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1、基于ArcGIS Server9.1平台的北京市水资源基础信息管理系统的实现项彩虹1，郝峰1，胡立栓2，张晓松1作者介绍项彩虹（1978）,女,硕士,主要从事GIS方面系统的研究与开发,E_mail: xch2004 ;郝 峰（1975）,男,经理,主要从事技术管理,E_mail: sywqd;胡立栓（1974）,男,讲师,E-mail: hulishuan;张晓松（1978）,男,硕士,E-mail: pine_gis;1北京理正人信息技术有限公司，地址：北京市西城区车公庄大街甲4号物华大厦B1303，邮编：1000442北京联合大学，地址：北京市朝阳区北四环东路97号，邮编：100101摘
2、 要 水利建设是关系着国计民生的重要工作，GIS技术的不断发展使其在水利行业的应用也越来越深入。ArcGIS Server是ESRI公司所推崇的技术领先、功能强大的下一代GIS平台，目前在国内鲜有提及，资料贫乏。本文介绍了成功运用ArcGIS Server9.1实现北京市水资源基础信息管理系统的范例，并对该系统所涉及的体系结构、技术难点等作了重点说明。北京市水资源基础信息管理系统的实现为GIS技术的发展提供了更广阔的前景。关键词 ArcGIS Server9.1；ArcSDE9.1；水利工程中图分类号: P208 文献标识码: A 文章编号：Analysis of Beijing Water
3、Resources Base Information Manager System Based on ArcGIS Server9.1Xiangcaihong1，Haofeng1，Hulishuan2，Zhangxiaosong1(1 . BeiJing Leading People Information Technology Co.,LTD; 2 . BeiJing Union University)Abstract : Water conservancy project is all important to the national economy and the peoples li
4、velihood. The technology of GIS has found an increasingly wide utilization in water resources field. ArcGIS Server is a platform for building enterprise geographic information system applications, published by ESRI. The article introduces the Beijing Water Resources Base Information Manager System B
5、ased on ArcGIS Server9.1，and puts special stress on analyzing the particularity of the system structure. The success of GIS technology used in water resources gives the GIS development a more vast country.Key words : ArcGIS Server9.1；ArcSDE9.1；Water Conservancy Project1 引言北京市地处华北平原西北部，其特殊的气候及地理条件决定了
6、北京市水资源先天不足。随着城市经济和社会的发展，北京城市的水资源供需矛盾不断加剧。如何实现水资源的统一管理、统一协调，保证北京社会经济的发展需要，成为北京市水务管理的重要内容。二四年七月，水利部在全国部分流域和城市水务管理部门开展了“城市水务实时监控与管理系统”的试点建设工作。北京市作为第一批试点城市之一，不断建设以城市水务管理为核心的信息系统，开创了水务建设的新局面。经过长期的实践与努力，北京市已经具备了实施城市水务实时监控与管理的基本条件。但是，在水资源基础信息的应用管理方面，仍然存在数据信息孤岛现象，雨水情、地下水、水环境方面的业务应用系统功能不够完善以及水资源信息服务不够社会化等问题。
7、正是为了解决上述的问题，北京市水文总站根据北京市水务信息化管理现状和北京市城市水务实时监控与管理的要求，确立了以ArcGIS Server9.1平台为基础的北京市水资源基础信息管理系统的实施。该项目中的ArcGIS Server9.1平台是ESRI在ArcGIS 9.1系列产品中推出的一个创建企业级GIS应用的平台，通过它实现了水资源信息的高度共享。ArcGIS Server产品提供面向.Net 和Java的Web控件以及应用开发框架 (Application Development Framework ， ADF)，这大大简化了开发人员的工作。ADF 为. NET和Java 开发者分别提供了
