基于Flex和ArcGIS Server的城市防汛指揮系統的設計與實現

張宏偉，魏 鋒，佘遠見

（河海大學地球科學與工程學院，江蘇南京210098）

基于Flex和ArcGIS Server的城市防汛指揮系統的設計與實現

張宏偉，魏 鋒，佘遠見

（河海大學地球科學與工程學院，江蘇南京210098）

針對淮安目前防汛工作上存在的問題，在介紹了ArcGIS Server、RIA/Flex和.NET等相關技術的基礎上以及分析研究了系統的總體設計結構、數據庫管理設計等，結合淮安防汛減災相關情況，設計開發了 WebGIS城市防汛指揮系統，并介紹了該系統所實現的功能，以及系統開發過程中所采用的關鍵技術等。通過對該系統的研究應用，防汛人員能夠有效地提高對城市洪汛管理、調度的工作效率，而且對于防汛減災具有重大的指導意義，從而最大限度地減少洪汛給城市所帶來的損失。

城市防汛減災；ArcGIS Server；.NET；RIA/Flex；WebGIS

隨著我國城市化進程，城市防汛減災形勢日趨嚴峻，城市防汛減災的現代化是我國城市發展的迫切需求。過去幾年來，淮安市雖然在河道綜合治理、泵站維修改造和環境衛生管理等工作中大力投入，在城市防汛排澇方面得到明顯改善，但城區防汛仍然面臨許多問題，如城區防汛管理大量資料和信息仍然以傳統的手工作業為主，無法實現數據的有效管理及資料信息的共享等，因此建立一個先進實用、專業有效的WebGIS城市防汛指揮系統很有意義。

本文基于.NET和ArcGIS Server平臺，采用Flex和VisualStudio2008.NET共同開發淮安市城市防汛指揮系統，本系統對淮安市防汛減災，社會經濟可持續發展以及提高城市防洪標準具有重要的作用，對淮安防汛工作的開展具有科學的指導意義。

1 相關概念/技術

1.1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是ESRI在ArcGIS 9.x系列產品中國推出的一個創建企業級GIS應用的平臺，支持的GIS軟件可以集中管理并且支持多用戶，提供了創建和配置GIS應用程序和服務的框架，可以滿足各種客戶端的不同需求，其最大的貢獻就是將高級 GIS功能，如空間分析功能等引入到網絡環境。它既可以像ArcCatalog那樣輕松地提供在線地圖發布的功能，也可以像ArcMap提供在線的地圖分析和地圖編輯功能。而后者正是長期困擾ArcGIS開發人員的問題以及Server的優勢所在[1]。

1.2 RIA/Flex

目前，越來越多的企業應用采用了Web應用（B/ S）的開發模式，然而傳統Web應用存在著很多不足之處，包括頁面表現力、瀏覽器和服務器的通訊等方面，已經漸漸不能滿足用戶的需求。而 RIA（Rich Internet Applications，富互聯網應用）的出現在某種程度上顛覆了傳統Web應用的理念和設計，提供比較出色的表現能力，尤其是在用戶有復雜交互、地圖無縫縮放等需求時，更能讓用戶感受到明顯的體驗差距。

Adobe公司的Flex無疑是目前最為流行、最為成熟的RIA技術，是RIA平臺中的典型代表，堪稱最完整、最強大的RIA開發解決方案，在客戶端表現層方面具有強大的表現力，給用戶提供前所未有的體驗效果。

1.3 .NET

.NET是M icrosoft公司于2000年6月推出的下一代互聯網軟件和服務戰略，是一個理想化的未來互聯網環境，是要讓所有計算機群、相關設備和服務商協同工作的網絡計算環境，并全面支持XML標準。.NET技術具有跨平臺性、跨語言性等特性。ASP.NET是建立在微軟.NET框架平臺上的完全面向對象的服務器端程序構建技術，能被用于一臺Web服務器來建立強大的Web應用程序。

