基于Web GIS的海底管道檢測數據共享平臺

上海海事大學

基于Web GIS的海底管道檢測數據共享平臺

李 曙 王曉峰 郭 越

上海海事大學

針對海底管道檢測數據共享方面的需求，從檢測數據所具有的地理空間特征出發，借鑒地理空間數據共享的研究實踐，將Web GIS技術和Web Services技術運用到海底管道檢測數據共享平臺中，實現了管道檢測數據的網絡共享。通過該平臺，既能夠對海底管道檢測任務的屬性數據進行查詢獲取，又能夠獲取地理空間數據。Web GIS的應用增強了交互查詢能力，方便空間數據的查詢獲取，Web Services可實現異構平臺之間的互通。

海底管道；數據共享；Web GIS；網絡服務

隨著我國海洋油氣資源的開采，在海底鋪設了大量的管道，有些管道已經服役多年。為了保障海底管道在復雜海洋環境下安全運行，需要利用各種聲學探測設備對海底管道的狀態及周邊海洋環境進行檢測，實現檢測數據的集成管理與分發共享，也是發揮海底管道檢測及地形信息最大價值的有效途徑。通過建立數據共享平臺，依靠Web Services和Web GIS等技術，實現海底管道檢測數據的網絡共享，有利于數據重復利用和有效增值。

1 共享平臺的設計

傳統的空間信息共享多采用數據轉換方法，將內部數據格式轉換成本系統外部交換數據格式，再轉換為目標系統內部格式，不同系統使用的不同格式帶來了轉換的復雜性。以GML地理空間信息為中間載體轉換的方式，減少了在不同格式間轉換的復雜性[1]。

共享平臺設計采用Web Services和Web GIS實現數據共享。Web Services技術可以將基于數據的共享提升為基于服務的共享，這樣，使用者不用關心底層的復雜性和實現方式，只需要根據所需服務的說明使用該服務[2]。

Web GIS由GIS服務器、Web服務器、數據庫服務器和客戶端通過萬維網連接而成[3]。共享平臺中GIS服務器使用開源軟件GeoServer，通過GeoServer將Oracle數據庫的空間數據發布成符合OGC標準的WMS、WFS服務，實現以GML為通用載體的數據共享，以滿足用戶的多樣化需求，將數據以GIF、GeoTIFF、JPEG、PNG、SVG、Shapefile、KML等不同格式提供。同時，基于Web GIS的共享平臺也能夠通過Internet集成分布將異地的WMS、WFS服務為我所用，從而實現通過共享平臺提供共享服務。為了實現共享平臺網站的跨平臺、跨設備應用，使用Java語言、Struts2框架和響應式網頁設計。

2 共享平臺主要功能

2.1 數據庫設計

系統使用Oracle數據庫，通過Oracle Spatial組件，可以將空間數據和屬性數據統一存儲。系統中主要數據表及內容如表1所示，其中管道、航跡位置以及區塊位置使用SDO_GEOMETRY數據類型進行存儲。

表1 系統主要數據表及內容

2.2 Web GIS相關功能

2.2.1 Geo Server發布地圖服務

通過GeoServer將Oracle數據庫中的管道位置空間數據發布為符合OGC規范的WMS、WFS服務。首先下載對應版本的Oracle Plugin for Geoserver插件，復制到GeoServer WEB-INF/lib目錄中，重啟GeoServer后即可將Oracle Spatial數據配置為數據源，進而創建圖層發布數據。發布流程如圖1所示。

2.2.2 Web GIS客戶端構建

通過Open Layers用于Web GIS客戶端開發的JavaScript類庫包，實現在Web瀏覽器上顯示地圖。Open Layers中的主要概念是Map對象，Map對象代表了信息被呈現的地方。在Map對象上可以加載任意數量的柵格或矢量圖層（Layer），每個圖層可以有不同的數據來源及格式，或者是一個PNG圖片，或者是一個KML文件等等。除此之外，在Map對象上可以添加各種控件(Control)，通過這些控件可以使用戶方便地與地圖及其內容進行交互，如：平移、縮放、feature選擇等。

圖1 Geo Server發布地圖服務

為了使管道的地理位置顯示更明確，共享平臺采用Google Map作為基礎圖層，最終實現地圖的基本操作，包括平移、縮放、圖層顯隱控制、坐標狀態顯示、用戶定位、標記和要素信息查詢，并實現矩形區域繪制及不同格式的數據下載。

2.2.3 Web Services服務實現

Apache Axis2是Apache Axis的后續版本，是新一代的Web Services/SOAP/WSDL引擎。編寫一個POJO類，通過Axis2即可發布成為一個Web服務。在共享平臺中首先根據不同的服務需求定義不同接口，再通過具體的Java類實現指定接口，最后通過Axis2將其發布成為Web Services服務。使用者根據WSDL文檔，既可以直接使用HTTP請求獲取數據，又可以通過WSDL2Java命令生成客戶端的Stub類調用Web服務，獲取需要的相關數據。

3 共享平臺應用

海底管道檢測數據共享平臺基于Web Services和Web GIS技術整合數據資源，屏蔽底層數據差異，通過平臺門戶網站向用戶提供統一、透明的海底管道檢測數據共享服務。得益于采用響應式網頁設計，平臺門戶網站同樣適合在手機、平板等移動設備上使用，充分發揮了Web GIS的優勢，使管道位置數據直觀展現。用戶使用過程中利用定位功能可以實時掌握自身與管道的相對位置，方便規劃和調整作業航線，提高海上管道檢測、維修等任務的作業效率。

圖2為在共享平臺上查詢得到的海底管道相關數據信息。圖3中是在手機上訪問共享平臺網站，其中，左邊展示的是使用定位功能確定自身位置（紅色標記處）；右邊展示的是在使用Web GIS的矩形繪制功能得到選定區域的四至坐標后，選擇需要下載的數據類型，獲取特定格式的數據。

圖2 通過共享平臺查詢管道數據

圖3 在手機上使用共享平臺的Web GIS服務

4 結語

針對海底管道檢測數據共享方面的需求，從海底管道檢測數據所具有的地理空間特征出發，借鑒地理空間數據共享的研究實踐，將Web GIS技術和Web Services技術運用到海底管道檢測數據共享平臺中，實現了對于管道檢測數據的網絡共享。通過該平臺，既能夠對海底管道檢測任務的屬性數據進行查詢獲取，又能夠獲取地理空間數據。Web GIS的應用增強了交互查詢能力，方便空間數據的查詢獲取，Web Services可實現異構平臺之間的互通。

[1]聶成蛟．基于GML的空間信息共享平臺設計與實現[D]．武漢：華中科技大學，2004.

[2]景瑞林．基于GIS的生產信息集成系統[J]．油氣田地面工程，2014，33（4）：36-37.

[3]張紅亮．城市GIS中空間數據的共享研究[J]．測繪與空間地理信息，2009（3）：114-116.

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.003

2015-04-20

基金論文：國家海洋局海洋公益性行業科研經費專項（201205012）。