8、采用GIS 服务器端ArcObjects 构建网络应用程序和网络服务的框架，其中网络控件封装了底层ArcObjects 功能实现的细节，并且可嵌入VisualStudio. NET 集成开发环境，提高应用程序开发效率，但应用程序定制的自由度受限，且不利于实现GIS 功能的扩展。本文中提到的北京市水资源基础信息管理系统混合使用以上两种编程方式，不但充分利用了ArcObjects操纵地图对象的强大功能，而且避免了完全使用底层ArcObjects 对象所带来的繁琐。项目借助ArcGIS Server9.1强大的创建企业级GIS应用平台的优点，以整合水资源基础数据、建立水资源基础数据的查询应用为核心，
9、建立了水资源基础信息管理系统。在介绍了以上系统的项目背景及相关概念的前提下，本文分析了ArcGIS Server9.1的体系结构，并在此基础上通过在水利行业中的北京市水资源基础信息管理系统的应用实例展示了基于ArcGIS Server9.1构建GIS应用的可行性以及实用性。2 系统介绍2.1 ArcGIS Server9.1体系结构 ArcGIS Server平台提供了一套集中式开发的GIS应用程序。这些应用程序可以通过网络提供地理信息的服务。是一套后台基于ArcObjects搭建的强大的B/S开发工具。它既可以像ArcIMS那样轻松的提供在线地图发布和在线的地图浏览的功能，而且可以像ArcM
10、ap那样提供在线的地图分析和地图的编辑功能。ArcGIS Server9.1由GIS服务器ServerObjectManager(SOM)以及ServerObjectContent(SOC) 组成。 SOM是Windows服务，用来管理一组服务器容器中的服务器对象，SOC是SOM启动的一个进程，宿主一个或多个服务器对象。服务器应用创建和使用运行在GIS服务器上的ArcObjects对象。 基于ArcGIS Server9.1 开发Web应用程序，主要是通过ArcGIS Server9.1提供的Application Development framework (ADF) 来实现。系统实现过程中
11、以下四个概念比较重要：1)服务器上下文（服务器上用来运行一组服务器对象的保留空间，也是管理控件状态的一个进程，在同一网页的控件之间可以共享一个服务器上下文）2)服务器对象（生存在服务器上下文中），如下例所示是如何获得，释放服务器对象的源代码。 SOM=ServerConnection.ServerObjectManager SC=SOM.CreateServerContext (“BeiJing”，“MapServer”) SO=SC.ServerObject SC.ReleaseServerContext（池式的服务器对象没有析构，只是返回到池中） 3)状态管理（用于维护客户端的状态信息）:
12、无状态（只读，可以和其他用户并发共享服务器对象）和有状态（可读写）4)池式与非池式的概念。所谓池式即所有所需的AO 对象已经创建好放置在池中，当需要用到的时候即可从池中取出。非池式的地图服务则是当没有请求时，SOM 并不创建SOC。当一个客户程序需要获得对SOC 的引用时，SOM 则创建一个SOC 进程。当客户程序已经不再需要对一个SOC 的引用时，应该调用ReleaseContext 方法销毁SOC 进程，从而释放SOC 进程中AO 对象所占用的资源。以上四个概念的关系也是环环相扣，紧密相关，同时也是进行基于ArcServer开发应用程序所必须理解的。一个服务器上下文是运行一组服务器对象的服
13、务器上的保留空间。可以将服务器上下文想象成一个进程，由运行服务器对象的服务器管理。服务器上下文提供了一种在相同空间和“进程”中创建对象的方法，并作为一个运行的服务器对象。服务器对象分为有状态或无状态使用。无状态是一种只读模式，意味着应用不能对服务器对象及其相关对象作改动;有状态是一种可读写模式，意味着应用可以对服务器对象及其相关对象作改动;服务器对象的应用状态表明该服务器对象能否被多个应用共享。文中的实例应用是在基于ArcGIS Server9.1平台的基础上开发的，在实现地图的基本功能时用到的是池式的服务器对象，原因是池式的服务器对象事先已被创建，运行速度快，更为重要的原因是在应用程序运行期
14、前，不需要改动相关对象。而在做专题图、水体渲染时，选用的是非池式的服务器对象，以便在应用程序运行期间不同的用户按照自己的意愿来改动相关对象。2.2 基于ArcGIS Server9.1的北京市水资源基础信息管理系统的功能设计该系统采用B/S结构，运用ArcSDE空间数据引擎实现对空间相关信息的集成管理，实现过程遵循了数据层/逻辑层/表现层。系统分别针对服务器端和客户端的具体需求，提供相应的功能，本系统不仅能够形成各类水利水资源的专题图，更重要的是具备完善的水利应用。图1是系统的总体结构。该结构的用户层主要由社会普通用户和内部用户组成，其服务层由Web服务器、数据库服务器和GIS应用服务器组成。
