基于ArcGIS API for Flex的水务地理信息系统设计与实现

徐培罡，施建辉，李发红

(国家测绘地理信息局第一航测遥感院，陕西西安710054)

地理信息系统(Geographic Information System)，是指在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[1]。

水务是指一切与水有关的事务，所涉及的所有信息统称为水务信息。水务信息种类繁多，信息量大，除了矢量数据和空间属性外，还包括有其所涉及的各种文本信息、影像信息等，是所有水务工作的基础。本文通过将水务管理与地理信息系统相结合，不仅能进一步提高水务信息管理水平，而且能开拓水务信息应用的新途径。作为市级水务主管部门的榆林市水务局，使用传统的管理手段已经难以应付今天日益复杂的水务环境，更不用说高层次多方位的复杂水务环境。因此，将相关的水务数据信息进行整理，按照设定的规则，统一到地理信息平台上，从而实现对各种数据的综合管理分析，为日常的水务管理、提供一个全方位的平台[2]。

ArcGIS API for Flex是基于ArcGIS Server的基础上扩展的开发组件，使用ArcGIS Server构建的GIS服务的基础上，进行富互联网应用程序(Rich Internet Application)的开发。所谓富互联网是一种在表现层面的技术创新，是一种具有丰富能力的客户端技术，其结合了桌面应用程序，不仅运行速度快，而且改进了Web应用程序的用户交互，提供更丰富、更具交互性和响应性的用户体验[3]。

1 系统设计

1.1 系统总体框架

本系统采用B/S设计结构，设计为三层结构模式，分别为数据层、支撑层、应用层。其中，数据层主要包括基础地理信息数据和水务专题数据等;支撑层主要是指ArcGIS组件、ArcGIS API for Flex组件库、业务组件及支撑平台等;应用层则是最终所实现的管理、维护以及应用服务系统[4]。系统总体框架示意图见图1。

1.2 系统功能设计

本系统除了包括系统权限管理、数据输入输出等基本功能之外，还包括数据管理和专题水务信息的图形显示、浏览、数据维护，水务专题分析，报表打印等功能。细分为以下几项:

1)地图浏览:浏览所发布的水务专题图，影像等;

2)绘制:绘制点、线、面、注记等标记信息;

3)量测:测量线长、面积，对应各种量测单位;

4)查询定位:实现对区域内所有的河流、湖泊、水库、自来水厂等各类要素信息的查询，并且双击可缩放至所在位置且附有图片、文本说明等详细信息;

5)缓冲分析:实现在区域内某个水务实体附近，查找任意距离范围内的某一类的水务要素;

6)最短路径分析:基于区内的路网数据，找出任意两点之间的最短路径;

7)分类显示:对所有水务实体数据进行分类，从而实现分门别类的显示某一类型的要素;

8)历史数据对比:采用卷帘实现最新影像和往期影像的对比，以及透明工具实现具体某一地方的变化情况对比;

9)统计分析:在图面进行任意多边形、圆、椭圆的绘制，统计落入该范围内的水务要素信息，并以饼状图、线状图、柱状图等进行直观表示;

10)历史数据统计分析:利用Web Service技术，筛选数据库中符合查询条件的记录，然后对这些记录按照某一字段值进行统计，并输出图表;

11)打印输出:包括统计表格、专题图的存储和打印出图。

图1 系统总体框架示意图

1.3 系统数据库设计

数据是整个系统的基础，通过对榆林市水务局现有数据情况的分析，结合水务行业的特点以及单位的业务需求，应该建立起一个数据中心，以数据库的形式对这些数据进行存储和管理，充分的挖掘利用这些水利资料，更好的服务于榆林市的水利建设和水利信息化建设。数据库建设主要包括以下三项:

1)空间数据库

包括区域1:1万 DLG、1:1万 DEM;1:5万 DLG、1:5万DEM;1:2000DLG、DEM 以及1:500DLG、DEM;还包括各种高分辨率的卫星影像数据和航空遥感影像以及水利挂图等。

