應用ArcGIS Server設計與實現電子政務應急服務系統

張國合

(浙江省第一地質大隊，浙江 杭州 310013)

一、引 言

各類各級突發事件都會不同程度、不同范圍地對社會造成危害，因此切實加強應急指揮及處置體系建設，對提高各級政府快速、及時地響應，準確把握事件狀況與評估信息，迅速判明事件的性質和嚴重性，啟動相關的處理流程進行處置等能力十分必要。電子政務應急服務平臺建設按照突發災害應急預案，形成平戰結合、統一調度的技術保障系統，構建起為減災救災指揮機關與各職能部門的信息化溝通渠道，形成規范化的“信息統一接報、分類分級處理、及時減災救助、事后反饋評估”的突發災害應急處置流程，切實有效地提升政府對突發事件的快速處置和應急指揮的綜合能力。近年來，雖然各級政府對電子政務應急服務平臺建設的工作已先后展開，然而對GIS在電子政務應急服務平臺中的應用尚缺乏系統的研究，鑒于此，系統根據電子政務應急服務平臺的地位和作用，結合GIS的功能，研究了GIS對電子政務應急服務平臺建設的支持。此外，系統還基于當前最新軟件工程技術及主流GIS軟件提供的設計和開發方法，設計開發了基于ArcGIS Server的電子政務應急服務平臺系統。

二、系統建設目標與內容

1. 系統建設目標

本系統建設需要實現的目標是：基于ArcGIS Server平臺，采用C#語言，開發一套集基礎數據的網絡發布、存儲、管理、檢索、緩沖區分析、最優救援路徑分析、隔離區域分析、成果圖形生成及輸出為一體的政府應急指揮管理系統。系統收集城市已有基礎地理和專題信息資料，對照實際工作程序和應急預案，按數據庫規則進行相應的綜合、整理、篩選、歸納及轉換，建立完善的基礎地理庫、知識庫、模型庫和文檔庫等，為城市應急服務提供科學的數據和決策支持。

2. 系統建設內容

系統建設內容主要包括：數據庫、運行環境和軟件設計開發。

1) 數據庫建設包括基礎空間數據和應急要素專題數據庫。基礎空間數據庫包括多比例尺(1∶500、1∶1000、1∶2000、1∶5000、1∶10 000)地形圖數據庫和多比例尺影像數據庫，按照國家標準建立起包括地形圖和影像的多尺度、多數據源空間數據庫；同時，將收集好的應急要素，如醫療衛生設施、消防設施、大型水利設施、地質災害多發地、危險源分布、污染源分布、警力分布、人口分布等與應急突發事件有關的專題要素，按照不同的屬性要素要求，建立起基于空間數據庫的應急要素屬性數據庫。

2) 系統運行環境包括硬件設備的配置和系統運維及更新機制建設。硬件設備主要包括：數據庫服務器、應用服務器、圖形處理工作站、磁盤陣列、大屏顯示器、交換機等；系統運維更新機制主要包括：維護并記錄系統的正常運行、進行系統的軟硬件更新、維修及系統的功能升級、性能優化、安全防護及數據定期更新機制建設等。

3) 軟件設計開發主要包括：項目的需求分析、系統總體結構設計、模塊設計、代碼編寫、系統測試、安裝調試及試運行等。

三、系統架構

整個系統以ArcGIS Server為平臺，采用數據層、邏輯層、應用層的體系架構，最低層為數據庫層，建立在服務器端，利用SQL數據庫，用于存儲系統所需的基礎空間數據和應急專題數據。中間層是邏輯層，也是功能組件層，通過C#語言利用ArcGIS Server及Slivelight API等功能組件及網絡交換接口，實現系統響應功能。最上層是系統界面的應用層，安裝在客服端，滿足電子政務應急服務系統的功能使用。圖1為整個系統采用的架構圖。

圖1 系統體系結構

四、系統設計與實現

1. 數據庫設計

應急數據資源的主要特點表現為多部門、多源和異構。應急數據庫主要包括基礎空間數據和應急要素數據。根據地理信息分類與編碼標準、應急信息分類和編碼標準、數據庫表結構等相關國家標準和技術規范，對這些數據進行處理、分層、屬性編碼和空間索引設計將其入庫。基于ArcGIS的Personal GeoDatabase進行基礎空間數據庫的設計與建設，實現對不同比例尺地形圖和影像圖組織與管理。

2. 基礎空間數據庫

基礎空間數據是應急專題數據的基礎，主要包括：①境界層，包括境界線、面及注記層，存儲行政區劃及相關信息；②水系設施點、線、面及注記層，涵蓋各類水系及附屬設施要素的信息；③交通設施點、線、面及注記層，保留的交通各類要素的信息，形成路網層；④居民地及其附屬設施層；⑤工礦設施層；⑥地形地貌層；⑦植被覆蓋圖層等。

