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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

隨著我國可持續發展戰略的提出和逐步落實,各地方環保部門對本轄區污染源的控制日益重視。由于不同企業或行業所應遵守的排放標準等級不同,所排放污染物的數量和危害程度也有較大差別,此外不同企業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。所以對企業排污狀況進行有效監控是一項比較復雜的工作,借助于傳統的排污企業管理信息系統,環保部門難于對企業排污信息進行可視化的監控和綜合分析。GIS技術的發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技術對排污企業信息進行空間化和網絡化,將極大地提高企業排污管理的直觀性和科學性。如何使環保部門能夠直接通過Web瀏覽器實現轄區企業排污信息的日常管理、可視化監控、空間分析和專題分析等,是本課題研究的核心任務。

一、系統開發相關技術

(一)WebGIS概述

WebGIS即網絡地理信息系統,是GIS與Internet的有機結合的產物,它是利用Web技術來擴展和完善地理信息系統的一項新技術。WebGIS是一種基于Internet的分布式系統,與傳統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,可以大幅降低系統運營成本和系統負載的不均衡性。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數據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現已被廣泛應用在城市規劃、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上開發完成的可管理代碼API,可用于開發或擴展桌面、傳統客戶機/服務器環境或Web方式的地圖應用程序。基于.省略的集成可以充分利用微軟.Net框架的優點,并在較短時間內構建功能強大、運行效率較高的WebGIS應用程序[3]。MapXtreme 2005對象模型由大量.省略開發環境之中。MapXtreme2005使用Web地圖服務器(Web Map Server,簡稱wms)處理用戶的請求,并對服務器空間數據進行標準化。基于MapXtreme2005的WebGIS開發一般采用B/S四層結構,即Web瀏覽器、Web服務器、地圖應用服務器和數據庫服務器,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,而所有的空間或屬性數據請求都由服務器端協調處理。

MapXtreme2005采用標準的TCP/IP協議,通過HTTP進行各種數據的傳輸。當客戶端提出請求時,Web服務器首先對請求進行區分,如果其為空間操作請求,則Web服務器將通過地圖引擎MapXtreme從空間數據庫或本地空間數據源獲得地圖數據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據庫進行交互,而無需經過MapXtreme地圖引擎。基于MapXtreme2005的WebGIS的工作原理如下圖1所示:

二、系統設計

(一)系統功能模塊設計

根據系統的需求分析,本系統包括前臺與后臺兩大部分,系統功能結構如下圖2所示:

本系統的用戶可以分為普通用戶、企業用戶、業務管理員和系統管理員四種。普通用戶可以在前臺瀏覽轄區地圖和新聞公告、參與論壇活動、打印相關報表等;企業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、排污企業信息查詢等功能;業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;系統管理員可以針對具體要求,在后臺實現用戶信息管理、轄區地圖管理、論壇管理和系統維護等功能。

(二)系統體系結構設計

由于系統的用戶大多數屬于普通游客和企業用戶,主要需求為地圖瀏覽、企業排污信息查詢、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,而系統業務邏輯的處理主要由中間層完成,系統數據的存儲與管理則統一由數據層負責,所以系統采用基于MapXtreme2005的瘦客戶端模式較為適宜。瘦客戶端模式有效地實現了系統的視圖、邏輯和數據的分離,同時也提高系統系統的安全性。客戶端可使用Web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,如轄區地圖、排污企業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。屬性數據的處理主要在Web服務器端進行,而空間數據的處理和控制則主要由地圖應用服務器來完成。在本系統構建中采用IIS6.0作為Web服務器、Mapxtreme2005為地圖服務器。

三、系統數據庫的設計與實現

為了提高系統的運行和訪問效率,空間數據和屬性數據被單獨存儲在不同的SQLServer數據庫里。企業排污監控空間數據庫(以下簡稱EPEMSDB)中包含了大量的空間數據表,如排污企業、排污設施、污染物處理設施、綠地、水域、居民區、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據(MetaData),例如地圖目錄表MAPINFO_MAP

CATALOG、USER_SDO_GEOM_METADATA以及其它相關的數據視圖。業務數據庫主要存儲系統構建中需要的各種文本數據、視頻、圖片等,例如排污企業和排污設施詳細信息、污染物處理設施信息、轄區遙感圖像、用戶信息、監管法規與相關新聞等20多張相關的屬性數據表。

空間數據表與屬性數據表的設計除了要滿足基本的3NF規范之外,兩者之間還必須實現相互關聯,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據表要與屬性數據表相關聯,屬性數據表的每一條記錄就必須包含1個或多個關鍵字,它與空間數據表的圖形標識符一起作為空間與非空間數據的連接與相互檢索的聯系紐帶[5]。如排污企業(PE_Enterprises)與企業排污信息表(PE_Info)之間的關聯關系可以為: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)作為電網故障監控系統的轄區地圖,利用Easyloader8.0上載地圖數據到經過SpatialWare空間化的SQLServer2000數據庫。

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四、系統編程實現

限于篇幅,這里僅以月度地表水有機物含量狀況(如富營養化問題)專題分析過程為例,介紹系統編程實現的主要過程。化學需氧量(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。根據每月各企業所排污水的不同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各企業所排污水有機物含量的高低以及空間分布,可以為環保部門提供重要的決策支持。系統開發工具采用Visual Studio 2005,編程語言為C#,上述專題圖功能實現的主要代碼如下:

protected void Thematics_Click(object sender, EventArgs e)

{

.......

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

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

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

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

本系統的主要特色是采用基于MapXtreme2005的地圖應用服務器構建企業排污監管WebGIS系統,使用SpatialWare for SQLServer管理和組織空間數據,并根據企業排污管理業務的特點,在客戶端實現策略上采用瘦客戶端模式,有效地實現了視圖、邏輯與數據的分離?；贛apXtreme2005平臺的企業排污監管WebGIS系統主要適用于Windows平臺,其具有跨語言性、易于部署與維護、能有效節省投資、空間分析和業務處理能力較強等特點,可以較好地滿足環保部門對轄區企業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[J].計算機與現代化,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構建水文信息系統技術研究[J].水科學與工程技術,2007,(1):9-12.

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