2)属性数据库

对系统中所包含的属性数据采用关系数据库进行统一管理，以表的形式进行存储，并通过标志码实现其与空间数据的关联。

3)专题数据库

包括水务设施、水利工程、江河湖泊等专题水务信息，这些数据在分析统计中具有非常重要的意义。

2 系统关键技术应用

2.1 地图配图与符号化显示

电子地图数据是针对在线浏览以及专题标图的需要，对矢量数据、影像数据进行内容选取之后所组成的数据集，经过一系列的处理工作，包括符号化处理、图面整饰、分级切片处理后形成重点突出、符号形象、色彩协调、图面美观的屏幕显示地图。基于ArcGIS API for Flex的榆林市水务地理信息系统，其所涉及到的专题水务信息、符号类别特别多，地图既有以DLG为基础的地形图，又有以DOM为基础的影像图，为了快速实现地图浏览与定位，需要定制地图符号，参照相应的规范标准，对矢量地图和影像地图进行分级与配置，结合实际需要，生成切片方案，以此制作万片地图。

2.2 基于Flex的地图显示与交互技术

ArcGIS Server10.0是ESRI推出基于服务器的GIS产品，其可以用来创建企业级GIS应用平台，同时ArcGIS Server原生的支持REST，也就是说在安装完ArcGIS Server之后REST接口就已经存在。本系统是基于ArcGIS API For Flex 3.3框架所开发，该框架正是以REST接口为基础，因此可以实现Flex组件和ArcGIS Server所提供的各种服务间的结合，构建具有较好显示效果和交互体验的Web应用程序。使用Flex-Viewer框架中自带的Map控件来获得和显示所发布的服务，使用Navigation控件，可以方便快捷的实现地图的放大、缩小、漫游、复位等;而使用Measure控件，可方便实现地图上各种量测;Geometry Service服务，可以协助应用程序进行各种几何计算、如缓冲区、简化、面积和长度计算以及投影等。

2.3 基于Web Service的交互技术

Web Service是一种构建应用程序的普遍模型，是完成特定应用需求的可以在任何支持网络通讯的系统中运行的在线服务。部署Web Service后，应用程序就可以发现并且去调用里面的服务[5]。本系统采用Web Service组件来实现二者之间的交互，构建查询的Sql语句并传递给Web请求，Web Service处理完请求之后再返回请求结果，整个过程相当于Web Service就是一个接口。首先，在 ASP.NET创建一个Web Service，其中包括服务器端的请求处理和对客户端发送和接收消息的支持;然后，在Web Service中添加处理方法，并且根据需求实现和SQL Server数据库的连接;最后，利用Sql-DataAdapter结合前台传递过来的Sql条件检索数据库中符合条件的记录，以XML字符串的形式返回给前台。

3 系统应用示范开发

系统基于 FlexBuilder4.6开发环境，利用 SqlServer2008数据库以及ArcGIS API for Flex开发组件完成榆林市水务地理信息系统的开发。系统各项指标依据上述系统设计思想设计开发，实践证明，本系统能够满足榆林市水务局的水务信息化应用需求，提高了工作效率。系统主界面见图2。

图2 榆林市水务地理信息系统主界面

历史数据作为分析预测未来水务情况的重要依据，系统将历史资料数据存储在数据库中，同时提供了针对历史水务信息的查询统计功能。利用Web Service技术实现Flex和Sql数据库之间相互通讯，定义一个Web Service的对象，并指定其wsdl文档路径，通过此路径Web Service对象获取数据并将得到的数据返回至文本区域控件。下图3是针对历史水源地信息的统计输出结果:

图3 统计图表输出

4 结语

水利地理信息系统工程是数字、现代水利的基础设施，是业务应用和公众服务的基础平台，是水利信息化进程的一项标志性工程[6]。本文利用新一代的组件式 GIS软件设计开发的水务地理信息系统，图文并茂的表达了水务信息的空间分布，使用户的操作简洁、方便、灵活、实用、高效，容易与其它信息系统集成，具有较强的扩展性和较高的应用推广价值。下一步将继续探索ArcGIS的空间分析功能，利用空间数据挖掘技术结合地理空间数据对水务数据库中的各类监测数据进行综合的分析与提炼，为榆林市防汛抗旱、水资源优化配置等专题应用提供全方位的决策支持。

[1]MICHAEL N D.地理信息系统基本原理(第二版)[M].北京:电子工业出版社，2003.

[2]蒯海沙，周平华，喻晓之，顾华奇.水务地理信息系统的开发[J].测绘通报，2007，(8):59 －61.

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

[4]刘俊，谭建军，邵长高.基于 Flex的 WebGIS框架设计与实现[J].计算机工程，2010，(5):242 －244.

[5]陈赟，胡坚，汪超亮，李子扬.基于 REST Web Services的分布式遥感数据检索技术研究[J].计算机工程与设计，2010，31(14):134－138.

[6]柏屏，高翔涛.江苏省水利地理信息系统的设计与实现[J].水利信息化，2011，(4):61 －65.