学管理提供一定的参考[5，6]。

倾倒区地形分析模块以可视化的方式来显示海底地形变化的情况，以等深线等方式展示不同时期倾倒区的状况，同时根据历史资料展示倾倒区的变化。其中添加了2个新功能模块，用以增加不同时期等深线对比和利用剖面线根据历史资料展示倾倒区的变化情况。

1）等深线差值与对比分析模块。该模块主要利用Flex技术通过富客户端传入不同时期的地形监测数据，调用服务器上发布的Geopocessing服务，获取差值后的等值线信息，在客户端通过多窗口展示不同时期的等深线数据（见图4）。通过选择不同时期的等深线添加到对比图中，不同时期的对比图可以实现同时平移和缩放。

图4 不同时期等值线对比图

2）剖面线对比模块。通过富客户端选择不同时期的地形监测数据和绘制的一条剖面线位置，选择不同时期的水深数据进行剖面处理，再将处理后的结果添加到对比图中，展示同一断面倾倒区地形的不同时期变化情况（见图5）。

图5 不同时期剖面线对比图

2.3 监测数据管理与评价

根据倾倒区的海洋环境监测数据，分析运营期的生态环境质量状况，并将倾倒前后的综合分析结果进行对比，预测倾倒区污染物对海洋生态环境的中长期影响[6]。系统组织管理了每个倾倒区不同时期的监测数据，通过调用环境监测数据库，调取某一倾倒区跟踪监测的数据，主要包括水质、沉积物、生物等信息。按照海洋环境评价标准分级评价和监测站位的综合评价，动态获取监测数据的评价结果（主要包括站位的等级信息、主要污染物信息以及整个倾倒区达标率信息等），并将评价结果叠加到倾倒区地图上，清楚地反映倾倒区的现行情况。该模块实现了在富客户端海洋环境数据的自动评价功能，减少了客户端请求服务器的繁琐过程，实现了高效快速的用户体验。

2.4 地形信息三维展示

根据水深测量数据快速生成三维地形图，便于应用相关的成果，协助海洋部门对倾倒区的泥沙倾倒进行科学管理。利用PV3D技术，根据选取的倾倒区范围，利用所选倾倒区测深数据动态生成三维地形，并在弹出的新浏览器中动态显示。通过设定拉伸程度改变地形夸张程度，通过点击旋转三维图和停止旋转切换动态/静态显示模式（三维地形效果如图6所示）。Flex富客户端生成三维地形的主要代码如下：

//生成倾倒区三维图

private function addHeatMapPlane(heatMapPoints : Array): void{

m_bitmapData = new BitmapData( Model.BITMAP_DIM, Model.BITMAP_DIM, true, 0x000000);

findMinMaxHeatMapPointValues( heatMapPoints );

会计，是《周礼》之“月终则会其稍食，岁终则会其行事”，亦是孔子曰“会计当而已矣”；先生，学士年长者、师者谓先生，“为人明识强记，博览图籍，子孙受学”者亦谓之先生。本期的八位“会计先生”讲述着他们的成长之路，蜕变之路，追梦之路。

drawHeatMapPoints( heatMapPoints );

var maxValue : Number = findBitmapDataMaxValue( m_bitmapData );

colorizeBitmapData( maxValue );

var bitmapMaterial : BitmapMaterial = new BitmapMaterial( m_bitmapData );

bitmapMaterial.doubleSided = true;bitmapMaterial.smooth = true;

m_heatMapPlane = new Plane( bitmapMaterial,Model.BITMAP_DIM, Model.BITMAP_DIM, Model.SEGMENTS, Model.SEGMENTS );

m_heatMapPlane.pitch( 90 );m_heatMapPlane.y = 10;

calcVerticesZValues( heatMapPoints );

m_scene.addChild( m_heatMapPlane );

m_viewport.getChildLayer(m_heatMapPlane).layerIndex = 1000;}

图6 生成的倾倒区三维地形图

3 结 语

通过海洋倾倒区信息系统的设计和开发，可以为相关管理者提供一个对倾倒区的定位管理、查询分析的工具，其提供的分析比较功能能够从宏观上对倾倒区的使用情况有一个更加清晰、形象的反映。本系统突出的特点为：

1）将WebGIS、富互联网应用（RIA）技术引入系统开发中[7]，并探索了这些新技术与海洋环境监测、倾倒区管理业务工作的结合点和实现方法，为海洋环境监测及倾倒区管理信息化作出了有益探索。

2）系统实现了倾倒区海底地形管理功能，提供了倾倒区等深线、剖面线等丰富的倾倒区现场信息，可以对比不同时期的地形变化情况，并以三维动态方式展示倾倒区地形，信息展示方式生动直观，能有效满足管理及业务工作对信息的需要。

[1]徐卓，王静，刘晴，等.Surfer软件在海洋倾倒区地形监测与管理中的应用[J].海洋开发与管理，2008（09）：50-54

[2]杨锴.基于ArcGIS Engine的海洋倾倒管理分析系统的设计与开发[J].科技信息，2007(33)：14-15

[3]吴涛,戚铭尧，黎勇，等.WebGIS开发中的RIA技术应用研究[J].测绘通报，2006(6)：34-37

[4]刘二年，丰江帆，张宏.基于Flex的环保WebGIS研究[J].测绘与空间地理信息，2006(2) ：26-28

[5]纪灵，马根之.烟台海洋倾倒区环境监测及对比评价[J].海洋通报，2003，22(2)：53-59

[6]黄秀清，潘海洪.长江口疏浚泥对倾倒区环境质量的影响[J].海洋通报，1993(5)：62-67

[7]汪林林，胡德华.基于Flex的RIA WebGIS研究与实现[J].计算机应用，2008(12)：34-37

[8]任建国.我国海洋科学“十一五”发展战略与优先资助领域[J].中国科学基金，2007，21(1)：7-13