2 系統分析與設計

2.1 設計目標及原則

針對目前淮安市城區的防汛工作存在的問題，建立本系統，從而保證防汛工作人員能夠實時準確地監視、掌握城區汛情信息，為防汛工作提供決策依據并調度城區的防汛排澇工程高效運作，保證城區防汛安全。

由于防汛工作關系到人民生命財產的安全，因此在系統建設過程中，必須保證系統的穩定、可靠、安全等特性。系統設計必須注重技術要先進，即利用GIS等當前先進的信息技術作支撐環境，同時需要注重實用，要求系統界面友好，滿足用戶實際需要，并且考慮到本系統的使用人員大部分為非計算機專業人員，要保證系統的使用簡單方便、易學好用。由于本系統全部在局域網內使用，所以將存儲的GIS服務器與部分數據庫服務器部署在不同的物理介質上，用來保證系統的安全[2]。

2.2 系統體系框架

淮安市城市防汛指揮系統在總體結構上采用基于B/S模式的3層體系結構，包括表示層、應用層、數據層。其中表示層面向不同需求的用戶提供不同的服務內容；應用層是整個系統的核心，幾乎所有的分析和決策都在這層完成；數據層提供數據的安全存儲和高效訪問[3]。

B/S模式的應用系統的使用相對方便，用戶可以直接使用Internet Explore等瀏覽器來實現各種GIS功能的操作，系統建設的成本較低。不過，依照目前的技術手段，要完全在IE瀏覽器上實現GIS的各種功能，只能采用ArcGIS 9.X的ArcGIS Server才能實現。淮安市城市防汛指揮系統的體系框架如圖1所示[4]。

圖1 平臺應用體系結構圖

2.3 開發環境

本系統以.NET和ArcGIS Server為開發平臺，采用M icrosoftVisualStudio2008.NET和AdobeFlex Builder3.01協同進行開發。整個系統以M icrosoftSQLServer 2005為后臺數據庫管理系統，以ADO.NET技術來與數據源進行交互，以ArcSDE為空間數據引擎調用數據庫中的空間數據。

2.4 數據采集

數據采集包括遙測數據采集和防汛相關數據采集。遙測數據是通過采集淮安城區各測站的雨量、水位、閘位數據，并將它們進行處理、入庫。其工作原理是：首先從遙測現場不斷地接收 GPRS數據包接收程序所發送過來的數據，通過 GPRS通信方式進行傳輸，到達中心接收服務器，然后接收服務器對數據進行解析分析，并將檢測到的錯誤數據進行相應的處理，最后將合法數據寫入水情遙測數據庫。而對于防汛相關數據，主要通過淮安防汛相關人員進行調查、整理，包括河道、泵站等的相關資料、文檔、數據等，最后寫入水情綜合數據庫。

2.5 數據庫設計

水利數據是防汛搶險決策的基礎，淮安市城區防汛指揮系統的水雨情數據庫需要存儲和管理海量、多類型、多屬性的信息，并且要求準確、及時和安全，因此本系統數據庫的設計和建立至關重要。其設計建立原則包括：①應構建多層次、多維的數據庫來滿足不同對象；②考慮到網絡狀況，不同類型數據可以適當分布；③數據應集中管理，為保障數據的保密性。

考慮到以上幾點，本系統采用具備高可靠性和易維護性等性能的M icrosoft SQL Server 2005數據庫管理系統作為數據庫的管理平臺，支持數據加密、并行查詢、強大的空間數據支持能力。尤其在存儲大量空間數據、圖像等信息時，更顯其優勢。

3 系統開發實現

3.1 系統界面

主界面（見圖 2）主要包括如下幾個部分：系統logo、菜單欄、地圖顯示框、工具條等。其中菜單欄為各項系統功能模塊的鏈接；地圖顯示框可以顯示地圖及對地圖的操作過程；工具條上的各種工具按鈕用于操作地圖等[5]。