15、从系统的实现功能上来说，整个系统由地下水、水文、水质、综合信息、水资源信息、空间等6大数据库支撑，三大服务器协调工作，共同完成用户所提交的任务，通过Web页面向用户展示系统处理结果。图1 系统体系架构该系统主要是用户能够通过InternetIntranet获取水资源情况，并且分析相关地区相关实体的水资源状况，然后作出相应的决策抉择。在系统结构上，以GIS服务器为中心，用户通过GIS 服务器来获取相应的信息。 GIS 地理服务器用来提供网络分析等服务。然后通过Web 服务器将该服务发布到网络， 并利用应用程序的安全性设置对系统的访问进行限制，即只有相应权限的相应人员的机器才能连接到系统的相应模块
16、。用户只需通过Web 浏览器发送请求到GIS 服务器，让GIS 服务器进行复杂的网络计算和分析后根据返回的结果进行相应简单的操作即可完成整个业务流程。 系统的具体操作流程如下:首先，水资源中心工作人员根据目前业务需求，将请求发送到GIS 服务器。GIS 服务器则根据发送的请求，调用后台相应的数据进行分析和处理之后，返回请求地点的相关水资源的空间信息。然后根据应用程序的其他功能自动找出请求地点相关属性信息或其他地点的相关信息。 3北京市水资源基础信息管理系统中GIS功能部分成果实现与展示北京市水资源基础信息管理系统中的GIS功能设计中以ArcGIS Server9.1为基础，包含了三个层次的功能
17、模块：一是实现了GIS的基本浏览功能；二是实现了GIS较高一层次的查询功能；三是实现了更高一层次的专题图功能。通过这三个层次功能的实现，北京市水资源基础信息管理系统的业务信息以GIS的形式图文并茂的展示给用户。下文讲解了实现方式并结合部分代码接口来进一步说明。3.1 基本功能图2展示了系统的GIS基本功能，包括地图放大、缩小、漫游、全图、前一视图、后一视图。该功能的完成主要应用了ArcGIS Server9.1的Map控件、OverviewMap控件、ToolBar控件。实现时用到的接口主要有IServerContext（服务器上下文），WebMap对象提供的一系列方法。通过这一功能，将水资源
18、的相关实体信息从空间的角度以不同的方式展示给用户。图2系统基本功能系统中图形的基本操作通过WebMap 控件来实现，通过它可获得WebObject 组件提供的其他接口，从而实现各种功能。WebMap 控件提供大量常用GIS功能函数。鹰眼是通过OverviewMap控件实现的。ToolBar控件主要提供了选择操作地图的方式。Map控件、OverviewMap控件、ToolBar控件的合理组合就实现了WebGIS的基本功能。3.2 查询功能系统的查询功能主要包括了空间查询和属性查询的双向查询。在空间查询中支持点选和框选查询。属性查询支持属性条件设置的查询。同时系统支持查询结果的空间定位功能，对于定
19、位后的实体以高亮闪烁的方式展示。图3是对地图进行属性查询后，将查询结果以列表的形式展现。如下图，地图区域的左上角是属性查询的查询条件，右上角是将查询结果以表格的形式输出。图3查询结果查询功能中主要实现了属性到图形查询，图形到属性查询，空间关系查询，以及空间定位。例如从空间查询属性这个功能的实现上来说，系统首先要接收用户框选的范围或点击处的坐标，然后查找当前视图的活动图层，在活动图层上获取框选的范围或靠近点击处一定范围内的要素目标，系统最后将相关信息以表格、图像的信息展示出来。查询出的结果要素，通过点击相关要素信息，可以实现该实体要素的空间定位。实现该功能的整个过程中主要用到以下几个接口：IFe
20、atureLayer 获得要素层接口。ISpatialFilter 设置查询过滤条件接口。IFeatureCursor 游标接口。IrecordSet、IFIDSet返回查询目标值接口。3.3 专题图的生成系统的专题图主要是实现了降雨等值线图、模数图、彩云图。同时也实现了河流河段、水库、湖泊的水质分级渲染彩图。图4是对北京市水资源降雨量2001年六月份分级值为100，150，200，250，300的等值线图。通过输入不同的查询条件，地图可以生成相应条件的等值线。图4月降雨量等值线图图5是对北京市降雨量彩云图。通过彩云图可以总体看到整个地区的降雨情况图5月降雨量彩云图图6是对北京市水资源河流河段
21、、水库、湖泊的水质渲染图。通过不同时期水质的分级渲染，用户可以清晰明了的看到目前所关心地区的水资源状况，从而采取相应的水资源管理措施。图6水体水质渲染图在实现水资渲染图时主要采用的是IUniqueValueRender，ISimpleFillSymbol接口，对于不同实体的不同水质范围实现不同色彩的渲染方式。通过水质渲染图可以清楚地看到相关地区的水质情况。实现渲染图的部分代码如下：4 总结目前，GIS产品在市场上如火如荼的发展，但是GIS技术在水利行业中的应用还很欠缺，特别是GIS产品的新一代平台ArcGIS Server9.1在水利行业中的应用更是少之又少。本文是在基于ArcGIS Serv
22、er9.1 的基础上阐述了北京市水资源基础信息管理系统的实现方式。文中提到的北京市水资源基础信息管理系统是在ArcGIS Server平台上进行的一次有益尝试。本文会为GIS在水利行业的发展起到添砖加瓦的推广作用。参考文献1 Esri公司ArcGIS系列产品在水利信息化中的引用，2005，32 汪琦，吴健平，范力铭。基于ArcGIS Server 的企业级GIS 系统研究 甘肃联合大学学报3 吴功和，丛明日。基于ArcGIS Server 的分布式GIS 应用。(自然科学版)测绘科学技术学报第20 卷第6 期2006 年2 月（83-87）4 赵自力，王东华，周晓光。基于ArcGIS Serv
23、er的网络GIS应用系统开发。甘肃联合大学学报GIS技术 200775 宋焱淼，陶卓彬，刘峰，李黎，顾丽娜。基于ArcGIS Engine的映照林技术管理信息系统。第七届ArcGIS暨ERDAS中国用户大会论文集（2006）更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 待添加的隐藏文字内容2Editors note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tor
24、nadoes to typhoons. Follow him on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon
25、and the first space shuttle take off for the stars. Those events were way before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the sta
26、rs.As a meteorologist, Ive still seen many important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for a George Luca
27、s movie floating to the edge of space.You and I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I w
28、atched the balloons positioned at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking
29、a leap of faith - the feeling of pushing the envelope into uncharted territory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the part
30、ially filled balloon that would take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrinkles of disapp
31、ointment on the face of the current record holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an important role
32、 in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives.
33、It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of turbulence.T
34、he balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). Here, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete botto
35、m of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the
36、 speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parach
37、ute that can be deployed to slow him down. His team hopes its not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will hav
38、e a reserve parachute that will open automatically if he loses consciousness at mach speeds.Even if everything goes as planned, it wont. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).
39、It might not be the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 - at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way Id miss this.