影像數據包括分辨率分別為15 m、2.5 m、1 m、0.2 m的遙感影像。

3. 應急要素數據庫設計

按照國家應急平臺體系省級應急平臺數據庫表結構規范(試行)、應急信息資源分類與編碼規范，結合實際，進行應急要素數據庫建設，包括重大危險源和風險隱患區、重點防護目標、應急機構、應急救援力量、應急專家信息、應急救援物資、應急醫療資源、應急通信資源、應急運輸資源、應急避難場所、重點污染源、監測監控站點等應急專業圖層；主要有醫療衛生設施、消防設施、大型水利設施、地質災害多發地、危險源分布、污染源分布、警力分布、人口分布、學校、安置點、放空洞等應急要素的空間分布及其相關信息。

4. 系統軟件開發

電子政務應急服務系統建設基于多層架構開發的理念，采用ArcGIS Server+Silverlight +.NET平臺軟件開發模式搭建網絡富客戶端的業務運行系統。通過C#語言利用ArcGIS Server及SliverLight API實現系統功能，系統用戶界面設計在Silverlight體系結構下使用XAML編寫，采用.NET進行整個集成。

5. 系統功能實現

1) 電子地圖瀏覽：該模塊提供基本的地圖放大、縮小、漫游、快速定位、全圖等空間操作，同時提供鷹眼和視圖書簽管理工具；還可以動態設置地圖各圖層的顯示與隱藏，調節其透明度，以增強可視化表達效果。

2) 應急要素空間查詢：可方便高效地查詢基礎地理和應急設施的空間和屬性資料，以提高應急指揮效率。主要包括空間要素屬性查詢、模糊查詢、框選查詢、緩沖查詢、特定距離應急設施搜索等。

3) 應急態勢標繪：應急服務中需要在電子地圖上以多種方式標繪決策方案，為了繪制任意形狀且光滑的圖案，本文運用貝塞爾曲線的“皮筋效應”，按照數學曲線的程序化方法控制弧段的彎曲度。系統中實現了各類點狀、線狀和面狀符號的標繪及編輯，點狀符號以客戶端PNG圖片形式標繪事件，線狀和面狀符號以貝塞爾曲線繪制邊線，并輔以特定類型的填充。為了擴充標繪符號庫，利用Web handler服務上傳本機符號至服務器，再通過異步更新機制豐富客戶端應用。

4) 應急動態調度：根據歷史統計數據設置各條道路的通行狀況，依據事件類型和應急預案，結合警力、消防、醫院等各類救援力量，根據道路實時通行狀況，設定停靠點和障礙點，利用路徑生成算法，獲取最優的調度方案。停靠點和障礙點個數可以任意設置，同時能夠詳細展示路徑中每一段的轉彎方向、通行里程和時間，也可以根據需要進行多目標和多路徑最優調度。

5) 應急專題制圖：突發事件發生后，管理人員可以按照自定的過濾方式，以專題圖形式查看各個應急設施、學校、醫院等公共場所的資源分布情況，從而為救援措施的制定提供科學指導。

6) 應急事件處理過程記錄：在應急事件處理的同時，整個應急指揮處理的過程被實時記錄，還可以在系統上實現各類決策、批復及電子簽名，這些信息和數據被同步存儲到服務器中，以便存檔和查閱。

五、系統實現流程

系統的整體實現流程為：

1) 項目的需求調查、分析。通過需求調查、分析，進一步明確系統要實現的目標及要求，從而確定系統總體結構。

2) 軟硬件及開發工具的選擇。通過需求分析，明確其目標后確定要選用的軟、硬件平臺，形成系統研究開發環境。

3) 收集有關技術標準與規范。

4) 研究所用的多數據源的數據格式，分析其與本系統的數據接口。

5) 建立應急指揮基礎信息管理和設施管理信息系統，將傳統紙質資料信息化、統一化、可視化。

6) 以GIS強大的空間分析功能為支撐，研究建立緩沖區分析、最優救援路徑分析、最近設施分析等GIS應用模型，建立系統所需方法庫、模型庫、知識庫及方案決策模型，并就相應的決策方案進行深入研究。

7) 系統應用程序開發，系統試運行。

8) 數據模型的檢驗與修正，用戶界面接口程序開發，完成系統建立工作。

六、結束語

基于ArcGIS Server的電子政務應急服務系統的設計與實現改變了以往應急服務的傳統模式，以直觀豐富的位置信息和應急要素信息為應急服務提供準確的決策依據，以智能化的最優應急資源和最優路徑分析來輔助應急調度，更加方便、高效、快捷地實現了應急服務的信息化和智能化管理，使應急服務更加科學化，可顯著提高政府部門在面臨突發情況下的反應速度及處置能效。

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