圖2 淮安市城市防汛指揮系統主界面

3.2 實現功能

系統總體功能如圖3所示。

圖3 淮安市城市防汛指揮系統總體功能

1）實時水雨情模塊。該模塊可以實現基本地圖操作，如縮放、漫游、全圖顯示、鷹眼等，以及按照給定的要求進行點、線、區域等的查詢查找功能，并對查找結果進行快速定位并高亮或閃爍顯示，以此滿足用戶的需求。

2）水雨情查詢模塊。該模塊可以對淮安市的水雨情狀況進行實時監測并做出統計形成圖表，以及查詢各個泵站的水位、流量、降雨量等詳細信息，方便系統用戶對于各個泵站的監控、管理等。

3）衛星云圖模塊。該模塊是對衛星云圖進行實時監測，可以瀏覽查詢不同時刻的紅外云圖、水汽云圖等，并做出相應的決策。

4）防汛組織模塊。該模塊用于展示淮安市防汛組織（機構）和不同泵站管理所的值班人員的詳細信息，方便用戶針對自己的要求快速查找所要的信息。

5）防汛發文模塊。該模塊用于顯示針對防汛相關信息所發布的發文、通報、簡報等，為用戶提供及時有效的洪汛信息，以及宣傳防洪防汛知識，增強用戶對洪汛相關知識的掌握。

6）后臺管理模塊。設定管理員和一般用戶，對系統進行不同操作。前者具有最高權限，對數據及用戶信息進行管理維護，而后者只能通過系統獲取防汛相關信息，不具有對數據進行修改、刪除等操作權限。

3.3 關鍵技術

3.3.1 防汛地圖的制作

設計開發本系統的一個前提就是地圖的制作，地圖制作、輸出效果的好壞直接影響到后期防汛工作的進行。本系統所要使用的地圖的制作可分為3個部分。

1）數據轉換。由于數據主要來源于工程測繪部門，數據格式大都為DWG格式，不能滿足我們后期對地圖的操作要求，因此需要將其轉換為Geodatabase格式。本次地圖數據采用將 DWG中的各種要素圖層分別提取、各自采用轉換效果好的方法轉換成 Geodatabase，并在各自轉換中統一坐標系統，滿足數據間的吻合，達到最佳效果。

2）數據編輯。由于數據轉換存在誤差，必須進行幾何數據和屬性數據的編輯。前者包括圖層合并，結點連接刪除等，在ArcMap中參照原CAD數據文件進行圖形糾錯。而后者則是對屬性表的操作，包括添加、修改字段等，以進行后期的查詢分析。另外制作完整地圖，還要附加一些學校、醫院等地標信息，我們通過從GoogleMaps網站獲取相關數據來實現，但其在地圖上有偏差，要對基礎地圖采用坐標變換中的平移來解決與地標的吻合。

3）地圖制作。經過以上兩步，在ArcMap中再對地圖數據進行色彩分級、分類符號等符號化的工作，便可以輸出地圖，但在輸出前還應考慮版面設計、地圖整飾等，包括不同圖層在不同大小的比例尺下的顯隱。最后將地圖保存為.mxd格式，供后期分析所用。

3.3.2 Flex與ArcGIS Server、.NET的結合

通過Flex開發一個WebGIS的絢麗的用戶界面，再由ArcGIS Server提供高效的GIS地圖服務，肯定能給用戶帶來前所未有的體驗。為了將兩者結合起來，ArcGIS在RIA領域推出了ArcGISAPIfor Flex，主要面向基于ArcGISServer構建GIS服務的RIA開發。使用ArcGIS API for Flex開發的Flex應用可以很方便地使用地圖功能和ArcGIS Server的REST接口提供的GIS查詢及分析功能，方便地將用戶的業務和GIS結合起來。

Flex與.NET技術的結合表現在：前臺用Flex開發的應用程序，而后臺則采用ASP.NET技術。用戶通過發送數據請求到后臺，然后把結果展現在前臺用戶界面。這就涉及Flex與.NET之間的數據通信。

