基于ArcGIS 的應急物資調度系統設計與實現

張正雄

(北京建筑大學測繪與城市空間信息學院，北京102616)

目前，鐵道部地提出了“數字鐵路”的建設目標，旨在建設能夠數據共享，決策管理，調度規劃的鐵路綜合信息平臺[1][2]。正是在這樣的形勢下，本文根據鐵路信息化管理現狀，在對數據資源整合、三維可視化等方面深入研究的基礎上，借助GIS 可視化集成技術手段，實現應急現場模擬、應急路線方案比選、應急路徑導航提示等多種應用，提高應急指揮、調度、救援的效率，為應急救援、處置提供基礎資料可視化手段。

本文擬主要研究內容如下：

以國家基礎地理信息數據為基礎底圖，疊加地理信息數據和應急資源地理信息數據，形成“應急一張圖”，為用戶提供二維、三維瀏覽查看界面。

提供地理信息的應急資料智能搜索、事故現場模擬、應急救援路線方案比選、應急救援疏散提示、三維模擬展示等功能。

提供移動端服務，功能有信息傳輸、隧道導航等功能。

1 系統設計

1.1 系統功能設計

系統按照功能分為四個模塊，分別為基本功能、綜合查詢、應急救援、系統管理。其中，基本功能模塊提供系統二三維窗口基本操作工具、圖層控制及窗口視圖聯動；綜合查詢提供系統集成數據的定位與查詢；應急救援實現高速列車突發事件應急救援的模擬；系統管理實現系統用戶的管理，控制用戶登錄系統的權限，如圖1 所示。

圖1 功能結構圖

1.2 數據庫設計

數據庫是系統的基礎和核心，本項目設計的數據庫包括：地圖數據庫、屬性數據庫、系統運維數據庫。地圖數據庫用于存儲影像數據、地圖標注、DEM高程等底圖數據。屬性數據庫用來儲存建筑模型屬性信息、鐵路模型信息以及列車模型信息。系統運維數據庫包括用戶信息、配置信息、日志信息。

1.3 系統架構設計

總體架構分為四層，其中基礎層包括軟硬件設施及網絡設施、安全設備；應用組件層為專業系統層，包括webserver、數據庫、二維引擎、三維引擎等專業系統；業務層為系統功能研發，系統功能按照業務劃分為四個模塊，包括基本操作、綜合查詢、應急救援、系統管理；用戶層為客戶端，系統用戶通過瀏覽器進行系統使用。

2 關鍵技術

2.1 基于node.js 和PostgreSQL 搭建后臺數據服務

本文采用Node.js 框架[3]搭建平臺后臺服務，主要作用是連接前端界面與數據庫。作為前端與數據庫的中間件。PostgreSQL為關系型數據庫，用來存儲系統相關信息，如用戶登錄驗證信息，鐵路專業信息，基礎數據信息等。

2.2 基于ArcGIS Server 構建空間信息服務系統

本文基于ArcgisServer[4]發布地圖服務，包括矢量數據服務、影像地圖服務、三維模型[5]服務、地形數據服務等。基于ArcGIS API for JavaScript 接口調用。

2.3 基于Vue.js 和ElementUI 設計前端界面

Vue.js 是一款輕量級的 Java Script 庫，功能豐富、使用簡潔而且有著最為清晰的文檔。基于Vue.js 和elmentUI 進行系統前端開發也是近年來最火熱的組合方式，其中組件化是一個核心功能。

3 系統實現

3.1 應用程序環境配置

表1 數據庫服務器硬件配置要求

表2 客戶端硬件配置要求

3.2 系統測試

為了驗證系統的性能情況，對系統進行長時間的壓力測試，找出系統基于某種硬件環境下的最大負載能力。本文采用Apache JMeter 工具進行系統的壓力測試。本文首先對服務器端進行并發的壓力測試，然后對主要業務模塊中的主要業務進行壓力和負載測試。最后在客戶端進行幀率、響應時間、錯誤率、吞吐量的測試。測試結果如圖2。

測試結果表明，該系統架構相對于傳統架構在多用戶并發訪問的條件下，系統可以正常運行，功能基本可以正常使用，且保持較快的反應速度和較少的資源占用率，適應于大數據量和多用戶并發訪問的趨勢。

圖2

結束語

本文將GIS 多源異構數據進行整合處理，如地形、影像、矢量、BIM、傾斜等多種數據，結合鐵路相關設計規范以及應急物資調度需求，設計了應急物資調度系統。該系統整合GIS 與鐵路相關學科知識，實現了應急救援的多種應用，提高了應急救援效率，為應急救援工作提供指揮與保障。并對系統進行測試，測試證明，系統具有良好的可擴展性、穩定性、可靠性，目前已成功應用于生產實踐中。