Flex客戶端與.NET服務端之間進行數據通信主要可以采用HTTPService、WebService和URLLoader等方式來完成，在本系統中主要采用HTTPService方式。使用 HTTPService可以實現加載數據，也可以實現參數傳遞。前者是基于HTTP協議發送POST和GET請求外部數據，然后通過指定的監聽方法來處理響應；后者在Flex端將數據傳遞到.NET服務端，再通過處理后，將結果返回給Flex客戶端。

Flex最終會生成sw f文件以ActiveX的方式部署網頁上（jsp，aspx等），由于ActiveX是一個獨立體，它并不能直接獲取頁面的元素數據，同樣aspx等服務端代碼也不對它進行操作，因此Flex必須提供相關對象來靈活地和當前網頁的JavaScript相互進行靈活地調用。此對象就是ExternalInterface，包括addCallback和call方法，通過它們Flex可以與網頁中的JavaScript進行互操作，從而將Flex生成的.sw f文件部署到網頁上。

本系統將Flex中編譯后生成的相關文件，包括AC_ OETags.js、playerProductInstall.sw f、index.sw f、index.htm l及其余相關功能Widget生成的.sw f等復制到.NET項目中對應的文件夾下，并把index.htm l代碼中如下一部分代碼復制粘貼到系統主頁面代碼的合適位置。再次運行程序，完成.sw f文件嵌入到網頁中（見圖4）。

圖4 Flex生成的.sw f文件嵌入網頁前、網頁后

4 結 語

本系統是基于.NET和ArcGIS Server平臺，采用Flex和VisualStudio2008.NET共同開發設計的，提供基本GIS功能和水雨情信息等的實時監測、查詢、管理服務。系統對淮安的防汛減災輔助決策具有實用價值，滿足了系統使用人員對防汛減災及調度等的新需求，對城市防汛工作的研究、推動城市現代化防洪具有極其重要的意義，為淮安有效控制和降低洪汛災害提供了科學的決策依據。當然，本系統雖然實現了企業級WebGIS應用中的關鍵技術，但系統目前主要提供數據與信息查詢、管理，而在分析處理等方面的功能較少，這些有待作進一步研究。

[1] 朱士峰，李俊磊，談俊忠，等.基于ArcGISServer的基礎地理信息發布平臺解決方案研究[J].安徽農業科學，2008，36(4)：1696-1698

[2] 王佐成，薛麗霞，汪林林，等.基于WebGIS的城市規劃管理信息系統設計[J].重慶郵電學院學報，2006，19(2)：264-267

[3] 裴鳳松，胡寶清.基于ArcGISServer的區域資源環境和可持續發展信息共享與應用服務系統設計與實現[J].城市勘測，2008(6)：62-67

[4] 賴永興，張艷，益建芳，等.基于ArcGIS Server的城市規劃管理信息系統設計[J].測繪與空間地理信息，2008，31(3)：114

[5] 吳微微，李誼瑞，范靈春，等.基于.Net的WebGIS城市防震減災服務系統[J].世界地震工程，2009，25(2)：112

Design and Realization of City Flood Prevention Command System Based on Flex and ArcGIS Server

by ZHANG Hongwei

Aiming at and associating with the currently work conditions and problems of the flood control and disaster alleviation in Huai'an, We designed and exploited the WebGIS City Flood Prevention Command System,introduced the functionsachieved in the system and the key technology used in the system development process and so on, which is based on related technologies such as ArcGIS Server,RIA/ Flexand.NET,aswell asanalyzed and studied the whole design structure,database management and design and so on.Through the research and application of this system,the researchers can effectively enhance the work efficiency of flood control of city management and scheduling,and which has significant guide meanings to flood prevention and disaster alleviation,thereby minimizing the loss caused by flood damage to the city.

city flood prevention and disaster reducing;ArcGIS Server;.NET;RIA/Flex;WebGIS

2010-10-20

P208

B

1672-4623(2011)06-0034-03

張宏偉，碩士，研究方向為GIS開發與應用。